вкладыши шатунные зачем нужны
Вкладыши шатунные: описание,причины поломки,фото,видео.
Современный двигатель является весьма сложным устройством, состоящим из большого числа деталей. Одним из самых важных считается коленчатый вал и все связанные с ним детали, передающие энергию топлива сгорания на колёса, придавая им вращение. Составной частью коленвала являются вкладыши коренные и шатунные, которые во время работы мотора первыми приходят в движение.
Что такое шатунные вкладыши коленвала?
Как уже стало понятно из предисловия, шатунные вкладыши коленвала – это подшипники скольжения шатунов коленчатого вала, которые придают ему вращательные движения. Вращение возникает в результате микровзрывов в камерах сгорания цилиндров ДВС. Данная автомобильная система постоянно работает в условиях высоких скоростей и предельных нагрузок. Поэтому возникает острая необходимость минимизирования трения деталей, ведь в противном случае может произойти мгновенный выход двигателя из строя. Для наиболее полного снижения силы трения между деталями двигателя внутреннего сгорания, они покрываются особой маслянистой тонкой плёнкой.
Обеспечивается она благодаря системе автомобильной смазки двигателя. Плёнка появляется только в том случае, когда масло находится под достаточно сильным давлением. Вкладыши коленчатого вала и его шейка также разделены такой микроскопической масляной прослойкой. Именно благодаря такой защите сила трения сводится к минимуму настолько, настолько это возможно. Из этого можно сделать вывод, что шатунные вкладыши коленвала – это определённые защитные элементы, которые увеличивают эксплуатационный срок важнейшей части мотора автомобиля. Давайте сначала упомянем то, что их существует две категории: коренные и шатунные.
Вкладыши шатунного типа располагаются между шатунами и шейками коленчатого вала. Коренные схожи с первыми в своём эксплуатационном предназначении, но расположены на коленчатом валу в том месте, где он проходит через корпус двигателя внутреннего сгорания. Вкладыши коленвала имеют различный внутренний диаметр. Это зависит от типа двигателей, для которых они производятся. Ремонтные вкладыши коленвала различаются между собой и, конечно же, отличаются от новых, которые установлены на автомобиль, только сошедший с конвейера. Различаются между собой ремонтные вкладыши коленвала лишь отметкой, кратной 0,25 мм. То есть их размерный ряд по внутреннему диаметру выглядит примерно следующим образом: 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм и т.д.
Причины поломки
Из-за высоких нагрузок данные части коленвала имеют повышенный риск поломки. Основными причинами возникающих проблем с данными элементами являются их физический износ и проворачивание. Первая считается естественной поломкой, поскольку со временем они имеют свойство стираться, это ведёт к большему ходу вала и сниженной подаче масла из-за низкого давления.
Вторая ситуация происходит потому, что пластина вкладышевого элемента слишком тонкая и при проворачивании он слипается с шейкой коленвала. Это фактически ведёт к поломке двигателя. Причины второго случая могут быть такими:
Почему проворачивает шатунные вкладыши или вкладыши коленвала
Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.
С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:
Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.
Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.
Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.
Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.
Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.
Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.
Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.
По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.
По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.
Что такое шатунный вкладыш и для чего он нужен
Двигатель внутреннего сгорания представляет собой сложную систему из большого количества деталей. Все они в разной степени представляют важность для полноценной работы системы. Тем не менее, никогда нельзя в равной степени оценивать важность каждой детали для общей успешности работы механизма.
Одной из деталей, имеющих в данном случае наибольшую важность, является коленчатый вал, а также все детали и механизмы, которые с ним сопряжены, и помогают передавать энергию, которую топливо выделяет при сгорании, на вращение колес. Далее речь будет идти о составных компонентах данного механизма, а именно о вкладышах коленчатого вала, которые имеют вид колец из мягкого металла, с наличием антифрикционного покрытия. При необходимости длительной работы мотора первыми из строя выходят они, вместо шеек коленчатого вала.
Шатунные вкладыши
Если цвет метки невозможно разобрать вследствие истирания, подобрать их можно при помощи специальной таблицы, имеющейся в любом руководстве по обслуживанию, по нанесенному коду из букв и цифр. Его первая часть находится на шейке коленчатого вала, где установлен шатун, а вторая – на стыке нижней его части. Саму цифру можно получить, соединив две части шатуна.
Конструкция самих вкладышей
Подшипник скольжения, установленный на коленчатом валу – составного типа, состоит из двух полуколец, выполненных из металла, полностью охватывающих его шейку. Данная деталь состоит из нескольких элементов:
Наличие одного или двух отверстий, назначением которых является обеспечение доступа масла в каналы на валу и шатуне.
Замки, выполненные в виде шипов или пазов для штифтов, фиксирующих подшипник в месте установки на коленчатом валу, либо на нижней головке шатуна.
Специальная канавка продольного расположения, сделанная исключительно в самом вкладыше, назначением которой является подача смазочного материала в отверстие. Имеется в наличии только на вкладышах, расположенных со стороны канала – нижнем коренном и верхнем шатунном.
Буртовые упорные вкладыши – имеют боковые стенки или бурты, назначением которых является фиксация подшипника и ограничение его перемещения вдоль продольной оси.
Основой для вкладыша, представляющего собой конструкцию из многих слоев, является пластина из стали, с нанесенным на нее антифрикционным покрытием. Наличие такого покрытия дает возможность уменьшения износа вкладышей.
Вкладыши шатунные – что это
При работе двигателя шатун вращает коленчатый вал, который, в свою очередь, вращает маховик. Для обеспечения минимального трения и минимального износа в узле используется вкладыш шатунный. Это подшипник скольжения.
Назначение
Вкладыши коленчатого вала применяются, чтобы обеспечить возможность вращения коленвала. Процесс вращения происходит в результате сгорания в цилиндрах ДВС топливно-воздушной смеси. Трение, которое вызывается усиленными нагрузками, высокими скоростями, может стать причиной выхода двигателя из строя. Чтобы предотвратить эту ситуацию и снизить трение, составные элементы покрываются тончайшей пленкой смазочного материала. Слоем масла покрыт и вкладыш шатунный вместе с шейкой вала. Так подшипник позволяет снизить трение.
Устройство
В отличие от коренных подшипников, вкладыши шатуна работают в более нагруженных условиях. Деталь состоит из двух половин — металлических полуколец. Верхняя половина подвержена непродолжительным, однако очень значительным нагрузкам. Нижняя половина детали воспринимает на себе более длительные нагрузки от силы инерции поступательного движения и вращающихся масс.
Вкладыш шатунный — это тонкостенные металлические полукольца из стальной полосы со специальным антифрикционным покрытием. Вкладыш устанавливается в головку шатуна с определенным натягом. Он создается за счет того, что дуга элемента удлиняется на расстояние сжатия по периметру постели.
Материалы
Вкладыш представляет собой стальную полосу с нанесенным на нее антифрикционным покрытием. В качестве этого покрытия применяются различные сплавы, в основе которых лежит медь, алюминий, свинец. Сплавы на основе алюминия и меди равноценные по несущим характеристикам, но сплавы алюминия и олова быстрее приработаются к шейке вала, меньше подвержены износу, меньше изнашивают шейку, имеют меньшую чувствительность к качеству масла.
В дизельных моторах применяют вкладыши на основе стали и алюминия. В качестве антифрикционного материала чаще выступают такие сплавы, как А020, А06. В карбюраторных бензиновых силовых агрегатах применяют сплавы АМО1-20 с промежуточным слоем из чистого алюминия. В большегрузных КамАЗах используются вкладыши шатунные из стали и бронзы. В качестве антифрикционного слоя примется сплав БрС30.
Детали, изготавливаемые из прочных материалов, дополнительно имеют очень тонкий слой свинца и олова. Слой, несмотря на толщину всего 0,02 миллиметра, позволяет значительно улучшить приспосабливаемость вкладыша к дефектам и деформациям шейки вала и лучше поглощать абразивные частицы. Повышается усталостная прочность базового антифрикционного покрытия.
Особенности маркировки
Если детали подшипника изношены или повреждены, когда не получается получить правильный зазор коленвала, ситуацию можно улучшить путем подбора новых вкладышей. Если шатуны растачивались, то они должны быть укомплектованы деталями соответствующих ремонтных размеров шатунных вкладышей. Обычно подбор доверяют специалистам.
При выборе новых шатунных подшипников ориентируются на маркировку по цветам — нужно смотреть на те детали, которые сняты с автомобиля. Если на элементах старых подшипников не сохранилось цветовой маркировки, то ищут ее на нижних головках. Там нужно увидеть метку в виде цифры — это класс подшипника. Также проверяют буквенные метки на коленчатом валу — они определяют размеры шатунных шеек.
Чтобы ориентироваться в карте выбора подшипников, используют маркировку на блоке цилиндров. Например, С3 говорит о том, что нужно устанавливать желтый и зеленый вкладыш. При этом любой из них может быть установлен в крышку или в постель. При выборе новых подшипников пользуются идентификационной цветовой картой маркировки шатунных вкладышей. Так, если найти букву на шейке шатуна и цифру на шатуне (например, D4), то по этой карте нужен подшипник синего цвета. Естественно, нужно помнить, что для разных двигателей цвета могут быть другими.
Особенности замены, момент затяжки
Вначале проверяют зазор между коленчатым валом и вкладышем. Проверить его можно калибровочной проволокой. Далее монтируют крышку шатуна с вкладышем. Крышка должна устанавливаться строго на тот шатун, с которого она снималась в процессе разборки и дефектовки двигателя. Далее нужно затянуть крышки.
Момент затяжки шатунных вкладышей меньше, чем для коренных. На примере двигателя ВАЗ-2108: крышку затягивают с усилием от 43 до 53 Нм. На «Приоре» шатунные подшипники затягивают с усилием в 43,3-53,5 Нм.
Вывод
Вот что такое вкладыши шатунов. Это достаточно важные детали, без которых двигатель работать не сможет. Если их износ предельный, вкладыши может провернуть внутри мотора и шейка шатуна будет интенсивно изнашиваться. Двигатель может и вовсе заклинить — нужно лить в мотор только качественное масло и регулярно его менять (иногда даже раньше, чем указано в регламенте).
Шатунные вкладыши.
Значение этой маленькой запчасти для автомобиля и его сердца- двигателя переоценить невозможно. На вкладышах лежит задача поддерживать шатуны, коленчатый и распределительный валы. Именно на их поверхности образуется масляная пленка, благодаря которой не происходит воздействия металла с металлом. Как же производят эти маленькие, но очень нужные запчасти?
Практически все предприятия производящие авео запчасти и запчасти шевроле лачетти перешли на вкладыши изготовленные из алюминия. Причин тому несколько. Наиболее важной является желание свести к минимуму применение свинца.
Революционным было изобретение алюминиевого сплава А-500.Это произошло в 1994 года. А уже следующее поколение сплавов не содержало свинца вообще. Характеристики ныне применяемого сплава А-590 позволяют использовать его как в бензиновых двигателях, так и в дизелях.
У алюминия есть еще ряд преимуществ. Он относительно мало стоит, у него высокая температура плавления и он обладает высокой износостойкостью, а значит, не засоряет масло абразивом и не перегревается. Однако его достоинство стало и его недостатком. Из-за высокой прочности он не обладает способностью поглощать твердые частицы. Попадая в масло с воздухом, они оставляют на вкладышах задиры.
Споры о том, что лучше – алюминиевые вкладыши или медно-свинцовые не прекращаются уже много лет. Пытаясь найти компромисс, некоторые производители начали выпускать многослойные вкладыши, состоящие из слоев меди, олова, баббита. Такие вкладыши экологически безвредны, однако они дороже алюминиевых. Впрочем их высокие эксплуатационные качества с лихвой перекрывают разницу в цене. Одной из последних разработок стали вкладыши выполненные из алюминия и покрытые тефлоном.
Стоит отметить, что вышеперечисленные вкладыши отлично противостоят одной из основных проблем – детонации.
В последнее время начали распространяться вкладыши со спецпокрытиями. Они особенно широко распространены в автомобильном спорте. Задачей этих спецпокрытий является уменьшение трения, повышение термоустойчивости, увеличение износостойкости. Кроме того такие вкладыши прекрасно работают при старте автомобиля, а именно в момент когда давление масла в системе смазки равно нулю.
Вкладыши шатунные
Как выбрать
Независимо от причины, вызвавшей ремонт мотора и замену вкладышей, расточка коленчатого вала является обязательным пунктом. Установка новых деталей возможна только на отшлифованный либо новый механизм. При наличии повреждений и рытвин только на одной шейке, обрабатываются все элементы для достижения единого общего размера. Стандартные детали устанавливаются в процессе конвейерной сборки двигателя. К примеру, ремонтные вкладыши коленвала для автомобилей ВАЗ реализуются в четырех вариантах. То есть расточка может производиться максимум четыре раза. Моторы для таких машин, как «Москвич» и ГАЗ, имеют дополнительную пятую и шестую шлифовки до 1,5 и 1,2 мм соответственно. Оптимальным вариантом станет подбор необходимых размеров тем человеком, который занимался шлифовкой. Расточка может привести к необходимости подбора элементов, размер которых существенно превысит прежний. Это зависит от глубины рытвин на шейках и их количества. Вкладыши представлены в продаже в виде комплектов для обоих видов шеек.
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.
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.
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.
К 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.
Эта 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:
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.
Что касается видов, то маркировка здесь будет зависеть от типа компонента.
В целом вкладыши для коленчатого вала подразделяются не несколько групп:
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.
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.
Особенности маркировки
Если детали подшипника изношены или повреждены, когда не получается получить правильный зазор коленвала, ситуацию можно улучшить путем подбора новых вкладышей. Если шатуны растачивались, то они должны быть укомплектованы деталями соответствующих ремонтных размеров шатунных вкладышей. Обычно подбор доверяют специалистам.
При выборе новых шатунных подшипников ориентируются на маркировку по цветам — нужно смотреть на те детали, которые сняты с автомобиля. Если на элементах старых подшипников не сохранилось цветовой маркировки, то ищут ее на нижних головках. Там нужно увидеть метку в виде цифры — это класс подшипника. Также проверяют буквенные метки на коленчатом валу — они определяют размеры шатунных шеек.
Чтобы ориентироваться в карте выбора подшипников, используют маркировку на блоке цилиндров. Например, С3 говорит о том, что нужно устанавливать желтый и зеленый вкладыш. При этом любой из них может быть установлен в крышку или в постель. При выборе новых подшипников пользуются идентификационной цветовой картой маркировки шатунных вкладышей. Так, если найти букву на шейке шатуна и цифру на шатуне (например, D4), то по этой карте нужен подшипник синего цвета. Естественно, нужно помнить, что для разных двигателей цвета могут быть другими.
Вкладыши коренные
Коренные вкладыши двигателя предназначены для размещения коленчатого вала двигателя в блоке цилиндров двигателя и обеспечения вращения коленчатого вала.
Для чего нужны коренные вкладыши двигателя?
Коренные вкладыши двигателя являются по своей сути подшипниками скольжения и обеспечивают надежное вращение коленчатого вала при наличии значительных скоростей и нагрузок. Конструкция коленчатого вала и вкладышей предусматривает подачу масла в места сопряжения вкладыша и шеек коленчатого вала с целью образования масляной пленки и снижения трения.
Сам вкладыш остается неподвижным относительно двигателя, поскольку зафиксирован в специально подготовленных для этого местах, называемых постелями. Дополнительно, на поверхность вкладыша наносится специальное антифрикционное покрытие.
Как часто менять коренные вкладыши двигателя?
Конструкция коренных вкладышей двигателя со временем остается традиционной – это подшипник скольжения, представляющий из себя согнутый металлический лист определенного радиуса с нанесенным антифрикционным покрытием.
Коренные вкладыши работают в очень тяжелых условиях. Поэтому, к вкладышам, а также к их установке предъявляются очень серьезные требования. Теоретически долговечность вкладышей сравнима со сроком службы двигателя, т.е. более 200 тыс. км. Необходимость замены коренных вкладышей возникает в случае их износа (как правило, в случае недостаточной смазки либо некачественного материала). В случае недостаточной смазки, за счет увеличения силы трения между вкладышем и шейкой, вкладыши может сорвать со своего места в блоке цилиндров, при этом может быть поврежден сам блок.
Необходимость замены коренных вкладышей возникает также при ремонте (шлифовке) шеек коленчатого вала, так как в этом случае меняется размер шеек. В этом случае требуется установка вкладышей другого размера. Некачественная сборка двигателя, несоблюдение технологии изготовления и размеров отдельных деталей, перегрев двигателя и изменение его геометрических параметров так же может привести к износу или повреждению коренных вкладышей.
Для чего нужна замена полуколец и когда она необходима?
Диагностика выполняется после 120 тысяч километров пробега и начинается с внешнего осмотра двигателя. Наличие течи масла является первым, но не основным признаком. Дело в том, что при появлении люфта, коленвал может выдавить сальник, что весьма быстро приведет к утечке моторного масла. Однако, течь масла не всегда происходит именно по этой причине. Вполне возможно, что сальник просто пришел в негодность в процессе естественного износа.
Возьмите монтажный инструмент и, уперев его об генератор, попробуйте пошатать шкив коленвала. Допустимый осевой люфт не должен превышать 0,35 мм. Также, попросите кого-нибудь нажать на педаль сцепления. Если коленвал будет выдавливаться вперед, то это самый явный признак неисправности полуколец коленвала.
Перед проведением замены, приобретите новое моторное масло, так как это может явиться отличной возможностью его замены, прокладку поддона картера и сами полукольца.
Порядок проведения работ
1. Поставьте автомобиль на яму или эстакаду и исключите возможность его перемещения.
2. Открутите защиту двигателя и снимите ее. Слейте масло из двигателя.
3. Открутите все болты крепления поддона картера и демонтируйте его вместе с прокладкой.
4. Выкрутите болты, предназначенные для крепления крышки коренного подшипника, и снимите ее.
5. Установите новые полукольца так, чтобы его концы уперлись в концы старого. Чтобы облегчить задачу, перемещайте вал с помощью отвертки.
6. Выдавите старый элемент при помощи нового. Новая деталь должна зайти абсолютно свободно.
Вот и все. На этом замена полуколец коленвала окончена. Соберите все узлы в обратной последовательности. При установке новой прокладки поддона, обязательно обработайте ее герметиком, который способен выдерживать большие температуры. После сборки залейте новое масло.
Геометрия
Естественно, размеры шатунных вкладышей для разных ДВС разные. Самый основной параметр – это масляный зазор. Он равен разности внутреннего диаметра вкладыша с диаметром вала. Также важный показатель – это величина масляного зазора. Если зазор сильно большой, то увеличивается поток масла, что снижает нагревание подшипника. Но масло также влечет неоднородное распределение нагрузки, что повышает вероятность разрушение подшипника по причине усталости. Большой зазор повлечет за собой шум при работе и вибрации. Маленький зазор вызовет перегрев моторного масла и снизит вязкость.
Посадочный натяг нужен, чтобы обеспечить надежную посадку шатунного вкладыша ВАЗ в его гнезде. Надежно и прочно посаженные подшипники равномерно контактируют с поверхностью посадочного места – это предотвратит возможность смещения подшипников в процессе работы. Также обеспечивается эффективный отвод тепла.
Расточка
Все шатуны снимаются после последовательной проверки зазоров, также демонтируется и шлифуется коленчатый вал. Проведение расточки возможно только на специальном оборудовании – центростремителе, которое нечасто можно встретить у обычных автовладельцев. Поэтому здесь потребуется обращение к специалистам. После шлифовки производится подбор вкладышей коленвала соответствующего размера. Здесь не обойтись без такого инструмента, как микрометр, и примерки выбранных элементов. Далее все детали коленчатого вала устанавливаются в обратном порядке и завинчиваются крышки на коренных подшипниках.
Стоит отметить некоторые особенности обратного монтажа шатунов и вкладышей. Последние предварительно смазываются маслом, также должны быть закручены крышки. По сравнению с проводимыми подготовительными работами, на монтаж уходит намного меньше времени. При этом не стоит забывать про эксплуатацию коленчатого вала, которая характеризуется высокими нагрузками, а также про его высокую стоимость. Необходимо сделать все возможное для увеличения периода функционирования. Основную роль здесь играет шлифовка, проведенная в подходящее время. Такая процедура обеспечивает гладкость шеек и подготавливает их к дальнейшей эксплуатации.
Популярное на сайте
Kia Sportage 2021 года. Когда появиться в России новый кузов?
На странице первые подробности о новом кузов Kia Sportage 2021 модельного года, возможные комплектации и цены, дата выхода в России, фото, технические характеристики и видео тест-драйв новой модели.
Автомобильный софт Руководства по рем / эксплуатации
Nissan Qashqai 2 2.0 — Замена свечей зажигания своими руками (фотоотчет)
Замену свечей зажигания на модифицированном двигателе MR20DD Qashqai 2 (J11) 2.0 л. согласно регламентным срокам должна проводится по пробегу 30 000 км или 1 разв 24 месяца. Так как данный Qashqai, второго поколения, выпущен не так давно, то имеет уже другой усовершенствованный двигатель (атмосферный с алюминиевым блоком цилиндров с повышенной степенью сжатия), в отличии от своих собратьев, свечи зажигания использует уже более современные, иридиевые.
Электроника и оборудование Электросхемы
Jeep Grand Cherokee 2021 года. Дата выхода в России нового кузова
Разработка Jeep Grand Cherokee 2021 модельного года пятого поколения началась с создания новой платформы. За основу была взята «тележка» Giorgio, в настоящее время используемая на Alfa Romeo Stelvio и Giulia.
Ремонт Система охлаждения
Toyota Avensis — Замена радиатора охлаждения своими руками
Прежде чем приступить к замене, скажем несколько слов о новом радиаторе и об инструменте. В качестве инструмента понадобятся: несколько отверток, стандартный набор ключей и пустая тара под антифриз.
Тюнинг Тюнинг автомобилей
Mansory Body Kit делает Rolls-Royce Cullinan хорошо выглядящим в белом цвете
В отличие от Bentley, который сделал несколько версий своего большого мальчика, Rolls-Royce не спешит что-либо исправлять. Но, к счастью, многие клиенты достаточно богаты, чтобы позволить себе полное преобразование. Обвес Mansory фактически вышел намного раньше, на Женевском автосалоне в 2019 году.
Genesis G90 2020 года. Все, что нужно знать
Genesis G90 может быть лучшей сделкой в области роскоши на сегодняшний день, предлагая флагманские уровни изысканности и производительности по значительно более низкой цене, чем его более устоявшаяся конкуренция. В 2020 году G90 получит свое первое обновление с момента появления флагмана седана в качестве модели 2017 года, и оно включает в себя значительные обновления стиля, но только незначительные изменения внутри и вождения.
Ремонт Электроника и оборудование
Симптомы неисправного блока управления двигателем (ЭБУ)
Блок управления двигателем (ЭБУ), также называемый модулем управления двигателем или модулем управления трансмиссией, является одним из наиболее важных компонентов, встречающихся практически на всех современных автомобилях.
Статьи Двигатель и его компоненты Система зажигания
Реле свечей накаливания – как проверить его работоспособность? + Видео
В каждом автомобиле имеется своя схема реле свечей накаливания. Она, как и каждая деталь, может выйти из строя и ее придется заменить. Чтобы разобраться с довольно-таки серьезным вопросом, как именно производить замену, необходимо начать с азов.
Ремонт Электроника и оборудование
Skoda Karoq — Невозможна регистрация в Skoda Connect
В автомобиле невозможна регистрация при использовании служб ŠKODA Connect. Обновление данных в мобильном приложении а также на интернет-портале ŠKODA Connect не требуется.
Обзоры / Тест-драйвы Статьи
Лучшие свечи зажигания для вашего автомобиля (Руководство по обзору и покупке)
Свеча зажигания — это устройство или компонент в вашем автомобиле, который присутствует там для подачи тока из системы зажигания в камеру сгорания двигателя. Она используется для зажигания сжатого воздуха или топлива электрической искрой, когда давление сгорания находится в двигателе.
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.
Виды и размеры
Вкладыши коленвала ВАЗ выступают в качестве защитных элементов, предотвращающих преждевременный износ сопряженных деталей. В зависимости от своего месторасположения, они делятся на две разновидности: коренные и шатунные. Последние, как было указано ранее, располагаются на шейках вала, коренные находятся на коленвале в месте его прохождения через ДВС и обладают сходным предназначением. Разные типы силовых аппаратов требуют использования соответствующих элементов, в первую очередь должен подбираться внутренний диаметральный размер.
Ремонтные детали как различаются между собой, так и имеют существенные отличия по сравнению с новыми элементами, которыми оснащаются на заводах новые авто. Параметры различаются как минимум на четверть миллиметра, через аналогичный шаг идут все последующие варианты.
Шатунный подшипник
Шатунные подшипники предназначены для уменьшения трения и износа в подвижном сопряжении шатун — шейка коленчатого вала. В тракторных шатунах применяются главным образом подшипники скольжения.
Шатунные подшипники имеют тонкостенные стальные вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. У карбюраторных двигателей на стальную ленту наносят мед-ноникелевый подслой, поверх которого заливают тонкий слой баббита. В теле шатуна по всей его длине проходит масляный канал, по которому масло под давлением подается из нижней головки шатуна в верхнюю. В нижней части зтого канала запрессована втулка, дозирующая поступление масла в верхнюю головку шатуна.
| Шатун однорядного тронко-вого двигателя в сборе. |
Шатунные подшипники смазывают маслом, которое подается под давлением из отверстия в шатунной шейке коленчатого вала.
Шатунные подшипники растачивают на токарном станке или на специальных приспособлениях ( фиг.
Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через каналы, коленчатого вала. По отверстиям в нижнем вкладыше и по каналу а в крышке 1 масло перетекает в канал нижней головки шатуна и по втулке 3, уплотненной кольцом 4, в канал стержня главного шатуна. Из втулок 7 и 8 через отверстия в верхних головках шатунов масло поступает на охлаждение поршней.
Шатунный подшипник смазывается и охлаждается маслом, поступающим из коренных подшипников через масляные каналы, имеющиеся в коленчатом вале. Часть масла расходуется на охлаждение головки поршня.
Шатунные подшипники делают с толстостенными или тонкостенными вкладышами с баббитовой или свинцово-бронзовой заливкой. От провертывания и осевого смещения вкладыши подшипника фиксируются штифтами или выступами и пазами в крышке. Для того чтобы внутренняя поверхность вкладыша сохраняла правильную цилиндрическую форму, необходимую для нормальной работы подшипника, нижняя головка шатуна должна обладать достаточной жесткостью. Поэтому нижние головки обычно делают массивными, с ребрами жесткости и с плавными переходами к стержню.
Шатунные подшипники имеют тонкостенные стальные вкладыши, залитые антифрикционным сплавом. Для карбюраторных двигателей используют баббит, а для дизельных — свинцовистую бронзу, которую наносят тонким слоем поверх свинцово-оловяни-стого сплава. Для смазки поршневого пальца сделано отверстие в верхней головке шатуна, через которое масло проходит из внутренней полости поршня. В теле шатуна по всей его длине проходит канал, по которому масло под давлением подается из нижней головки шатуна в верхнюю. У двигателя ЯМЗ-236 в нижней части этого канала запрессована втулка, дозирующая поступление масла в верхнюю головку шатуна.
Шатунные подшипники должны обеспечивать вращение шатуна относительно коленчатого вала с минимальным трением и износом. Они работают в более тяжелых условиях, чем коренные. Это объясняется прежде всего их неравномерной нагруженностью. На верхнюю половину шатунного подшипника действует непродолжительная, но значительная нагрузка от газовых сил, а на нижнюю — более длительно нагрузка от силы инерции поступательно движущихся и вращающихся масс. Кроме того, подвод смазки к шатунным подшипникам затруднительнее, чем к коренным.
| Ступенчатость и износ коренных подшипников коленчатого вала. |
Все шатунные подшипники разбирают для осмотра.
Шабруют шатунные подшипники по шейкам коленчатого вала, для чего их смазывают тонким слоем краски ( синьки или ламповой сажи, разведенных на масле), и затягивают шатунный гюдшипник с регулировочными прокладками.
Ремонтируют шатунный подшипник и втулку верхней головки шатуна.
Как определить износ вкладышей коленвала и помочь механизму?
При ремонте двигателя очень часто возникает вопрос, как определить износ вкладышей коленвала и их следующий ремонтный размер (который они будут иметь после грядущей расточки). Как правило, для замеров применяется микрометр (измеряет линейные размеры), но можно с достаточной точностью вычислить это визуально. Сразу же оценивается возможность дальнейшей расточки коленчатого вала.
Замена требуется практически незамедлительно в том случае, когда провернуло вкладыши коленвала. Об этом вам скажет громкий стук механизма и постоянные попытки мотора глохнуть, иногда шейки клинит, тогда ехать дальше точно не получится. Во всех других случаях необходимо проводить тщательный осмотр, и, если на шейках наблюдаются волнообразные канавки, которые можно почувствовать руками, коленчатый вал необходимо растачивать и устанавливать вкладыши соответствующего ремонтного размера.
Причины поломки
Конструктивные повреждения и износ в процессе эксплуатации – это самые распространенные причины для замены деталей. Несмотря на регулярное поступление смазки и аккуратную эксплуатацию мотора, данный процесс неизбежен. С течением времени утончается поверхность шеек, свободное пространство между ними становится больше, из-за этого коленвал приобретает свободный ход, снижается давление масла и, как следствие, его подача. Все это вызывает преждевременный выход из строя всей системы двигателя.
Прокручивание является второй причиной для проведения ремонтных работ. Многим доводилось слышать об этом или заниматься решением данной проблемы самостоятельно, но не все автовладельцы знают, из-за чего возникает такая ситуация. Вкладыши шатунные имеют тонкие пластины, которые ложатся в специальную постель. При этом небольшие выступы размещены по всей внешней поверхности полуколец, они должны соприкасаться с фронтальной частью блока, как это и происходит в новых моторах. Некоторые условия снижают сопротивляемость усиков по отношению к вкладышу, он прилипает к шейке коленвала и проворачивается. В такой ситуации работа двигателя прекращается. Стоит отметить наиболее частые причины ее развития: