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.
Как известно, кривошипно-шатунный механизм (КШМ) работает в очень тяжёлых условиях - это и высокая температура, и большие скорости, и нестабильность смазочных веществ () и т. д., именно из-за этого данный узел первым выходит из строя в. К основным неисправностям КШМ относятся: износ коренных и шатунных шеек, износ вкладышей (подшипников) коренных и шатунных шеек, износ стенки поршня, износ поршневых колец (компрессионных и маслосъёмных), износ стенки цилиндра и поршневых пальцев, поломка или залегание поршневых колец, чрезмерное отложения нагара на днище поршня, а также разломные трещины, обломы и прогары.
Все эти неисправности проявляются по-разному, многие из них можно выявить по характеру и интенсивности стука и шума.
Износ коренных и шатунных шеек (см Рис 1, 2). При таком износе чаще всего появляется чрезмерный шум, стук и вибрация двигателя в области коленчатого вала . Глухой звук, который усиливается при резком увеличении оборотов коленчатого вала, указывает на износ шатунных или коренных шеек коленчатого вала или на износ их вкладышей. Стук шатунных шеек отличается от коренных - он более резкий, а у коренных - более глухой. Стук шеек коленчатого вала хорошо прослушивается через стенку, так шатунные шейки слышны в двух зонах ВМТ и НМТ, когда стук коренных шеек только в одном месте (ближе к нижней части блока цилиндров). Если при запуске холодного двигателя слышен звонкий стук, который по мере прогрева исчезает, - это указывает на износ поршневой группы. Похожий звук, прослушиваемый на всех температурных режимах ДВС, свидетельствует о чрезмерном износе поршневого пальца или верхней втулке шатуна (см Рис №6). При критическим износе коренных или (и) шатунных шеек звук становится громче, появляется металлический звон, при таком износе скорее всего произошло расплавление вкладышей вследствие масленого голодания.
Так, если выхлопные газы синеватого цвета, а уровень моторного масла постоянно уменьшается - это указывает на износ цилиндро-поршневой группы. Увеличенный расход моторного масла, топлива и значительное снижение мощности может происходить из-за залегания поршневых колец (как компрессионных, так и маслосъёмных, см Рис № 4) и увеличенного износа их и цилиндра (см Рис №3). Залегание поршневых колец можно устранить без разбора двигателя, залив в цилиндры через свечное отверстие (для дизелей - через отверстие для форсунок или через впускной коллектор) специальный раствор, состоящий из 50% керосина и 50% денатурированного спирта. После 8-10 часов простоя необходимо завести двигатель и дать ему поработать в течении 10-20 минут, затем сменить моторное масло. Такая процедура позволяет значительно снизить количество нагара (именно нагар не позволяет свободно двигаться поршневым кольцам в канавках поршня) в области поршневых колец и днища поршня, этим самым освободив и восстановив их работоспособность.
Неисправности КШМ могут возникнуть из-за множества различных факторов, но в большинстве случаев виновата неправильная эксплуатация.
Неправильная эксплуатация. К неправильной эксплуатации относят: использование некачественных смазочных материалов, топлива с низким октановым числом , установку некачественных топливных, воздушных и. Влияние всех этих факторов усиливается в разы при несвоевременной их замене. Так, при использовании некачественного топлива следует чаще менять и свечи, а нагар в поршневой системе периодически «смывать» специальными жидкостями. Некачественные фильтры также некачественно выполняют свою работу, что приводит к увеличению абразива в масле и, как следствие, к увеличенному износу деталей. Выбор моторного масла следует производить согласно расчётным характеристикам (обычно они указываются заводом изготовителем), именно под них рассчитан двигатель вашего автомобиля и отступать от них не следует. Воздушный фильтр , когда он сильно загрязнен, резко снижает пропускную способность , из-за чего во впускном коллекторе образуется высокое разряжение и коэффициент наполнения снижается - это одна из причин образования чрезмерного нагара, снижения мощности двигателя и увеличения расхода топлива.
Естественный износ. Естественный износ протекает очень медленно и, как правило, зависит от условий эксплуатации. При правильной эксплуатации пробег двигателя может достигать более 1 000 000 км, срок его жизни более 10 лет, а современных двигателей и того больше!
Износ вследствие длительного перегрева (см Рис №5). Такой вид износа чаще всего возникает в летнее и весеннее время. Летом перегрев получается из-за повышенной температуры окружающей среды, а весной из-за утепления двигателя и значительного колебания температуры окружающего воздуха. Вследствие перегрева может возникнуть расплавление поршней, прогар выпускных клапанов и потеря упругости в поршневых кольцах. Даже кратковременный перегрев значительно снижает срок службы двигателя, именно поэтому следует уделять огромное внимание системе охлаждения двигателя. В системе охлаждения все важно: и жидкость, которую вы используете, и крышка горловины радиатора, не говоря уже про её герметичность и чистоту ячеек радиатора.
В фирменных инструкциях по эксплуатации дизелей обычно приводятся данные по отбраковке вкладышей подшипников. При отсутствии таких данных можно пользоваться следующими рекомендациями.
Дефекты вкладышей подшипников чаще всего свидетельствуют о каких-либо дефектах в дизеле, а не о плохом состоянии самих вкладышей. Если вкладыш проработал значительное время, то на нем могут быть обнаружены признаки различных дефектов, в период приработки нового вкладыша можно обнаружить конкретный дефект в чистом виде. Все дефекты вкладышей подшипников можно условно разделить на следующие группы: износ, усталость, коррозия, риски и царапины, эрозия и кавитация; фреттинг-коррозия и питтинг, полное разрушение.
Физической первопричиной износа является нарушение гидродинамической масляной пленки и работа подшипника в режиме полусухого трения. Полусухое трение возникает при повышенных нагрузках на подшипник, недостатке масла или его высокой температуре, повышенной шероховатости шейки. Полусухое трение неизбежно при пуске дизеля и во время его остановки.
Рассмотрим наиболее характерные признаки износа рабочего слоя тонкостенных вкладышей подшипников:
1 - износ рабочего слоя по всей ширине подшипника в зоне максимальной нагрузки. Если изнашивание происходило в течение длительного времени, то это нормальный процесс, если же за короткое время на всех подшипниках, то возможными причинами могут быть: несоосность подшипника и шейки вала, недостаток масла или его высокая температура, шероховатость шеек вала. Вкладыш не является дефектным, если не обнажен разделительный слой;
2 - на новом вкладыше через короткое время следы приработки в середине подшипника вследствие отклонения в форме шейки вала или постели подшипника;
3 - на верхнем и нижнем вкладышах с разных сторон односторонний след приработки, блестящий на фоне матово-серой поверхности рабочего слоя. Причина: несоосность шейки вала и постели подшипника. При незначительной несоосности след приработки должен постепенно сместиться к середине подшипника, а блеск по краям - исчезнуть;
4 - односторонний износ гальванического рабочего слоя на всю глубину вследствие чрезмерного перекоса осей вала и постели подшипника;
5 - односторонний износ на верхнем и нижнем вкладышах вследствие конусности шейки, погрешностей при выполнении ее галтелей, колебаний концевой шейки. На промежуточных подшипниках односторонний износ недопустим, требуется шейки калибровать. На концевых подшипниках односторонний износ допускается, если раскепы кривошипов находятся в допустимых пределах;
6 - двусторонний след приработки на обоих вкладышах вследствие кромочных нагрузок с обеих сторон подшипника при неправильной форме шейки вала или постели. После ее исправления вкладыши можно использовать, если нет полного износа рабочего слоя на их краях;
7 - локальный след приработки через непродолжительное время вследствие неточности формы шейки или вкладыша. Вкладыш не является дефектным, если с течением времени след приработки исчезает;
8 - местный износ в виде резко очерченного блестящего пятна через непродолжительное время работы. Причина - наличие инородной частицы между постелью и вкладышем или чрезмерное выступание фиксирующего штифта. На спинке вкладыша в таких случаях обычно имеется отпечаток. Если местное возвышение меньше толщины рабочего слоя, то с течением времени блеск исчезнет, если больше - есть опасность задира шейки и необходимо устранить причины местного давления на спинку вкладыша;
9 - односторонний износ в районе разъема на обоих вкладышах с разных бортов из-за смещения крышки подшипника. В районе разъема кромки вкладыша снимают масляную пленку и есть опасность задира шейки. Дефект сборки должен быть немедленно устранен, а вкладыши с большим износом заменены;
10 - двусторонний износ в районе разъема из-за недостаточного зазора. Необходимо проверить зазор и размеры постели подшипника. Вкладыши с большим износом заменить;
11 - полосообразный износ посредине вкладыша вследствие наработки на шейке вала или недостаточного скругления кромок смазочного отверстия. Необходимо устранить дефект шейки, а вкладыши с большим износом заменить;
12 - следы приработки по краям смазочной канавки в случае неточности изготовления вкладыша. Необходимо устранить натир по краям канавки во избежание нарушения подвода масла;
13 - диагонально расположенные следы приработки или износ рабочего слоя вследствие неравномерной затяжки подшипника или неравномерного «развала» вкладыша. Вкладыши с большим износом или неодинаковым по ширине развалом подлежат замене;
14 - наволакивание металла рабочего слоя по направлению вращения шейки. Металл «размазан», особенно в середине нагруженной зоны. Спинка вкладыша обычно имеет черный цвет от нагара масла или цвета побежалости. Развал вкладыша отсутствует или имеет отрицательное значение (края загнуты внутрь). Причина - работа в режиме полусухого трения из-за недостаточного прокачивания дизеля маслом перед пуском, высокой температуры масла или повышенной шероховатости шейки вала. Дефекты шейки необходимо устранить, а вкладыш заменить.
Под усталостью рабочего слоя вкладыша (баббитового, бронзового, алюминиевого, гальванического) понимается возникновение в нем трещин по любой причине. По мере увеличения количества и длины трещин на поверхности подшипника вначале образуется сетка «булыжник». Затем происходит вымывание отдельных отставших кусочков металла, эрозионное расширение трещин и на поверхности образуются каналы, напоминающие следы жука-короеда (эффект «короеда»).
Наиболее часто трещины возникают в баббитах с относительно небольшим пределом усталости. Предел усталости свинцовистых бронз значительно выше, и трещины в бронзовой заливке по этой причине не возникают. Причиной образования трещин и «короеда» в заливке из свинцовистой бронзы являются локальные перегревы вкладыша подшипника. При повышении температуры достигается предел текучести свинца, и он выдавливается из сплава на поверхность рабочего слоя. Шейка подшипника начинает работать по чистому свинцу, и температура снижается. По мере изнашивания и уноса свинца с поверхности вкладыша обнажаются кристаллы меди, в режиме полусухого трения вновь повышается температура, и процесс повторяется. После определенного числа циклов содержание свинца в поверхностном слое бронзы значительно снижается, а между кристаллами меди образуются микропоры. При высоких нагрузках эти поры сжимаются, происходит пластическая деформация кристаллов меди с образованием микротрещин, которые постепенно развиваются в видимые трещины.
У многослойных вкладышей без разделительного слоя никеля возможны отслоение и выкрашивание гальванического рабочего слоя. Причиной может быть и чистая усталость материала, но чаще всего это происходит вследствие диффузии олова из гальванического слоя в бронзу с образованием медно-оловянистых кристаллов, которые снижают прочность соединения гальванического слоя и бронзы (скорость диффузии резко возрастает с повышением температуры вкладыша подшипника).
Рассмотрим характерные примеры образования трещин в рабочем слое вкладыша подшипника:
15 - редкие незамкнутые трещины в рабочем слое. Причины - превышение усталостной прочности баббита или гальванического слоя, перегрев рабочего слоя из бронзы. За подшипником требуется регулярный контроль, так как со временем трещины могут приобрести состояние «булыжника» (вид 16) или «короеда» (вид 17). В этих случаях, а также при отслоении гальванического слоя (вид 18) вкладыши подлежат замене;
19 - усталостные трещины вследствие отсутствия опоры для вкладыша в районах смазочных отверстий и канавки в постели подшипника; на спинке вкладыша виден характерный отпечаток; вкладыш подлежит замене;
20 - трещины типа «булыжник» и «короед» в районе разъема. Причина - дефект монтажа (сдвиг крышки подшипника, слабая или неравномерная затяжка болтов), вызывающий циклические деформации вкладыша в этом районе. На спинке вкладыша в соответствующем месте может наблюдаться фреттинг-коррозия. Вкладыш желательно заменить.
Химическая коррозия рабочего слоя вкладыша подшипника вызывается наличием в масле кислот, щелочей, воды и солей. В результате окисления и вымывания свинца из сплава поверхностный слой баббита становится рыхлым и пористым (легко снимается ногтем), несущая способность подшипника резко снижается и возрастает изнашивание. При корродировании свинцовистой бронзы в поверхностном слое остаются кристаллы меди и его структура становится такой же, как при усталости материала. Поэтому установить истинную причину дефекта можно только с помощью специальных металлографических исследований.
Многослойные вкладыши подшипников с гальваническим рабочим слоем при нормальных условиях эксплуатации обычно не корродируют (благодаря добавлению в сплав олова или индия). Коррозия возникает при повышенной температуре масла; по краям области изнашивания появляются темные пятна с шероховатой или слегка пористой поверхностью. Затем вследствие износа пятна снимаются и появляется блестящий слой; в этом случае наблюдается повышенное изнашивание, хотя первопричиной является коррозия. Для предотвращения коррозии подшипников необходим регулярный контроль качества смазочного масла.
Характерный пример химической коррозии рабочего слоя вкладыша подшипника показан на вид 21.
Вкладыши подшипников дизель-генераторов иногда подвергаются электрокоррозии из-за наличия разности потенциалов (не менее 0,03 В) между валом и подшипником и возникновения блуждающих токов при недостаточном заземлении подшипника. При этом на рабочей поверхности вкладыша появляются шероховатые пятна в виде шрамов и рубцов, расположенных под некоторым углом к направлению вращения вала (вид 22).
Риски и царапины обычно возникают при загрязнении масла. Частицы загрязнений размерами меньше масляного зазора и твердостью, меньшей твердости рабочего слоя вкладыша, потоком масла уносятся через зазор и на состояние подшипника заметного влияния не оказывают.
Частицы размерами больше масляного зазора и твердостью, равной или большей твердости рабочего слоя, увлекаются вращающейся шейкой и царапают трущиеся поверхности до тех пор, пока не вдавятся в рабочий слой подшипника. Риски и царапины могут также образоваться вследствие коррозии шейки вала, когда здесь образуются язвины с острыми кромками.
На вид 23 показаны круговые риски и царапины, вызванные частицами загрязнений в масле. Риски иногда заканчиваются блестящим светлым кольцом вокруг черной точки; края рисок также могут иметь блестящие светлые полосы. Точка в светлом кольце в конце риски - это место внедрения инородной частицы. При вдавливании частицы в рабочий слой по краям металл вытесняется, а затем сглаживается шейкой вала; эти сглаженные края и выглядят в виде блестящего кольца. Вкладыш подлежит замене, если ширина рисок превышает 1 мм и они достигли слоя бронзы или алюминиевого сплава.
Стреловидные повреждения рабочего слоя являются следствием внедрения в рабочую поверхность вкладыша частиц азотированной шейки вала (вид 24). Вкладыш необходимо заменить, а шейку отполировать.
Эрозия и кавитация (вид 25) часто проявляются совместно, и бывает трудно определить, какой из этих процессов привел к повреждению рабочего слоя подшипника. Эрозия возникает при высокой скорости масла и наличии в нем мельчайших твердых частиц; в местах изменения направления потока масла частицы ударяются о поверхность рабочего слоя и выкрошивают (откалывают) частицы металла этого слоя. Кавитация вызывается резким изменением давления в потоке масла.
Если площадь вымываний составляет не более 10 % поверхности и они расположены вне нагруженной зоны, то вкладыш можно оставить в работе. Эрозионные повреждения в виде кустообразных канавок с резко очерченными кромками показаны на вид 26, кавитационно-эрозионные повреждения вкладыша из-за повышенной вибрации коленчатого вала - вид 27, а из-за резкого повышения давления сгорания - вид 28.
Сущность фреттинг-коррозии заключается в следующем. Если две прижатые друг к другу металлические поверхности имеют незначительные взаимные перемещения, то в них возникают знакопеременные напряжения сдвига (в дополнение к напряжениям сжатия) и при достижении ими предельных значений происходит перенос более мягкого металла на более твердый.
Питтинг подобен фреттинг-коррозии, но две поверхности находятся под воздействием переменной нагрузки сжатия (например, вследствие вибрации). При питтинге на поверхностях появляются следы уноса металла в виде оспин. Для предотвращения коррозии при хранении на спинки вкладышей часто наносят слой чистого олова или оловянисто-свинцового сплава. Такой слой одновременно способствует уменьшению фреттинг-коррозии.
На вид 29 показана характерная картина фреттинг-коррозии спинки вкладыша: оспообразные вырывы металла на спинке и налипание частиц металла постели. Причины - малый натяг вкладыша в постели подшипника или недостаточная затяжка болтов. Причиной фреттинг-коррозии в районе разъема подшипника может быть отсутствие развала вкладыша или смещение крышки подшипника при монтаже. Вкладыш подлежит замене, если зона фреттинг-коррозии превышает 5 % площади спинки вкладыша.
На вид 30 показан питтинг на поверхностях разъема вкладыша (из-за его малого натяга в постели или недостаточного затяга болтов), а вид 31 - на рабочей поверхности вкладыша (из-за вибрации коленчатого вала).
АЛЕКСАНДР ХРУЛЕВ, "АБС"
Дефекты и поломки деталей двигателя создают для владельца автомобиля большие неприятности и выливаются в кругленькую сумму на ремонт. Но и сервисной станции капитальный ремонт двигателя способен принести немало хлопот. И дело не только в сложности конструкции некоторых двигателей и трудоемкости выполнения ремонтных работ . Просто ошибки обходятся дорого, а устранять неисправности по гарантии, если что-то случится с двигателем после ремонта, СТО придется за свой счет. Подобные происшествия иногда случаются, и нередко их причиной являются дефекты подшипников двигателя.
Подшипники в двигателе способны без каких-либо повреждений надежно работать многие сотни тысяч километров. Однако даже небольшое отклонение от нормальных условий работы рано или поздно приводит к выходу подшипников и, соответственно, всего двигателя из строя. Прежде чем разбираться, почему это происходит, надо выяснить...
Что такое подшипник?
Первое, что отметим, - речь идет о подшипнике скольжения, состоящем из вкладышей, установленных в отверстии корпуса - постели. Работа подшипника скольжения основана на эффекте "масляного клина": вращаясь, вал под действием нагрузки смещается относительно оси подшипника, что вызывает "затягивание" масла в сужающий зазор между валом и вкладышами. Вследствие этого вал "упирается" в масляный клин и при нормальной работе подшипника не касается вкладышей. Чем больше давление и вязкость масла в зазоре, тем большую нагрузку может выдерживать подшипник до соприкосновения поверхностей.
Давление масла в сужающейся части зазора во много раз больше, чем давление подачи, и может достигать 600-900 кг/см2. Тем не менее, давление подачи - тоже важный параметр: от него зависит количество масла, прокачиваемого через подшипник, и, соответственно, условия его охлаждения.
Нарушения в системе смазки, вызывающие снижение давления, приводят к разрушению масляной пленки, разделяющей детали. В подобных случаях возникают режимы полужидкостного и даже сухого трения, сопровождающиеся перегревом и повреждением поверхностей подшипника.
Вал и отверстие, образуемое вкладышами, должны иметь правильную геометрическую форму, при которой между ними обеспечивается определенный зазор (обычно 0,03-0,08 мм), а также гладкую поверхность. Увеличение зазора влечет за собой падение давления в системе смазки и ухудшение охлаждения подшипника. Еще хуже уменьшение зазора - оно вызывает соприкосновение и задир поверхностей.
Грубая обработка поверхностей вала и отверстия приводит к соприкосновению их отдельных участков даже при сравнительно небольших нагрузках, что вызывает нагрев элементов подшипника. Это грозит задиром - схватыванием материалов и их взаимным переносом, - после чего подшипник выходит из строя.
Один из важнейших факторов, определяющих работоспособность подшипника, - это материалы, из которых изготовлены его элементы. Наилучшее сочетание материалов следующее: "твердая" поверхность вала и "мягкая" - отверстия. Такое сочетание материалов снижает риск возникновения задиров, если вдруг возникнет контакт поверхностей (подобное возможно при запуске двигателя, когда масло еще не успевает поступить к подшипникам). Однако, несмотря на "мягкость", поверхность отверстия должна быть достаточно прочной, иначе возникающие нагрузки приведут к его разрушению.
Последние требования определяют конструкцию подшипника. Например, для коленчатого вала, где нагрузки и скорости вращения максимальны, обеспечить работоспособность подшипников удается только с помощью вкладышей, позволяющих добиться "мягкой" поверхности и низкого коэффициента трения при высокой усталостной прочности. Достигается это использованием многослойных вкладышей, где, к примеру, основной антифрикционный материал (бронза) через никелевый подслой покрыт тонким слоем мягкого баббитового сплава. А чтобы вкладыши длительное время могли держаться в постели с натягом (это необходимо для обеспечения правильной геометрии и отвода тепла), этот "бутерброд" наносят на прочную основу - стальную ленту. Широко известные у нас сталеалюминиевые вкладыши выполнены по тому же принципу: сплав алюминия с оловом одновременно обладает и "мягкостью", и прочностью, и хорошими антифрикционными свойствами.
И, наконец, работа подшипников во многом определяется свойствами моторного масла - вязкостью, температурной стабильностью, пакетом присадок. Однако в эксплуатации приходится учитывать не только эти параметры: масло может оказаться загрязненным твердыми частицами из-за плохой фильтрации. В таких ситуациях неизбежен абразивный износ рабочих поверхностей, увеличение зазора и в конечном счете - повреждение подшипника.
Заметим, что увеличение зазора в подшипнике свыше критической величины, составляющей в среднем 0,12-0,15 мм, вызывает стук. Он обычно проявляется на повышенных частотах вращения и под нагрузкой, усиливаясь при прогреве двигателя, когда падает вязкость масла. Дальнейшая эксплуатация двигателя с таким подшипником приводит к лавинообразному росту зазора за счет ударных нагрузок, сопровождаемых сильным нагревом, плавлением материала вкладыша и износом шейки вала. Последние, заключительные стадии этого процесса - проворачивание вкладышей и "выбрасывание" их остатков в поддон картера с неизбежным повреждением поверхности постели.
Из нашего анализа следует, что сам по себе подшипник из строя выходит крайне редко. Если такое случилось, то простой заменой вкладышей никак не обойтись - не поможет. Поэтому важно найти и устранить причину, вызывающую неисправность. Для этого почти наверняка придется снимать и разбирать двигатель. И внимательно просматривать все его детали, в первую очередь - вкладыши. Только так удается установить,...
Почему застучал вкладыш?
Несмотря на многообразие причин выхода подшипников из строя, их можно разбить на две группы. Первая связана с нарушением правил эксплуатации - здесь ответственность лежит целиком на водителе автомобиля. А вот вторая группа - это явные ошибки механиков, ремонтировавших двигатель. Причем сказать, какая из групп более многочисленна, трудно. Впрочем, судите сами.
Абразивный износ - весьма распространенная причина повреждения вкладышей. Абразивные частицы вызывают ускоренный износ, если долго не менять масло и масляный фильтр. Тогда фильтрующий элемент будет в один прекрасный день загрязнен настолько, что большая часть масла начнет поступать в двигатель через открытый перепускной клапан без очистки.
Процесс абразивного изнашивания резко ускоряется, если в двигателе установлены быстроизнашиваемые элементы (распредвал, толкатели клапанов и так далее) низкого качества. Стружка, попадая в масло во все возрастающих количествах, засоряет масляный фильтр всего за несколько сотен километров пробега.
И все же главная причина абразивного износа - некачественная сборка отремонтированного двигателя. Если детали не мыть перед сборкой, то вкладыши прослужат намного меньше положенного срока.
Абразивные частицы легко обнаружить - они внедряются в мягкий рабочий слой вкладышей в виде "блесток", царапают поверхности вкладыша и вала - особенно вблизи смазочных отверстий. В результате некачественной сборки вкладыши уже через несколько часов работы будут иметь такой "бледный" вид, какого не встретишь и после тысячи часов нормальной эксплуатации.
Коррозия рабочего слоя вкладыша - следствие длительной эксплуатации двигателя с многослойными вкладышами на "состарившемся" масле. Оно способно химически воздействовать на материал вкладышей, окисляя и разрушая рабочую поверхность. Коррозия "проедает" верхний слой, затем никелевый подслой и добирается до основного антифрикционного слоя, оставляя на поверхности многочисленные поры.
На практике этот вид повреждения является результатом так называемой фреттинг-коррозии (коррозии под напряжением), возникающей при больших нагрузках в подшипниках. Такая картина больше характерна для дизелей, причем не только из-за нерегулярной замены масла, но и при использовании несоответствующих сортов масел.
Выкрашивание и разрушение рабочего слоя - типичный пример последствий некачественного ремонта двигателя. Оно проявляется в виде местного отслоения материала от основы.
Выкрашивание обычно возникает в двух случаях:
Во-первых, если применяются вкладыши, не соответствующие по нагрузке и частоте вращения. Это ведет к усталостному выкрашиванию рабочего слоя, что обычно наблюдается у верхнего шатунного вкладыша. Подобная ситуация возможна при установке на дизель вкладышей от бензинового мотора или при использовании на дизеле с непосредственным впрыском и наддувом вкладышей, предназначенных для атмосферного вихрекамерного дизеля;
Во-вторых, если между вкладышем и постелью попадает твердая частица, тогда разрушение вкладыша произойдет из-за очень больших локальных нагрузок. Выкрашиванию предшествует местное разрушение смазочной пленки и местный перегрев вкладыша. Последнее обстоятельство является ключевым для поиска причины - на тыльной стороне вкладыша отпечатается черное пятно перегрева.
Недостаток смазки - едва ли не самая распространенная причина разрушения вкладышей. И начинается оно с разрушения масляной пленки. Причин для этого более чем достаточно.
Самая простая и часто встречающаяся - нарушение подачи масла. Если масло вытекло из пробитого поддона, срезаны шлицы привода маслонасоса или забит маслоприемник, результат будет один - разрушение масляной пленки, контактирование поверхностей, рост температуры и плавление материала вкладышей. К аналогичному результату приводит также недостаточный зазор в подшипнике, несоосность и неправильная форма постели - все это вызывает резкий рост нагрузок и "выжимание" масла из зазора между вкладышем и шейкой вала. Подобный эффект наблюдается и при разжижении масла топливом или охлаждающей жидкостью, а также при запуске на сильном морозе двигателя, заправленного густым летним маслом.
Вкладыши, испытавшие режим масляного голодания, на ранней стадии имеют блестящие подплавленные участки. Дальнейшая работа подшипника в таком режиме ведет к быстрому расширению поврежденных участков, износу, задирам, плавлению и полному разрушению рабочего слоя.
Перегрев вкладышей обычно сопутствует масляному голоданию. Однако он может возникать и при обильной смазке. Например, при деформации постели, когда вкладыши не имеют хорошего натяга и теплового контакта с опорами блока или шатуном. При ремонте двигателя такой же результат дает недостаточная затяжка болтов крышки подшипника или попадание частиц грязи между плоскостями разъема крышки.
При перегреве вкладышей, помимо блестящих подплавленных участков, выкрашивания и растрескивания рабочего слоя, потемнения тыльной стороны вкладышей, будет наблюдаться деформация стальной основы вкладышей. В данном случае вкладыш, установленный в постель, не удерживается в ней и выпадает.
Износ у края вкладыша возникает по разным причинам. Так, при перекосе осей постели и вала наблюдается диагональный износ краев. Такая картина часто проявляется у шатуна с деформированным стержнем.
Износ краев вкладышей нередко возникает из-за слишком больших галтелей, выполненных на шейках коленчатого вала при его ремонте. Такой износ возможен как с одной, так и с обеих сторон вкладышей в зависимости от формы галтелей.
Перекос осей ведет к подплавлению краев вкладышей, в то время как галтели обычно прочерчивают на краях вкладышей риски, снимая "лишний" металл.
Повреждение вкладышей крупными частицами наблюдается в основном при установке валов, восстановленных различными методами наварки и наплавки. В отдельных случаях происходит отслоение нанесенного на вал металла, а его частицы, отрываясь от шейки, повреждают вкладыши, оставляя на них характерные V-образные следы. Поскольку восстановление валов используется редко, то данный вид дефектов на практике почти не встречается.
Рассматривая причины повреждения и выхода вкладышей из строя, можно без труда составить перечень мероприятий, помогающих если не исключить, то до минимума уменьшить вероятность поломок. Во всяком случае, профилактика получится намного проще и выгоднее, чем ремонт. Итак, осталось разобраться,...
Как избежать ремонта?
Первое, что отметим, - правила профилактики очевидны, но почему-то многие о них забывают (наверное, надеются на пресловутое "авось"?).
В эксплуатации залог безотказной работы подшипников - исправность системы смазки двигателя. Это означает, что надо применять масло высокого качества, своевременно контролировать его уровень и вовремя менять его вместе с масляным фильтром. А любую неисправность в работе двигателя следует устранять немедленно, не откладывая на "потом".
Комплекс "ремонтных" правил более объемный. Главное - это чистота всех деталей, их внимательный контроль, причем как визуальный, так и с помощью измерительных приборов. Особое внимание следует обращать на геометрию постелей вкладышей, перекосы или непараллельность осей постелей и шеек.
Безусловно, ремонт или восстановление отдельных деталей (блока цилиндров, коленвала, шатунов) должны выполняться качественно. Это необходимо проверять, проводя соответствующие измерения. При сборке должны использоваться только качественные комплектующие, соответствующие именно этому двигателю. И, конечно, нельзя забывать о "золотом правиле" моториста - лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше. Только тогда можно быть уверенным, что вкладыш не подведет - не износится, не расплавится и не застучит.
Часто на многочисленных форумах, посвященных автомобильной тематике, можно прочитать темы о стуках в двигателе или о провернутых вкладышах. Это аварийная ситуация в ДВС. Когда говорят, что провернуло вкладыш, это значит, что подшипники скольжения на и на шатунах вырвало из посадочного места и они пришли в негодность. Это серьезная поломка, которая случается достаточно часто. Автолюбители видят причину в низкокачественных моторных маслах от неизвестного производителя.
Но причин значительно больше, и они напрямую не связаны со смазкой и ее качеством. В доказательство этому есть множество примеров, когда коренные вкладыши выходят из строя, если в двигатель залито брендовое оригинальное масло. Или наоборот - подшипники работают не одну сотню тысяч километров на маслах среднего качества. Давайте разберемся, почему проворачивает , какие факторы на это влияют и что является главной причиной этого явления.
Шатунный вкладыш - что это?
В ДВС есть одна очень высоконагруженная деталь. Это коленчатый вал. Элемент устанавливается не на традиционные подшипники. Из-за конструктивных особенностей используются Конструкция этих самых деталей может быть разной. Но постоянное усовершенствование двигателей привело к тому, что сейчас используется лист из стали, покрытый специальным антифрикционным слоем.
Это и есть Данные элементы установлены в специальных местах - постелях. Вкладыши зафиксированы. Необходимость в фиксации этих деталей связана с тем, что на них имеются отверстия для движения масла. Они обязательно должны соответствовать аналогичным в постелях. Также при помощи фиксации обеспечивается трение на специальных, предназначенных для этого поверхностях. Шатунный вкладыш - это своего рода защитный элемент, благодаря которому значительно увеличивается срок эксплуатации коленчатого вала.
Разница между коренными и шатунными вкладышами
Необходимо знать, что есть два вида вкладышей. Это шатунные и коренные. Первые находятся между шатуном и шейкой коленвала. Коренной элемент похож на первый по своему предназначению. Однако он располагается там, где коленчатый вал проходит в корпусе двигателя. Вкладыши отличаются по своим размерам. Габариты зависят от типа ДВС, для которого конкретная деталь изготовлена. Существуют и специальные ремонтные вкладыши. Они отличаются от оригинальных новых, установленных в двигателе. Ремонтные вкладыши различаются лишь отметками, кратными 0,25 мм. Так, их размеры примерно такие - 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм, 1 мм.
Причины проворачивания вкладышей
Итак, коленчатый вал - это деталь, которая работает в жестких условиях, и ей приходится выдерживать колоссальные нагрузки в условиях экстремальных температур. Чтобы механизм надежно удерживался на оси и мог обеспечивать правильную работу всего кривошипно-шатунного механизма, необходимы вкладыши. Шейки на валу работают в качестве внутренней обоймы. Вкладыши - в качестве наружной.
В блоке ДВС имеются каналы для подачи смазки под давлением. За счет масляной пленки, которая обволакивает вкладыши, коленчатый вал может вращаться. Почему же автовладельцы сталкиваются с ситуациями, когда в двигателе провернуло вкладыши коленвала? Есть несколько возможных причин. Давайте рассмотрим их ниже.
Механический износ
Первая причина, по которой при ремонте двигателя проводят замену коренных и шатунных вкладышей, это выработка. Изнашиваются детали вследствие механических нагрузок. Многие пытаются сберечь вкладыши, однако это бесполезно. Здесь замешана физика, а физические процессы по-другому работать не могут. Износ неизбежен. Антифрикционный слой на вкладыше со временем стирается. Это ведет к свободному ходу коленвала. Появляются люфты. В результате этого снижается давление масла, причем вполне существенно. На большинстве двигателей, которые отличаются высокой надежностью, если провернуло вкладыш, это говорит об их износе.
Проворачивание шатунных вкладышей коленвала
Это тоже одна из популярных неисправностей. С такой проблемой столкнулось много автовладельцев. А вот о причинах знают далеко не все. Разберемся, что же случается с элементом. Пластина шатунных вкладышей достаточно тонкая.
Она устанавливается на специальное посадочное место. Наружные стенки на полукольцах имеют специальные выступы, которые еще в необкатанном и неразработанном двигателе упираются во фронтальную часть блока цилиндров. В определенный момент посадочное место просто не может удержать шатунный вкладыш. В результате типичная ситуация - провернуло вкладыш. Пластина не просто проворачивается, но и прилипает к шейке коленчатого вала. В этом случае мотор глохнет и больше не заведется.
Причины поломок шатунных вкладышей
Специалисты по видят несколько причин, по которым подшипники скольжения проворачиваются. Зачастую это связано с излишне густым маслом, в которое попадают частички металла. Смазка со стружкой оказывает на вкладыши абразивное воздействие. Нередко случается и полное отсутствие масла. Особенно этим страдают автомобили с изношенными маслосъёмными кольцами. Часть смазки просто уходит «в трубу». В результате провернуло вкладыш и двигатель отправляется на ремонт. Могут быть недостаточно затянуты между собой крышки подшипников. И, наконец, еще одна причина. Это слишком жидкое масло. Особенно такие продукты вредны для моторов, работающих под высокими нагрузками.
Нарушение натяга
Если провернуло вкладыши, причины могут быть и в этом. В серийных автомобилях, собранных на заводе квалифицированными специалистами, такого не будет. А вот если мотор уже ремонтировали, то, скорее всего, подбор вкладышей был выполнен неверно и натяг нарушился.
Когда мотор работает, вкладыши испытывают повышенный момент трения. Этот момент стремится провернуть вкладыш. А из-за пониженного усилия, которое удерживает деталь на месте, риск проворачивания увеличивается в разы. Под действием неравномерной нагрузки, слабая посадка подшипника трения заставляет вкладыш вибрировать. Также нарушается смазочная пленка. В результате деталь проворачивается, а удерживающий порожек не в состоянии воспрепятствовать этому.
Как определить поломку
При проворачивании тут же выходит из строя коленчатый вал и блок цилиндров. В случае проворачивания шатунных подшипников, из строя выйдет сам шатун, колневал, а также блок цилиндров. В результате автовладельцу может помочь только капитальный ремонт мотора. Эту поломку можно определить. Существуют некоторые признаки провернутых вкладышей. Один из них - это характерный металлический стук по всему мотору.
Он не прекращается даже на холостых оборотах, а с повышением нагрузки он стучит еще интенсивнее. Еще один признак - низкое давление масла. Если двигатель холодный, тогда звуков может не быть. Если ситуация безвыходная, мотор заглохнет, и оживить его можно только ремонтом.
Ремонт и последствия
Типичная ситуация - провернуло вкладыши. Что делать? Решить проблему можно по-разному, в зависимости от характера повреждений. В некоторых случаях можно обойтись заменой вкладышей со шлифовкой коленвала. В сложных ситуациях ремонт будет значительно дороже.
Если провернулся шатунный вкладыш, то в современных двигателях это не является серьезной проблемой. Но это не касается коренного. Часто случается ситуация, что поврежденный вкладыш просто меняется, и мотор работает дальше. Специалисты не рекомендуют такой подход. Ресурс восстановленной таким образом пары шатун-шейка коленчатого вала может сильно сократиться. Гораздо более приемлемый вариант - это замена шатуна, с которым случилась проблема. Также если провернуло вкладыши (ВАЗ-2172 в том числе), обязательно ломается и замок на шатуне. Более оптимально будет расточить коленвал под следующий ремонтный размер и выполнить полную замену вкладышей и шатунов. после проворачивания необходимо в обязательном порядке.
На шейке механизма образовываются задиры. Только так можно добиться нужного состояния поверхности и двигатель будет работать правильно.
Что в итоге
Если в моторе что-то застучало, то это сигнал к немедленному прекращению эксплуатации автомобиля. Не стоит заводить мотор. Скорее всего, внутри двигателя провернутые вкладыши. Ремонт этой поломки может быть достаточно дорогим. Нужно учесть, что на ресурс элементов влияют и температурные режимы работы мотора. Не стоит перегревать двигатель. Что касается масла, то безопаснее всего использовать те продукты, которые полностью соответствуют требованиям и допускам производителя.
Заключение
Итак, мы выяснили, по каким причинам происходит проворачивание вкладышей коленчатого вала. Чтобы исключить поломку, не держите двигатель подолгу на высоких оборотах, вовремя меняйте масло, фильтры и соблюдайте температурные режимы работы мотора.
Проверка состояния вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала
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.
Двигатель внутреннего сгорания – сложный механизм, состоящий из не одной сотни деталей. И все они до одной важны для сбалансированной и корректной работы сложной системы, в той или иной степень. Но в тот же момент ни в коем случае нельзя равнозначно расценивать степень важности каждой из них. Одним из самых важных элементов, безусловно, является коленчатый вал и все его детали, что сопрягаются с ним, который передаёт энергию сгорающего топлива на колёса, тем самым вращая их. Речь далее пойдёт о составляющих данного механизма, а именно о вкладышах коленвала, что представляют собой небольшие полукольца из мягкого металла с антифрикционным покрытием. Во время длительной работы мотора машины именно они должны самыми первыми покидать свой пост, а не шейки коленчатого вала.
Что такое ремонтные вкладыши коленвала, их виды
По сути, вкладыши коленвала – это подшипники скольжения для шатунов, что вращают коленчатый вал. Данное вращение является результатом микровзрыва в камерах сгорания цилиндров двигателя. В этой системе довлеют высокая скорость и большие нагрузки, в результате этого приходится минимизировать трение деталей, ибо в противном случае двигатель попросту выйдет из строя, причём мгновенно. Для того, чтобы трение было максимально снижено, все значимые детали двигателя внутреннего сгорания облачены в так называемую «масляную пелену» - тонкую микронную плёнку, что обеспечивается специальной системой смазки автомобильного двигателя. Появление плёнки, что обволакивает металлические детали, возможно только в том случае, если давление масла достаточно сильное. И между шейкой коленвала и его вкладышами так же присутствует подобная масляная прослойка. И только благодаря ей сила трения минимизируется, насколько это возможно. Из этого можно сделать вывод, что вкладыши коленвала представляют собой определённую защиту, действие которой увеличивает срок эксплуатации такой важной для мотора детали.
Для начала, вкладыши коленвала необходимо условно разделить на две категории: шатунные и коренные. Шатунные вкладыши, как мы говорили выше, расположены между шатунами коленвала и его шейками. Коренные же в свою очередь играют сходную роль, но располагаются они между коленчатым валом и местами его прохода через корпус ДВС.
Для разных двигателей на заводах изготавливают вкладыши коленвала, которые различаются между собой своим внутренним диаметром. Ремонтные вкладыши имеют отличия друг от друга и, безусловно, от новых, установленных на только что выпущенный автомобиль. Их минимальное различие исчисляется с отметки в четверть миллиметра и нарастает с аналогичным шагом. Таким образом, мы имеем размерный ряд ремонтных вкладышей коленвала с шагом в 0,25 мм по внутреннему диаметру: 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм и т.д.
Причины замены вкладышей коленчатого вала?
В условиях экстремальных температурных и физических нагрузок, что постоянно переносит коленчатый вал, помогают ему удержаться на оси, обеспечивая деятельность кривошипно-шатунного механизма, только лишь вкладыши коленвала. Коренные и шатунные шейки работают по принципу внутренних обойм, а вкладыши коленвала выполняют функцию наружных, соответственно. В системе моторного блока продумана целая сеть маслопроводов, через которые на вкладыши подаётся моторное масло под большим давлением. Оно то и создаёт ту самую микроскопическую плёнку, о которой говорилось выше, что и позволяет вращаться коленвалу.
Первопричиной замены вкладышей коленвала является их физическое изнашивание . Каково бы ни было желание уберечь вкладыши от износа, но физика есть физика. Поверхности шеек вкладышей коленвала со временем стираются, увеличивая между ними зазор, что приводит свободному ходу коленвала и меньшей подаче масла из-за резкого снижения давления. А это уже приводит к поломкам автомобильных двигателей.
Второй причиной вынужденного ремонта является проворачивание вкладышей коленчатого вала . О таких ситуациях доводилось слышать, наверное, каждому автовладельцу, но вот о причинах данного положения вещей знают, увы, но далеко не все. Так как же и почему это случается? Тончайшая пластина вкладыша ложиться в импровизированную постель. Наружные стенки полуколец обрамлены специальными выступами, которые в новом двигателе упираются во фронтальные части блока. При определённых условиях усики попросту не выдерживают вкладыш, и он начинает проворачиваться, слипаясь с шейкой коленчатого вала. Если такое случилось и вкладыш повернуло, двигатель попросту перестаёт функционировать. Типичными причинами таковой поломки являются:
- предельная вязкость смазки, попадание в неё абразивных соединений или вообще её пропадание;
Недостаточный натяг установленных крышек подшипников;
Слишком жидкая смазка и эксплуатация двигателя в режимах постоянных перегрузок.
Как определить износ вкладышей коленвала и помочь механизму?
После того как случилось так, что ремонт двигателя уже неизбежен, возникает вопрос о том, как же определять далее износ коленвальных вкладышей и какого размера необходимо их будет приобретать для следующей замены? В основном для замеров используется микрометр, но всё же достаточно точно это вычисляется и визуально, как говорится «на глаз». Сразу же оцените возможность следующей расточки коленчатого вала.
Незамедлительная замена необходима в случае поворота вкладышей коленвала. Показателем данной проблемы послужит громкий стук коленвала и постоянные попытки мотора заглохнуть. Если заклинит шейки, то ехать Вам дальше уже не получится никак. В любом из случаев следует проводить детальный осмотр механизмов. Если Вы обнаружите на шейках волнообразные рытвины, которые вполне осязаются руками, то не избежать расточки коленвала и последующей установки ремонтных вкладышей соответствующего размера. Настоятельно рекомендуем приобретать вкладыши только по факту его расточки. Ведь большой износ может повлечь провести данную процедуру на один, а то и на два размера.
Как поставить вкладыши на коленвал – порядок действий?
По большей части случаев заменять вкладыши коленвала автолюбители отправляются на СТО. Но при сильном желании каждый из Вас, кто имеет навыки ремонта и неплохого обращения с инструментом, вполне справиться в данной ситуации с возложенной на него задачей. Для этого необходимо просто соблюдать последовательность следующих действий:
1.
Самое первое и важное – это проверка зазора между коленвалом и его вкладышем.
Для этого необходимо воспользоваться калиброванной проволокой из пластмассы, что расположена на соответствующей шейке. После крышку с вкладышем установите и затяните с нужным усилием, которое равно 51 Н·м (измерение данной величины можно произвести при помощи динамометрического ключа). После того как крышка снята, размер зазора будет равен степени сплющивания проволоки. Чтобы оценить данный параметр необходимо воспользоваться номинальным зазором, который соответствует каждой автомобильной марке. И если степень сплющивания проволоки говорит о том, что зазор более номинального, значит необходима установка ремонтного вкладыша.
2. После того как все зазоры были проверены, следует снять шатуны со всех шеек, демонтировать коленвал и расточить его. Шлифовка коленчатого вала производится на центростремителе, наличием которого, конечно, похвастает не каждый. Поэтому данную часть процедуры лучше сделать у мастера. После того как коленчатый вал расточили, можно заняться подбором ремонтных вкладышей. Тут снова Вам придёт на помощь микрометр и дальнейшая примерка ремонтных вкладышей коленвала.
3. Когда вкладыши окончательно подобраны, следует производить монтаж коленвала в обратном порядке. Когда элементы вставлены в свои посадочные места, закрутите крышки коренных подшипников.
4. Далее решаем вопрос установки вкладышей коленвала и шатунов на свои места. Для этого вкладыши просто смазываем моторным маслом и закручиваем их крышки. Так что, как Вы видите их установка занимает очень мало времени, в отличии от подготовительных работ и приготовлений.
Помните, что коленвал – одна из самых дорогих деталей каждого автомобиля. Кроме того он испытывает огромные нагрузки. А посему стоит принимать все возможные меры, дабы продлить его эксплуатационный период. И актуальным действием будет своевременная расточка коленчатого вала, которая сыграет основополагающую роль. После выполнения данной процедуры все шейки снова идеально гладкие и готовы к последующим «рабочим будням».
Важно! Автомобильный двигатель – агрегат достаточно сложный и специфичный. Многие автолюбители и умельцы полностью разбирают, ремонтируют и собирают его, можно сказать с закрытыми глазами. Но установка вкладышей коленвала требует дополнительных специальных навыков. Лучше доверить эту работу опытному мотористу. Нужно это во избежание недостаточного или избыточного натяга, что может привести к проворачиванию вкладышей.
Как правильно подобрать вкладыши коленвала?
Какой бы ни была причина разборки автомобильного двигателя и замены вкладышей коленвала, тут без его шлифовки не обойтись. Новые вкладыши монтируют либо на новый коленвал, либо уже на расточенный. Даже если повреждениям подвержена лишь одна шейка, то шлифовальную подгонку под неё обязаны пройти и все остальные.
При сборке мотора на конвейере производится установка стандартных вкладышей коленвала. Например, для моделей ВАЗ вкладыши выпускают в четырёх ремонтных вариациях. Следовательно, и растачивать коленвал можно будет не более четырёх раз. Двигателям, которые устанавливают на ГАЗ и Москвич доступны пятая и шестая расточки до 1,25 и 1,50 мм.
Размеры коленвальных вкладышей определяет только тот, кто производил расточку коленвала. В зависимости от глубины повреждений шеек, шлифовка может уйти на два размера вперёд. Вкладыши продаются комплектно для всех, как для коренных, так и для шатунных шеек.
