Износ шатунных вкладышей. Вкладыши коленвала — все нюансы. Виды и размеры

Проверка состояния вкладышей коренных и шатунных 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.

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 .

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 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 . 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.

Анализ состояния замененных подшипников позволили классифицировать повреждения следующим образом: задир подшипника, повышенное или неравномерное изнашивание вкладышей, усталостное изнашивание антифрикционного слоя, коррозионное изнашивание, фретинг-коррозия посадочной поверхности, кавитационное изнашивание, потеря натяга.

Характер распределения этих видов повреждений зависит от различных факторов, в том числе и от типа двигателя, применяемых материалов пар трения, типа смазок и топлив, условий эксплуатации. Так, для вкладышей подшипников, изготовленных из бронзы с заливкой баббитом БК2, больше всего заменяется вкладышей по усталостному изнашиванию антифрикционного слоя. В то же время для подшипников с вкладышами, изготовленными из стали с заливкой свинцовистой бронзой БрСЗО, обладающей более высокой, чем баббит, усталостной прочностью, больше всего заменяются вкладыши по задиру и коррозионному изнашиванию антифрикционного слоя (таблица 1.1).

Таблица 1.1 - Классификация повреждений вкладышей подшипников

Существенная разница в количестве заменяемых по задиру шатунных вкладышей по сравнению с коренными уже зависит от различия конструкции, условий нагружения и в конечном счете от режима трения этих подшипников.

Среди всех видов повреждений подшипников наиболее серьезные последствия имеет задир, вызывающий в ряде случаев поломку коленчатого вала, перегрев и задир поршня, разрушение втулки цилиндра, шатуна, а иногда и блока цилиндров. Задир связан с нарушением режима жидкостного трения и повышенным тепловыделением пары трения.

В начальной стадии - это так называемый «прижог», а в развитой-сопровождается расплавлением антифрикционного материала и разрушением вкладышей. Характерным признаком перегрева вкладышей при «прижоге», особенно тех, антифрикционный материал и основа которых имеют значительную разницу в коэффициентах линейного расширения (например, сталь-свинцовистая бронза), является уменьшение диаметра вкладыша в свободном состоянии.

Задир может происходить как на одном-двух вкладышах данного дизеля, так и сразу на всех или многих подшипниках. В последнем случае он связан с нарушениями в системе смазки: выходом из строя масляного насоса, повреждением маслоподводящих трубок, а также при обводнении смазки. Причинами задира отдельных подшипников могут служить недостатки сборки, попадание грязи и крупных частиц, наличие дефектов вкладыша. Однако при систематически возникающих задирах их причиной является недостаточная несущая способность подшипника. Типичный вид вкладыша после задира приведен на рисунке 1.23 а.

Известно, что задир чаще происходит в подшипниках, для которых используются твердые антифрикционные материалы: свинцовистая бронза, алюминиево-оловянные. При этом подмечено, что наиболее тяжелые последствия задира в тех случаях, когда применяются вкладыши, залитые свинцовистой бронзой. Уже в начальной стадии задира поверхность шейки покрывается сеткой термических трещин, которые могут являться причиной поломки коленчатого вала. Известны случаи, когда поломка вала происходила как раз по тем шейкам, на которых вкладыши были заменены из-за задира.

При задире подшипников, вкладыши которых имеют алюминиево-оловянный слой, до тех пор, пока слой сохраняется, происходит перенос олова на шейку вала и тем самым обеспечивается защита шейки от более серьезных повреждений.

Задир может происходить и при работе подшипников с вкладышами, имеющими заливку из мягких антифрикционных материалов типа баббита.

Как видно из таблицы 1.1, одной из причин браковки вкладышей подшипников коленчатых валов является усталостное изнашивание. Усталостное изнашивание вкладышей подшипников тепловозных дизелей проявляется в виде выкрашивания антифрикционного слоя.

Наиболее сильно усталостному изнашиванию подвержены вкладыши, имеющие антифрикционный слой из баббита. Типичный вид усталостного повреждения баббита БК2 на вкладышах показан на рисунке 1.23 б. Имеются случаи появления усталостного изнашивания подшипников с более прочными материалами (свинцовистая бронза, алюминиево-оловянные сплавы).

В том случае, если на вкладыше имеется мягкое приработочное покрытие значительной толщины 0,04-0,06 мм, может происходить усталостное изнашивание этого покрытия (рисунок 1.23 в). Причинами возникновения усталостных повреждений следует считать циклическое изменение напряжений в антифрикционном слое в процессе работы двигателя. Развитие усталостных повреждений ускоряется вследствие деформации деталей узла, наличия отклонений в его геометрии и других факторов.

При анализе напряженного состояния антифрикционного слоя можно выделить три составляющие напряжений: сжимающие статические напряжения, возникающие при установке и затяжке вкладышей в опоры; статические термические напряжения от перепада температур вкладыша по толщине и разности коэффициентов линейного расширения материалов корпуса и вкладыша, динамические напряжения, определяемые переменными силами, действующими на подшипник. Статическая составляющая напряжений зависит от параметров посадки подшипника. Во время работы двигателя под действием переменных сил происходит изгиб корпуса и подшипника, приводящий к циклическому изменению напряжений сжатия на рабочей поверхности.

На зарождение усталостных трещин могут влиять микроструктурные дефекты или микротрещины, возникающие в районе максимальных напряжений при нарушении режима жидкостного трения, например, при пуске или остановке дизеля. В дальнейшем трещины развиваются в глубину антифрикционного слоя и, дойдя до более прочного материала основания вкладыша, распространяются вдоль него. Выкрашивание участка антифрикционного слоя происходит при встрече с другой трещиной, развивающейся с поверхности.

На возникновение и развитие усталостных повреждений оказывает влияние смазка. Агрессивное воздействие масла снижает усталостную прочность подшипников.

Большое влияние на долговечность вкладышей подшипников оказывает химический состав баббита. Например, отклонение от оптимального содержания натрия в баббите БК2 (свыше 0,4%) увеличивает выход из строя вкладышей. Долговечность подшипников со слоем баббита во многом зависит и от качества заливки. Часто встречающимися дефектами заливки являются рыхлоты, пористость и невысокая прочность сцепления антифрикционного слоя с основанием вкладыша. Усадочные рыхлоты при этом могут быть достаточно мелкими и оказывают влияние лишь после длительного хранения вкладышей.

Как видно из данных таблицы 1.1, значительная часть вкладышей заменяется из-за коррозионного изнашивания. Этому виду износа подвержены вкладыши, антифрикционный материал которых имеет основой свинец, например свинцовистая бронза. Коррозия вызывается продуктами окисления масла из-за попадания в него воды, топлива и некоторых присадок к маслу.

Эрозионный износ вкладышей может происходить вследствие воздействия электрического тока. Наибольший эрозионный износ отмечается на вкладышах, близко расположенных к генератору. По мере удаления опор от генератора износ вкладышей уменьшался.

Рабочая поверхность вкладышей, подвергшихся действию электроэрозии, покрывается мелкой сыпью (рисунок 1.23 д), приводящей к высокой интенсивности изнашивания отдельных вкладышей.

Изнашивание вследствие фретинг-коррозии происходит из-за микроперемещений поверхностей. Значительные следы изнашивания от фретинг-коррозии возникают при ослаблении недостаточной затяжки болтов, пластических деформаций торцов вкладышей и других нарушений их посадки. В этом случае возможны микросхватывания, перегрев, ухудшение прилегания и изменение геометрии рабочей поверхности. Вид вкладышей со следами фретинг-коррозии приведен на рисунке 1.23 е.

Главным следствием этого процесса является ослабление посадки и проворот вкладыша, что в свою очередь влечет за собой задир шейки вала, полностью нарушает подачу смазки к поршню с последующим задиром поршня и втулки цилиндра.

Причины, приводящие к повреждению вкладышей, различны, в целом их можно разделить на определяемые условиями работы подшипника и причины, не зависящие от этих условий. К причинам, зависящим от условий работы подшипникового узла, можно отнести неправильно выбранный запас несущей способности подшипников, неправильно принятые макро- и микрогеометрические соотношения в подшипниковом узле, отсутствие или неверный выбор противовесов, неоптимальные зазоры, неудачно подобранная пара трения вал-подшипник, неверный выбор места подвода смазки, сорта смазки и др.

К причинам, не зависящим от конструкции подшипникового узла, можно отнести выход из строя поршня, шатуна, обрыв болтов, повреждение в блоке, поломка коленчатого вала, попадание воды и других посторонних примесей в смазку, прекращение подачи смазки (поломка насоса или иные неисправности системы смазки), недостаточная фильтрация смазки; неверный режим обкатки дизеля или нарушение правил эксплуатации (особенно нарушение температурного режима: запуск-работа-остановка); неправильная регулировка или выход из строя аварийной защиты дизеля; нарушение технологии сборки и разборки подшипникового узла; неоправданно частая разборка подшипникового узла, воздействие электрического потенциала, вибрации; использование вкладышей с просроченным сроком хранения и др.

Рисунок 1.22 –Характерные повреждения подшипников коленчатого вала

Рисунок 1.23 – Характерные повреждения подшипников коленчатого вала

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.

[ 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.

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:

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.

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.

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.

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

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.