A-30 DE SMERING VAN DE MOTOR.
DOEL VAN DE SMERING EN TAAK VAN DE SMEER OLIE.
Reeds in het dagelijks leven ervaren wij, dat „een beetje olie wonderen kan doen". Wanneer de naaimachine zwaar en stroef gaat lopen of het wiel van de kruiwagen hartverscheurend piept, komt de oliekan eraan te pas en het loopt weer gladjes en „gesmeerd".
Precies, dat is het: het loopt weer gesmeerd, omdat er nu olie tussen de over elkander glijdende of draaiende delen is gekomen en in plaats daarvan, zo maar rauw en ruw over elkaar schuren, worden ze nu door een uiterst dunne, maar volkomen gladde, gemakkelijk glijdende oliefilm gescheiden. Hoe mooi gepolijst het metaal er ook uitziet, toch is de oppervlakte, onder de microscoop bekeken, ,,zo ruw als een baksteen". En probeert u maar eens twee bakstenen onder druk over elkander te schuiven : de steenstof vliegt er af ! Dit komt omdat de ruwe oneffenheden in en achter elkaar blijven haken ; er breken stukjes af en de stenen worden spoedig dunner als gevolg van de wrijving. Bij het vijlen van metalen wordt met opzet met een harde, ruwe en droge vijl over het voorwerp gestreken, om dit spoedig tot de gewenste vorm te brengen. Feitelijk wordt dit resultaat verkregen, door bij deze ruwe, droge wrijving een sterk versnelde slijtage van het voorwerp te bewerkstelligen. Zouden we onze vijl gaan smeren, dan zou het lang niet zo goed gaan !
Het directe metallische contact wordt door de olie in sterke mate verminderd : de vijl glijdt uit en heeft veel minder vat op het metalen werkstuk.
Bij de motor van een landbouwtractor draaien en schuiven op tal van plaatsen metalen onderdelen over elkaar ; men denke niet alleen aan de krukas, die in de hoofdlagers roteert, en aan de drijfstanglagers, welke om de krukhalzen grijpen, doch ook aan de zuigerveren, die in de cylinders lopen en de zuigerpennen, de nokkenas met de klepstoters, de distributietandwielen, enz. Bij deze bewegingen treden vaak zeer hoge drukken op.
De eerste en meest algemene taak der smeerolie in de motor is, metallieke wrijving, dus metallisch contact tussen de bewegende delen, te voorkomen en slijtage tegen te gaan. Ondanks het feit, dat de wrijving door smering aanzienlijk wordt verminderd en van „vaste" wrijving tot ,,vloeibare" — n.l. van de oliedeeltjes over elkaar — wordt gereduceerd, treedt bij het overwinnen van de wrijving toch nog warmteontwikkeling op.
Het is zaak deze warmte van het te smeren object af te voeren, hetgeen voor een gedeelte plaats heeft door de smeerolie, die ervan afspat of wegloopt en door nieuwe wordt vervangen ; de afvloeiende olie neemt de warmte ten dele mede en raakt deze elders — b.v. in het carter — weer kwijt, terwijl de aangevoerde koele olie in staat is een nieuwe hoeveelheid warmte op te nemen en op haar beurt weer weg te voeren. De tweede taak der smeerolie in een motor is dus, de te smeren plaatsen tevens te koelen.
Wanneer wij een nieuwe, gave zuiger met de daarbij perfect passende zuigerveren in droge toestand beschouwen, zullen wij bemerken, dat — hoe zuiver de afwerking ook moge zijn — er nog steeds enige op- en neerwaartse ruimte van de veren in de groeven zal bestaan.
Monteren wij zo'n zuiger droog in een eveneens droge, nieuwe cylinder, dan sluiten de veren nooit volkomen af. Zowel tussen cylinderwand en veren als tussen deze en de veersponningen blijft enige speling bestaan. Een droge zuiger met droge veren geeft in een droge cylinder nimmer een volkomen zuivere afdichting ; er blijven tal van fijne lekjes bestaan, waarlangs compressieverliezen kunnen optreden. Bij smering worden deze plaatsen door olie afgesloten.
De derde taak der smeerolie in een motor is te zorgen voor een zo fijn mogelijke afdichting van de zuiger en de zuigerveren in de cylinder(s).
OPMERKING: Het spreekt vanzelf, dat zulks bij te grote spelingen niet meer opgaat : olie kan nimmer metaal vervangen. De vierde taak van de smeerolie is de motor inwendig schoon te houden. Het is speciaal deze eigenschap, welke de laatste jaren vooral voor de Dieselmotoren de allerbelangrijkste van de smeerolie is geworden. Vroeger gold : „als de olie maar goed smeert, dan komt de rest vanzelf wel". Vandaar dan ook de naam „smeerolie". Maar ook al smeert de olie nu nog zo goed, wanneer de zuigerveren vast gaan zitten en de schraapveren verstopt raken, hebben wij aan dat smeervermogen niets meer : het olieverbruik vliegt omhoog, de motor verliest zijn kracht en reparatie is noodzakelijk. Vanaf het moment (omstreeks 1935) dat bij sommige tractormotoren moeilijkheden werden ondervonden met het vast gaan zitten der zuigerveren dateert dan ook de ontwikkeling van geheel nieuwe eigenschappen in de smeerolie: de olie werd ,,gedoopt" met zeer kleine hoeveelheden ingewikkelde scheikundige stoffen, welke tot taak hadden de motor inwendig als het ware schoon te wassen.
Shell Rotella Olie is dan ook een fraai voorbeeld van wat de moderne scheikunde vermag ; een met deze olie gesmeerde Dieselmotor ziet er vaak van binnen na meerdere duizenden uren gebruik nog net zo schoon uit als toen hij van de fabriek kwam. De tijd, dat men een Dieselmotor uit elkaar moest nemen, omdat hij inwendig vervuild is, is voorbij ; zolang er geen onderdelen versleten zijn, hoeft men de motor niet uit elkaar te nemen.A-31 VERSCHILLENDE SMEERSYSTEMEN.
Er bestaan verschillende smeersystemen, welke alle ten doel hebben er voor te zorgen, dat alle te smeren plaatsen in de motor van de nodige smeerolie worden voorzien. De vele en veelzijdige constructies kunnen we in twee hoofdgroepen onderscheiden :
a) Systemen, waarbij de vers toegevoerde smeerolie slechts eenmaal gebruikt wordt: we kunnen deze methode die der smering-met-steeds~verse-olie noemen.
b) Systemen, waarbij de smeerolie, na haar taak te hebben verricht, weer wordt verzameld en telkens opnieuw naar de te smeren plaatsen wordt geleid.
In deze gevallen spreekt men van circulatiesmering.
ad a) Smering met steeds verse olie:
Een eenvoudig voorbeeld van dit systeem is een aslager, dat uit een glazen oliepot met druppelaar wordt gesmeerd.
Fig. 32. Bosch smeerapparaat.
Een ander voorbeeld is de tweetact benzinemotor met mengsmering, waarbij aan elke nieuwe hoeveelheid brandstof een zeker kwantum verse smeerolie wordt toegevoegd ; omdat bij deze machines het mengsel van de carburateur uit, eerst naar het carter wordt gezogen, om pas na compressie in dit carter tot de cylinder toe te treden, worden alle bewegende delen door de olie bereikt.
De olie zelf keert niet weer en verbrandt ten slotte voor het grootste deel met de benzine, terwijl een klein gedeelte in dampvorm door de uitlaat afgevoerd wordt. Zowel bij de Robuste als de Lanz tweetact gloeikopmotoren maakt men gebruik van een Bosch smeerapparaat, waarvan we in figuur 32 een afbeelding geven.
De grondgedachte van dit apparaat is, om elk daarvoor in aanmerking komend smeerpunt door een apart regelbaar, mechanisch aangedreven oliepompje van verse olie onder druk te voorzien. Deze oliepompjes zijn centraal gegroepeerd rond een door middel van een wormaandrijving door de motor aangedreven as.
Op de as bevindt zich een tweetal schommelschijven ; de onderste bedient de cylindrische afsluitertjes voor de in- en uitlaten van de pompcylinders; de bovenste beweegt de eigenlijke pompzuigers op en neer.
In de afbeelding zien we rechts, hoe de olie, na de zeef 1 te zijn gepasseerd, door het kanaal 2 via de uitsparing in het cylindrische schuifje 3 in de cylinder kan treden, waarin plunjer 4 juist opstijgt. Links in de figuur is het wegpersen van verse olie naar één der smeerpunten voorgesteld. Zoals wij zeiden, is het Bosch smeerapparaat oorspronkelijk ontworpen om uitsluitend verse smeerolie te verwerken. Om verschillende redenen, waarop wij hier niet verder zullen ingaan, wordt bij vele motoren een deel der olie, die naar de motor werd gevoerd, door een retourpomp weer opgezogen en naar een filter geperst, waarna ze opnieuw door het smeerapparaat kan worden opgenomen. Wij zien hier dus een overgang van smering-met-steeds-verse-olie naar de circulatiesmering.Een voorbeeld hiervan is de door Lanz op sommige typen toegepaste smering, waarvan wij in fig. 33 een schematische schets geven. Het smeeroliereservoir bestaat uit twee, door een schot W gescheiden delen. In F bevindt zich verse olie, die door de vulopening f via een zeef wordt ingegoten. Is F vol, dan loopt de verder bijgestorte olie over het schot W naar de ruimte U, waarin zich reeds gefiltreerde — door een afzonderlijke retourpomp aangevoerde — afgewerkte olie bevindt.
Fig. 33. Lanz smeersysteem.
De verse olie uit F vloeit via de leiding S1 naar het smeerapparaat B en wordt door dit toestel naar de lagers geperst, terwijl de met verse olie gemengde, gebruikte olie uit U via leiding S2 en het smeerapparaat B voor smering van de zuiger wordt gebruikt. De olietoevoer wordt door de commandostang E nog geregeld in verband met de belasting van de motor; naarmate met de regelstang C méér brandstof wordt toegevoerd, heeft zulks ook zijn invloed op het debiet aan smeerolie.
Fig. 34. Circulatiesmering (Hanomag).
ad b) Circulatiesmering.
Bij de circulatiesmering, zoals deze tegenwoordig op de meeste carburateur- en Dieselmotoren wordt toegepast, wordt het ondercarter van de machine als voorraadkamer voor de smeerolie benut.
Al naar de grootte van de motor varieert het aantal liters smeerolie, dat zich normaal in het carter behoort te bevinden, wanneer dit tot de voorgeschreven hoogte is gevuld, van vijf tot vijftien of zelfs twintig liters. Er is dus steeds veel en veel meer olie beschikbaar dan direct zou worden vereist om alle daarvoor in aanmerking komende delen van de motor te smeren en hiervoor zijn goede redenen. Behalve het feit, dat de motor een zekere hoeveelheid olie verbruikt — waarover we later meer zullen zeggen — en het dus wenselijk is een surplus in voorraad te hebben, moeten we rekening houden met de omstandigheid, dat de smeerolie, wanneer ze van de lagers en zuigers terugkeert, veel warmte in zich heeft opgenomen.
In het carter nu kan de olie bekoelen alvorens weer naar de te smeren plaatsen te worden geleid.
Gaan wij thans de loop der smeerolie in grote trekken na, dan komen we tot de volgende beschouwing :
In figuur 34 zien we een schematische voorstelling van het smeersysteem van een Hanomag Diesel. De verse olie wordt door de vulopening 5 in de motor gegoten en komt dan in het carter terecht. De mechanisch aangedreven tandwielpomp 8 zuigt de olie door de beschermende oliezeef 7 op en perst ze door de leiding 9 naar de grote smeeroliefilter 10. De van eventuele onreinheden ontdane olie wordt nu in de hoofdleiding 11 geleid, vanwaar ze door een drietal zijtakken naar de met I, II en III gemerkte hoofdlagers kan vloeien. De drijfstanglagers ontvangen hun smeermiddel van de hoofd. lagers uit door middel van kanalen, welke in de krukas zijn geboord.
Drijfstanglager 1 wordt gesmeerd van hoofdlager I uit; 2 en 3 ontvangen hun olie van II uit en 4 wordt door III bediend. De olie, welke langs de drijfstanglagers weglekt, wordt ten gevolge van de snel ronddraaiende beweging van de krukas omhooggeslingerd en smeert de zuigers en cylinderwanden. Nokkenas en distributietandwielen worden door aparte leidingen, welke op het systeem zijn aangesloten, van smering voorzien.
Bij 13 passeert de olie nogmaals een filter en stroomt dan weer naar het carter, waar ook de van de cylinders en andere delen terugdruipende olie weer wordt verzameld. Op de hoofdleiding treffen we voorts nog bij 12 het z.g. drukventiel aan, dat bij het optreden van abnormaal hoge oliedruk opengaat, terwijl de op 14 aangesloten manometer ons ervan op de hoogte houdt, of er wel voldoende druk in de smeerkanalen aanwezig is.
Tenslotte willen we nog even wijzen op de bij 15 aangegeven controlekraantjes, welke ons in staat stellen de olievoorraad in het carter te controleren ; deze controle kan ook door een peilstok geschieden.In figuur 35 geven we een doorsnede van een Allis-Chalmers motor, welke eveneens volledig onder druk wordt gesmeerd. De olieboringen in de krukas zijn duidelijk zichtbaar. Zoals voorts blijkt, heeft deze machine een dubbele oliepomp. De perspomp zal op het vlakke land en bij het dalen van een helling af, steeds onder de olie staan ; klimt de tractor echter, dan zal de olie in het carter naar achteren lopen en zou het kunnen gebeuren, dat de perspomp lens liep en de motor niet meer werd gesmeerd. Om dit te voorkomen is de zuigpomp aangebracht, welke de naar achteren gelopen olie door een leiding terughaalt, waarna ze verder door de perspomp wordt verwerkt.
Niet alle motoren hebben volledige druksmering ; bij sommige systemen worden alleen de hoofdlagers en distributie onder druk gesmeerd en is de krukas niet van kanalen voorzien, De drijfstanglagers worden dan gesmeerd door olie, welke ze door middel van olielikkers uit olietrogjes opslaan ; de voorraad in de trogjes wordt door de oliepomp op peil gehouden. De likkers zorgen er tevens voor, dat voldoende olie wordt opgeslingerd, om de zuigers en cylinderwanden te smeren. Men noemt dit systeem spatsmering.
Hiermede hebben wij, overeenkomstig de opzet van dit boekje, in grote lijnen besproken hoe de smering van een motor normaal werkt. Het spreekt vanzelf, dat er nog veel te zeggen valt over hetgeen er allemaal met de motor en de olie kan gebeuren, indien zich afwijkingen voordoen ; hiervoor verwijzen wij naar de nummers B 1, B 2 enz. in het volgende hoofdstuk.
Het is duidelijk, dat voor verschillende motortypen en diverse smeersystemen ook verschillende oliesoorten worden vereist. Bovendien spelen de bijkomstige omstandigheden — zoals de brandstof, de belasting van de motor en de buitentemperatuur — een belangrijke rol bij de keuze van de juiste smeerolie. De eisen, waaraan prima olie moet kunnen voldoen, hebben betrekking op de volgende punten :a) Gemakkelijk starten van de motor, ook bij koude ;
b) Vorming en handhaving van een beschermende oliefilm, ook bij zware belasting ;
c) Behoud van voldoende viscositeit, ook bij hoge temperaturen ;
d) Minimale neiging tot vorming van koolaanslag en slib ;
e) Zuinig verbruik.De Koninklijke/Shell brengt voor elke tractor een uiterst geschikte oliesoort op de markt.
Fig. 35. Allis Chalmers Hesselman tractor type K.O.
