Для чего нужны вкладыши в двигателе?

haer › Блог › Подшипники двигателя

В данной статье освещается общая теория о провороте вкладышей двигателя.
Что такое вкладыши двигателя?

Прежде, чем приступить к теме заметки, уточним понятия, с которыми мы собираемся оперировать, что бы даже человек далёкий от техники мог представить, о чём идёт речь. Все сталкивались в быту с вращающимися валами, колёсами тех или иных механизмов и знают, что лёгкость вращения этих механизмов обеспечивается наличием в них подшипников.
В двигателях внутреннего сгорания есть вращающаяся, тяжело нагруженная деталь — коленчатый вал. Он тоже устанавливается на подшипники. Из конструктивных соображений чаще всего используются подшипники скольжения. Конструкция подшипником может быть весьма разнообразной, но совершенствование конструкций двигателей привело к тому, что в настоящее время практически повсеместно в качестве подшипников применяется стальной лист с нанесённым на него антифрикционным покрытием определённого размера и формы. Такие детали называются вкладышами.
Вкладыши устанавливаются в специально подготовленные для них места, называемые постелями, в строго фиксированном состоянии. Необходимость фиксации вкладышей связана во первых с тем, что на вкладышах имеются отверстия для прохода смазочного масла и они должны совпадать со сверлениями в постелях. А во вторых — что бы обеспечить трение по специально подготовленным для этого поверхностям.

Чтобы понять причины проворачивания вкладышей, разберем два основных вопроса:

— что заставляет вкладыши проворачиваться

— что удерживает вкладыши от проворота

1. Из курса физики мы знаем, что сила трения возникает при скольжении двух тел относительно друг друга при наличии нагрузки. Величина сил трения зависит от величины нагрузки на пару трения и от величины коэффициента трения. Для снижения сил трения используются антифрикционные материалы, обладающие низким коэффициентом трения.

В двигателях конструктивно этот вопрос решён нанесением антифрикционного материала на поверхность вкладыша. Коленчатый вал двигателя совершает относительно вкладышей вращательное движение и в результате действия сил трения возникает момент трения, пытающийся провернуть вкладыши относительно посадочных мест.

2. От проворачивания и от смещения в посадочных местах вкладыши удерживаются «усиком» на каждом вкладыше. Все вкладыши в «постели» удерживаются за счёт натяга, с которым устанавливается вкладыш. Величина натяга задаётся конструктивно.

Для обеспечения нужного натяга вкладыш

и разбиваются на размерные группы. Размерная группа вкладыша, присутствующая в маркировке, выбирается исходя из конкретного значения диаметра «постели» под вкладыш

Причины проворачивания вкладышей двигателя

Первая — повышенный момент трения, который стремится провернуть вкладыши и пониженное усилие, удерживающее вкладыши на месте (вкладыш установлен с недостаточным натягом). Как правило, на машинах серийного производства случаи с нарушением натяга встречаются очень редко. Обычно нарушение натяга возникает после неквалифицированного ремонта двигателя, когда неправильно выполнялся подбор вкладышей. Под действием неравномерных нагрузок ослабленная посадка вкладыша приводит к его вибрации, нарушению смазочной плёнки и к местным прихватываниям. В результате вкладыш начинает проворачиваться, а удерживающий усик не в состоянии противостоять проворачивающему моменту на вкладыше.

Вторая причина проворачивания вкладышей двигателя это повышенный момент трения, связанный с режимом работы подшипников. При работе двигателя на расчётных режимах вкладыши работают в условиях жидкостного трения. Между рабочей поверхностью вкладыша и шейкой вала возникает масляная плёнка, предотвращающая прямое взаимодействие деталей. Момент трения в подшипнике минимальный. Для двигателей мощность до 200 л. с. окружные усилия на вкладыш составляют примерно 0,1кгс – 1кгс. Величина силы трения пропорциональна нагрузке, и это при постоянном коэффициенте трения. Иногда целостность масляной плёнки может нарушаться и коэффициент трения начинает расти. Тогда, даже при постоянной нагрузке, увеличивается проворачивающий момент и создаются условия для проворачивания вкладышей. Повышенная нагрузка уменьшает толщину масляной плёнки, увеличивая риск её разрушения. При этом выделяется больше тепла, что ведёт к росту локальных температур в зоне трения. Происходит разжижение смазки, что приводит к дальнейшему снижению толщины масляной плёнки и увеличению вероятности появления прихватов в трущейся паре.

Процесс образования масляной пленки между двумя контактирующими и движущимися относительно друг друга деталями зависит от скорости взаимного перемещения. В таких случаях говорят о гидродинамическом режиме трения, когда масляная плёнка затягивается в зазор между трущимися деталями, разъединяя детали. С увеличением скорости плёнка затягивается в зазор эффективней (плёнка становится более толстой). Но рост скорости приводит к росту величины количества тепла, выделяющегося при трении. Температура масла повышается, и оно становится более жидким. Это приводит к снижению толщина плёнки, вследствие разжижения масла.

Коэффициент трения зависит от шероховатости и точности геометрии контактирующих поверхностей и наличия посторонних частиц в масле (неровности поверхности, посторонние частицы, нарушают целостность плёнки, приводя к появлению зон работающих в режиме полусухого трения). Эти факторы особенно сильно сказываются на начальном периоде эксплуатации машины, во время приработки деталей. За этот период эксплуатации происходит срабатывание микронеровностей, разрушающих масляную плёнку. В этот момент трущиеся пары наиболее чувствительны к перегрузкам.

На проворачивающем моменте сказывается вязкость масла. Чем она больше, тем больше сила (момент) трения. В тоже время с увеличением вязкости, растёт толщина масляного клина в трущейся паре. С другой стороны вязкое масло не может поступать в нужных объёмах в зону трения, и это приводит к снижению толщины масляного клина вплоть до его местного разрушения. Совокупность разно направленных процессов, связанных с вязкостью масла, затрудняет однозначную трактовку влияния масла на проворачивание вкладышей. В этом случае определяющим становится такое индивидуальное свойство марки масла как смазывающая способность (прочность сцепления масла с металлом).

Теперь, зная причины проворачивания вкладышей двигателя, Вы сможете представить факторы риска появления задира и проворота вкладышей при использовании техники при длительной нагрузке на малых скоростях, непрогретом масле или недавно вышедшей из ремонта.
всем удачи!

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;

• 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 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 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 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.

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!

Найти вкладыши коленвала Вы можете в нашем каталоге

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.

Провернуло вкладыши шатунные

Иногда водители ощущают характерное стучание во время работы двигателя. Двигатель по-прежнему работает, но с стуком. Причиной этого может являться проворачивание шатунных вкладышей.

Что значит провернуло вкладыши

В конструкции двигателя есть такие сопряженные детали, как вкладыши и шейки коленчатого вала. Для шатунных шеек предназначены шатунные вкладыши, для коренных — коренные. Коленвал — это деталь, которая берет на себя большие нагрузки и которая сажается на подшипники, только это не подшипники качения, а скольжения. Эти подшипники скольжения называются вкладышами. Хотя вкладыши — это наиважнейшая деталь в сопряженных парах деталей, но конструкция их довольна проста.

На фото показаны изношенные вкладыши шатуна

Материалы для изготовления вкладышей используют следующие:

• олово;
• медь;
• свинец;
• алюминиевые сплав.

Рабочая поверхность вкладышей наносят специальное антифрикционное покрытие.

На простом языке неполадки связанные с коренными и шатунными вкладышами называют проворачивнием, «провернуло вкладыши» или «что-то стучит внизу двигателя».

Если провернуло шатунные вкладыши, то в этом случае ремонт сделать легче, чем, если бы провернуло коренные вкладыши. Такие неполадки и поломки считаются серьезными. В основном, это происходит по причине использование некачественно моторного масла. Подробный расклад по расшифровке маркировки моторных масел должен знать каждый водитель, поскольку там есть очень много нюансов, которые вы раньше не знали.

Отличие коренных вкладышей от шатунных

Шатунные вкладыши устанавливаются в постели между шатуном и шатунной шейкой коленчатого вала. Коренные вкладыши устанавливаются на коренные шейки коленвала ДВС.

Коренные от шатунных отличаются диаметрами и толщинами пластин. Коренные толще и в них есть масляные каналы через которые масло от коренного вала подается к шатунным подшипникам.

Почему проворачивает шатунный вкладыш

Вкладыши шатунов и коленвала ДВС — это подшипники скольжения, которые должны обильно смазываться, чтобы выполнять свои функции. Шейки коленвала и оверстия шатуна сидят плотно без люфта и зазоров, но благодаря смазке сила трения сопряженных пар минимальна.

Проворот вкладышей шатуна и коленчатого вала требует немедленного ремонта. Нельзя эксплуатировать автомобиль с такими поломками в двигателе, потому как может произойти дальнейшее разрушение деталей или узлов ДВС. Эту поломку определяют на слух, слышен стук коленвала и шатуна.

Вкладыши, они же подшипники скольжения сажают в места, которые называют постелями вкладышей. Вкладыши должны быть зафиксированы. Если на вкладышах есть отверстия, они должны быть совмещены с отверстиями сопряженной детали.

А известно ли вам, что за проходимость и управляемость автомобилем отвечает вид блокировки и перенатяг дифференциала.

Основные причины проворота вкладышей:

• не достаточно были зафиксированы вкладыши;
• вкладыши прикипели.

Коленчатый вал вращается относительно вкладышей, поверхность которых защищена антифрикционным (противотрущимся) материалом. Чтобы вкладыши не смещались и не проворачивались вместе с коленвалом ДВС, они удерживаются специальными усиками. Также они устанавливаются в натяжку, которые рассчитали заводы-изготовители.

Чем больше нагрузка на коленвал, тем меньше создается масляная пленка (прослойка, подушка). А если еще присутствует превышенная вибрация, то происходит разрушение масляного защитного слоя и резко повышается сила трения, из-за чего вкладышу все труднее и труднее удержаться в постели, усик предназначенный для защиты от проворота не может удерживать вкладыш.

Как правило, причиной проворачивания вкладышей является отсутствие смазки. Для смазки на коренных вкладышах предусмотрены отверстия, на шатунных — пазы. Если эти каналы для подачи масла закупорены, отверстия и каналы полностью или частично забиты, сила трения трущихся деталей повышается, появляется эффект масляного голодания. Из-за отсутствия смазки сильно нагреваются пара вкладыш-коленвал. Во время нагрева трущиеся детали прилипают друг к другу. После такой сварки начинают проворачиваться вкладыши.

Что делать, если провернуло шатунный вкладыш

При обнаружении симптомов проворота вкладышей следует доехать до автосервиса или до своего гаража, если собираетесь заменить их своими руками, а лучше заглушить двигатель и транспортировать на буксире или эвакуатором, если есть возможность.

Проворот вкладышей шатунных менее затратный и трудоемкий, если прекратить эксплуатацию при обнаружении стуков, чем проворот вкладышей коренных. Если не обращали внимание на посторонние стуки в двигателе и продолжали ездить в таком состоянии, то, возможно, провернутые шатунные вкладыши приведут к дорогостоящему капитальному ремонту двигателя.

В основном, если провернуло один шатунный вкладыш, то его меняют на новый и, на этом ремонт закончен. В таком случае, так как сам шатун не менялся, ресурс отремонтированной пары шейка коленвала-шатун будет меньше положенного.

Желательной работой по замене шатунного вкладыша является и замена соответствующего шатуна. Часто бывает, что, если провернуло шатунный вкладыш, то ломается замок шатуна.

Оптимально-эффективным ремонтом с проблемами вкладышей считается расточка коленчатого вала и замена вкладышей с шатунами. Шейка коленвала на котором сидел провернутый вкладыш имеет задиры, царапины. Поэтому надо проводить шлифовку коленвала. Все шатунные вкладыши имеют одинаковые размеры и полностью взаимозаменяемы между собой.

Порядок замены шатунных вкладышей в гаражных условиях:

1. Устанавливаем автомобиль над ямой.
2. Ставим противооткаты (башмаки).
3. Открутить и убрать выхлопные штаны.
4. Если конструкцией двигателя предусмотрены различные подвесы для коробки передач, то и их откручиваем и снимаем.
5. Демонтируем поддон масляного картера. Удобно и быстро использовать для этого дела шуруповерт.
6. Откручиваем маслоприемник.
7. Отворачиваем крепления моста, убираем его.
8. Теперь есть доступ к коленчатому валу ДВС. Поднимает домкратом переднее колесо и на установленной 4 или 5 передаче крутим поднятое колесо.
9. Крутим колесо и выставляем шатуны не строго вертикально, а под углом.
10. Далее, откручиваем гайки крепления шатунов и снимает постель, в котором посажен с натяжкой шатунный вкладыш.
11. Снимаем второй вкладыш с шатунной шейки коленвала (ниже, на видео хорошо видно, как это делать).
12. Смотрим на снятые подшипники скольжения. Провернутые подшипники имеют царапины и механические повреждения, часто их сплющивает.
13. Протираем посадочные места постелей для шатунных вкладышей и устанавливаем в них новые вкладыши.
14. Чтобы нижнюю постель не перепутать (так как его можно повернуть на 180 градусов и установить в другом положении) на торцы выбиты половинчатые цифры (часть цифры на торце постели, вторая половина цифры на шатуне). Также выбиты цифры на нижней части постели, по которым можно сравнить, куда смотрят цифры на других постелях.
15. Делаем монтаж. Закручиваем гайки постели динамометрическим ключом (перетягивать и не дотягивать нельзя). Для разных двигателей — разные моменты затяжек. Существуют таблицы с моментами затяжек для контретного двигателя конкретных деталей.

Замена вкладышей без разборки, если нет износа коленвала

Посмотрев, это 8-ми минутное видео по замене шатунных вкладышей, даже новичок может разобраться с таким ремонтом. Поэтому, рекомендую, не поленитесь и посмотрите это видео.

Из этого видео, вы узнаете, что для снятия коренных вкладышей не обязательно снимать коленвал. При помощи нехитрых манипуляций легко можно проверить состояние коренных подшипников и, если они изношены, заменить их не разбирая полностью двигатель.

Как менять шатунные и коренные вкладыши показаны на примере автомобиля Хонда Аккорд.