Λύσεις — Ενότητα 1.4: Λίπανση – Συστήματα Λίπανσης (σελ. 148-149) – ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΑΕΡΟΣΚΑΦΩΝ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Ενότητα 1.4: Λίπανση - Συστήματα Λίπανσης

Ερωτήσεις κατανόησης για τη λίπανση και τα συστήματα λίπανσης αεροπορικών κινητήρων: λόγοι χρήσης λιπαντικών και βασικά χαρακτηριστικά τους (ιξώδες, SAE, πρόσθετα, ορυκτά/συνθετικά), τα είδη συστημάτων λίπανσης (υγρής/ξηρής κυστίδας) και το μειονέκτημα της υγρής κυστίδας, τα βασικά μέρη ενός συστήματος λίπανσης ξηρής κυστίδας, καθώς και ο ρόλος του ρυθμιστή θερμοκρασίας, των διατάξεων μέτρησης θερμοκρασίας και της αντλίας επιστροφής.

Λόγοι χρήσης λιπαντικών και βασικά χαρακτηριστικά τους

Ερώτηση: Αναφέρατε τους λόγους που χρησιμοποιούμε τα λιπαντικά στους εμβολοφόρους κινητήρες και τα βασικά χαρακτηριστικά ενός λιπαντικού.

Απάντηση:

• §1.4.1. «Η λίπανση ενός κινητήρα είναι απαραίτητη ώστε να ελαττωθούν οι τριβές που αναπτύσσονται στα τριβόμενα μέρη του. Επιτυγχάνεται με την κυκλοφορία λιπαντικού μέσου με συγκεκριμένες ιδιότητες, ανάλογα με το είδος του κινητήρα και τις συνθήκες λειτουργίας του.» §1.4.1.1. «Ως βασικό χαρακτηριστικό των λαδιών των κινητήρων θεωρούμε το ιξώδες (viscosity)... Άλλα χαρακτηριστικά ενός λαδιού που καθορίζουν την καταλληλότητά του... Η αντοχή του στην οξείδωση... Σημείο ροής και σημείο θόλωσης... Σημείο ανάφλεξης, καύσης και αυτανάφλεξης... Το ειδικό βάρος.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα λιπαντικά χρησιμοποιούνται στους εμβολοφόρους κινητήρες γιατί η λίπανση είναι απαραίτητη για να ελαττωθούν οι τριβές που αναπτύσσονται στα τριβόμενα μέρη του κινητήρα (έδρανα, κύλινδροι, οδοντωτοί τροχοί κ.λπ.), προστατεύοντάς τα από φθορά και υπερθέρμανση. Τα βασικά χαρακτηριστικά ενός λιπαντικού είναι: το ιξώδες (μέτρο της εσωτερικής τριβής/ευκολίας ροής, που μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία και ταξινομείται κατά SAE), η αντοχή στην οξείδωση, το σημείο ροής και το σημείο θόλωσης, το σημείο ανάφλεξης/καύσης/αυτανάφλεξης, και το ειδικό βάρος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Λίπανση = μείωση τριβών· χαρακτηριστικά: ιξώδες, αντοχή στην οξείδωση, σημείο ροής/θόλωσης, σημείο ανάφλεξης/καύσης/αυτανάφλεξης, ειδικό βάρος

Ο αριθμός SAE και τυπικές τιμές σε αεροπορικούς κινητήρες

Ερώτηση: Τι αντιπροσωπεύει ο αριθμός SAE που αναφέρεται στη συσκευασία ενός λιπαντικού; Αναφέρατε ενδεικτικούς αριθμούς SAE των λιπαντικών που χρησιμοποιούνται σε αεροπορικούς κινητήρες.

Απάντηση:

• §1.4.1.1. «Η ταξινόμηση των λιπαντικών για κινητήρες εσωτερικής καύσης με βάση το ιξώδες τους έχει πραγματοποιηθεί από την Αμερικάνικη Ένωση Μηχανικών Αυτοκίνησης (SAE - Society of Automotive Engineers). Στους αεροπορικούς κινητήρες χρησιμοποιούνται λάδια κατηγορίας SAE-30 έως SAE-75, όσον αφορά την τιμή του ιξώδους τους.»

Σύνοψη: Ο αριθμός SAE αντιπροσωπεύει την ταξινόμηση του λιπαντικού με βάση το ιξώδες του, όπως έχει καθοριστεί από την Αμερικάνικη Ένωση Μηχανικών Αυτοκίνησης (SAE - Society of Automotive Engineers). Στους αεροπορικούς κινητήρες χρησιμοποιούνται ενδεικτικά λάδια κατηγορίας SAE-30 έως SAE-75.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• SAE = ταξινόμηση με βάση το ιξώδες· αεροπορικοί κινητήρες: SAE-30 έως SAE-75

Λόγοι χρήσης πρόσθετων στα λιπαντικά

Ερώτηση: Για ποιους λόγους χρησιμοποιούνται τα πρόσθετα λιπαντικών;

Απάντηση:

• §1.4.1.2. «Οι αυξημένες απαιτήσεις για ποιοτικά λάδια (μεγάλα φορτία, υψηλές θερμοκρασίες και ταχύτητες λειτουργίας κ.λ.π.) οδήγησαν στη χρήση πρόσθετων. Αυτά είναι χημικές ουσίες ή και φυσικά προϊόντα που βελτιώνουν την ποιότητα των λαδιών... Τα αντιοξειδωτικά... Τα απορρυπαντικά και διασκορπιστικά... Τα αντιδιαβρωτικά... τα πρόσθετα για τη βελτίωση του δείκτη ιξώδους... Τα πρόσθετα υψηλής πίεσης.»

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τα πρόσθετα χρησιμοποιούνται επειδή οι διυλισμένες βάσεις λαδιού από μόνες τους δεν επαρκούν πλέον για τις αυξημένες απαιτήσεις των σύγχρονων κινητήρων (μεγάλα φορτία, υψηλές θερμοκρασίες και ταχύτητες λειτουργίας), οπότε προστίθενται χημικές ουσίες ή φυσικά προϊόντα που βελτιώνουν την ποιότητα και απόδοσή τους. Οι βασικοί τύποι πρόσθετων είναι: τα αντιοξειδωτικά (εμποδίζουν την οξείδωση και τη δημιουργία επικαθήσεων), τα απορρυπαντικά και διασκορπιστικά (περιορίζουν τα κατάλοιπα και διατηρούν σε διασπορά τις ουσίες που τείνουν να σχηματίσουν λάσπη), τα αντιδιαβρωτικά (εμποδίζουν τα οξέα να προσβάλλουν τις μεταλλικές επιφάνειες), τα πρόσθετα βελτίωσης του δείκτη ιξώδους (σταθερή ρευστότητα σε υψηλές θερμοκρασίες) και τα πρόσθετα υψηλής πίεσης (αποτρέπουν το σπάσιμο της λιπαντικής μεμβράνης υπό μεγάλα φορτία).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αντιοξειδωτικά, απορρυπαντικά/διασκορπιστικά, αντιδιαβρωτικά, βελτίωσης δείκτη ιξώδους, υψηλής πίεσης

Ορυκτά και συνθετικά λιπαντικά — Σωστό/Λάθος

Ερώτηση: Τα λιπαντικά διακρίνονται ως προς τον τρόπο παρασκευής τους σε ορυκτά και συνθετικά. ΣΩΣΤΟ ❐ ΛΑΘΟΣ ❐

Απάντηση:

• §1.4.1. «Οι συνεχείς αποστάξεις και κατεργασίες που πραγματοποιούνται στα διυλιστήρια, παράγουν τα βασικά λάδια λίπανσης τα οποία αποτελούν την κύρια ουσία των ορυκτελαίων - ή απλά λαδιών - και των λιπών (γράσων)... Υπάρχουν, όμως και λιπαντικά που δεν προέρχονται από τα βασικά λάδια. Αυτά είναι μείγματα διαφόρων χημικών ενώσεων και ονομάζονται συνθετικά λιπαντικά (λάδια ή γράσα).»

