Шейка коленвала намного быстрее изнашивается чем вкладыши коленвала, хоть их твёрдость гораздо меньшая. Вы спросите что же является причиной износа вкладышей? А причина проста – в процессе износа деталей двигателя, вкладыши накапливают твёрдые частички, именно эти частицы попадают вместе с грязным маслом в зазор, в свою очередь это ведёт к царапанию шеек.
Когда же следует заменить изношенные вкладыши? Требуется замена или нет можно определить по зазору в сопряжении шейка – вкладыш. Сперва требуется установить размер деталей, помните для шатунных подшипников зазор не должен превышать 0.1 миллиметра, для коренных не более 0.15 миллиметров. Однако рекомендуется производить замену вкладышей при каждом капитальном ремонте двигателя, имеется в виду цилиндрово – поршневая группа.
Для современных двигателей преимущественно применяются тонкостенные вкладыши. На стальную ленчу наносится слой алюминиевого сплава обычно на оловянной или свинцовой основе. Существуют и другие виды покрытий: свинцовистая бронза, электролитическое покрытие свинцовистой бронзой, сплавами свинца с оловом, свинца с индием и др. Вкладыши устанавливают с натягом. Для предотвращения от проворачивания вкладыши имеют усики, входящие в соответствующие выемки в шатунах и расточках картера, так же от проворачивания, даже в большей степени предохраняет преднатяг, образованный сжатием вкладыша, крышкой шатуна и крышкой коренной шейки. Посадка с натягом образуется в следствии того что вкладыш при изготовлении имеет несколько больший размер чем отверстие в которое он вставляется.
Зил самосвал
Износ вкладышей коренных шатунных
Износ вкладышей приводит к снижению давления масла в системе смазки двигателя. Это мы можем заметить при показаниях прибора давления масла в двигателе. При износе вкладышей шатунных или коренных, их необходимо заменить на новые, так как это может привести к значительному износу колен вала.
Если колен вал поврежден от износа, то его необходимо снять и отдать на шлифовку на станке. Самые распространенные причины износа вкладышей это попадание металлической стружки, грязи, мусора, обычное старение вкладыша, плохое смазывание маслом в системе и т.д.
Вкладыши не подлежат восстановлению их просто меняют на новые. Заменить вкладыши вы можете сами, если у вас есть опыт ремонта двигателя и нужный для этого инструмент.
Вкладыши – это подшипники скольжения, их два типа, коренные и шатунные. Они выдерживают сильные нагрузки при работе двигателя. Вкладыши состоят из сплавов алюминия с оловом.
износ вкладышей
Вкладыш состоит
Стальное основание дает вкладышу жесткость и плотную посадку его в постели, держит форму при высоких температурах.
Промежуточный слой состоит из свинцовой бронзы, предназначен для подложки антифрикционного покрытия, а также служит для предотвращения задирав рабочего покрытия вкладыша.
Никелевый подслой ложится сверху промежуточного слоя. Его толщина 1-2 микрона. Никелевый подслой обладает антикоррозийными функциями, чтобы вкладыш не ржавел.
Антифрикционное покрытие – это рабочая поверхность вкладыша, где происходит трение поверхностей колен вала и вкладышей. Это покрытие имеет низкий коэффициент трения. Его изготавливают из свинцового сплава.
вкладыш состав
Определение износа вкладышей
Для определения износа тонкостенных вкладышей подшипников при помощи латунной пластинки проверяют зазор между вкладышами подшипников и шейками коленчатого вала. С проверяемого подшипника снимают крышку и очищают ее от смазки, а на вкладыш кладут смазанную маслом латунную пластину.
Затем крышку ставят на место и до отказа затягивают болтами. Болты остальных крышек при этом должны быть ослаблены, Пусковой рукояткой поворачивают коленчатый вал. При зазоре нормальной величины вал повертывается с трудом, или совсем не повертывается.
Если вал вращается легко, то вкладыши подлежат. замене. После замены вкладышей болты затягивают динамометрическим ключом. Допустимый зазор между шейкой вала и вкладышем обеспечивается подбором вкладыша по размеру шейки. Уменьшать зазор спиливанием крышек подшипников или помещая прокладки между вкладышами и гнездами нельзя.
Нельзя также увеличивать зазоры и путем шабровки вкладышей; это может привести к обнажению стальной ленты вкладыша и к повреждению шейки коленчатого вала. Конусность и овальность шеек коленчатого вала, а также наличие рисок и задиров на них выше допустимой величины устраняются шлифованием их под ремонтные размеры с установкой вкладышей соответствующих ремонтных размеров.
Признаки износа вкладышей
Попадание инородных тел. Инородные тела могут попасть в двигатель в большинстве случаев, когда мы его ремонтируем, и мы не видим, когда случайно что-нибудь попадет в картер двигателя. Это обычно попадает грязь, песок, мусор. Грязь быстро распространиться по двигателю и нанесет большой урон ему. Частицы песка будут царапать во всех трущихся местах двигателя, и двигатель может быстро выйти из строя.
Методы устранения.
При попадании грязи на поверхности вкладыша есть образование царапин, задирав, необходимо слить масло и поменять его. Проверить фильтра масленые и воздушные на целостность. Промыть двигатель промывочной жидкостью, чтобы удалить все частицы грязи.
Коррозионное стирание
На обратной поверхности вкладыша идет коррозионное стирание. В данном случае причин может быть несколько.
1 При ремонте двигателя были слабо затянуты крепежные болты
2 Двигатель часто работал на высоких оборотах
3 Инородные тела находятся на поверхности опоры вкладышей
4 Установлены вкладыши не того размера
коррозионное стирание
Методы устранения причин неполадок также разнообразны
1 Болты затягивать манометрическим ключом согласно нужному усилию
2 Постарайтесь поберечь двигатель и не выжимать с него последние соки на больших оборотах.
3 Всегда контролировать чистоту сборки вкладышей.
4 Вкладыши используйте соответствующего размера.
Усталость металла
Признаки. При усталости металла будет хорошо видно на вкладыше отслоение частиц металла в середине вкладыша где происходит максимальная нагрузка. При долгой эксплуатации будет происходить тоже самое.
усталость металла
Причины их несколько.
1 Неравномерная нагрузка на вкладыши при работе двигателя.
2 Вкладыши не соответствуют требованиям завода изготовителя (брак).
3 Троит двигатель, неравномерная его работа.
4 Вибрация двигателя.
Метод устранения
1 Проверить визуальное состояние вкладышей.
2 Проверить колен вал, снять размеры , заменить вкладыши.
3 Устранить причины неравномерной работы двигателя.
4 Замерить компрессию в цилиндрах двигателя.
СМОТРИТЕ ВИДЕО
Во всех двигателях внутреннего сгорания коленчатый вал и шатуны вращаются в специальных подшипниках — вкладышах. О том, что такое вкладыш коленвала, какие функции он выполняет, каких типов бывают вкладыши и как они устроены, а также о правильном подборе новых вкладышей для ремонта — читайте в статье.
Что такое вкладыши коленвала?
Вкладыш коленчатого вала — деталь кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, подшипник скольжения, снижающий потери на трение и заклинивание деталей в местах контакта коленчатого вала с постелью блока двигателя и коленчатого вала с шатунами поршней. Применение подшипников скольжения обусловлено сложными условиями и высокими нагрузками, при которых подшипники качения (шариковые или роликовые) работали бы неэффективно и имели бы малый ресурс. Сегодня на большинстве силовых агрегатов используются вкладыши, и только на некоторых маломощных одно- и двухцилиндровых моторах в качестве опор коленвала находят применение подшипники качения.
На вкладыши коленвала возложено несколько основных функций:
• Снижение сил трения в месте контакта коленчатого вала, опор блока цилиндра и шатунов;
• Передача сил и моментов, возникающих в процессе работы двигателя — от шатунов на коленвал, от коленвала на блок двигателя и т.д.;
• Правильное распределение масла (образование масляной пленки) по поверхностям трущихся деталей;
• Правильная центровка и позиционирование деталей друг относительно друга.
Вкладыши коленвала играют важную роль в работе силового агрегата, но при этом они довольно просты в конструктивном плане.
Типы и характеристики вкладышей коленчатых валов
Подшипники скольжения коленвала делятся на типы по месту установки, назначению и ремонтным размерам.
По месту установки вкладыши бывают двух типов:
Коренные подшипники скольжения устанавливаются в постели коленвала в блоке двигателя и охватывают коренные шейки коленвала, обеспечивая его свободное вращение. Шатунные подшипники скольжения устанавливаются в нижней головке шатуна и охватывают шатунную шейку коленчатого вала.
Также вкладыши делятся на две группы по назначению:
• Обычные — обеспечивают только снижение сил трения в местах контакта деталей;
• Фиксирующие коренные — дополнительно обеспечивают фиксацию коленчатого вала в постели, предотвращая его осевые смещения.
Обычные подшипники скольжения представляют собой плоские тонкостенные полукольца. Фиксирующие подшипники могут выполняться в виде упорных полуколец (которые используются в комплекте с плоским вкладышем) и вкладышей с буртами; полукольца устанавливаются в торце двигателя, буртовые вкладыши монтируются на одной или двух опорах постели коленчатого вала.
Вкладыши коленвала в процессе эксплуатации изнашиваются и подлежат замене, износу подвержены и шейки коленчатого вала, что приводит к увеличению зазора между трущимися деталями. Если установить новые вкладыши той же толщины, что и старые, то зазор останется слишком большим, что чревато возникновением стука и еще более интенсивным износом. Чтобы избежать этого, используются вкладыши так называемых ремонтных размеров — несколько увеличенной толщины, компенсирующей износ шеек коленвала. Новые вкладыши имеют размер 0,00, ремонтные вкладыши выпускаются с увеличением толщины на 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5 мм, такие вкладыши обозначаются соответственно +0,25, +0,5 и т.д.
Конструкция вкладышей коленвала
Подшипник скольжения коленчатого вала — составной, содержит два металлических плоских полукольца, полностью охватывающих шейку коленвала (сверху и снизу). В этой детали выполняется несколько элементов:
• Отверстия (одно или два) для пропуска масла в масляные каналы в коленчатом валу и шатуне;
• Замки в виде шипов или пазов под штифты для фиксации подшипника в опоре постели коленвала или в нижней головке шатуна;
• Продольная канавка для подачи масла в отверстие (выполняется только на вкладыше, расположенном со стороны канала — это нижний коренной вкладыш и верхний шатунный вкладыш);
• В буртовых упорных вкладышах — боковые стенки (бурты) для фиксации подшипника и ограничения осевого перемещения коленчатого вала.
Вкладыш — это многослойная конструкция, основу которой составляет стальная пластина с нанесенным на ее рабочую поверхность антифрикционным покрытием. Именно данное покрытие обеспечивает снижение трения и длительный срок службы подшипника, оно изготавливается из мягких материалов и, в свою очередь, также может быть многослойным. Покрытие вкладыша за счет меньшей мягкости поглощает микроскопические частицы износа коленвала, предотвращает заклинивание деталей, образование задиров и т.д.
По конструкции вкладыши коленчатого вала делятся на две основные группы:
Наиболее просто устроены биметаллические подшипники. Их основу составляет стальная полоса толщиной 0,9-4 мм (в зависимости от типа и назначения детали, коренные подшипники — толще, шатунные — тоньше), на которую нанесен антифрикционный слой толщиной 0,25-0,4 мм. Данный слой изготавливается из медно-свинцово-оловянного (бронзового), медно-алюминиевого, медно-алюминиево-оловянного, алюминиево-кремниево-свинцового, алюминиево-кремниево-свинцово-оловянного или иных мягких сплавов с содержанием алюминия и меди до 75%, и олова (которое выступает в роли твердого смазочного материала) до 25%, также могут содержать небольшое количество никеля, кадмия, цинка и других металлов.
Триметаллические вкладыши помимо основного антифрикционного покрытия имеют покровный слой толщиной 0,012-0,025 мм (12-25 мкм), обеспечивающий защитные свойства (борется с коррозией и чрезмерным износом основного слоя) и улучшающие антифрикционные качества подшипника. Данное покрытие изготавливается из свинцово-оловянно-медного сплава с содержанием свинца 92-100%, олова до 12% и меди не более 3%.
Также в подшипниках скольжения могут присутствовать дополнительные слои:
• Верхний защитный слой из олова — чисто оловянное покрытие толщиной всего 0,5-1 мкм, обеспечивающее защиту от коррозии, жира и загрязнения во время транспортировки, установки и приработки вкладыша;
• Нижний защитный слой из олова — такой же слой, нанесенный с наружной стороны вкладыша (обращенной к опорам коленвала или внутренней части головки шатуна);
• Никелевый подслой (никелевый барьер, прокладка) — тонкий, не более 1-2 мкм слой никеля между основным антифрикционным покрытием и покровным слоем. Данный слой предотвращает диффузию атомов олова из покровного слоя в основной, что обеспечивает постоянство химического состава основного антифрикционного покрытия. При отсутствии никелевого барьера в основном покрытии может увеличиваться концентрация олова, что приводит к негативным изменениям характеристик подшипника.
Рассмотренная структура подшипников скольжения не является стандартом, многие производители предлагают свои уникальные схемы и конструкции. Например, основной антифрикционный сплав может наноситься на стальную основу не непосредственно, а через дополнительный подслой из алюминиевого или медного сплава, покровный слой может иметь разнообразный состав, в том числе без содержания свинца, и т.д.
Вопросы выбора и замены вкладышей коленвала
При подборе подшипников скольжения необходимо отталкиваться от модели двигателя, износа сопряженных деталей и наличия ремонтных вкладышей. Как правило, вкладыши изготавливаются для одного модельного ряда или даже одной модели двигателя, поэтому заменить их деталями от другого мотора нельзя (за редким исключением). Также нельзя использовать вкладыши без учета износа шеек коленвала, в противном случае ремонт обернется еще большими проблемами.
Перед выбором ремонтного размера подшипников нужно определить износ шеек коленвала и других сопряженных деталей (постели, головки шатуна, хотя они меньше подвержены износу). Обычно износ шеек происходит неравномерно, какие-то из них изнашиваются более интенсивно, какие-то — менее, однако для ремонта покупается комплект одинаковых вкладышей, поэтому все шейки должны стачиваться до одного размера. Выбор величины, до которой будут стачиваться шейки коленвала, зависит от наличия подшипников тех или иных ремонтных размеров, подходящих для данного конкретного двигателя. Для моторов с небольшим пробегом выбираются ремонтные размеры +0,25 или +0,5, для моторов со значительным пробегом может потребоваться стачивание до ремонтного размера +1,0, в старых моторах и того больше — вплоть до +1,5. Поэтому для новых двигателей обычно выпускаются вкладыши трех-четырех ремонтных размеров (до +0,75 или +1,0), а для старых можно найти вкладыши вплоть до +1,5.
Ремонтный размер вкладышей коленвала должен быть таким, чтобы при сборке двигателя между шейкой коленвала и поверхностью подшипника оставался зазор в пределах 0,03-0,07 мм. При меньшем зазоре высок риск заклинивания, при большем — повышается биение коленвала, увеличивается интенсивность износа деталей и общая шумность силового агрегата.
При правильном выборе подшипников скольжения для коленчатого вала двигатель даже при большом пробеге будет работать качественно и эффективно на различных режимах.
Источник: