Вкладыши для двигателя – детали критические
На первый взгляд вкладыши – это просто штамповка. Но впечатление обманчиво: подшипники скольжения представляют собой высокотехнологические изделия из сложного композитного материала, имеющие специфическую геометрию и точные размеры. И, что немаловажно – они являются критическими деталями двигателя, отказ которых ведет к его остановке и очень дорогому ремонту…
Функции подшипников
Вращающиеся компоненты двигателей внутреннего сгорания оборудованы подшипниками скольжения, которые выполняют разные функции:
• коренные вкладыши поддерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение. Устанавливаются в блоке цилиндров. Каждый вкладыш состоит из верхней и нижней половин. На внутренней поверхности верхней половины, как правило, есть канавка для смазки и отверстие для подачи масла.
• шатунные вкладыши обеспечивают вращение шейки шатуна, который, в свою очередь, вращает коленвал. Устанавливаются в нижней головке шатуна.
• упорные кольца предотвращают осевое движение вала. Часто упорные кольца являются частью одного из коренных вкладышей – такие комбинированные подшипники называются буртовыми или фланцевыми вкладышами.
• втулки верхней головки шатуна обеспечивают вращение поршневого пальца, соединяющего поршень с шатуном.
• вкладыши распредвала поддерживают распредвал и обеспечивают его вращение. Устанавливаются в верхней части головки блока цилиндров (или в блоке цилиндров – у двигателей с нижним расположением распредвала).
Биметаллические (а) и триметаллические подшипники
со свинцовистым покрытием (б, в)Подшипники скольжения смазываются моторным маслом, постоянно подающимся к их поверхности и обеспечивающим гидродинамический режим трения.
Непосредственный контакт между трущимися в гидродинамическом режиме поверхностями отсутствует – благодаря масляной пленке, которая образуется в сходящемся зазоре (масляном клине) между поверхностями подшипника и вала.
Условия работы подшипников скольжения
Масляная пленка предотвращает локальную концентрацию нагрузки. Однако при определенных условиях гидродинамический режим трения сменяется на смешанный. Это происходит, если имеются:
• недостаточный поток масла;
• высокие нагрузки;
• низкая вязкость масла;
• перегрев масла, дополнительно снижающий его вязкость;
• высокая шероховатость поверхностей подшипника и вала;
• загрязнение масла;
• деформация и геометрические дефекты подшипника, его гнезда или вала.
В смешанном режиме трения возникает непосредственный физический контакт поверхностей, чередующийся с гидродинамическим трением. А это может привести к задирам, повышенному износу подшипника и даже к схватыванию с валом.
ДВС характеризуются циклическими нагрузками подшипников, обусловленными переменным давлением в цилиндрах и инерционными силами, вызванными движущимися частями. И эти циклические нагрузки на подшипник могут привести к его разрушению. Отсюда – высочайшие требования к материалам, из которого он производится.
Структура подшипников скольженияМатериалы подшипников скольжения
Материалы, из которых делают подшипники, должны обладать многими, иногда противоречивыми, свойствами.
• Усталостная прочность (максимальная нагрузка) – максимальная циклическая нагрузка, которую подшипник выдерживает в течение неограниченного числа циклов. Превышение этой нагрузки приводит к образованию усталостных трещин в материале.
• Сопротивление схватыванию (совместимость) – способность материала подшипника сопротивляться свариванию с материалом вала во время прямого физического контакта между ними.
• Износостойкость – способность материала подшипника сохранять свои размеры несмотря на присутствие абразивных частиц в масле, а также в условиях механического контакта с валом.
• Прирабатываемость – способность материала подшипника компенсировать небольшие геометрические дефекты вала и гнезда за счет незначительного локального износа или пластической деформации.
• Абсорбционная способность – способность материала подшипника захватывать мелкие чужеродные частицы, циркулирующие с маслом.
• Коррозионная стойкость – способность материала подшипника сопротивляться химическим воздействиям окисленных или загрязненных масел.
• Кавитационная стойкость – способность материала подшипника выдерживать ударные нагрузки, производимые схлопывающимися кавитационными пузырьками (пузырьки образуются в результате резкого падения давления в текущем масле).
Эксцентриситет подшипника
скольженияТо есть материал должен быть одновременно и прочным, и мягким. Это звучит парадоксально, однако существующие подшипниковые материалы соединяют эти противоположные свойства – правда, с определенным компромиссом.
Для достижения этого компромисса используются композитные структуры, которые могут быть или слоистыми (мягкое покрытие, нанесенное на прочное основание) или дисперсными (мягкие частички, распределенные внутри прочной матрицы).
Биметаллические подшипники имеют стальное основание, обеспечивающее жесткость и натяг в тяжелых условиях повышенной температуры и циклических нагрузок.
Второй слой материала состоит из антифрикционного сплава. Его толщина относительно велика: она составляет около 0,3 мм. Толщина антифрикционного слоя – важная характеристика биметаллических подшипников, способных прирабатываться и приспосабливаться к относительно большим геометрическим дефектам. Биметаллический подшипник также обладает хорошей абсорбционной способностью, поглощая как мелкие, так и крупные включения в масле.
Обычно рабочий слой делают из алюминия, содержащего 6–20% олова в качестве твердого смазочного материала: именно олово обеспечивает антифрикционные свойства. Кроме этого, сплав часто содержит 2–4% кремния в виде мелких включений, распределенных в алюминии. Твердый кремний упрочняет сплав и обладает способностью полировать поверхность вала – поэтому его присутствие особенно важно при работе с валами из ковкого чугуна. Сплав может быть дополнительно упрочнен небольшими добавками меди, никеля, марганца, ванадия и других элементов.
Триметаллические подшипники, помимо стального основания, имеют промежуточный слой из медного сплава, содержащего 20–25% свинца в качестве твердой смазки и 2–5% олова для упрочнения меди.
Третий слой представляет собой покрытие на основе свинца, которое также содержит около 10% олова, повышающего коррозионную стойкость сплава и несколько процентов меди для упрочнения. Толщина покрытия составляет всего 12–20 мкм. Низкая толщина покрытия повышает его усталостную прочность, однако снижает антифрикционные свойства (прирабатываемость, абсорбционную способность, сопротивление схватыванию), особенно если мягкое покрытие было подвергнуто износу. Между промежуточным слоем и свинцовистым покрытием наносится очень тонкий (1–2 мкм) слой никеля, служащий барьером, предотвращающим диффузию олова из покрытия в промежуточный слой.
Измерение высоты выступа стыка
подшипникаИнновационные материалы для подшипников скольжения постоянно разрабатываются производителями подшипников. Это новые материалы, способные работать в тяжело нагруженных двигателях (дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива, двигатели с турбонаддувом), а также в гибридных и старт-стоп двигателях, в том числе:
• высокопрочные алюминиевые биметаллические материалы;
• прочные металлические покрытия для триметаллических подшипников;
• полимерные композитные покрытия, содержащие частицы твердых смазочных материалов;
• бессвинцовые экологически чистые безвредные материалы.
Свойства подшипниковых материалов
Свойства материалов подшипников, характеризующие прочность и мягкость, сочетаются в различных пропорциях у разных материалов.
Отличные мягкие антифрикционные свойства триметалла ограничены толщиной покрытия (12 мкм). Если геометрический дефект или чужеродные частицы превышают толщину покрытия, ее антифрикционные свойства резко падают.
Мягкие свойства биметалла несколько ниже, чем у триметалла, однако они не ограничены толщиной покрытия, поэтому биметаллические подшипники способны прирабатываться к относительно крупным несоосностям и другим геометрическим дефектам. С другой стороны, усталостная прочность (максимальная нагрузка) биметаллических подшипников ниже (40–50 МПа), чем у триметаллических материалов (60–70 МПа). Также биметаллические подшипники без кремния хуже работают с чугунным валом.
Геометрические характеристики подшипников скольжения
Масляный зазор – это основной геометрический параметр подшипников скольжения. Он равняется разнице между внутренним диаметром подшипника и диаметром вала (внутренний диаметр подшипника измеряется под углом 90° к линии, разделяющей верхний и нижний вкладыши).
Величина масляного зазора – очень важный показатель. Большой зазор приводит к увеличению потока масла, что снижает его нагрев в подшипнике, однако вызывает неоднородное распределение нагрузки (она концентрируется на меньшей площади поверхности и увеличивает вероятность разрушения вследствие усталости). Также большой зазор производит значительную вибрацию и шум. А слишком маленький зазор вызывает перегрев масла и резкое падение его вязкости.
Типичные величины масляного зазора С: для пассажирских автомобилей Cмин = 0,0005D, Cмакс = 0,001D, для гоночных автомобилей Cмин = 0,00075D, Cмакс = 0,0015D (где D – диаметр вала).
Эксцентриситет является мерой, определяющей некруглость подшипника. Действительно, внутренняя поверхность подшипника не является абсолютно круглой. Она имеет форму, напоминающую лежащий на боку лимон. Это достигается за счет переменной толщины стенки подшипника, имеющей максимальное значение (Т) в центральной части и постепенно уменьшающейся в направлении стыка.
Принято измерять минимальное значение толщины (Te) на определенной высоте h для того, чтобы исключить зону выборки в области стыка. Разница между максимальным и минимальным значениями толщины называется эксцентриситетом: Т – Те.
Эксцентриситет, образованный переменной толщиной стенки вкладыша, добавляется к эксцентриситету, вызванному смещением вала относительно центра подшипника. Наличие эксцентриситета позволяет стабилизировать гидродинамический режим смазки за счет создания масляного клина с большим углом схождения. Рекомендуемые величины эксцентриситета: для пассажирских автомобилей 5–20 мкм, для гоночных автомобилей 15–30 мкм.
Посадочный натяг необходим для обеспечения надежной посадки подшипника в гнезде. Прочно посаженный подшипник имеет равномерный контакт с поверхностью гнезда – это предотвращает смещение подшипника во время работы, обеспечивает максимальный отвод тепла из области трения и увеличивает жесткость гнезда. Поэтому наружный диаметр подшипника и его периметр всегда больше диаметра гнезда и его периметра.
Поскольку прямое измерение наружного периметра подшипника – трудная задача, обычно измеряется другой параметр: высота выступа стыка (выступание). Высота выступа стыка равна разнице между наружным периметром половины подшипника и периметром половины гнезда.
Проверяемый вкладыш устанавливают в измерительный блок и прижимают с определенным усилием F, величина которого пропорциональна площади сечения стенки подшипника. Оптимальная величина высоты выступа стыка зависит от диаметра подшипника, жесткости и теплового расширения гнезда и температуры. Типичные значения высоты выступа стыка для подшипников диаметром 40–65 мм: для пассажирских автомобилей 25–50 мкм, для гоночных автомобилей 50–100 мкм.
Несмотря на самые совершенные конструкцию, материалы и технологии, в эксплуатации ДВС встречаются случаи износов и повреждений подшипников. Чтобы найти и устранить их причины, знание конструкции подшипников необходимо, но недостаточно. Об этом – в следующей статье.
Дмитрий Копелиович
abs-magazine.ru
Вкладыши коленвала — что это такое?
Двигатель внутреннего сгорания – сложный механизм, состоящий из не одной сотни деталей. И все они до одной важны для сбалансированной и корректной работы сложной системы, в той или иной степень. Но в тот же момент ни в коем случае нельзя равнозначно расценивать степень важности каждой из них. Одним из самых важных элементов, безусловно, является коленчатый вал и все его детали, что сопрягаются с ним, который передаёт энергию сгорающего топлива на колёса, тем самым вращая их. Речь далее пойдёт о составляющих данного механизма, а именно о вкладышах коленвала, что представляют собой небольшие полукольца из мягкого металла с антифрикционным покрытием. Во время длительной работы мотора машины именно они должны самыми первыми покидать свой пост, а не шейки коленчатого вала.
Что такое ремонтные вкладыши коленвала, их виды
Для начала, вкладыши коленвала необходимо условно разделить на две категории: шатунные и коренные. Шатунные вкладыши, как мы говорили выше, расположены между шатунами коленвала и его шейками. Коренные же в свою очередь играют сходную роль, но располагаются они между коленчатым валом и местами его прохода через корпус ДВС.
Для разных двигателей на заводах изготавливают вкладыши коленвала, которые различаются между собой своим внутренним диаметром. Ремонтные вкладыши имеют отличия друг от друга и, безусловно, от новых, установленных на только что выпущенный автомобиль. Их минимальное различие исчисляется с отметки в четверть миллиметра и нарастает с аналогичным шагом. Таким образом, мы имеем размерный ряд ремонтных вкладышей коленвала с шагом в 0,25 мм по внутреннему диаметру: 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм и т.д.
Причины замены вкладышей коленчатого вала?
В условиях экстремальных температурных и физических нагрузок, что постоянно переносит коленчатый вал, помогают ему удержаться на оси, обеспечивая деятельность кривошипно-шатунного механизма, только лишь вкладыши коленвала. Коренные и шатунные шейки работают по принципу внутренних обойм, а вкладыши коленвала выполняют функцию наружных, соответственно. В системе моторного блока продумана целая сеть маслопроводов, через которые на вкладыши подаётся моторное масло под большим давлением. Оно то и создаёт ту самую микроскопическую плёнку, о которой говорилось выше, что и позволяет вращаться коленвалу.
Первопричиной замены вкладышей коленвала является их физическое изнашивание. Каково бы ни было желание уберечь вкладыши от износа, но физика есть физика. Поверхности шеек вкладышей коленвала со временем стираются, увеличивая между ними зазор, что приводит свободному ходу коленвала и меньшей подаче масла из-за резкого снижения давления. А это уже приводит к поломкам автомобильных двигателей.
Второй причиной вынужденного ремонта является проворачивание вкладышей коленчатого вала. О таких ситуациях доводилось слышать, наверное, каждому автовладельцу, но вот о причинах данного положения вещей знают, увы, но далеко не все. Так как же и почему это случается? Тончайшая пластина вкладыша ложиться в импровизированную постель. Наружные стенки полуколец обрамлены специальными выступами, которые в новом двигателе упираются во фронтальные части блока. При определённых условиях усики попросту не выдерживают вкладыш, и он начинает проворачиваться, слипаясь с шейкой коленчатого вала. Если такое случилось и вкладыш повернуло, двигатель попросту перестаёт функционировать. Типичными причинами таковой поломки являются:
— предельная вязкость смазки, попадание в неё абразивных соединений или вообще её пропадание;
— недостаточный натяг установленных крышек подшипников;
— слишком жидкая смазка и эксплуатация двигателя в режимах постоянных перегрузок.
Как определить износ вкладышей коленвала и помочь механизму?
После того как случилось так, что ремонт двигателя уже неизбежен, возникает вопрос о том, как же определять далее износ коленвальных вкладышей и какого размера необходимо их будет приобретать для следующей замены? В основном для замеров используется микрометр, но всё же достаточно точно это вычисляется и визуально, как говорится «на глаз». Сразу же оцените возможность следующей расточки коленчатого вала.
Незамедлительная замена необходима в случае поворота вкладышей коленвала. Показателем данной проблемы послужит громкий стук коленвала и постоянные попытки мотора заглохнуть. Если заклинит шейки, то ехать Вам дальше уже не получится никак. В любом из случаев следует проводить детальный осмотр механизмов. Если Вы обнаружите на шейках волнообразные рытвины, которые вполне осязаются руками, то не избежать расточки коленвала и последующей установки ремонтных вкладышей соответствующего размера. Настоятельно рекомендуем приобретать вкладыши только по факту его расточки. Ведь большой износ может повлечь провести данную процедуру на один, а то и на два размера.
Как поставить вкладыши на коленвал – порядок действий?
По большей части случаев заменять вкладыши коленвала автолюбители отправляются на СТО. Но при сильном желании каждый из Вас, кто имеет навыки ремонта и неплохого обращения с инструментом, вполне справиться в данной ситуации с возложенной на него задачей. Для этого необходимо просто соблюдать последовательность следующих действий:
1. Самое первое и важное – это проверка зазора между коленвалом и его вкладышем. Для этого необходимо воспользоваться калиброванной проволокой из пластмассы, что расположена на соответствующей шейке. После крышку с вкладышем установите и затяните с нужным усилием, которое равно 51 Н·м (измерение данной величины можно произвести при помощи динамометрического ключа). После того как крышка снята, размер зазора будет равен степени сплющивания проволоки. Чтобы оценить данный параметр необходимо воспользоваться номинальным зазором, который соответствует каждой автомобильной марке. И если степень сплющивания проволоки говорит о том, что зазор более номинального, значит необходима установка ремонтного вкладыша.
2. После того как все зазоры были проверены, следует снять шатуны со всех шеек, демонтировать коленвал и расточить его. Шлифовка коленчатого вала производится на центростремителе, наличием которого, конечно, похвастает не каждый. Поэтому данную часть процедуры лучше сделать у мастера. После того как коленчатый вал расточили, можно заняться подбором ремонтных вкладышей. Тут снова Вам придёт на помощь микрометр и дальнейшая примерка ремонтных вкладышей коленвала.
3. Когда вкладыши окончательно подобраны, следует производить монтаж коленвала в обратном порядке. Когда элементы вставлены в свои посадочные места, закрутите крышки коренных подшипников.
4. Далее решаем вопрос установки вкладышей коленвала и шатунов на свои места. Для этого вкладыши просто смазываем моторным маслом и закручиваем их крышки. Так что, как Вы видите их установка занимает очень мало времени, в отличии от подготовительных работ и приготовлений.
Помните, что коленвал – одна из самых дорогих деталей каждого автомобиля. Кроме того он испытывает огромные нагрузки. А посему стоит принимать все возможные меры, дабы продлить его эксплуатационный период. И актуальным действием будет своевременная расточка коленчатого вала, которая сыграет основополагающую роль. После выполнения данной процедуры все шейки снова идеально гладкие и готовы к последующим «рабочим будням».
Важно! Автомобильный двигатель – агрегат достаточно сложный и специфичный. Многие автолюбители и умельцы полностью разбирают, ремонтируют и собирают его, можно сказать с закрытыми глазами. Но установка вкладышей коленвала требует дополнительных специальных навыков. Лучше доверить эту работу опытному мотористу. Нужно это во избежание недостаточного или избыточного натяга, что может привести к проворачиванию вкладышей.
Как правильно подобрать вкладыши коленвала?
Какой бы ни была причина разборки автомобильного двигателя и замены вкладышей коленвала, тут без его шлифовки не обойтись. Новые вкладыши монтируют либо на новый коленвал, либо уже на расточенный. Даже если повреждениям подвержена лишь одна шейка, то шлифовальную подгонку под неё обязаны пройти и все остальные.
При сборке мотора на конвейере производится установка стандартных вкладышей коленвала. Например, для моделей ВАЗ вкладыши выпускают в четырёх ремонтных вариациях. Следовательно, и растачивать коленвал можно будет не более четырёх раз. Двигателям, которые устанавливают на ГАЗ и Москвич доступны пятая и шестая расточки до 1,25 и 1,50 мм. Размеры коленвальных вкладышей определяет только тот, кто производил расточку коленвала. В зависимости от глубины повреждений шеек, шлифовка может уйти на два размера вперёд. Вкладыши продаются комплектно для всех, как для коренных, так и для шатунных шеек.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
auto.today
Почему проворачивает шатунные вкладыши или вкладыши коленвала
Вкладыши шатунов или коленвала являются подшипниками скольжения, на которые дополнительно подается моторное масло из системы смазки двигателя. Данное решение позволяет нагруженным деталям свободно и легко перемещаться, при этом достигается такое сопряжение нагруженных элементов, в котором отсутствуют зазоры и люфты. Под такими подшипниками скольжения следует понимать высокопрочный стальной лист особой формы, на который нанесено специальное антифрикционное покрытие.
Проворачивание шатунных вкладышей или вкладышей коленвала является серьезной неисправностью, которую необходимо устранять незамедлительно. Чаще всего водитель узнает о возникшей проблеме благодаря появлению отчетливого характерного шатунного стука или стука коленчатого вала двигателя. Дальнейшая эксплуатация ДВС, в котором провернут вкладыш, крайне не рекомендуется, так как поломки данного рода причиняют значительный ущерб не только сопряженным деталям, но и другим узлам силового агрегата. Далее мы поговорим о том, что делать, если провернуло шатунный вкладыш, какой может быть причина и последствия в результате такой поломки.
Почему проворачивает вкладыши?
Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.
С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:
- недостаточная фиксация вкладыша;
- сильное трение по поверхности вкладыша;
Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.
Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.
Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.
Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.
Вполне очевидно, что если масляная пленка будет иметь недостаточную толщину или прорвется, коэффициент трения начнет увеличиваться. Работа сопряженных деталей, которые испытывают постоянную нагрузку, в подобных условиях будет означать, что проворачивающий момент увеличился. Если проще, чем больше сила трения, тем сильнее возрастают риски проворачивания вкладышей коленвала при таких увеличенных нагрузках.
Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.
Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.
Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.
По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.
Добавим, что определенное влияние оказывает и вязкость масла в двигателе. Более вязкие масла вызывают увеличенный момент трения в нагруженных парах. Параллельно с этим толщина пленки вязкого масла также больше в месте сопряжения деталей. Однако это не значит, что нагруженные детали будут защищены от повышенного или сухого трения. Дело в том, что вязкая смазка может просто не доходить до места трения в необходимом количестве, что приводит, в свою очередь, к уменьшению толщины пленки или даже ее разрыву.
По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.
Последствия проворота вкладышей
Начнем с того, что проворачивание шатунных вкладышей двигателя при своевременном определении поломки является менее серьезной проблемой по сравнению с проворачиванием коренных вкладышей коленвала. Если же проблему выявили поздно, тогда последствия для ДВС могут быть разными. Бывает так, что после проворачивания шатунного вкладыша двигателю может понадобиться дорогостоящий капитальный ремонт.
Распространена и такая ситуация, когда провернутый шатунный вкладыш попросту меняют на новый и двигатель работает дальше. Отметим, что делать так не рекомендуется по причине того, что ресурс отремонтированной таким образом сопряженной пары шатун-шейка коленвала может быть сильно сокращен (на 60-70%). Более приемлемым вариантом принято считать подход, когда меняется шатун, в котором провернуло вкладыш. Также шатун часто подлежит замене и по причине того, что в результате проворачивания вкладыша ломается замок шатуна. Оптимальным же способом ремонта принято считать расточку коленвала и замену вкладышей/шатунов.
Шлифовка коленвала после проворачивания вкладыша обычно является необходимой операцией, так как на шейке появляются задиры. После разборки двигателя коленчатый вал необходимо промерять, после чего осуществляется его расточка с учетом последующей установки новых вкладышей ремонтного размера. Только так удается добиться необходимого состояния поверхностей и правильного натяга вкладыша после установки.
Что в итоге
С учетом приведенной выше информации можно сделать вывод о том, что появление стука в двигателе является подом для немедленного прекращения эксплуатации ТС. Также следует учитывать, что на состояние вкладышей сильно влияет и температурный режим работы силового агрегата. Другими словами, перегрев двигателя может привести к проворачиванию шатунных или коренных вкладышей, заклиниванию мотора и т.д. В таком случае двигатель может полностью прийти в негодность, так как разбивается постель коленвала, выходит из строя сам коленчатый вал, блок цилиндров и т.д.
Что касается моторного масла, необходимо использовать только те ГСМ, которые соответствуют всем требованиям и необходимым допускам завода-изготовителя силового агрегата. Также масло и масляный фильтр необходимо своевременно менять, не допускать попадания грязи и механических частиц в смазку. Повышенного внимания заслуживает и сама система смазки, так как снижение производительности или неисправности могут привести к масляному голоданию, в результате чего существенно повышается риск проворачивания вкладышей.
Напоследок добавим, что бензиновый двигатель нуждается в прогреве после холодного запуска, затем ездить необходимо без нагрузок до момента выхода силовой установки на рабочие температуры. В случае с дизелем мотор прогревается в движении, до полного прогрева не рекомендуется резко нагружать агрегат. Также следует помнить, что как новый двигатель, так и мотор после ремонта нуждается в обкатке, так как нагруженные пары и сопряженные элементы нуждаются в притирке.
autostrong-m.by
Что такое вкладыш шатунный? Вкладыши коренные и шатунные
Коленчатый вал двигателя – это тело вращения. Он вращается в специальных постелях. Для его опоры и облегчения вращения применяются подшипники скольжения. Они изготовлены из металла со специальным антифрикционным напылением в форме полукольца с точной геометрией. Вкладыш шатунный работает, как подшипник скольжения для шатуна, который толкает коленчатый вал. Давайте подробнее познакомимся с этими деталями.
Функции
Детали вращения в устройстве двигателя внутреннего сгорания оснащаются подшипниками скольжения. Они выполняют различные задачи.
Так, коренные вкладыши необходимы для поддержки коленчатого вала и облегчения его вращения. Эти детали устанавливаются внутри блока цилиндров. Каждая деталь представляет собой полукольцо, а вкладыш состоит из двух половинок. Внутренняя поверхность имеет канавку – именно по ней поступает смазка. Также в теле вкладыша есть отверстие – оно необходимо для подачи масла к шейкам коленчатого вала.
Вкладыш шатунный необходим для обеспечения вращения шейки шатуна. Последний при работе двигателя заставляет коленчатый вал вращаться. Устанавливаются эти элементы в нижней головке шатунов.
Также можно выделить упорные кольца коленчатого вала – они призваны предотвратить осевые перемещения коленвала. Очень часто на разных моделях двигателей упорное кольцо является частью коренного вкладыша. Такая комбинированная деталь имеет особое название – вкладыш буртовой или фланцевый.
Втулки, установленные в верхней головке на шатуне, призваны обеспечить возможность для поршневого пальца. Он соединяет шатун и поршень. Имеются в ДВС и вкладыши распределительного вала. Они отвечают за поддержку и вращение распредвала. Детали можно увидеть в верхней части ГБЦ или в блоке цилиндров, где распредвал расположен внизу.
Вкладыши коренные и шатунные постоянно в процессе работы смазываются маслом – оно подается через технологические отверстия к поверхностям трения. Так обеспечивается гидродинамическое трение. Контакт между трущимися деталями отсутствует за счет масляной пленки между поверхностью вкладыша и рабочей поверхностью вала.
Особенности конструкции
Подшипники скольжения в ДВС составные и состоят из двух плоских полуколец, которые полностью охватывают коленчатый вал. Деталь имеет несколько элементов – это одно или два отверстия для подачи масла в каналы смазки, замки для фиксации вкладыша в постели, канавка для смазки.
Вкладыш шатунный представляет собой многослойную конструкции. В основе лежит стальная пластина со специальным покрытием. Именно благодаря данному антифрикционному слою снижается трение. Покрытие чаще делается из мягких материалов и может состоять из нескольких слоев. Вкладыш сверху покрыт материалом меньшей мягкости, и благодаря такому покрытию деталь поглощает частицы износа коленчатого вала, предотвращается заклинивание и образование задиров и других дефектов. Конструктивно вкладыши шатунные и коренные можно разделить на биметаллические и триметаллические.
Биметаллические
Самыми простыми считаются биметаллические вкладыши. В основе лежит пластина из стали – толщина ее составляет на разных моделях ДВС от 0,9 мм до 4 мм. Коренной подшипник всегда более толстый, шатунный – более толстый. На пластину наносится антифрикционное напыление – его толщина составляет от 0,25 мм до 0,4 мм. Слой изготовлен из медно-свинцово-оловянных, медно-алюминиевых, медно-алюминиевого-оловянистого и других мягких сплавов. Алюминия и меди в данных сплавах содержится около 75%. Остальное – олово, никель, кадмий, цинк.
В биметаллических вкладышах толщина антифрикционного напыления – очень важное свойство. Они могут прирабатываться и приспосабливаться даже к большим геометрическим дефектам. Подшипник имеет хорошие адсорбционные способности.
Триметаллические
В триметаллических шатунных вкладышах, кроме антифрикционного напыления, имеется и третий слой. Его толщина совсем небольшая – всего 0,012-0,025 мм. Он обеспечивает защитные свойства детали и улучшает антифрикционные характеристики. Напыление изготовлено чаще всего из сплава свинцово-медно-оловявнного.
Чаще всего свинца в таких сплавах содержится до 90%. Олово повышает коррозионную стойкость. Медь необходима для упрочнения покрытия. За счет низкой толщины покрытия, повышается усталостная прочность, но снижается антифрикционные характеристики. Особенно это заметно, если мягкое покрытие изношено.
Геометрия
Естественно, размеры шатунных вкладышей для разных ДВС разные. Самый основной параметр – это масляный зазор. Он равен разности внутреннего диаметра вкладыша с диаметром вала. Также важный показатель – это величина масляного зазора. Если зазор сильно большой, то увеличивается поток масла, что снижает нагревание подшипника. Но масло также влечет неоднородное распределение нагрузки, что повышает вероятность разрушение подшипника по причине усталости. Большой зазор повлечет за собой шум при работе и вибрации. Маленький зазор вызовет перегрев моторного масла и снизит вязкость.
Посадочный натяг нужен, чтобы обеспечить надежную посадку шатунного вкладыша ВАЗ в его гнезде. Надежно и прочно посаженные подшипники равномерно контактируют с поверхностью посадочного места – это предотвратит возможность смещения подшипников в процессе работы. Также обеспечивается эффективный отвод тепла.
Причины замены
Показания для замены шатунных вкладышей – это их износ. Определить его можно по характерным признакам. Мы рассмотрим самые популярные причины неисправностей, износа, выхода из строя.
Инородные тела во вкладышах
Признаком попадания грязи будет локальные повреждения детали – дефекты на рабочей поверхности. Иногда случаются незначительные повреждения на обратной стороне. Мусор на поверхности – это первая причина дальнейшего износа. Устранить можно только с помощью замены.
Грязевая эрозия
Признаком данной неисправности будут задиры на поверхности, а также вкрапления грязи. В тяжелых случаях эрозия перемещается в область отверстия для смази. Среди причин на первом месте – плохое масло с грязью или абразивными примесями.
Усталость металла
Это может быть вызвано не только эксплуатацией дольше, чем нужно, но и высокими нагрузками на вкладыши шатунные КамАЗа. Среди признаков – вырванные частицы металла из тела вкладыша, особенно в тех местах, где нагрузка сильно высокая.
При эксплуатации двигателя на некачественных вкладышах возможен риск сильной перегрузки. Усилие перемещается на края деталей. Чтобы устранить неисправность и диагностировать ее, проверяют осевую форму шейки коленчатого вала, геометрию опор вкладыша. В данном случае имеет смысл установка качественного вкладыша.
fb.ru
возможные причины, описание и особенности решения проблемы
Часто на многочисленных форумах, посвященных автомобильной тематике, можно прочитать темы о стуках в двигателе или о провернутых вкладышах. Это аварийная ситуация в ДВС. Когда говорят, что провернуло вкладыш, это значит, что подшипники скольжения на коленчатом валу и на шатунах вырвало из посадочного места и они пришли в негодность. Это серьезная поломка, которая случается достаточно часто. Автолюбители видят причину в низкокачественных моторных маслах от неизвестного производителя.
Но причин значительно больше, и они напрямую не связаны со смазкой и ее качеством. В доказательство этому есть множество примеров, когда коренные вкладыши выходят из строя, если в двигатель залито брендовое оригинальное масло. Или наоборот – подшипники работают не одну сотню тысяч километров на маслах среднего качества. Давайте разберемся, почему проворачивает вкладыши коленчатого вала, какие факторы на это влияют и что является главной причиной этого явления.
Шатунный вкладыш – что это?
В ДВС есть одна очень высоконагруженная деталь. Это коленчатый вал. Элемент устанавливается не на традиционные подшипники. Из-за конструктивных особенностей используются подшипники скольжения. Конструкция этих самых деталей может быть разной. Но постоянное усовершенствование двигателей привело к тому, что сейчас используется лист из стали, покрытый специальным антифрикционным слоем.
Это и есть шатунный вкладыш. Данные элементы установлены в специальных местах – постелях. Вкладыши зафиксированы. Необходимость в фиксации этих деталей связана с тем, что на них имеются отверстия для движения масла. Они обязательно должны соответствовать аналогичным в постелях. Также при помощи фиксации обеспечивается трение на специальных, предназначенных для этого поверхностях. Шатунный вкладыш – это своего рода защитный элемент, благодаря которому значительно увеличивается срок эксплуатации коленчатого вала.Разница между коренными и шатунными вкладышами
Необходимо знать, что есть два вида вкладышей. Это шатунные и коренные. Первые находятся между шатуном и шейкой коленвала. Коренной элемент похож на первый по своему предназначению. Однако он располагается там, где коленчатый вал проходит в корпусе двигателя. Вкладыши отличаются по своим размерам. Габариты зависят от типа ДВС, для которого конкретная деталь изготовлена. Существуют и специальные ремонтные вкладыши. Они отличаются от оригинальных новых, установленных в двигателе. Ремонтные вкладыши различаются лишь отметками, кратными 0,25 мм. Так, их размеры примерно такие – 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм, 1 мм.
Причины проворачивания вкладышей
Итак, коленчатый вал – это деталь, которая работает в жестких условиях, и ей приходится выдерживать колоссальные нагрузки в условиях экстремальных температур. Чтобы механизм надежно удерживался на оси и мог обеспечивать правильную работу всего кривошипно-шатунного механизма, необходимы вкладыши. Шейки на валу работают в качестве внутренней обоймы. Вкладыши – в качестве наружной.
В блоке ДВС имеются каналы для подачи смазки под давлением. За счет масляной пленки, которая обволакивает вкладыши, коленчатый вал может вращаться. Почему же автовладельцы сталкиваются с ситуациями, когда в двигателе провернуло вкладыши коленвала? Есть несколько возможных причин. Давайте рассмотрим их ниже.Механический износ
Первая причина, по которой при ремонте двигателя проводят замену коренных и шатунных вкладышей, это выработка. Изнашиваются детали вследствие механических нагрузок. Многие пытаются сберечь вкладыши, однако это бесполезно. Здесь замешана физика, а физические процессы по-другому работать не могут. Износ неизбежен. Антифрикционный слой на вкладыше со временем стирается. Это ведет к свободному ходу коленвала. Появляются люфты. В результате этого снижается давление масла, причем вполне существенно. На большинстве двигателей, которые отличаются высокой надежностью, если провернуло вкладыш, это говорит об их износе.
Проворачивание шатунных вкладышей коленвала
Это тоже одна из популярных неисправностей. С такой проблемой столкнулось много автовладельцев. А вот о причинах знают далеко не все. Разберемся, что же случается с элементом. Пластина шатунных вкладышей достаточно тонкая.
Она устанавливается на специальное посадочное место. Наружные стенки на полукольцах имеют специальные выступы, которые еще в необкатанном и неразработанном двигателе упираются во фронтальную часть блока цилиндров. В определенный момент посадочное место просто не может удержать шатунный вкладыш. В результате типичная ситуация – провернуло вкладыш. Пластина не просто проворачивается, но и прилипает к шейке коленчатого вала. В этом случае мотор глохнет и больше не заведется.Причины поломок шатунных вкладышей
Специалисты по ремонту двигателей внутреннего сгорания видят несколько причин, по которым подшипники скольжения проворачиваются. Зачастую это связано с излишне густым маслом, в которое попадают частички металла. Смазка со стружкой оказывает на вкладыши абразивное воздействие. Нередко случается и полное отсутствие масла. Особенно этим страдают автомобили с изношенными маслосъёмными кольцами. Часть смазки просто уходит «в трубу». В результате провернуло вкладыш и двигатель отправляется на ремонт. Могут быть недостаточно затянуты между собой крышки подшипников. И, наконец, еще одна причина. Это слишком жидкое масло. Особенно такие продукты вредны для моторов, работающих под высокими нагрузками.
Нарушение натяга
Если провернуло вкладыши, причины могут быть и в этом. В серийных автомобилях, собранных на заводе квалифицированными специалистами, такого не будет. А вот если мотор уже ремонтировали, то, скорее всего, подбор вкладышей был выполнен неверно и натяг нарушился.
Когда мотор работает, вкладыши испытывают повышенный момент трения. Этот момент стремится провернуть вкладыш. А из-за пониженного усилия, которое удерживает деталь на месте, риск проворачивания увеличивается в разы. Под действием неравномерной нагрузки, слабая посадка подшипника трения заставляет вкладыш вибрировать. Также нарушается смазочная пленка. В результате деталь проворачивается, а удерживающий порожек не в состоянии воспрепятствовать этому.Как определить поломку
При проворачивании коренных вкладышей тут же выходит из строя коленчатый вал и блок цилиндров. В случае проворачивания шатунных подшипников, из строя выйдет сам шатун, колневал, а также блок цилиндров. В результате автовладельцу может помочь только капитальный ремонт мотора. Эту поломку можно определить. Существуют некоторые признаки провернутых вкладышей. Один из них – это характерный металлический стук по всему мотору.
Он не прекращается даже на холостых оборотах, а с повышением нагрузки он стучит еще интенсивнее. Еще один признак – низкое давление масла. Если двигатель холодный, тогда звуков может не быть. Если ситуация безвыходная, мотор заглохнет, и оживить его можно только ремонтом.Ремонт и последствия
Типичная ситуация – провернуло вкладыши. Что делать? Решить проблему можно по-разному, в зависимости от характера повреждений. В некоторых случаях можно обойтись заменой вкладышей со шлифовкой коленвала. В сложных ситуациях ремонт будет значительно дороже.
Если провернулся шатунный вкладыш, то в современных двигателях это не является серьезной проблемой. Но это не касается коренного. Часто случается ситуация, что поврежденный вкладыш просто меняется, и мотор работает дальше. Специалисты не рекомендуют такой подход. Ресурс восстановленной таким образом пары шатун-шейка коленчатого вала может сильно сократиться. Гораздо более приемлемый вариант – это замена шатуна, с которым случилась проблема. Также если провернуло вкладыши (ВАЗ-2172 в том числе), обязательно ломается и замок на шатуне. Более оптимально будет расточить коленвал под следующий ремонтный размер и выполнить полную замену вкладышей и шатунов. Шлифовать вал после проворачивания необходимо в обязательном порядке. 
На шейке механизма образовываются задиры. Только так можно добиться нужного состояния поверхности и двигатель будет работать правильно.Что в итоге
Если в моторе что-то застучало, то это сигнал к немедленному прекращению эксплуатации автомобиля. Не стоит заводить мотор. Скорее всего, внутри двигателя провернутые вкладыши. Ремонт этой поломки может быть достаточно дорогим. Нужно учесть, что на ресурс элементов влияют и температурные режимы работы мотора. Не стоит перегревать двигатель. Что касается масла, то безопаснее всего использовать те продукты, которые полностью соответствуют требованиям и допускам производителя.
Заключение
Итак, мы выяснили, по каким причинам происходит проворачивание вкладышей коленчатого вала. Чтобы исключить поломку, не держите двигатель подолгу на высоких оборотах, вовремя меняйте масло, фильтры и соблюдайте температурные режимы работы мотора.
fb.ru
Вкладыши шатунные | Конструкция, материалы изготовления, преимущества, причины неисправности – на промышленном портале Myfta.Ru
Вкладыши шатунные — это невероятно важная деталь автомобиля, без которой его корректная работа не является возможной.
Очень часто в разговорах механиков или бывалых водителей можно услышать фразы типа «Провернуло вкладыш» либо же «Движок застукал», после которых сразу же становится понятно, что имеется в виду авария двигателя внутреннего сгорания, точнее, что вышли из строя подшипники скольжения коленчатого вала, точнее, шатунные и коренные вкладыши.
Пожалуй, такие поломки занимают значительное место в числе всех остальных и считаются очень серьезными. Чаще всего в таких поломках автолюбители находят виновного в лице некачественного масла.
Но профессионалы могут выделить гораздо больше причин выхода из строя этого механизма, большинство из которых абсолютно не связаны с качеством моторного масла.
Очень важно знать, какие же факторы могут стать причиной того, что подшипники выходят из строя, поскольку можно добиться такого результата, чтобы во время эксплуатации авто избежать хотя бы такой проблемы в двигателе.
Чаще всего шатунные вкладыши подшипника изготавливают из олова, меди или свинца, но бывают ситуации, когда материалом для изготовления подшипников становится алюминиевый сплав.
Именно благодаря изготовлению деталей из последнего материала можно добиться некоторых положительных результатов, таких как:- Определенную согласованность покровного слоя. Дело в том, что у этого материала достаточно гладкий и мягкий слой, который постепенно изнашивается для того, чтобы соответствовать размерам вала. Правда, стоит отметить некоторую несогласованность описываемого элемента с осью вращения (большей степенью это заметно при обкатке).
- При установке шатунных вкладышей из алюминиевого склада стоит отметить большую поглотительную емкость их покровного слоя. Мягким материалом указанного покровного слоя могут поглощаться самые мелкие частицы твердых веществ, а после чего они уже покрываются мягкой пленкой, из-за чего предотвращаются не только различные повреждения, но и износ подшипника и шейки вала.
- Подшипники с такими элементами достаточно стойки к заклиниванию. Любые истирания, рифление или задир поверхности можно объяснить трехфазной сваркой, которая была проведена между скользящими поверхностями в случае разрыва масляной пленки между шейкой вала и подшипником.
Свинец, который считается основным компонентом покрытия разных по размеру шатунных вкладышей — это достаточно мягкий металл, который прекрасно работает в условиях достаточно плохой (граничной) смазки во время запуска/остановки двигателя.
Недавно исследователями был подтвержден тот факт, что наименьшее трение обеспечивает та пленка, которая имеет высокое напряжение сдвига и малое напряжение сдвига на металле (то есть, покровный слой). Такой факт подтверждает и опыт эксплуатации автомобилей.
Стоит отметить, что до 1996 года подшипники дизельного двигателя, которые не содержали покровного слоя, при запуске могли часто заклинивать или проворачиваться.
Верхние пазухи шатунных вкладышей и сами подшипники имеют покровный слой, который устойчив к коррозии. Благодаря этому предотвращается разъедание медно-свинцовой детали. Если использовать масло, которое имеет недостаточно высокое общее щелочное число или же окисленное масло, то можно добиться разрушения свинца, из-за чего он в дальнейшем будет не способен бороться с вредными продуктами сгорания топлива, которые, ко всему прочему, являются еще и кислотными.Свинец элементов, у которых нет покровного слоя, характеризуется энергичным растворением, при этом значительно ухудшается прочность его структуры. Для того чтобы снизить вероятность разъедания покровного слоя, на производстве свинец сплавляют с оловом, которое является устойчивым к кислотам, а также делает структуру покрытия прочнее.
Кроме того, такие детали характеризуются никелевым барьером. Дело в том, что между ними и покровным слоем имеется достаточно тонкий слой никеля, который просто необходим для того, чтобы предотвратить миграцию олова в медно-свинцовый элемент из покровного слоя. Чаще всего это происходит при высоких температурах или же под действием времени.
Производить замену шатунных вкладышей на те, которые не имеют никелевого барьера неразумно, ведь тогда в их материал может проникать из покровного слоя олово, которое в паре с медью может образовывать достаточно нежелательные сплавы. Для того чтобы избежать необходимости обязательного нанесения никелевого слоя, достаточно много изготовителей применяет покровный слой из сплава свинца и индия.
Для того, чтобы избежать стука шатунных вкладышей, нужно использовать только качественные подшипники и обязательно стоит позаботиться о том, чтобы они были правильно установлены. Важно соблюдать интервалы замены масла, которые были рекомендованы производителем. Ни в коем случае в моторное масло не должно попадать топливо или охладитель.
Если вы хотите приобрести шатунные вкладыши, то без труда можете осуществить покупку с помощью нашего сайта, для этого будет достаточно лишь разместить объявление для того, чтобы поставщик сам вас нашел, или же напрямую связаться с поставщиком. На нашем портале вы можете также продать качественную деталь.
myfta.ru
Вкладыши шатунные: описание,причины поломки,фото,видео. | НЕМЕЦКИЕ АВТОМАШИНЫ
Современный двигатель является весьма сложным устройством, состоящим из большого числа деталей. Одним из самых важных считается коленчатый вал и все связанные с ним детали, передающие энергию топлива сгорания на колёса, придавая им вращение. Составной частью коленвала являются вкладыши коренные и шатунные, которые во время работы мотора первыми приходят в движение.
Что такое шатунные вкладыши коленвала?
Как уже стало понятно из предисловия, шатунные вкладыши коленвала – это подшипники скольжения шатунов коленчатого вала, которые придают ему вращательные движения. Вращение возникает в результате микровзрывов в камерах сгорания цилиндров ДВС. Данная автомобильная система постоянно работает в условиях высоких скоростей и предельных нагрузок. Поэтому возникает острая необходимость минимизирования трения деталей, ведь в противном случае может произойти мгновенный выход двигателя из строя. Для наиболее полного снижения силы трения между деталями двигателя внутреннего сгорания, они покрываются особой маслянистой тонкой плёнкой.
Обеспечивается она благодаря системе автомобильной смазки двигателя. Плёнка появляется только в том случае, когда масло находится под достаточно сильным давлением. Вкладыши коленчатого вала и его шейка также разделены такой микроскопической масляной прослойкой. Именно благодаря такой защите сила трения сводится к минимуму настолько, настолько это возможно. Из этого можно сделать вывод, что шатунные вкладыши коленвала – это определённые защитные элементы, которые увеличивают эксплуатационный срок важнейшей части мотора автомобиля. Давайте сначала упомянем то, что их существует две категории: коренные и шатунные.
Вкладыши шатунного типа располагаются между шатунами и шейками коленчатого вала. Коренные схожи с первыми в своём эксплуатационном предназначении, но расположены на коленчатом валу в том месте, где он проходит через корпус двигателя внутреннего сгорания. Вкладыши коленвала имеют различный внутренний диаметр. Это зависит от типа двигателей, для которых они производятся. Ремонтные вкладыши коленвала различаются между собой и, конечно же, отличаются от новых, которые установлены на автомобиль, только сошедший с конвейера. Различаются между собой ремонтные вкладыши коленвала лишь отметкой, кратной 0,25 мм. То есть их размерный ряд по внутреннему диаметру выглядит примерно следующим образом: 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм и т.д.
Причины поломки
Из-за высоких нагрузок данные части коленвала имеют повышенный риск поломки. Основными причинами возникающих проблем с данными элементами являются их физический износ и проворачивание. Первая считается естественной поломкой, поскольку со временем они имеют свойство стираться, это ведёт к большему ходу вала и сниженной подаче масла из-за низкого давления.
Вторая ситуация происходит потому, что пластина вкладышевого элемента слишком тонкая и при проворачивании он слипается с шейкой коленвала. Это фактически ведёт к поломке двигателя. Причины второго случая могут быть такими:
- предельные показатели вязкости смазки, попадание в неё вредных примесей или полное отсутствие таковой;
- плохое натяжение для поставленных подшипниковых крышек;
- смазка слишком жидкая;
- двигатель часто эксплуатируется в условиях регулярных перегрузок.
Всё это ведёт к поломке указанных компонентов и фактически делает невозможной эксплуатацию двигателя. Поэтому важно при обнаружении указанной неисправности заменить поломанные детали новыми и произвести их полноценную установку.
Почему проворачивает шатунные вкладыши или вкладыши коленвала
Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.
С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:
- недостаточная фиксация вкладыша;
- сильное трение по поверхности вкладыша;
Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.
Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.
Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.
Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.
Вполне очевидно, что если масляная пленка будет иметь недостаточную толщину или прорвется, коэффициент трения начнет увеличиваться. Работа сопряженных деталей, которые испытывают постоянную нагрузку, в подобных условиях будет означать, что проворачивающий момент увеличился. Если проще, чем больше сила трения, тем сильнее возрастают риски проворачивания вкладышей коленвала при таких увеличенных нагрузках.
Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.
Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.
Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.
По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.
Добавим, что определенное влияние оказывает и вязкость масла в двигателе. Более вязкие масла вызывают увеличенный момент трения в нагруженных парах. Параллельно с этим толщина пленки вязкого масла также больше в месте сопряжения деталей. Однако это не значит, что нагруженные детали будут защищены от повышенного или сухого трения. Дело в том, что вязкая смазка может просто не доходить до места трения в необходимом количестве, что приводит, в свою очередь, к уменьшению толщины пленки или даже ее разрыву.
По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.
seite1.ru