Σύνοψη: ΣΩΣΤΟ. Τα λιπαντικά διακρίνονται πράγματι, ως προς τον τρόπο παρασκευής τους, σε ορυκτά (παράγονται από αποστάξεις/κατεργασίες αργού πετρελαίου στα διυλιστήρια) και σε συνθετικά (χημικά προϊόντα που παρασκευάζονται με χημική σύνθεση, π.χ. διεστέρες, χωρίς να προέρχονται από τα βασικά ορυκτά λάδια).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωστό: ορυκτά (από πετρέλαιο/διύλιση) και συνθετικά (χημική σύνθεση, π.χ. διεστέρες)

Είδη συστημάτων λίπανσης αεροπορικών κινητήρων

Ερώτηση: Αναφέρατε τα είδη των συστημάτων λίπανσης των αεροπορικών κινητήρων.

Απάντηση:

• §1.4.2. «Γενικά, τα συστήματα λίπανσης διακρίνονται σε: 1. Μηχανικά χωρίς πίεση (splash lubrication)... 2. Εξαναγκασμένης ροής (με πίεση, pressure lubrication)... Τα πρώτα είναι γνωστά ως συστήματα υγρής κυστίδας, ενώ τα δεύτερα ως συστήματα ξηρής κυστίδας. 3. Μεικτά... Οι αεροπορικοί κινητήρες λιπαίνονται με συστήματα πίεσης ή με μεικτά.»

Σύνοψη: Τα συστήματα λίπανσης διακρίνονται γενικά σε: μηχανικά χωρίς πίεση (splash lubrication, σε μικρούς κινητήρες), εξαναγκασμένης ροής/με πίεση (pressure lubrication) — που διακρίνονται περαιτέρω σε συστήματα υγρής κυστίδας (δεξαμενή ο στροφαλοθάλαμος) και συστήματα ξηρής κυστίδας (ξεχωριστή δεξαμενή λαδιού) — και μεικτά συστήματα (κάποια μέρη λιπαίνονται με πίεση, άλλα χωρίς). Οι αεροπορικοί κινητήρες χρησιμοποιούν συστήματα πίεσης ή μεικτά.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Μηχανικά χωρίς πίεση, εξαναγκασμένης ροής (υγρής/ξηρής κυστίδας), μεικτά — αεροπορικοί κινητήρες: πίεσης ή μεικτά

Μειονέκτημα συστήματος λίπανσης υγρής κυστίδας

Ερώτηση: Το μειονέκτημα των κινητήρων που χρησιμοποιούν σύστημα λίπανσης υγρής κυστίδας είναι: Α) Έχουν μεγάλη χωρητικότητα λιπαντικού και άρα αυξάνουν το βάρος του αεροσκάφους. Β) Δεν μπορούν να εκτελέσουν ανάστροφη πτήση. Γ) Έχουν μεγάλη κατανάλωση λιπαντικού.

Απάντηση:

• §1.4.2. «Τα συστήματα υγρής κυστίδας έχουν το μειονέκτημα της μειωμένης χωρητικότητας λιπαντικού, της έλλειψης ψύξης και της λειτουργίας σε υψηλή θερμοκρασία αφού χρησιμοποιούν ως δεξαμενή το στροφαλοθάλαμο. Επιπλέον, τα αεροσκάφη που τα χρησιμοποιούν δεν μπορούν να εκτελούν ανάστροφες πτήσεις.»

Σύνοψη: Σωστή επιλογή: Β) Δεν μπορούν να εκτελέσουν ανάστροφη πτήση. Η θεωρία αναφέρει ρητά ότι τα αεροσκάφη με σύστημα υγρής κυστίδας δεν μπορούν να εκτελούν ανάστροφες πτήσεις. Η επιλογή Α είναι λανθασμένη, καθώς η θεωρία αναφέρει το αντίθετο — μειωμένη (όχι μεγάλη) χωρητικότητα λιπαντικού· η επιλογή Γ (μεγάλη κατανάλωση λιπαντικού) δεν αναφέρεται πουθενά ως μειονέκτημα του συστήματος υγρής κυστίδας.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωστή επιλογή: Β — δεν εκτελούν ανάστροφη πτήση

Βασικά μέρη συστήματος λίπανσης ξηρής κυστίδας

Ερώτηση: Αναφέρατε τα βασικά μέρη ενός συστήματος λίπανσης ξηρής κυστίδας.

Απάντηση:

• §1.4.2. «Τα βασικά τμήματα ενός τέτοιου συστήματος λίπανσης είναι η δεξαμενή λαδιού, η αντλία πίεσης, η αντλία επιστροφής, τα φίλτρα, οι διατάξεις ένδειξης πίεσης και θερμοκρασίας λειτουργίας λαδιού, το ψυγείο λαδιού και ο ρυθμιστής θερμοκρασίας.»

Σύνοψη: Τα βασικά μέρη ενός συστήματος λίπανσης ξηρής κυστίδας είναι: η δεξαμενή λαδιού, η αντλία πίεσης, η αντλία επιστροφής, τα φίλτρα, οι διατάξεις ένδειξης πίεσης και θερμοκρασίας λειτουργίας του λαδιού, το ψυγείο λαδιού και ο ρυθμιστής θερμοκρασίας (θερμοστάτης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Δεξαμενή λαδιού, αντλία πίεσης, αντλία επιστροφής, φίλτρα, όργανα πίεσης/θερμοκρασίας, ψυγείο λαδιού, ρυθμιστής θερμοκρασίας

Σκοπός του ρυθμιστή θερμοκρασίας (θερμοστάτη)

Ερώτηση: Ποιος είναι ο σκοπός της ύπαρξης του ρυθμιστή θερμοκρασίας σε ένα κύκλωμα λίπανσης κινητήρα;

Απάντηση:

• §1.4.2. «Ρυθμιστής θερμοκρασίας (θερμοστάτης). Αποτελείται από μία θερμοστατική βαλβίδα και ελέγχει την ποσότητα του λαδιού που περνά από το ψυγείο. Όταν η θερμοκρασία του λαδιού είναι χαμηλή, επιτρέπεται η δίοδος του λαδιού στο διπλό περίβλημα του ψυγείου ώστε να θερμανθεί ο κινητήρας. Όταν η θερμοκρασία αυξηθεί, η παραπάνω δίοδος κλείνει ώστε το λάδι να παραμείνει σε μία συγκεκριμένη θερμοκρασία για την αποφυγή της μείωσης της λιπαντικής του ικανότητας.»

Σύνοψη: Ο σκοπός του ρυθμιστή θερμοκρασίας (θερμοστάτη) είναι να ελέγχει, μέσω θερμοστατικής βαλβίδας, την ποσότητα του λαδιού που περνά από το ψυγείο λαδιού. Όταν η θερμοκρασία του λαδιού είναι χαμηλή, επιτρέπει τη δίοδο του λαδιού στο διπλό περίβλημα του ψυγείου ώστε να θερμανθεί γρηγορότερα ο κινητήρας· όταν η θερμοκρασία αυξηθεί αρκετά, κλείνει τη δίοδο, ώστε το λάδι να παραμένει σε συγκεκριμένη θερμοκρασία λειτουργίας και να μη μειώνεται η λιπαντική του ικανότητα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Ελέγχει την ποσότητα λαδιού που περνά από το ψυγείο, ώστε το λάδι να διατηρείται σε κατάλληλη θερμοκρασία

Σκοπός διατάξεων μέτρησης θερμοκρασίας λαδιού

Ερώτηση: Οι διατάξεις μέτρησης θερμοκρασίας που υπάρχουν σε ένα κύκλωμα λίπανσης έχουν ως σκοπό: Α) Να ρυθμίσουν τη ροή του λιπαντικού μέσα στο σύστημα. Β) Να δείχνουν το ιξώδες του λιπαντικού σε σχέση με τη θερμοκρασία του κινητήρα. Γ) Να δείχνουν τη θερμοκρασία του λιπαντικού στον κινητήρα.

Απάντηση:

• §1.4.2. «Διατάξεις μέτρησης θερμοκρασίας. Τοποθετούνται σε σημείο μεταξύ του ψυγείου και της εισόδου στον κινητήρα. Η ένδειξη μεταφέρεται ηλεκτρικά προς το όργανο από το βολβό λήψης. Όταν σημειώνεται υψηλή θερμοκρασία στο λάδι σημαίνει ότι το ψυγείο λαδιού δε λειτουργεί κανονικά ή ότι δεν κυκλοφορεί η απαραίτητη ποσότητα λαδιού στο κύκλωμα λίπανσης.»

Σύνοψη: Σωστή επιλογή: Γ) Να δείχνουν τη θερμοκρασία του λιπαντικού στον κινητήρα. Οι διατάξεις μέτρησης θερμοκρασίας τοποθετούνται μεταξύ ψυγείου και εισόδου στον κινητήρα και απλώς ενδεικνύουν (μέσω βολβού λήψης και ηλεκτρικής μεταφοράς) τη θερμοκρασία του λαδιού· δεν ρυθμίζουν οι ίδιες τη ροή του λαδιού (αυτό είναι έργο του ρυθμιστή θερμοκρασίας, επιλογή Α, λανθασμένη) ούτε δείχνουν το ιξώδες (επιλογή Β, λανθασμένη).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Σωστή επιλογή: Γ — ένδειξη θερμοκρασίας λαδιού

Λόγος χρήσης αντλίας επιστροφής

Ερώτηση: Ποιος είναι ο λόγος που χρησιμοποιούμε αντλία επιστροφής σε ένα σύστημα λίπανσης;

Απάντηση:

• §1.4.2. «Αντλία επιστροφής. Είναι ίδιου τύπου με την αντλία πίεσης... Χρησιμοποιείται διότι όταν το λάδι εξέρχεται από τον κινητήρα έχει πολύ μικρή πίεση. Το λάδι επιστρέφει με τη βοήθεια της αντλίας μέσω φίλτρου και του ψυγείου λαδιού στη δεξαμενή. Σε μικρούς κινητήρες, δε χρησιμοποιείται αντλία επιστροφής, καθότι το δίκτυο είναι μικρό και οι τριβές δεν είναι τόσο σημαντικές.»

Σύνοψη: Χρησιμοποιούμε αντλία επιστροφής επειδή το λάδι, όταν εξέρχεται από τον κινητήρα, έχει πολύ μικρή πίεση και δεν μπορεί από μόνο του να επιστρέψει αποτελεσματικά στη δεξαμενή. Η αντλία επιστροφής (ίδιου τύπου με την αντλία πίεσης) το οδηγεί μέσω φίλτρου και ψυγείου λαδιού πίσω στη δεξαμενή. Σε μικρούς κινητήρες, όπου το δίκτυο είναι μικρό και οι τριβές δεν είναι σημαντικές, η αντλία επιστροφής δεν χρησιμοποιείται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Το λάδι εξόδου έχει πολύ μικρή πίεση· η αντλία επιστροφής το οδηγεί μέσω φίλτρου/ψυγείου πίσω στη δεξαμενή