Для чего нужны вкладыши двигателя

Для чего нужны вкладыши двигателя

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.

Вкладыши для двигателя – детали критические

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)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;

• низкая вязкость масла;

• перегрев масла, дополнительно снижающий его вязкость;

• высокая шероховатость поверхностей подшипника и вала;

• 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 скольженияСтруктура подшипников скольжения

Материалы 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 скольженияЭксцентриситет подшипника скольжения

Соответственно длительная и надежная работа подшипника скольжения достигается соединением высокой прочности (усталостной прочности, износостойкости, кавитационной стойкости) с мягкостью (прирабатываемостью, сопротивлением схватыванию, абсорбционной способностью).

То 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 подшипникаИзмерение высоты выступа стыка подшипника

Инновационные 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.

Вкладыши коленчатого вала: назначение, виды, проверка и замена вкладышей

В двигателе внутреннего сгорания тысячи деталей. Все они в той или иной степени важны и нужны для сбалансированной работы сложной системы. Тем не менее, нельзя говорить об их равнозначности. Коленчатый вал, непосредственно передающий энергию сгорания топлива на движущие колеса, и все его сопряженные детали – одни из самых важных.

В частности, речь идет о вкладышах коленчатого вала, небольших полукольцах, сделанных из более мягкого, чем сталь коленвала, металла, имеющего особое антифрикционное покрытие. При длительной работе двигателя именно вкладыши должны первыми выходить из строя, а не шейки коленвала.

Назначение вкладышей коленвала

Вкладыши коленчатого вала являются, в сущности, подшипниками скольжения для шатунов, вращающих коленчатый вал под воздействием энергии микровзрыва в камерах сгорания цилиндров ДВС.

В этой системе велики скорости вращения и нагрузки, поэтому необходимо резко уменьшить трение деталей, иначе двигатель выйдет из строя почти мгновенно. Для уменьшения силы трения все значимые внутренние сопряжения деталей двигателя находятся в так называемом «масляном тумане», в тонкой микронной пленке, которая создается специальной системой смазки двигателя.

Пленка, обволакивающая металлические детали, возможна лишь при достаточно серьезном давлении масла. Между вкладышем и шейкой коленвала как раз присутствует такая масляная «прослойка », благодаря которой сила трения резко снижается. Следовательно – вкладыши коленчатого вала – защита, позволяющая увеличить срок службы столь важной для двигателя детали.

Виды вкладышей коленвала

В первую очередь, вкладыши коленчатого вала ДВС следует поделить на две группы – коренные и шатунные вкладыши. Шатунные вкладыши, как указывалось выше, находятся между шатунами и шейками коленвала, а коренные выполняют сходную роль, но ставятся между самим коленвалом и теми местами, где коленвал проходит через корпус двигателя.

Читайте также  Как найти модель двигателя по vin

Для каждого двигателя промышленностью изготавливаются вкладыши коленчатого вала (и шатунные, и коренные), отличающиеся друг от друга своим внутренним диаметром. Диаметры ремонтных вкладышей отличаются друг от друга и, соответственно, от вкладышей, установленных на новый двигатель, с шагом в 0,25 мм. Таким образом, составляется размерный ряд ремонтных вкладышей, каждый из которых больше в диаметре (внутреннем ), чем заводские, на 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм.

Проверка и замена вкладышей

Даже при правильной работе смазочной системы и постоянным уходом за ней, со временем неизбежно влияние трения на вкладыши и сам коленчатый вал. Это проявляется в том, что на шейках коленвала постепенно образуется шероховатость, бороздки. Масло под давлением свободно проходит сквозь такие «туннели », и масляная пленка образуется не так, как должна. В результате силы трения возрастают, и коленвал все больше подвергается износу.

Поэтому через определенное число километров пробега (разное для каждой марки автомобиля), требуется проводить ремонт двигателя, заменяя вкладыши коленчатого вала с обязательной шлифовкой шеек коленвала (устраняющим шероховатость).

Для различных марок автомобилей ряд ремонтных размеров может быть различным. Так, если для моделей ВАЗ их 4, то для ГАЗа – 6, с тем же шагом. Некоторые производители на вкладышах коленвала наносят их размер. Если, например, на вкладыше будет написано «0 ,25», это означает, что такой вкладыш имеет 1-ый ремонтный размер.

От степени шероховатости, которую устранят расточкой и шлифовкой, зависит и размер вкладышей, которые нужно будет установить по окончании ремонта. Вполне может быть, что при сильном износе 1-ый ремонтный размер нужно будет пропустить, сразу перейдя ко второму.

Одним из способов проверки степени износа вкладышей (кроме непосредственного измерения их толщины) является использование набора специальных контрольных щупов из бумаги или медной фольги. Щупы имеют толщину с шагом в 0,025 мм. Устанавливая щуп между вкладышем и шейкой вала, затягивают, как положено, все соединения, а затем пробуют провернуть коленвал. Эту операцию выполняют до тех пор, пока коленвал не будет прокручиваться с ощутимым усилием. Значение толщины используемого щупа и будет соответствовать величине зазора.

Медные щупы, при этом, смазывают маслом, а вал проворачивают не более, чем на 90 градусов, во избежание повреждения поверхности вкладыша.

Работу по проверке, подбору и замене вкладышей коленвала лучше всего доверять специалистам, знающим толк в подобном деле и имеющим немалый опыт. В каждом конкретном случае возможны индивидуальные особенности и тонкости, которые не знающий человек может и не заметить. А именно они повлияют потом отрицательно на весь результат работы. Будьте мудрыми – доверьте сложную работу профессионалам!

Вкладыши коленвала: назначение, виды, особенности проверки и замены

Двигатель представляет собой сложный многокомпонентный механизм, каждая деталь которого обеспечивает правильную и сбалансированную работу всей системы. При этом одни играют большую роль, а другие не обладают таким значением. Коленчатый вал, так же как и все элементы, имеющие отношение к нему, является самой значимой частью двигателя. Он обеспечивает вращение колес путем передачи энергии сгорающего бензина. Вкладыши коленвала – это детали небольшого размера в форме полуколец, изготовленные из металла средней жесткости и покрытые специальным антифрикционным составом. В процессе длительной эксплуатации автомобиля они подвержены сильному износу, из-за чего возникает необходимость в приобретении и установке новых деталей.

вкладыши коленвала

Описание

Вкладыши коленвала выступают в качестве подшипников скольжения для обеспечения вращения коленвала. Этот процесс происходит в результате сгорания топлива в камерах цилиндров. Активное трение деталей, вызванное усиленными нагрузками и высоким скоростным режимом, способно вывести мотор из строя. Для предотвращения подобной ситуации и уменьшения степени трения, все составные элементы, обладающие наибольшим значением, покрываются тончайшим микронным слоем масла. Данная функция возлагается на смазочную систему мотора, при этом пленка на имеющихся деталях образуется только при условии высокого масляного давления. Слоем смазочного вещества также покрыты поверхности соприкосновения вкладышей и шейки коленчатого вала. Таким образом существенно снижается образуемая сила трения.

замена вкладышей коленвала

Виды и размеры

Вкладыши коленвала ВАЗ выступают в качестве защитных элементов, предотвращающих преждевременный износ сопряженных деталей. В зависимости от своего месторасположения, они делятся на две разновидности: коренные и шатунные. Последние, как было указано ранее, располагаются на шейках вала, коренные находятся на коленвале в месте его прохождения через ДВС и обладают сходным предназначением. Разные типы силовых аппаратов требуют использования соответствующих элементов, в первую очередь должен подбираться внутренний диаметральный размер.

Ремонтные детали как различаются между собой, так и имеют существенные отличия по сравнению с новыми элементами, которыми оснащаются на заводах новые авто. Параметры различаются как минимум на четверть миллиметра, через аналогичный шаг идут все последующие варианты.

Назначение

Коленчатый вал постоянно подвергается высоким физическим и температурным нагрузкам в процессе работы, вкладыши шатунные удерживают его на оси, при этом функционирование кривошипно-шатунного отдела поддерживается лишь элементами, указанными выше. Механизм действия шеек представлен внутренними обоймами, как следствие, вкладыши коленвала представляют собой наружные. Подача смазки на них происходит через специальную маслопроводную сеть, в которой жидкость движется под большим давлением. Так формируется столь необходимая для коленчатого вала тончайшая пленка.

вкладыши шатунные

Причины поломки

Конструктивные повреждения и износ в процессе эксплуатации – это самые распространенные причины для замены деталей. Несмотря на регулярное поступление смазки и аккуратную эксплуатацию мотора, данный процесс неизбежен. С течением времени утончается поверхность шеек, свободное пространство между ними становится больше, из-за этого коленвал приобретает свободный ход, снижается давление масла и, как следствие, его подача. Все это вызывает преждевременный выход из строя всей системы двигателя.

Прокручивание является второй причиной для проведения ремонтных работ. Многим доводилось слышать об этом или заниматься решением данной проблемы самостоятельно, но не все автовладельцы знают, из-за чего возникает такая ситуация. Вкладыши шатунные имеют тонкие пластины, которые ложатся в специальную постель. При этом небольшие выступы размещены по всей внешней поверхности полуколец, они должны соприкасаться с фронтальной частью блока, как это и происходит в новых моторах. Некоторые условия снижают сопротивляемость усиков по отношению к вкладышу, он прилипает к шейке коленвала и проворачивается. В такой ситуации работа двигателя прекращается. Стоит отметить наиболее частые причины ее развития:

  • функционирование мотора сопряжено с постоянным превышением установленных нагрузок;
  • смазка имеет слишком жидкую структуру;
  • крышки подшипников стоят с низким натягом;
  • отсутствие масла, его излишняя вязкость или же присутствие в составе абразивных соединений.

шатунный вкладыш коленвала

Предварительные работы

В случае если становится ясно, что без ремонта силового устройства не обойтись, нужно выявить степень износа всех элементов и определить необходимые размеры вкладышей коленвала. Большинство автолюбителей решают задачу подбора габаритов путем визуального осмотра, для большей точности можно воспользоваться микрометром. Также стоит обратить внимание на возможность проведения расточки. При обнаружении прокручивания элементов, их необходимо сразу же заменить на новые. До начала ремонта это можно определить по работе двигателя, в частности он может часто глохнуть, или по специфическим звукам коленчатого вала. При заклинивании шеек дальнейшее движение становится невозможным.

Независимо от имеющейся ситуации, все детали механизмов должны быть тщательно осмотрены. На шейках могут присутствовать повреждения волнообразного вида, которые легко ощутить руками, в этом случае необходимо провести расточку и поставить ремонтные детали, размеры которых соответствуют установочному месту. Из-за большого количества повреждений может потребоваться более интенсивная расточка, и как следствие, потребуются детали размером, совершенно отличающимся от прежних. Поэтому шатунный вкладыш коленвала приобретается после осуществления всех процедур, так можно избежать необходимости возврата элемента в магазин.

ремонтные вкладыши коленвала

Алгоритм действий по установке

Наиболее распространенным методом решения проблемы среди многих людей является обращение в автосервис. Но замена вкладышей коленвала под силу любому человеку, имеющему хоть малейший опыт в проведении ремонта и обладающему определенным набором инструментов. Для упрощения задачи стоит придерживаться определенного порядка действий.

Для начала необходимо проверить зазор, располагающийся между вкладышем и коленвалом. Проверка производится при помощи калиброванной пластиковой проволоки, которую можно найти на необходимой шейке. Затем монтируется крышка вместе с вкладышем, они затягиваются с определенным усилием, соответствующим значению 51 Нм. Стоит воспользоваться динамометрическим ключом для измерения. После удаления крышки величина зазора будет аналогична степени сдавливания проволоки. При помощи номинального зазора нужно провести оценку получившегося параметра, значение которого для каждой отдельной марки различно. В случае если становится ясно, что зазор превышает номинальное значение, то есть степень сдавливания, то не обойтись без монтажа ремонтных деталей.

вкладыши коленвала ваз

Расточка

Все шатуны снимаются после последовательной проверки зазоров, также демонтируется и шлифуется коленчатый вал. Проведение расточки возможно только на специальном оборудовании – центростремителе, которое нечасто можно встретить у обычных автовладельцев. Поэтому здесь потребуется обращение к специалистам. После шлифовки производится подбор вкладышей коленвала соответствующего размера. Здесь не обойтись без такого инструмента, как микрометр, и примерки выбранных элементов. Далее все детали коленчатого вала устанавливаются в обратном порядке и завинчиваются крышки на коренных подшипниках.

Стоит отметить некоторые особенности обратного монтажа шатунов и вкладышей. Последние предварительно смазываются маслом, также должны быть закручены крышки. По сравнению с проводимыми подготовительными работами, на монтаж уходит намного меньше времени. При этом не стоит забывать про эксплуатацию коленчатого вала, которая характеризуется высокими нагрузками, а также про его высокую стоимость. Необходимо сделать все возможное для увеличения периода функционирования. Основную роль здесь играет шлифовка, проведенная в подходящее время. Такая процедура обеспечивает гладкость шеек и подготавливает их к дальнейшей эксплуатации.

Что нужно знать

Несмотря на сложность и многокомпонентность такой части автомобиля, как мотор, многие люди с легкостью разбирают его для проведения работ. Но при установке вкладышей стоит проявить особую внимательность, так как чрезмерное натяжение или, наоборот, недостаточное усилие может вызвать вторичное проворачивание элементов. При отсутствии уверенности в своих силах и знаниях, стоит обратиться к квалифицированным специалистам.

Как выбрать

Независимо от причины, вызвавшей ремонт мотора и замену вкладышей, расточка коленчатого вала является обязательным пунктом. Установка новых деталей возможна только на отшлифованный либо новый механизм. При наличии повреждений и рытвин только на одной шейке, обрабатываются все элементы для достижения единого общего размера. Стандартные детали устанавливаются в процессе конвейерной сборки двигателя. К примеру, ремонтные вкладыши коленвала для автомобилей ВАЗ реализуются в четырех вариантах. То есть расточка может производиться максимум четыре раза. Моторы для таких машин, как «Москвич» и ГАЗ, имеют дополнительную пятую и шестую шлифовки до 1,5 и 1,2 мм соответственно. Оптимальным вариантом станет подбор необходимых размеров тем человеком, который занимался шлифовкой. Расточка может привести к необходимости подбора элементов, размер которых существенно превысит прежний. Это зависит от глубины рытвин на шейках и их количества. Вкладыши представлены в продаже в виде комплектов для обоих видов шеек.

подбор вкладышей коленвала

Особенности работ

Замена вкладышей коленвала требует соблюдения следующих правил:

  • на шатунных шейках располагаются специальные грязеуловители, они должны быть очищены в ходе проведения работ;
  • выступы, находящиеся на стыках и обеспечивающие фиксацию вкладышей, должны беспрепятственно входить в пазы (усилия рук должно быть вполне достаточно);
  • замена производится без подгоночных действий;
  • работы с коренными деталями осуществляются на предварительно снятом моторе, в то время как при установке шатунных его снимать не обязательно;
  • по завершении всех действий двигатель должен быть обкатан.

Альтернативная замена вкладышей коленвала

Не снимая двигатель, также можно заменить вкладыши коленвала, единственное, стоит учитывать некоторые сложности. Для обеспечения свободного доступа коленвал должен находиться ниже стандартного уровня как минимум на 1 см. Здесь не обойтись без снятия коробки либо ее частичного откручивания и перемещения в противоположную сторону от мотора. Также должны быть сняты все ремни. Для установки последнего вкладыша зачастую приходится опускать вал еще ниже.

Маркировка вкладышей

При необходимости подбора деталей стандартных параметров стоит отталкиваться от цветового кода, который можно обнаружить на элементах, подвергаемых замене. Если данные обозначения на них отсутствуют ввиду значительного износа, стоит поискать маркировку на шатунах, точнее на их нижних головках. Также нужно проверить соответствие отметок на самом валу, они определяют параметры устанавливаемых шеек.

Вкладыши коленвала: борьба с трением и надежная опора коленчатого вала

Во всех двигателях внутреннего сгорания коленчатый вал и шатуны вращаются в специальных подшипниках — вкладышах. О том, что такое вкладыш коленвала, какие функции он выполняет, каких типов бывают вкладыши и как они устроены, а также о правильном подборе новых вкладышей для ремонта — читайте в статье.

Что такое вкладыши коленвала?

Вкладыш коленчатого вала — деталь кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, подшипник скольжения, снижающий потери на трение и заклинивание деталей в местах контакта коленчатого вала с постелью блока двигателя и коленчатого вала с шатунами поршней. Применение подшипников скольжения обусловлено сложными условиями и высокими нагрузками, при которых подшипники качения (шариковые или роликовые) работали бы неэффективно и имели бы малый ресурс. Сегодня на большинстве силовых агрегатов используются вкладыши, и только на некоторых маломощных одно- и двухцилиндровых моторах в качестве опор коленвала находят применение подшипники качения.

На вкладыши коленвала возложено несколько основных функций:

• Снижение сил трения в месте контакта коленчатого вала, опор блока цилиндра и шатунов;
• Передача сил и моментов, возникающих в процессе работы двигателя — от шатунов на коленвал, от коленвала на блок двигателя и т.д.;
• Правильное распределение масла (образование масляной пленки) по поверхностям трущихся деталей;
• Правильная центровка и позиционирование деталей друг относительно друга.

Вкладыши коленвала играют важную роль в работе силового агрегата, но при этом они довольно просты в конструктивном плане.

Типы и характеристики вкладышей коленчатых валов

Подшипники скольжения коленвала делятся на типы по месту установки, назначению и ремонтным размерам.

По месту установки вкладыши бывают двух типов:

Коренные подшипники скольжения устанавливаются в постели коленвала в блоке двигателя и охватывают коренные шейки коленвала, обеспечивая его свободное вращение. Шатунные подшипники скольжения устанавливаются в нижней головке шатуна и охватывают шатунную шейку коленчатого вала.

Также вкладыши делятся на две группы по назначению:

• Обычные — обеспечивают только снижение сил трения в местах контакта деталей;
• Фиксирующие коренные — дополнительно обеспечивают фиксацию коленчатого вала в постели, предотвращая его осевые смещения.

Обычные подшипники скольжения представляют собой плоские тонкостенные полукольца. Фиксирующие подшипники могут выполняться в виде упорных полуколец (которые используются в комплекте с плоским вкладышем) и вкладышей с буртами; полукольца устанавливаются в торце двигателя, буртовые вкладыши монтируются на одной или двух опорах постели коленчатого вала.

Вкладыши коленвала в процессе эксплуатации изнашиваются и подлежат замене, износу подвержены и шейки коленчатого вала, что приводит к увеличению зазора между трущимися деталями. Если установить новые вкладыши той же толщины, что и старые, то зазор останется слишком большим, что чревато возникновением стука и еще более интенсивным износом. Чтобы избежать этого, используются вкладыши так называемых ремонтных размеров — несколько увеличенной толщины, компенсирующей износ шеек коленвала. Новые вкладыши имеют размер 0,00, ремонтные вкладыши выпускаются с увеличением толщины на 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5 мм, такие вкладыши обозначаются соответственно +0,25, +0,5 и т.д.

Конструкция вкладышей коленвала

Подшипник скольжения коленчатого вала — составной, содержит два металлических плоских полукольца, полностью охватывающих шейку коленвала (сверху и снизу). В этой детали выполняется несколько элементов:

• Отверстия (одно или два) для пропуска масла в масляные каналы в коленчатом валу и шатуне;
• Замки в виде шипов или пазов под штифты для фиксации подшипника в опоре постели коленвала или в нижней головке шатуна;
• Продольная канавка для подачи масла в отверстие (выполняется только на вкладыше, расположенном со стороны канала — это нижний коренной вкладыш и верхний шатунный вкладыш);
• В буртовых упорных вкладышах — боковые стенки (бурты) для фиксации подшипника и ограничения осевого перемещения коленчатого вала.

Вкладыш — это многослойная конструкция, основу которой составляет стальная пластина с нанесенным на ее рабочую поверхность антифрикционным покрытием. Именно данное покрытие обеспечивает снижение трения и длительный срок службы подшипника, оно изготавливается из мягких материалов и, в свою очередь, также может быть многослойным. Покрытие вкладыша за счет меньшей мягкости поглощает микроскопические частицы износа коленвала, предотвращает заклинивание деталей, образование задиров и т.д.

По конструкции вкладыши коленчатого вала делятся на две основные группы:

Наиболее просто устроены биметаллические подшипники. Их основу составляет стальная полоса толщиной 0,9-4 мм (в зависимости от типа и назначения детали, коренные подшипники — толще, шатунные — тоньше), на которую нанесен антифрикционный слой толщиной 0,25-0,4 мм. Данный слой изготавливается из медно-свинцово-оловянного (бронзового), медно-алюминиевого, медно-алюминиево-оловянного, алюминиево-кремниево-свинцового, алюминиево-кремниево-свинцово-оловянного или иных мягких сплавов с содержанием алюминия и меди до 75%, и олова (которое выступает в роли твердого смазочного материала) до 25%, также могут содержать небольшое количество никеля, кадмия, цинка и других металлов.

Триметаллические вкладыши помимо основного антифрикционного покрытия имеют покровный слой толщиной 0,012-0,025 мм (12-25 мкм), обеспечивающий защитные свойства (борется с коррозией и чрезмерным износом основного слоя) и улучшающие антифрикционные качества подшипника. Данное покрытие изготавливается из свинцово-оловянно-медного сплава с содержанием свинца 92-100%, олова до 12% и меди не более 3%.

Также в подшипниках скольжения могут присутствовать дополнительные слои:

• Верхний защитный слой из олова — чисто оловянное покрытие толщиной всего 0,5-1 мкм, обеспечивающее защиту от коррозии, жира и загрязнения во время транспортировки, установки и приработки вкладыша;
• Нижний защитный слой из олова — такой же слой, нанесенный с наружной стороны вкладыша (обращенной к опорам коленвала или внутренней части головки шатуна);
• Никелевый подслой (никелевый барьер, прокладка) — тонкий, не более 1-2 мкм слой никеля между основным антифрикционным покрытием и покровным слоем. Данный слой предотвращает диффузию атомов олова из покровного слоя в основной, что обеспечивает постоянство химического состава основного антифрикционного покрытия. При отсутствии никелевого барьера в основном покрытии может увеличиваться концентрация олова, что приводит к негативным изменениям характеристик подшипника.

Рассмотренная структура подшипников скольжения не является стандартом, многие производители предлагают свои уникальные схемы и конструкции. Например, основной антифрикционный сплав может наноситься на стальную основу не непосредственно, а через дополнительный подслой из алюминиевого или медного сплава, покровный слой может иметь разнообразный состав, в том числе без содержания свинца, и т.д.

Вопросы выбора и замены вкладышей коленвала

При подборе подшипников скольжения необходимо отталкиваться от модели двигателя, износа сопряженных деталей и наличия ремонтных вкладышей. Как правило, вкладыши изготавливаются для одного модельного ряда или даже одной модели двигателя, поэтому заменить их деталями от другого мотора нельзя (за редким исключением). Также нельзя использовать вкладыши без учета износа шеек коленвала, в противном случае ремонт обернется еще большими проблемами.

Перед выбором ремонтного размера подшипников нужно определить износ шеек коленвала и других сопряженных деталей (постели, головки шатуна, хотя они меньше подвержены износу). Обычно износ шеек происходит неравномерно, какие-то из них изнашиваются более интенсивно, какие-то — менее, однако для ремонта покупается комплект одинаковых вкладышей, поэтому все шейки должны стачиваться до одного размера. Выбор величины, до которой будут стачиваться шейки коленвала, зависит от наличия подшипников тех или иных ремонтных размеров, подходящих для данного конкретного двигателя. Для моторов с небольшим пробегом выбираются ремонтные размеры +0,25 или +0,5, для моторов со значительным пробегом может потребоваться стачивание до ремонтного размера +1,0, в старых моторах и того больше — вплоть до +1,5. Поэтому для новых двигателей обычно выпускаются вкладыши трех-четырех ремонтных размеров (до +0,75 или +1,0), а для старых можно найти вкладыши вплоть до +1,5.

Ремонтный размер вкладышей коленвала должен быть таким, чтобы при сборке двигателя между шейкой коленвала и поверхностью подшипника оставался зазор в пределах 0,03-0,07 мм. При меньшем зазоре высок риск заклинивания, при большем — повышается биение коленвала, увеличивается интенсивность износа деталей и общая шумность силового агрегата.

При правильном выборе подшипников скольжения для коленчатого вала двигатель даже при большом пробеге будет работать качественно и эффективно на различных режимах.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector