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 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.
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.
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, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
понятие, функции, особенности проверки и замены
Двигатель транспортного средства представляет собой сложный по своей конструкции агрегат, состоящий из тысяч различных деталей. Чтобы система ДВС работала сбалансировано, все элементы агрегата должны функционировать должным образом. В этой статье мы поговорим о вкладышах для ремонта коленвала: в чем заключается их предназначение, какая маркировка и как произвести замену компонентов.
Содержание
[ Раскрыть]
[ Скрыть]
Описание вкладышей коленвала
Все коренные и шатунные шейки коленвала имеют свои собственные размеры, речь идет о параметрах, которые принимают шейки после процесса шлифовки. Размеры этих элементов должны полностью соответствовать габаритам, которыми обладают ремонтные вкладыши коленвала. Соответственно, при покупке таких запчастей необходимо учитывать параметры своего транспортного средства, ведь каждый отдельный мотор имеет свои размеры.
Отработавшие свой ресурс вкладыши коленвалаК примеру, если вы являетесь владельцем классического автомобиля ВАЗ, то должны иметь в виду, что отечественные авто имеют четыре различных размера вкладышей. Это означает, что коленвал в принципе может быть расточен не более четырех раз. Также нужно учесть, что вкладыши коленвала имеют и наружный размер, который никогда не изменяется, а вот внутренний может регулироваться из-за увеличения толщины элементов.
Назначение вкладышей
По сути, коренные вкладыши коленчатого вала, вне зависимости от маркировки, выполняют роль подшипников, предназначенных для улучшения скольжения шатунов. Шатуны, как известно, предназначены для вращения коленвала под воздействием микровзрыва горючей смеси в камерах сгорания мотора. Поскольку элементы периодически изнашиваются, автомобилист должен своевременно выполнять их снятие и замену, что также должно сопровождаться расточкой вала.
Не секрет, что при работе двигателя внутренние узлы подвергаются высоким нагрузкам и скоростям вращения. Это означает, что мотору просто необходимо снизить трение, в противном случае агрегат может выйти из строя практически сразу. Чтобы показатель силы трения был значительно ниже, все необходимые компоненты внутри мотора функционируют в микронной пленке, которая является масляной.
Износившийся и новый вкладышЭта прослойка, которая обволакивает металлические компоненты агрегата, образовывается исключительно при достаточном давлении рабочей жидкости. В частности пленка всегда должна находиться между коренной шейкой коленвала и вкладышем, в результате чего показатель трения не такой высокий, как мог бы быть. Соответственно вкладыши, изготовление которых осуществляется из металла, представляют собой надежную защиту, которая позволяет повысить ресурс эксплуатации вала в целом.
Конструкция
Казалось бы, вкладыш коленвала — обычная деталь, но ее изготовление осуществляется с применением нескольких различных металлов.
Соответственно вкладыш состоит из нескольких слоев, которые мы рассмотрим ниже:
- изготовление первого слоя осуществляется из меди, ее процент может составлять от 69 до 75%;
- изготовление второго слоя осуществляется из свинца, его процент составляет от 21 до 25%;
- третий слой — олово, около 2-4%.
В целом общая толщина вкладыша составляет 250-400 микро. Следует отметить, что иногда для изготовления вкладыша применяется не медь, олово и свинец, а специализированный алюминиевый сплав. Маркировка в этом случае будет зависеть исключительно от производителя.
Виды
Что касается видов, то маркировка здесь будет зависеть от типа компонента.
В целом вкладыши для коленчатого вала подразделяются не несколько групп:
- Коренные. Вне зависимости от маркировки, коренные вкладыши выполняют сходные функции. Они монтируются между коленчатым валом и тем местом, где этот вал проходит через корпус мотора.
- Шатунные. Шатунные компоненты расположены непосредственно между шатунами и шейками вала.
В принципе вкладыши, как шатунные, так и коренные, производятся для каждого типа мотора, но все они различаются между собой по внутреннему диаметру. В зависимости от модели двигателя диаметры элементов будут различны, даже для одного двигателя. Как правило, разница в диаметре, то есть шаг, составляет 0.25 мм. Это значит, что размерный ряд деталей, составляется следующим образом: 0.25 мм, 0.5 мм, 0.75 мм и т.д.
Проверка и замена вкладышей
Когда нужно менять?
Поскольку коленвал функционирует в условиях высоких температурных и физических нагрузок, только подшипники могут удержать его на своей оси. Шейки, как коренные, так и шатунные, исполняют роль внутренних обойм, а вот вкладыши — наружных. Как и другие элементы мотора, вкладыши со временем изнашиваются, что приводит к необходимости их замены.
Физический износ является важным условием, при котором возникает необходимость снятия и замены элементов. Как бы автолюбитель не желал избежать износа, это невозможно. Эксплуатация транспортного средства с изношенными деталями может привести к выходу из строя двигателя.
Однако необходимость снятия и установки новых запчастей может возникнуть и в других случаях. К примеру, часто отечественные автолюбители сталкиваются с такой проблемой, как проворачивание вкладышей. Тонкая пластина элемента монтируется в специальную канавку, а снаружи выступы упираются в торцевые части подшипников. В некоторых случаях, когда нагрузки очень высокие, выступы не в состоянии удержать вкладыш, в результате чего последний проворачивается.
В этом случае дальнейшая работа двигателя внутреннего сгорания будет невозможной, эта неисправность возникает по следующим причинам:
- в результате использования очень вязкого масла;
- при отсутствии смазывающей жидкости или попадании в нее абразива;
- при очень малом натяге при монтаже крышек подшипников;
- если масло недостаточно вязкое;
- если двигатель регулярно эксплуатируется в условиях высоких нагрузок и перегрузок.
Признаки износа
Если вы уже поняли, что ремонт мотора вашего автомобиля неизбежен, то вам наверняка будет интересно выявить износ элементов. Чтобы определить замеры, вам потребуется микрометр, однако выявить поломку можно и визуально. В ходе осмотра вам также потребуется оценить возможность последующей расточки вала.
А вот если вкладыши начали проворачиваться, то их снятие и установка новых должна производиться как можно быстрее. Одним из признаков износа является громкий стук вала, снижение мощности двигателя, а также его регулярные попытки заглохнуть.
В том случае, если заклинили шейки, то движение на автомобиле будет невозможным. Так или иначе, но вам придется осуществить подробный осмотр элементов. Если на шейках будут выявлены волнообразные повреждения, которые в принципе можно прочувствовать и руками, то коленвалу необходимо расточка. Соответственно замена вкладышей коленвала в этом случае также будет необходимой. Если вы собрались покупать новые детали, то лучше это сделать после того, как мотор будет расточен, ведь если износ достаточно большой, то вы можете прогадать с размером.
Последовательность действий по замене
На сегодняшний день процедура снятия и установки вкладышей коленвала не особо популярна среди наших автомобилистов. Водители в большинстве случаев доверяют эту процедуру специалистам, но некоторые все же решаются на то, чтобы произвести замену элементов в домашних условиях. Мы рекомендуем осуществлять ремонт своими руками только в том случае, если вы имеете хоть какие-то знания.
В целом процесс замены вкладышей описан ниже:
- Перед тем, как приступить к замене компонентов, необходимо проверить наличие зазора между валом и вкладышем. Чтобы сделать это, вам потребуется использовать калиброванную пластиковую проволоку, которая находится на шейке. Затем крышка с элементов устанавливается и затягивается с необходимым усилием, в данном случае этот показатель составляет 51 Нм. Все замеры следует производить с помощью динамометрического ключа.
Когда крышка демонтирована, показатель зазора будет соответствовать степени сплющивания проволоки. Для оценки нужного параметра следует использовать номинальный зазор, данный показатель должен быть указан в сервисном мануале к вашему авто. В том случае, если при проверке зазора вы выявили, что он больше того, который указан вашим автопроизводителем, то вкладыши придется менять. Покупка вкладышей осуществляется строго в соответствии с вашей моделью авто, если зазор слишком большой, то покупайте детали только после расточки вала. - Когда все зазоры были замерены, необходимо будет демонтировать шатуны со всех шеек. Затем снимается коленчатый вал и осуществляется его расточка. Непосредственно сам процесс шлифовки должен происходить на центростремителе. Естественно, такое устройство вряд ли найдется в гараже у рядового автомобилиста, поэтому процедуру шлифовки все же лучше будет доверить профессионалам.
Когда коленвал расточен, приступаете к выбору ремонтных вкладышей. В этом случае вам опять придется воспользоваться микрометром, затем осуществите примерку вкладышей вала. Снимая старые вкладыши, обратите внимание на их состояние — возможно, их выход из строя обусловлен внешними механическими воздействиями. Чтобы неисправность не повторилась через некоторое время, причину желательно устранить, разумеется, если она в принципе есть. Ведь как вы помните, выход из строя вкладышей может быть следствием физического износа. - Только после того, как вы окончательно выбрали запчасти для ремонта, можно приступить к процессу установки коленчатого вала. Все действия по монтажу осуществляются в обратной последовательности, все должно быть сделано правильно и строго в соответствии с требованиями автопроизводителя. Только когда все компоненты будут установлены на свое место, можно закрутить крышки коренных подшипников.
- После этого приступаете к процедуре монтажа непосредственно самих вкладышей вала, а также шатунов. В целом этот процесс не должен занять много времени и сил. Ремонтные вкладыши необходимо смазать моторной жидкостью, после чего закручиваются их крышки. Собственно, сам монтаж довольно прост, если не считая подготовительные процессы.
Всегда при эксплуатации своего «железного коня» помните о том, что коленчатый вал является одним из самых дорогих в плане ремонта и замены узлов. Тем более, что он испытывает очень серьезные нагрузки при функционировании. Соответственно вам, как водителю, необходимо принимать все меры для того, чтобы увеличить его ресурс службы. И немаловажной процедурой для этого является расточка, которая должна осуществляться вовремя. Если процесс расточки выполнен правильно, то все шейки будут гладкими, соответственно, они смогут выдерживать сильные нагрузки при эксплуатации.
Также учитывайте и то, что мотор транспортного средства является достаточно сложным по своей конструкции агрегатом. И хотя некоторые специалисты могут разобрать и собрать его своими руками даже с закрытыми глазами, демонтаж и монтаж коленчатого вала все же требует специфических навыков. Поэтому при отсутствии хорошего опыта мы не рекомендуем вам браться за это дело. Ведь перетянув или недотянув вкладыши при установке, можно вновь столкнуться с проблемой их проворачивания.
Загрузка …Видео «Меняем вкладыши коленвала в домашних условиях»
На примере автомобиля Форд Транзит предлагаем вам ознакомиться с процессом замены вкладышей коленвала.
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
скольженияСоответственно 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
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
4 причины неисправности и установка
Содержание статьи
Что такое вкладыши коленвала
Вкладыши коленчатого вала представляют собой подшипники скольжения для вращающих вал шатунов. Вращение здесь является следствием микроскопического взрыва, происходящего в камерах сгорания двигательных цилиндров.
Высокая скорость и большие нагрузки, возникающие в данной системе, вынуждают сделать трение деталей между собой минимальным, иначе двигатель практически мгновенно выйдет из строя. А допускать этого нельзя категорически. Что же помогает защитить мотор?
Чтобы этого не произошло, значимые детали двигателя имеют тонкую масляную плёнку, которая обеспечивается особой смазочной системой автомобильного мотора. Появление такой защиты возможно только при довольно сильном давлении масла. То есть вкладышевые детали коленвала дают некоторую защиту, продлевающую срок эксплуатации такой важной части.
Дополнительно рекомендуем прочитать подробную статью нашего специалиста, в которой рассказывается о том, как происходит шлифовка коленвала.Бывают шатунные и коренные вкладыши коленвала. Первые располагаются между его шатунами и шейками. Коренные имеют аналогичную роль, но их расположение соответствует пространству между коленвалом и его проходом через корпус двигателя внутреннего сгорания.
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.
Порядок установки
Чаще всего ставят данные элементы в автомастерских, где работают опытные специалисты. Однако, если человек имеет определённые навыки в плане ремонта и хорошо умеет обращаться с инструментами, то можно попробовать поставить элементы коленвала самостоятельно. Для этого необходимо соблюдать такой порядок действий:
- Проверяется зазор между валом и вкладышем. Здесь используется пластмассовая проволока. Её затягивают с усилием 51 ньютон на метр и после этого по степени сплющивания проволоки определяют имеющийся зазор. Если таковой больше номинального, то требуется замена вкладыша.
- Все шатуны снимаются с реек, коленвал демонтируется и растачивается. Затем подбирается ремонтный элемент. Производить указанные процедуры следует на центростремителе, также важно иметь микрометр.
- После подбора элемента производится обратный монтаж коленвала. Вставляются в свои посадочные места компоненты и закручиваются крышки коренных подшипников.
- Ставится коленвал и шатуны обратно. Смазываются вкладыши маслом и закручиваются их крышки. В результате процесс полностью завершается, вкладыши будут работать длительное время.
Непосредственная установка таких элементов занимает сравнительно малое количество времени по сравнению с подготовительными мероприятиями и дополнительными работами. А это значит, что при наличии большого желания и соответствующих навыков каждый может вставить вкладыши собственными силами.
Вывод
Коленчатый вал считается важной и весьма дорогостоящей деталью автомобиля, которая работает под невероятно большими нагрузками. Потому важно сделать всё для того, чтобы продлить период его эксплуатации. Своевременной мерой станет расточка вала и правильная замена вкладышей. Всё это поможет сделать элементы механизма более гладкими и прочными, дабы они были практически сразу готовы к работе.
Вкладыши можно приобретать как отдельно, так и в комплекте. Важным моментом здесь будет то, что для каждого автомобиля имеются стандартные вкладыши, которые помогают в дальнейшем подбирать похожие по своим характеристикам элементы. Удачной эксплуатации коленвала и автомобиля в целом!
Пожалуйста, оцените этот материал!
Загрузка…Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!
Износ вкладышей коленчатого вала
Износ вкладышей приводит к снижению эффективности работы системы смазки двигателя, которое, в свою очередь, может привести к значительному износу отдельных частей силового агрегата, а также к снижению его рабочего ресурса. Поэтому при выявлении даже незначительного износа шатунных и/или коренных вкладышей необходимо предпринять меры по устранению неполадок.
Обычно причинами износа является их естественное старение. Однако в некоторых случаях имеет место попадание на их рабочую поверхность грязи или мусора, возникновение коррозии, недостаточное смазывание, несоосность осей и другие причины. Как правило, вкладыши не подлежат восстановлению, поэтому их необходимо менять на новые. Процедура это достаточно сложная, поэтому самостоятельное ее выполнение имеет смысл лишь в случае, если у автовладельца есть соответствующий опыт выполнения работ и необходимые инструменты.
Описание работы вкладышей
Перед тем как перейти к описанию признаков, причин и методов по устранению износа вкладышей, необходимо разобраться в их предназначении, видах и принципе работы.
Существует два типа вкладышей коленчатого вала — коренные и шатунные. По сути, вкладыши являются подшипниками скольжения, и в их задачи входит выдерживание значительных нагрузок, возникающих между шатуном и шейкой коленчатого вала. В современных машинах (в большинстве случаев) вкладыши сделаны из пластичных алюминиевых сплавов (обычно с алюминий с оловом). Сверху они покрыты антифрикционным составом.
Коренные вкладыши расположены между коленчатым валом и местом, где коленвал проходит непосредственно через корпус двигателя, в посадочных местах, так называемых “постелях”. Коренные вкладыши имеют в своей конструкции отверстия, предназначенные для лучшего отвода масла. То есть, коренные вкладыши являются подшипниками скольжения для коренных шеек коленчатого вала. А по факту на коренных вкладышах держится и вращается коленвал.
Шатунные вкладыши располагаются в нижней части головки шатунов. А шатуны, в свою очередь, закрепляются с помощью шатунных вкладышей на шатунных шейках коленчатого вала. Функция шатунных вкладышей заключается в том, что они являются подшипниками скольжения для нижних головок шатунов и шатунных шеек коленчатого вала.
Износ вкладышей подразумевает значительное увеличение их зазоров (чем больше увеличение — тем хуже). Вследствие этого падает давление в системе смазки двигателя. Обычно в таких случаях на приборной панели загорается лампочка (масленка), символизирующая о том, что давление масла значительно упало. Особенно часто это проявляется на горячем двигателе, когда вязкость масла минимальна. Водители в таких случаях говорят, что “подшипники не держат масло”. Износ вкладышей — очень опасная проблема, которая может привести к большому износу других деталей двигателя и мотора в целом. А это может привести к значительному уменьшению их ресурса и повреждению.
Звук от стука коренных вкладышей обычно глухой, с металлическим оттенком. Его легко выявить, когда двигатель работает на холостых оборотах, и после этого обороты резко увеличиваются (резко надавить на педаль газа). При этом на них идет большая нагрузка и появляется стук. Аналогично нужно поступить и с шатунными вкладышами.
Несложно найти, и в каком именно цилиндре стучат вкладыши. Для этого нужно поочередно отключать (выкручивать) свечи зажигания на бензиновом двигателе или форсунки топлива на дизельном. Если при какой-либо выкрученной свече упомянутый стук пропал, значит, в этом цилиндре и существует проблема.
Признаки и причины износа
Теперь перейдем непосредственно к типам повреждений, которые способствуют износу вкладышей и выходу их из строя.
Попадание инородных тел
Признаки. Признаком попадание инородных тел или грязи является ситуация, когда возникает локальное повреждение рабочей поверхности на вкладыше. В некоторых случаях также возможно небольшое (меньшее) повреждение на обратной стороне детали. Как правило, мусор или грязь на поверхности вкладыша являются первопричиной дальнейшего износа. Поэтому нужно как можно раньше выявить указанную неисправность. В противном случае износ распространится дальше, и повреждена будет значительная площадь поверхности, вплоть до 100%.
Причины. Как указывалось выше, причиной такой ситуации является попадание грязи или мусора между вкладышем и его опорой. Из-за этого также возникает образование мест с большим масляным давлением, в которых разрушается масляная пленка. В свою очередь это приводит к разрушению поверхности вкладыша в процессе его эксплуатации.
Методы устранения. В первую очередь необходимо выполнить проверку поверхностей опоры вкладыша и вала на предмет выявления на них повреждений. Если они есть — их необходимо устранить. После этого нужно убедиться, что поверхности чистые. Особенно это касается случая, когда устанавливаются новые вкладыши.
Грязевая эрозия
Признаки. Признаком грязевой эрозии является наличие задир или вкраплений грязи. Иногда и то и другое. В особо запущенных случаях грязевая эрозия может переместиться на области около масляных отверстий.
Причины. Причиной в данном случае является некачественное масло, в составе которого есть грязевые примеси или абразивные материалы.
Устранение. Необходимо проверить работу всех движущихся деталей двигателя. Особенно тщательно нужно проверить систему смазки. Имеет смысл также проверить систему очистки масла и воздуха (в первую очередь фильтры). При сборке двигателя нужно не допускать попадания в него грязи. После всего нужно обязательно поменять масло на новое.
Коррозионное истирание
Признаки. Речь идет о наличии коррозионного истирания на задней стальной поверхности вкладыша. Как правило, следы коррозии располагаются ближе к соединению половинок корпуса вкладыша.
Причины. В данном случае причин может быть несколько. Среди них:
- Снижение усилия запрессовки. Это приводит к незначительным перемещениям корпуса вкладыша относительно поверхности их опоры.
- Крепежные болты были слабо затянуты при монтаже.
- На контактных поверхностях опоры вкладышей имеются инородные тела.
- Продолжительная работа двигателя на высоких оборотах (особенно если это проявляется часто).
- Использование вкладышей с неподходящими размерами (шириной).
Устранение. В соответствии с различными причинами возникновения неполадки методы устранения также могут быть разными. В частности:
- Затянуть крепежные болты с моментом, рекомендованным заводом-изготовителем автомобиля.
- Выполнить ревизию посадочного диаметра опоры вкладыша.
- Проверить чистоту соприкасающихся поверхностей между вкладышем и опорой.
- Использовать вкладыш предписанного размера (ширины).
- Старайтесь не использовать длительное время двигатель на высоких оборотах.
Усталость металла
Признаки. Усталость может быть вызвана не только длительной эксплуатацией вкладыша, но и чрезмерной нагрузкой на него. Признаками его выхода из строя будет ситуация, когда из его тела будут буквально вырваны частички материала, особенно в местах значительной нагрузки.
Причины. Их также может быть несколько:
- Использование неподходящих или некачественных вкладышей. Это приводит к их значительной перегрузке.
- Основная нагрузка при работе приходится на края вкладышей.
- Неполное сгорание топлива в камере сгорания.
- Неверный тюнинг двигателя автомобиля.
Методы устранения. Соответственно, методы устранения также могут быть различными. Нужно проверить:
- осевую форму шейки вала.
- форму и геометрические размеры опор вкладыша.
- условия сборки двигателя, и в частности, установки вкладышей.
Также имеет смысл установить новый качественный вкладыш, подходящий по размеру.
Износ из-за проникновения олова
Признаки. Значительный слой олова в определенном месте на поверхности стальной основы. Обычно это сопровождается очень сильным локальным износом в том месте.
Причины. Возникновение небольших перемещений вкладыша на его посадочном месте, возникших из-за малого усилия запрессовки.
Методы устранения. Как правило, необходимо выполнить следующие действия. Первое — проверить посадочный диаметр опоры вкладыша. Второе — проверить чистоту сопрягаемых поверхностей вкладыша и опоры. Третье — проверить момент затяжки болтов и его корректировка в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.
Коррозия поверхности
Признаки. При коррозии, в зависимости от ее степени, всегда повреждается поверхность вкладыша. Она становится пористой и теряет свой цвет.
Причина. Как правило, описанное явление вызвано использованием некачественного масла, в процессе разложения которого выделяются кислоты, которые и вызывают коррозию.
Методы устранения. Необходимо провести ревизию двигателя, а особенно систему смазки. При наличии значительных повреждений на валу и вкладыше необходимо их устранить. В конце ремонтных работ нужно обязательно поменять масло на качественное новое, рекомендованное для данной машины.
Недостаточно смазывание
Диагностика износа вкладышей
Признаки. Малое количество или отсутствие масла может привести к возникновению истирания и/или оплавления рабочей поверхности вкладыша. А это в свою очередь является причиной усталости металла и его повреждения.
Причины. Разрушение смазывающей пленки между вкладышем и валом. Из-за этого в процессе работы значительно возрастает трение и увеличивается температура. Материалы плавятся. Причиной также может быть сбой системы смазывания двигателя. В случае, если деформирована опора вкладыша или повреждена поверхность шейки вала, то высока вероятность разрушения смазывающей пленки.
Методы устранения. Необходимо провести ревизию системы смазывания двигателя, в том числе, чистоту масла. Также имеет смысл проверить состояние поверхности шейки вала и опор вкладышей. При необходимости нужно выполнить ремонт. Также возможен вариант установки новых вкладышей.
Неправильная обработка шеек коленвала
Признаки. Внутренняя поверхность вкладыша контактирует с шейкой вала с одной или двух сторон корпуса вкладыша. Также возможен вариант, когда материал внутренней поверхности очень изнашивается с торцов по окружности.
Причины. Причинами такой ситуации может быть:
- Размер вкладыша не соответствует необходимому значению, обычно большая ширина.
- Внутренний замок корпуса вкладыша маленький по размеру.
- Шейка вала установлена неправильно.
- Галтель (или галтели) шейки имеют очень большую ширину.
- Упорные подшипники имеют очень большие зазоры.
- Упорные подшипники неверно отрегулированы.
Методы устранения. Методы устранения также могут быть следующими, нужно проверить:
- тип корпуса вкладыша, его ширину, размер и форму замка.
- форму галтелей шейки вала.
- осевой зазор коленвала.
Царапины на поверхности
Признаки. Имеются отдельные царапины, которые по виду не напоминают рабочие потертости от работы механизма.
Причины. На рабочей поверхности вкладыша по каким-либо причинам (чаще всего из-за не соблюдения чистоты во время их установки) имеются мелкие инородные частицы. Возможно их образование вызвано технологиями литья или сверления.
Методы устранения. Выполнить промывание двигателя новым чистым маслом с помощью внешнего масляного насоса. Лучше промывку выполнять после сборки двигателя и до того, как автомобиль будет проходить обкатку.
Чрезмерная эрозия из-за кавитации
Признаки. Материал, из которого сделан вкладыш, имеет локальные точки вымывания. Обычно они расположены симметрично или центрально на рабочей поверхности вкладыша. Также возможно их возникновения на обратной стороне масляного канала.
Причины. Тут возможны несколько причин:
- попадание охлаждающей жидкости в масляную систему;
- увеличенная скорость потока масла в системе;
- детонация;
- неверные зазоры вкладыша.
Методы устранения. Методы устранения могут быть такими, необходимо проверить:
- наличие охлаждающей жидкости в системе смазывания двигателя;
- зазоры на вкладышах;
- скорость масляного потока;
- рабочие параметры системы зажигания, а также провести ревизию двигателя.
Несоосность
Признаки. При несоосности происходит чрезмерный износ лишь в районе верхней части корпуса вкладыша по направлению к кромке. При этом зоны изношенности находятся диаметрально противоположно на окружности.
Причины. Несоосность центральных осей вкладышей и шейки.
Методы устранения. Возможны следующие варианты:
- Проверить большой диаметр шатуна. При этом в идеале центральная ось «постели» шатуна должна располагаться точно перпендикулярно упорным плоскостям. При этом нужно проверить, чтобы обе упорные плоскости были параллельны.
- Для коренного вкладыша нужно проверить соосность «постелей» всех коренных вкладышей на двигателе.
Методы профилактики
Как указывалось выше, частичный выход вкладышей из строя влечет за собой повышенный износ двигателя, и в частности, системы его смазки. Поэтому чтобы не допускать подобной ситуации имеет смысл проводить периодические мероприятия по профилактике. Так, в первую очередь необходимо пользоваться тем моторным маслом, которое рекомендовано производителем автомобиля. Особенно это касается его вязкости. Не стоит покупать очень дешевое масло, поскольку высока вероятность, что в его составе будут абразивные частицы, которые негативно влияют на двигатель в целом, и на вкладыши в частности.
Также стоит производить периодическую проверку деталей двигателя, их состояние, геометрию, чистоту. При выполнении ремонтных работ нужно всегда следить за тем, чтобы в двигатель и/или систему смазки (масло) не попадала грязь. Существует так называемое “золотое правило” моториста, которое гласит, что лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше. В таком случае вкладыш гарантировано не подведет, не расплавится и не застучит. Следите за состоянием двигателя вашего автомобиля, и он будет служить вам долгие годы.
Лучше не дожидаться ситуации, когда на приборной панели засветится лампочка, сигнализирующая о низком давлении масла. В идеале необходимо периодически проверять значение давления самостоятельно или в автосервисе. Ведь лампочка масленки светиться (то есть, срабатывает аварийный датчик) уже в крайнем случае, когда давление упало до критического. Этого лучше не допускать, особенно на двигателях со значительным пробегом.
Заключение
Необходимо периодически проверять состояние вкладышей, поскольку эти, казалось бы, незначительные детали могут привести к большим проблемам с масляной системой двигателя, тем самым значительно снизив его ресурс. И чем раньше удастся выявить поломку и устранить ее — тем с меньшими затратами в будущем придется столкнуться автовладельцу для проведения ремонта двигателя. Процедуру по замене можно провести как самостоятельно, так и на СТО. Однако, если вы решите выполнить ремонт самостоятельно, то вы должны быть на 100% уверены в том, что сможете довести дело до конца, поскольку замена подразумевает большой объем как демонтажных, так и монтажных работ.
Зил самосвал
Износ вкладышей коренных шатунных
Износ вкладышей приводит к снижению давления масла в системе смазки двигателя. Это мы можем заметить при показаниях прибора давления масла в двигателе. При износе вкладышей шатунных или коренных, их необходимо заменить на новые, так как это может привести к значительному износу колен вала.
Если колен вал поврежден от износа, то его необходимо снять и отдать на шлифовку на станке. Самые распространенные причины износа вкладышей это попадание металлической стружки, грязи, мусора, обычное старение вкладыша, плохое смазывание маслом в системе и т.д.
Вкладыши не подлежат восстановлению их просто меняют на новые. Заменить вкладыши вы можете сами, если у вас есть опыт ремонта двигателя и нужный для этого инструмент.
Вкладыши – это подшипники скольжения, их два типа, коренные и шатунные. Они выдерживают сильные нагрузки при работе двигателя. Вкладыши состоят из сплавов алюминия с оловом.
износ вкладышей
Вкладыш состоит
Стальное основание дает вкладышу жесткость и плотную посадку его в постели, держит форму при высоких температурах.
Промежуточный слой состоит из свинцовой бронзы, предназначен для подложки антифрикционного покрытия, а также служит для предотвращения задирав рабочего покрытия вкладыша.
Никелевый подслой ложится сверху промежуточного слоя. Его толщина 1-2 микрона. Никелевый подслой обладает антикоррозийными функциями, чтобы вкладыш не ржавел.
Антифрикционное покрытие – это рабочая поверхность вкладыша, где происходит трение поверхностей колен вала и вкладышей. Это покрытие имеет низкий коэффициент трения. Его изготавливают из свинцового сплава.
вкладыш состав
Определение износа вкладышей
Для определения износа тонкостенных вкладышей подшипников при помощи латунной пластинки проверяют зазор между вкладышами подшипников и шейками коленчатого вала. С проверяемого подшипника снимают крышку и очищают ее от смазки, а на вкладыш кладут смазанную маслом латунную пластину.
Затем крышку ставят на место и до отказа затягивают болтами. Болты остальных крышек при этом должны быть ослаблены, Пусковой рукояткой поворачивают коленчатый вал. При зазоре нормальной величины вал повертывается с трудом, или совсем не повертывается.
Если вал вращается легко, то вкладыши подлежат. замене. После замены вкладышей болты затягивают динамометрическим ключом. Допустимый зазор между шейкой вала и вкладышем обеспечивается подбором вкладыша по размеру шейки. Уменьшать зазор спиливанием крышек подшипников или помещая прокладки между вкладышами и гнездами нельзя.
Нельзя также увеличивать зазоры и путем шабровки вкладышей; это может привести к обнажению стальной ленты вкладыша и к повреждению шейки коленчатого вала. Конусность и овальность шеек коленчатого вала, а также наличие рисок и задиров на них выше допустимой величины устраняются шлифованием их под ремонтные размеры с установкой вкладышей соответствующих ремонтных размеров.
Признаки износа вкладышей
Попадание инородных тел. Инородные тела могут попасть в двигатель в большинстве случаев, когда мы его ремонтируем, и мы не видим, когда случайно что-нибудь попадет в картер двигателя. Это обычно попадает грязь, песок, мусор. Грязь быстро распространиться по двигателю и нанесет большой урон ему. Частицы песка будут царапать во всех трущихся местах двигателя, и двигатель может быстро выйти из строя.
Методы устранения.
При попадании грязи на поверхности вкладыша есть образование царапин, задирав, необходимо слить масло и поменять его. Проверить фильтра масленые и воздушные на целостность. Промыть двигатель промывочной жидкостью, чтобы удалить все частицы грязи.
Коррозионное стирание
На обратной поверхности вкладыша идет коррозионное стирание. В данном случае причин может быть несколько.
1 При ремонте двигателя были слабо затянуты крепежные болты
2 Двигатель часто работал на высоких оборотах
3 Инородные тела находятся на поверхности опоры вкладышей
4 Установлены вкладыши не того размера
коррозионное стирание
Методы устранения причин неполадок также разнообразны
1 Болты затягивать манометрическим ключом согласно нужному усилию
2 Постарайтесь поберечь двигатель и не выжимать с него последние соки на больших оборотах.
3 Всегда контролировать чистоту сборки вкладышей.
4 Вкладыши используйте соответствующего размера.
Усталость металла
Признаки. При усталости металла будет хорошо видно на вкладыше отслоение частиц металла в середине вкладыша где происходит максимальная нагрузка. При долгой эксплуатации будет происходить тоже самое.
усталость металла
Причины их несколько.
1 Неравномерная нагрузка на вкладыши при работе двигателя.
2 Вкладыши не соответствуют требованиям завода изготовителя (брак).
3 Троит двигатель, неравномерная его работа.
4 Вибрация двигателя.
Метод устранения
1 Проверить визуальное состояние вкладышей.
2 Проверить колен вал, снять размеры , заменить вкладыши.
3 Устранить причины неравномерной работы двигателя.
4 Замерить компрессию в цилиндрах двигателя.
СМОТРИТЕ ВИДЕО
Проверка состояния вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала
Типичные примеры износа вкладышей подшипников коленчатого вала
А — Поцарапаны инородными частицами — видны крупицы, погрузившиеся в рабочий слой вкладыша
В — Недостаток масла — верхний слой стерт
С — Вкладыши неправильно расположены при установке — имеются блестящие (отполированные) участки
D — Шейка сведена на конус — верхний слой снят со всей поверхности
Е — Износ края вкладыша
F — Неисправность “усталости” — образовались кратеры или карманы
Несмотря на обязательность замены вкладышей коренных и шатунных подшипников в процессе выполнения капитального ремонта двигателя, состояние старых вкладышей необходимо подвергнуть внимательному изучению, так как по нему можно почерпнуть много полезной информации об общем состоянии двигателя. Вкладыши подшипников градуируются по толщине и принадлежность их тому или иному размерному классу определяется по цветовой маркировке.
Выход подшипников из строя может происходить в результате недостатка смазки, попадания грязи или посторонних частиц, перегрузок двигателя, развития коррозии и прочих неблагоприятных воздействий. Примеры наиболее характерных дефектов вкладышей подшипников скольжения приведены на иллюстрации Типичные примеры износа вкладышей подшипников коленчатого вала. Вне зависимости от природы дефекта, причина его возникновения должна быть выявлена и устранена до начала сборки двигателя во избежание рецидивов.
Для осмотра извлеките вкладыши из своих постелей в блоке цилиндров/картере двигателя, коренных и шатунных крышках и нижних головках шатунов. Разложите снятые вкладыши на чистой ровной рабочей поверхности в порядке расположения на двигателе, чтобы можно было соотнести их состояние с состоянием соответствующих шеек коленчатого вала. Старайтесь не прикасаться к рабочим поверхностям вкладышей руками во избежание случайного повреждения мягкого материала.
Грязь и посторонние частицы попадают в двигатель различными путями. Они могут быть оставлены внутри после завершения капитального ремонта, проникнуть через фильтры или систему вентиляции картера. Часто грязь попадает сначала в двигательное масло и уже вместе с ним проникает в подшипники. Не следует забывать, что в процессе нормального износа двигателя неизбежно образуются металлические опилки. Если после выполнения восстановительных работ должное внимание не будет уделено процедуре чистки двигателя, в нем непременно останутся частицы абразива. Вне зависимости от способа проникновения в двигатель, все посторонние частицы рано или поздно оказываются внедренными в мягкую поверхность вкладышей подшипников скольжения и легко распознаются при визуальном осмотре последних. Наиболее крупные частицы обычно не застревают намертво во вкладышах, но оставляют на их рабочих поверхностях и поверхностях соответствующих шеек вала глубокие борозды и задиры. Наилучшей защитой от появления такого рода дефектов является добросовестное отношение к выполнению чистки двигателя после завершения капитального ремонта и установка в ходе сборки только абсолютно чистых компонентов. Также не следует забывать необходимости выполнения регулярной и частой смены двигательного масла.
Масляное голодание также может быть вызвано несколькими причинами, зачастую тесно взаимосвязанными друг с другом. К таковым относятся: перегрев двигателя (ведущий к разжижению масла), перегрузки (в результате которых масло вытесняется из подшипников), утечки масла (связанные с чрезмерной величиной рабочего зазора в подшипниках, износом масляного насоса, или чрезмерным повышением оборотов двигателя), и т.п. Нарушение проходимости маслотоков, чаще всего связанное с небрежностью установки компонентов при сборке, ведущей к рассовмещению масляных отверстий, также вызывает сокращение подачи масла в подшипники и, в конечном итоге, к выходу вкладышей из строя. Характерным признаком масляного голодания является вытирание и вытеснение мягкого рабочего слоя вкладышей из их стальной подложки. Иногда температура повышается до такой степени, что на стальной подложке в результате перегрева образуются фиолетовые пятна.
Следует помнить, что существенное влияние на срок службы подшипников оказывает манера вождения. Повышению нагрузки на двигатель способствуют частое полное открывание дроссельной заслонки, движение на малых оборотах и т.п. В результате происходит вытеснение масляной пленки из рабочего зазора подшипников, что ведет к размягчению вкладышей последних и образованию на их рабочей поверхности мелких трещин (усталостная деформация). В конечном итоге происходит отслоение отдельных фрагментов материала рабочего слоя и вырывание их из подложки.
Манера вождения также в значительной мере сказывается на сроке службы подшипников. Движение с полностью открытой дроссельной заслонкой, движение на пониженной передаче ведут к сильным перегрузкам подшипников и выжиманию из рабочих зазоров масляной пленки. При этом материал вкладышей размягчается, а рабочий слой растрескивается. Такого рода видоизменение подшипниковых поверхностей называется усталостной деформацией. В результате со временем рабочий слой начинает фрагментами отделяться от подложки и подшипники приходят в негодность.
Эксплуатация автомобиля в городском цикле зачастую связана с совершением множества коротких поездок, что ведет к развитию коррозии подшипников, так как недостаточный прогрев двигателя способствует выпадению внутри него конденсата и образованию едких газов. Агрессивные продукты скапливаются в двигательном масле, образуя шлам и кислоту, а так как масло непрерывно поступает в подшипники, в конечном итоге, воздействуют на материал вкладышей последних, вызывая его окисление и разрушение.
Неправильная установка вкладышей при сборке двигателя также ведет к быстрому их разрушению. При слишком плотной посадке недопустимо сокращается величина рабочего зазора, что является причиной масляного голодания подшипников. Попадание между спинками вкладышей и постелями подшипников посторонних частиц ведет к образованию участков возвышения рабочей поверхности и разрушению последней в процессе нормальной работы двигателя.
Как уже упоминалось выше в этом разделе, замена вкладышей при капитальном ремонте двигателя должна производиться в обязательном порядке, вне зависимости от их состояния (см. Установка коленчатого вала и проверка рабочих зазоров коренных подшипников) — попытка проигнорировать данное требование способна привести лишь к кажущейся экономии.
Вкладыши коленвала: неисправности и подбор новых деталей
Одним из важнейших элементов привычного нам ДВС является коленвал. За счет него энергию от сгорания топлива можно передать смежным элементам и обеспечить вращение колес. Ключевой момент здесь: вал вращается. На первый взгляд ничего особенного, но любой инженер подтвердит, что работа с вращающимися элементами требует особого подхода. Ведь необходимо обеспечить вращение для вибраций, а также нагрева, обусловленного действием сил трения. В этом очень помогают вкладыши коленвала, представляющие собой полукольца с т.н. антифрикционным покрытием. На первый взгляд, очень простая вещь, однако грамотному автолюбителя нужно знать об этих элементах коленвала все. Об устройстве вкладышей, их неисправностях, а также методике замены вы узнаете из материала Avto.pro.
Подробнее о детали
Вкладыши по своей сути – это подшипники скольжения, в которых нуждаются шатуны, вращающие коленвал, и отдельные части самого вала. Вращение обеспечивает сгорающая в цилиндрах двигателя смесь воздуха и топлива. Разумеется, двигатель работает при больших нагрузках и стремится как можно сильнее раскрутить коленчатый вал. Проблема возможного трения деталей здесь стоит особенно остро, причем возникновение т.н. сухого (безмасляного) трения может вывести двигатель из строя очень быстро. Решение простое: обеспечить постоянное наличие тонкой масляной пленки. Выходит, что вкладыши коленчатых валов представляют собой лишь своеобразную защиту, которая поддерживает масляную пленку в местах трения. В идеале из строя по адекватным причинам вкладыши должны выходить. Сразу отметим, что вкладыши коленвала бывают следующие:
- Коренные. Такие вкладыши располагают между самим валом и теми местами, в которых он проходит через корпус двигателя;
- Шатунные. Их устанавливают между шатунами и шейками автомобильного коленвала.
Как уже было указано выше, вкладыши коленвала не похожи на классические роликовые или шариковые подшипники – они выглядят как обычные полукольца. Дело в том, что обычные подшипники не выдержат нагрузок, которые выдает силовой агрегат автомобиля. Лишь в некоторых маломощных моторах установлены подшипники качения, тем временем как наиболее распространенными являются именно подшипники скольжения. Резюмируя, назначение вкладышей коленчатого вала в следующем:
- Обеспечить нормальную передачу сил и моментов, которые возникают при работе силового агрегата;
- Минимизация сил трения, которые возникают в местах контакта коленвала, опор блока цилиндров, а также шатунов;
- Центровка деталей, правильное позиционирование;
- Распределение масла.
Здесь стоит отметить, что со временем геометрия вкладышей меняется. Сильно изношенные детали необходимо менять, но в качестве замены не всегда подходят оригинальные вкладыши, установленные еще на заводе автоконцерна. Рекомендуется установка вкладышей ремонтных размеров, толщина которых больше. Если на старый двигатель установить не ремонтные вкладыши, зазор между деталями будет слишком большим, что может вылиться к появлению стуков и интенсивному износу коленчатого вала.
Как устроены вкладыши коленвала
Конструкция современных подшипников скольжения коленчатого вала составная. Она включает в себя пару металлических полуколец, которые охватывают шейку коленчатого вала и снизу, и сверху. Сами полукольца при этом плоские – иначе бы не удалось создать достаточно небольшой зазор между вкладышем и валом. Кроме того, во вкладышах предусмотрены такие элементы:
- Одно или два отверстия, через которые масло может двигаться к масляному каналу;
- Продольная канавка, если это коренной вкладыш (нижний) или же верхний шатунный;
- Боковые стенки, если вкладыш упорный;
- Фиксирующий замок, выполненный в виде пазов под штифтовое крепление или в виде шипов.
Сами вкладыши при этом бывают биметаллические или же триметаллические. Самыми простыми и распространенными являются именно биметаллические вкладыши, основой которых является полосы 0,9 – 4,0 миллиметра толщиной из стали и с антифрикционным покрытием, толщина которого составляет 0,25 – 0,40 миллиметра. Как правило, такое покрытие выполнено из мягкого сплава меди, свинца и олова. Реже встречается сплав из меди, алюминия и олова, а также свинца, алюминия, олова и кремния. Как правило, медь и алюминий составляют 75% сплава.
Менее распространенные триметаллические вкладыши коленвала имеют специальный покровный слой очень малой толщины. Он призван защитить вкладыш от коррозии и быстрого износа. Состав сплава почти аналогичен составу для антифрикционного слоя, вот только в нем содержится очень много свинца и довольно мало меди. Кроме того, самые продвинутые и дорогостоящие вкладыши могут иметь дополнительные защитные слои – один с внутренней, а второй с наружной стороны. В составе защитных слоев может встречаться олово и никель. Сразу отметим, что подшипники скольжения имеют иногда имеют весьма занятные исполнения, так как автоконцерны могут создавать вкладыши по-своему, не руководствуясь единым стандартом.
Причины и признаки неисправности
Вкладыши могут выходить из строя по ряду причин. Разумеется, эксплуатационный ресурс вкладышей очень большой, так что автолюбители не так часто сталкиваются с необходимостью их замены. Но если поломка все же случилась, действовать нужно незамедлительно. Рекомендуется сразу обратиться на СТО, где двигатель сможет осмотреть специалист. Однако продлить эксплуатационный ресурс вкладышей автолюбитель может. Вот по каким причинам данные детали могут выходить из строя:
- Попадание инородных тел;
- Усталость металла;
- Износ вследствие проникновения олова;
- Коррозия поверхности;
- Грязевая эрозия;
- Недостаточное смазывание;
- Эрозия из-за кавитации;
- Несоостность.
Как видите, причин выхода из строя довольно много. Давайте рассматривать их по порядку. Касательно первой причины: если на рабочую поверхность вкладыша попадают инородные тела или же грязь, дальнейший износ вкладыша происходит ускоренно. Строго рекомендована очистка системы и замена подшипников, если они имеют критический износ. Касательно второй: усталость может быть вызвана как длительной эксплуатацией, так и чрезмерной нагрузкой на деталь. Стоит опасаться как установки низкокачественных вкладышей, так и недогорания топлива в камерах и неправильного тюнинга мотора. Кроме того, имеет смысл проверить форму шейки вала. Касательно третьей: если вкладыш перемещается на своем посадочном месте, в местах, где слой олова значителен, он может изнашиваться намного сильнее. Здесь рекомендован осмотр, очистные работы и корректировка. Касательно четвертой причины: ускоренный износ детали и появление на ней следов коррозии зачастую связано с применением низкокачественного моторного масла. При этом особняком стоит выход вкладышей из строя вследствие грязевой эрозии (пятый пункт списка). На вид все просто: из-за скопления грязи на вкладышах, а в иных случаях и в области вокруг масляных отверстий, детали изнашиваются быстрее. На деле же причин, по которым в системе появляется так много грязи, несколько. Рекомендована замена масла, а также масляных и воздушных фильтров.
Одной из самых частых причин, по которой любые вкладыши приходится менять чаще обычного, кроется в невысоком качестве смазывания (шестой пункт списка). Вследствие возникновения сухого трения вкладыши могут изнашиваться очень сильно. Рекомендуется проверить систему смазывания агрегата, а также убедиться в опор вкладышей и общей целостности вала. Касательно седьмой причины: проверьте, нет ли в моторном масле примесей антифриза от утечки. Также имеет смысл убедиться в правильности зазоров вкладышей. В иных случаях эрозия из-за кавитация может быть вызвана частой детонацией топлива и слишком большой скоростью тока моторного масла в системе. Сам вкладыш при этом будет иметь хорошо заметные точки вымывания. И, наконец, что касается восьмой причины: если вкладыш сильно изнашивается ближе к кромке, нужно проверить правильность расположения осей вкладышей и шейки.
Выявить поломку вкладыша зачастую удается лишь в самый последний момент. Именно по этой причине производители автомобилей рекомендуют периодически проводить диагностику двигателя, менять вкладыши, опционально производить шлифовку шеек коленчатого вала. Если вы слышите глухой металлический стук в районе двигателя, критически высока вероятность того, что его источником является вал с изношенными вкладышами. Как показала практика, стук шатунных вкладышей имеет высокую резкость и очень хорошо прослушивается, если вы удерживаете холостые обороты и затем резко подгазовываете.
Немного о подборе вкладышей
Самостоятельный подбор вкладышей – довольно рисковое дело, так как вероятность выбрать деталь, которая не вполне подходит к коленвалу вашего автомобиля, будет сложно. Дело в том, что потенциальному покупателю важно учитывать не только совместимость запчасти с автомобилем, но еще и состояние некоторых его узлов. В данном случае речь идет об коленчатом вале, который еще и придется отшлифовать. Так что без обращения к эксперту, который разберет двигатель и проведет диагностику, зачастую не обойтись. Вполне вероятно, что придется устанавливать ремонтные вкладыши большой толщины. Такие детали можно искать по следующим параметрам:
- Данные автомобиля;
- VIN-код;
- Код подходящего вкладыша.
Проще всего вести поиски в каталогах интернет-магазинов. Там автолюбитель сможет, к примеру, найти оригинальные вкладыши и, отталкиваясь от них, подобрать ремонтные. Если старые вкладыши просто износились по причине длительной эксплуатации и значительных нагрузок, есть вероятность того, что дефектовка коленчатого вала не потребуется. Из этого следует, что подходящие вкладыши будет подобрать несколько проще.
Если вы хотите выполнить как можно более значительный объем работ самостоятельно, то для начала вам придется определить показатель зазора. Для этого нужен динамометрический ключ и специальная калибровочная проволока. Если зазор большой, это говорит о необходимости расточки вала и дальнейшей установки ремонтных вкладышей. Работу с валом можно доверить исключительно профессионалам. Размер подходящих вкладышей можно определить микрометром. В технических руководствах тоже можно найти полезную для поиска вкладышей информацию.
Вывод
Вкладыши коленчатого вала – простые и, на первый взгляд, невероятно живучие элементы современных двигателей. Практика успела показать, что с необходимостью замены вкладышей за весь период пользования автомобилем приходится сталкиваться один-два раза. Но не стоит думать, что это именно та деталь, которая не должна ломаться. Напротив, вкладыши иногда называют защитными элементами коленчатого вала, так как они одними из первых принимают на себя удар. Если вы столкнулись с необходимостью замены вкладышей, ни в коем случае не медлите. Обратитесь к специалисту по двигателям и доверьте все ему, или же попытайтесь сделать часть работы самостоятельно.
Коренные и шатунные вкладыши коленвала: 4 шага по установке детали
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.
Содержание статьи
Что такое вкладыши коленвала?
Вкладыши коленчатого вала представляют собой подшипники скольжения для вращающих вал шатунов. Вращение здесь является следствием микроскопического взрыва, происходящего в камерах сгорания двигательных цилиндров.
Высокая скорость и большие нагрузки, возникающие в данной системе, вынуждают сделать трение деталей между собой минимальным, иначе двигатель практически мгновенно выйдет из строя. А допускать этого нельзя категорически. Что же помогает защитить мотор?
Чтобы этого не произошло, значимые детали двигателя имеют тонкую масляную плёнку, которая обеспечивается особой смазочной системой автомобильного мотора. Появление такой защиты возможно только при довольно сильном давлении масла. То есть вкладышевые детали коленвала дают некоторую защиту, продлевающую срок эксплуатации такой важной части.
Бывают шатунные и коренные вкладыши коленвала. Первые располагаются между его шатунами и шейками. Коренные имеют аналогичную роль, но их расположение соответствует пространству между коленвалом и его проходом через корпус двигателя внутреннего сгорания.
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.
Порядок установки
Чаще всего ставят данные элементы в автомастерских, где работают опытные специалисты. Однако, если человек имеет определённые навыки в плане ремонта и хорошо умеет обращаться с инструментами, то можно попробовать поставить элементы коленвала самостоятельно. Для этого необходимо соблюдать такой порядок действий:
- Проверяется зазор между валом и вкладышем. Здесь используется пластмассовая проволока. Её затягивают с усилием 51 ньютон на метр и после этого по степени сплющивания проволоки определяют имеющийся зазор. Если таковой больше номинального, то требуется замена вкладыша.
- Все шатуны снимаются с реек, коленвал демонтируется и растачивается. Затем подбирается ремонтный элемент. Производить указанные процедуры следует на центростремителе, также важно иметь микрометр.
- После подбора элемента производится обратный монтаж коленвала. Вставляются в свои посадочные места компоненты и закручиваются крышки коренных подшипников.
- Ставится коленвал и шатуны обратно. Смазываются вкладыши маслом и закручиваются их крышки. В результате процесс полностью завершается, вкладыши будут работать длительное время.
Непосредственная установка таких элементов занимает сравнительно малое количество времени по сравнению с подготовительными мероприятиями и дополнительными работами. А это значит, что при наличии большого желания и соответствующих навыков каждый может вставить вкладыши собственными силами.
Вывод
Коленчатый вал считается важной и весьма дорогостоящей деталью автомобиля, которая работает под невероятно большими нагрузками. Потому важно сделать всё для того, чтобы продлить период его эксплуатации. Своевременной мерой станет расточка вала и правильная замена вкладышей. Всё это поможет сделать элементы механизма более гладкими и прочными, дабы они были практически сразу готовы к работе.
Вкладыши можно приобретать как отдельно, так и в комплекте. Важным моментом здесь будет то, что для каждого автомобиля имеются стандартные вкладыши, которые помогают в дальнейшем подбирать похожие по своим характеристикам элементы. Удачной эксплуатации коленвала и автомобиля в целом!