Масляный насос Perkins: подбор привода, перепускного клапана и состава поставки

При появлении низкого давления масла масляный насос часто первым добавляют в список закупки.

Однако показание давления масла отражает совокупное состояние всей системы смазки и не является прямой проверкой самого насоса. Масляный насос создаёт поток масла. Давление в системе формируется в результате взаимосвязи вязкости масла, частоты вращения двигателя, зазоров в узлах с принудительной подачей масла и сопротивления потоку в масляных каналах и фильтре, а элементы ограничения давления задают верхнюю границу диапазона давления.

Поток и давление — не одно и то же. Нормальная производительность насоса не гарантирует нормальное давление в системе, а низкое показание давления не доказывает неисправность насоса.

Пригодность масляного насоса к дальнейшей эксплуатации должна оцениваться по правильной сервисной версии детали, внутренним зазорам и требованиям к производительности. Это установленные нормативные параметры, а не относительные регулируемые значения. Изменяется именно результат работы всей системы: способность двигателя создавать предусмотренное давление масла зависит от производительности насоса, вязкости масла, температуры, частоты вращения и величины внутренних утечек во всей системе смазки. Полностью исправный насос всё равно может давать низкое давление в системе, если зазоры в узлах двигателя с принудительной подачей масла изношены сверх допустимых пределов.

В этом руководстве рассматриваются моменты, которые чаще всего упускают при подборе масляного насоса Perkins и поиске причин ненормального давления масла.

1. Ответьте на два вопроса перед заменой насоса

Предупреждение о низком давлении масла само по себе не является достаточным основанием для замены масляного насоса.

Низкое давление может возникать даже при полностью исправном насосе. Возможные причины включают:

• вязкость масла, не соответствующую условиям эксплуатации, либо чрезмерную температуру масла, снижающую его вязкость;
• подсос воздуха через маслоприёмную трубку, её соединение или повреждённое уплотнение;
• засорение сетки маслоприёмника отложениями или загрязнениями;
• предохранительный клапан, заклинивший в открытом положении или не способный полностью закрыться, из-за чего поток слишком рано уходит в перепуск;
• чрезмерные зазоры в коренных и шатунных вкладышах, втулках распределительного вала или других точках смазки с принудительной подачей масла;
• неправильное показание датчика давления, проводки или прибора.

Поэтому предупреждение о низком давлении должно привести к двум вопросам.

Во-первых, действительно ли отображаемое давление низкое и было ли оно подтверждено предусмотренным методом проверки? Во-вторых, если давление действительно низкое, где происходит потеря: на стороне всасывания, внутри насоса, в системе регулирования давления или дальше по системе внутри двигателя?

Замена насоса до разделения этих возможных причин может привести лишь к снятию компонента, который по-прежнему работал исправно.

2. Внутренние утечки в двигателе изменяют давление масла, но их нельзя маскировать установкой более производительного насоса

По мере износа зазоров в коренных и шатунных вкладышах, втулках распределительного вала и других узлах с принудительной подачей масла масло быстрее уходит через эти зазоры. Поэтому система может показывать низкое давление даже при установленном правильном стандартном масляном насосе, который остаётся полностью исправным.

В такой ситуации низкое давление указывает на необходимость проверки внутренних зазоров двигателя. Это не означает, что для компенсации следует устанавливать насос с большей производительностью или более высоким давлением.

Это различие важно, поскольку увеличение рабочего объёма насоса изменяет поток масла в системе, режим работы системы сброса давления и нагрузку на привод насоса. Если система регулирования давления несовместима, её пропускной способности недостаточно или в масляном контуре имеется ограничение, также может возникнуть ненормальное давление. Это не означает, что насос большего рабочего объёма автоматически создаёт более высокое давление; это означает, что исходный баланс между расходом и регулированием давления был изменён.

Если применимая сервисная информация Perkins не предусматривает утверждённую альтернативную конфигурацию, не следует увеличивать рабочий объём насоса или повышать настройку предохранительного клапана для маскировки внутреннего износа. Если зазоры в узлах с принудительной смазкой вышли за пределы спецификации, правильное направление ремонта — измерить и восстановить эти зазоры, а не «модернизировать» масляный насос.

3. Предохранительный клапан задаёт предел давления, но не обязательно находится внутри насоса

Объёмный насос подаёт больше масла по мере увеличения частоты вращения. Чтобы давление в системе не возрастало неконтролируемо при холодном запуске, высокой частоте вращения или высокой вязкости масла, в системе смазки обычно используется предохранительный клапан или другое регулирующее устройство. Оно направляет часть потока обратно на сторону низкого давления или в другой контур, предусмотренный конструкцией двигателя.

Нельзя автоматически считать, что регулирующий элемент представляет собой подпружиненный плунжерный клапан, встроенный непосредственно в масляный насос.

В зависимости от конструкции двигателя функция регулирования давления может располагаться в корпусе насоса, отдельном нагнетательном корпусе, головке масляного фильтра, внутреннем канале блока или другом компоненте системы смазки.

Существует ещё один распространённый источник путаницы. В узле масляного фильтра, особенно в некоторых навинчиваемых фильтрах, может находиться перепускной или противодренажный клапан. Эти компоненты работают при чрезмерном перепаде давления на фильтре или удерживают масло после остановки двигателя. Они не обязательно являются главным предохранительным клапаном давления масла двигателя.

Характеристика открытия предохранительного клапана зависит от усилия и предварительного натяжения пружины, эффективной площади элемента клапана, на которую действует давление, а также геометрии седла и масляного контура. Её нельзя свести только к предварительному натяжению пружины. Изделия с похожей внешней формой или базовым корпусом насоса могут использовать разные компоненты регулирования давления и разные настройки для различных применений двигателя, однако это необходимо подтверждать для конкретной версии, а не считать универсальным правилом Perkins.

Клапан, который остаётся открытым или не может полностью закрыться, может слишком рано сбрасывать поток и мешать формированию нормального давления. Клапан, который не открывается как предусмотрено, может привести к аномально высокому давлению при холодном масле, высокой вязкости или большой частоте вращения.

Пружину на замену нельзя подбирать только по её свободной длине. Одинаковая свободная длина не доказывает одинаковую жёсткость, предварительное натяжение или настройку давления.

Перед покупкой насоса необходимо подтвердить, входит ли предохранительный клапан в комплект. Если он не входит, следует определить, где на исходном двигателе расположен компонент регулирования давления.

4. Несоответствие привода может позволить установить насос, но фактически не приводить его в действие

Масляный насос двигателя может приводиться непосредственно от коленчатого вала либо через шестерни газораспределительного механизма, цепь или другой промежуточный привод.

Поэтому монтажные отверстия — только одна часть совместимости. Со стороны привода также может потребоваться подтвердить:

• количество зубьев и профиль зубьев приводной шестерни;
• диаметр и длину приводного вала;
• шлицы, лыски, шпонки или конструкцию шпоночного паза;
• осевую глубину установки.

Неправильный приводной компонент может привести к двум совершенно разным результатам.

Первый — очевидная несовместимость, когда деталь физически не устанавливается, что обычно быстро обнаруживается. Второй гораздо опаснее: корпус насоса устанавливается и прикручивается, привод внешне выглядит похожим, но глубина зацепления недостаточна, привод проскальзывает или направление вращения не соответствует внутренней схеме потока насоса. В результате двигатель может не создавать поток масла, хотя установленный насос снаружи выглядит правильным.

При снятии старого насоса необходимо фиксировать не только переднюю часть корпуса. Конец привода, шестерня, форма вала и глубина установки также являются важными признаками идентификации версии.

5. Износ масляного насоса необходимо измерять, а не оценивать по внешне целым шестерням

Старый насос может иметь целые шестерни и свободно вращающийся ротор, хотя его рабочие зазоры уже вышли за пределы спецификации.

Для перемещения масла от входа к выходу насос зависит от относительно малых внутренних зазоров. По мере износа корпуса, крышки, шестерён, роторов, вала или втулок часть масла начинает внутренне перетекать со стороны высокого давления обратно на сторону низкого давления. Эффективная производительность постепенно снижается, и такой износ зачастую трудно определить визуально.

Необходимые измерения зависят от конструкции насоса. Для шестерёнчатого насоса может потребоваться проверка торцевого зазора шестерён и зазора между вершиной зуба и корпусом. Для роторного насоса может потребоваться измерение зазора между внутренним и наружным роторами, а также торцевого зазора ротора.

Для этих размеров нельзя применять один универсальный предел ко всем семействам двигателей Perkins. Насосы схожего размера могут иметь разные материалы, расчётный рабочий объём и допустимые зазоры.

Корпус, крышка, шестерни и роторы также работают как согласованные рабочие поверхности. Смешивание роторов, крышек или шестерён от разных бывших в эксплуатации насосов не создаёт автоматически правильно подогнанный узел, даже если каждая отдельная деталь кажется в лучшем состоянии.

6. Исправный насос не сможет создать поток, если сторона всасывания собрана неправильно

Сторона всасывания должна иметь правильное положение и обеспечивать необходимую герметичность. То, что компонент удалось прикрутить на место, не доказывает правильность условий на входе насоса.

Насос должен непрерывно получать масло из поддона, не засасывая чрезмерное количество воздуха. Маслоприёмная трубка, сетка и уплотнения соединений образуют входную часть системы.

Если маслоприёмник расположен слишком высоко над дном поддона, он может оголяться при низком уровне масла, наклоне оборудования или сильном перемещении масла. Если он расположен слишком близко, площадь прохода вокруг входа может быть ограничена. Деформированный поддон способен ещё сильнее уменьшить этот зазор и частично перекрыть маслоприёмник.

Поэтому предусмотренный зазор маслоприёмника и его установочное положение необходимо брать из соответствующей сервисной информации двигателя, а не определять по опыту.

Поскольку сторона всасывания находится перед насосом, негерметичность может не приводить к заметной наружной утечке масла. Повреждённое уплотнение между маслоприёмной трубкой и насосом может позволять воздуху поступать в систему во время работы двигателя. Уровень масла и состояние сетки могут выглядеть нормальными, но давление и расход будут колебаться, потому что насос получает аэрированную смесь вместо стабильной подачи масла.

Ненормальный результат на стороне давления не доказывает, что неисправность началась именно там. Если на вход насоса масло поступает нестабильно, на выходе также невозможно обеспечить стабильную подачу.

7. Отсутствие давления после установки не доказывает, что новый насос неисправен

После установки нового масляного насоса двигатель всё равно должен правильно сформировать первоначальную подачу масла. Для этого могут применяться две разные процедуры, которые нельзя путать.

Первая — заполнение самого насоса перед запуском. Некоторые сухие насосы не могут быстро создать всасывание и могут требовать заполнения или предварительной смазки чистым моторным маслом до запуска.

Вторая применяется после капитального ремонта двигателя или когда контур масла под давлением был полностью опорожнён. Двигателю может потребоваться внешняя предварительная смазка напорного контура, чтобы удалить захваченный воздух и подать масло к расположенным дальше точкам смазки до обычного проворачивания стартером или запуска.

Первоначальное заполнение насоса и предварительная смазка всей системы — это не одна и та же операция. Допустимая рабочая среда, точка подключения и процедура должны соответствовать сервисной информации конкретного двигателя. Нельзя заполнять масляные каналы неподходящей смазкой или другим неутверждённым материалом.

Если первоначальное давление масла не удаётся создать, последовательно проверьте:

• был ли сам насос предварительно заполнен в соответствии с требованиями;
• требовал ли напорный масляный контур внешней предварительной смазки и была ли она выполнена;
• правильно ли установлены соединение маслоприёмника и его уплотнение;
• действительно ли привод вошёл в зацепление;
• правильно ли собран предохранительный клапан;
• соответствует ли уровень масла в поддоне норме.

Нельзя оставлять двигатель работать длительное время при подтверждённом нулевом давлении масла в надежде, что насос в конце концов «подхватит» масло. Первоначальный запуск и подтверждение давления должны выполняться по применимой сервисной процедуре.

8. Бывшие в эксплуатации и восстановленные насосы нельзя оценивать только по внешнему виду

Самая сложная часть оценки бывшего в эксплуатации масляного насоса заключается в том, что внутренние зазоры, определяющие его производительность, почти невозможно оценить по внешним фотографиям.

Тщательно очищенный насос всё равно может иметь изношенные торцевые поверхности, задиры в корпусе или увеличенные отверстия под вал. Насос с обычным внешним видом при измерении, напротив, может полностью соответствовать спецификации.

Описания вроде:

Трещин нет

Свободно вращается

Хорошее состояние

означают только то, что корпус не имеет очевидных разрушений, а насос явно не заклинил. Они не доказывают, что его рабочий объём, внутренние утечки и состояние системы регулирования давления остаются допустимыми.

Восстановленный или отремонтированный насос также должен описываться по фактически выполненным работам. Покупатель должен знать, заменялись ли шестерни, роторы, валы или втулки, измерялся ли корпус, восстанавливались ли торцевые поверхности и проводились ли какие-либо испытания расхода или давления.

Само слово «remanufactured» не доказывает, что все необходимые операции были выполнены.

9. Состав коммерческого предложения: корпус насоса, маслоприёмник, сетка и компоненты привода

Термин «масляный насос» не означает фиксированный состав поставки.

Некоторые предложения включают только корпус насоса, а маслоприёмную трубку, сетку и приводную шестерню необходимо покупать отдельно или использовать повторно. Другие предложения могут включать более полный узел с маслоприёмником, сеткой или соответствующим корпусом. Предохранительный клапан и приводная шестерня также могут указываться отдельными позициями, а не входить в комплект автоматически.

При проверке коммерческого предложения необходимо точно подтвердить, какие компоненты входят в поставку, включён ли предохранительный клапан, соответствует ли его сервисная версия и настройка давления текущему двигателю, а также проверены ли количество зубьев приводной шестерни и схема привода.

Общее описание вроде «масляный насос Perkins» не доказывает, что эти параметры были проверены.

Какая информация помогает отличить внутреннюю неисправность насоса от проблемы всей системы?

• модель двигателя, полный Engine Serial Number и Build List;
• сервисный номер старого насоса, литейные обозначения, выбитые номера и другие читаемые маркировки;
• фотографии обеих сторон насоса, приводного конца, входного и выходного отверстий;
• фактическое поведение давления масла на холодном двигателе, после прогрева и при разных оборотах, а также подтверждение того, что показание проверялось предусмотренным методом;
• текущая вязкость масла, уровень масла и состояние фильтра;
• проверялись ли зазоры коренных, шатунных вкладышей и других точек смазки с принудительной подачей масла;
• требуется ли только корпус насоса или узел, включающий маслоприёмник и сетку.

Чем ближе предоставленная информация к фактически измеренным и проверенным условиям, тем быстрее можно определить правильный состав поставки. Если информации недостаточно, модель двигателя может использоваться для подготовки ориентировочного коммерческого предложения, но одно только низкое давление не должно служить основанием считать, что предложенный масляный насос является окончательным компонентом, который необходимо заменить.

Роль ZEB Power в такой закупке заключается не в том, чтобы вместо ремонтной организации диагностировать низкое давление масла как неисправность насоса. Задача ZEB Power — проверить идентификацию двигателя, официальную версию насоса, приводные соединения и систему регулирования давления, а также фактический состав поставки, указанный в коммерческом предложении.

Происходит ли потеря давления внутри насоса, на стороне всасывания, в системе регулирования или из-за чрезмерных внутренних зазоров двигателя, всё равно необходимо устанавливать путём физических измерений и с использованием применимой сервисной информации.

Часто задаваемые вопросы

Доказывает ли низкое давление масла износ масляного насоса?

Нет. Износ насоса — только одна из возможных причин. Подсос воздуха или ограничение на стороне всасывания, вязкость масла, состояние предохранительного клапана, состояние фильтра и внутренние зазоры подшипников двигателя также могут влиять на конечное показание. Эти условия системы необходимо проверять отдельно.

Следует ли устанавливать масляный насос большей производительности на изношенный двигатель?

Не как универсальное решение. В первую очередь насос должен соответствовать официальной сервисной версии двигателя. Если сервисная информация не предусматривает утверждённую альтернативную конфигурацию, увеличенный рабочий объём насоса или более высокая настройка предохранительного клапана не должны использоваться для маскировки чрезмерных внутренних зазоров. Правильное направление ремонта — измерить и восстановить зазоры, вышедшие за пределы спецификации.

Можно ли взаимозаменять два масляных насоса, если их монтажные отверстия совпадают?

Не только на основании монтажных отверстий. Рабочий объём насоса, приводной интерфейс, входные и выходные каналы, глубина установки и система регулирования давления могут различаться. Необходимо подтвердить сервисный номер детали, полный Engine Serial Number и Build List.

Почему после установки нового насоса давление масла всё равно отсутствует?

Насос мог не быть предварительно заполнен в соответствии с требованиями либо двигатель мог не получить предварительную смазку напорной системы там, где она необходима. Подсос воздуха через маслоприёмник, неполное зацепление привода и неправильная сборка предохранительного клапана также могут препятствовать созданию давления.

Остаётся ли исправным бывший в эксплуатации масляный насос, если он свободно вращается?

Не обязательно. Свободное вращение показывает только то, что насос явно не заклинил. Оно не доказывает, что рабочие зазоры между шестернями или роторами, корпусом и крышкой остаются в пределах спецификации. Эти размеры необходимо измерять.