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.
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
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.
1. Проверка состояния вкладышей шатунного подшипника,
а) Визуально проверьте состояние поверхности вкладыша шатунного подшипника (неравномерный контакт, полос, царапин, задиры и др.).
В случае очевидного наличия дефектов замените вкладыши шатунного подшипника.
б) Если дефекты (полосы и задиры) значительны, то проверьте соответствующие шейки коленчатого вала.
Если имеются дефекты на шейках коленчатого вала, то замените коленчатый вал.
2. Проверка зазора в шатунном подшипнике.
а) Измерьте внутренний диаметр шатунного подшипника и наружный диаметр шатунной шейки коленчатого вала, затем определите зазор в шатунном подшипнике.
Номинальный наружный диаметр шатунной шейки коленчатого вала:
Двигатели 4G1:…… 41,98- 42,00 мм
Двигатели 4G9:…. 44,980 - 44,995 мм
Двигатель 4D68: ….44,98 - 45,00 мм
Зазор в шатунном подшипнике:
Двигатели серии 4G1:
номинальный:……….. 0,02 - 0,06 мм
предельно допустимый:…. 0,15 мм
Двигатели серии 4G9 и 4D68:
номинальный:……….. 0,02 - 0,05 мм
предельно допустимый:….. 0,1 мм
Примечание: для измерения зазора в шатунном подшипнике можно использовать пластиковый калибр.
б) Если масляный зазор превышает предельно допустимое значение, то замените, если необходимо, вкладыши шатунного подшипника, или коленчатый вал, или обе детали.
в) Если коленчатый вал предполагается использовать повторно после механической обработки (перешлифовки) в ремонтный размер, то вкладыши шатунных подшипников коленчатого вала необходимо заменить на вкладыши ремонтного размера.
Ремонтные размеры (диаметр шатунной шейки коленчатого вала): Для двигателей серии 4G1:
| Ремонтный размер | |
| 41,725-41,740 мм |
|
| 41,475-41,490 мм |
|
| 41,225-41,240 мм |
Внимание: (Для двигателей серии 4G1) не подвергайте механической обработке шейку коленчатого вала со специальной галтелью.
3. Измерение зазора в шатунном подшипнике методом пластикового калибра.
а) Очистите от масла и загрязнений шейки коленчатого вала и вкладыши.
б) Отрежьте кусок пластикового калибра длиной, равной ширине вкладыша, и разместите его параллельно оси шейки вала в стороне от отверстия для прохода масла.
в) Установите вкладыш и крышку шатуна и затяните гайки (не поворачивайте коленчатый вал во время этой процедуры).
г) Снимите крышку и по шкале, отпечатанной на упаковке калибров, определите зазор в подшипнике.
Метки
Метки: вкладыш, зазор, коленчатый вал, контакт, подшипник, ремонт, шатун, шейка (рейтинг +1, голосов 1) Loading...citydrive-nk.ru
4.3.20.
Несмотря на то, что подшипники коленчатого вала в процессе капитального ремонта двигателя подлежат замене в обязательном порядке, старые вкладыши следует сохранить с целью внимательного изучения их состояния, результаты которого могут дать много полезной информации об общем состоянии двигателя. На иллюстрации ниже приведены примеры типичных дефектов вкладышей подшипников.
 |
Для осмотра извлеките вкладыши подшипников из своих постелей в блоке двигателя/нижних головках шатунов и коренных/шатунных крышках и разложите их в порядке установки на чистой рабочей поверхности. Организованность размещения вкладышей позволит привязать характер выявленных дефектов к состоянию соответствующих шеек вала.
Грязь и посторонние частицы попадают в двигатель различными путями. Они могут быть оставлены внутри блока в процессе сборки агрегата, либо проникнуть через фильтры или систему вентиляции картера. Все частицы, попадающие в двигательное масло, в конечном итоге рано или поздно оказываются в подшипниках. Часто в мягкий материал вкладышей внедряются металлические опилки, образующиеся в процессе нормального срабатывания внутренних компонентов двигателя. Велика вероятность присутствия в подшипниках следов абразива, в особенности, когда не было уделено должное внимание чистке блока после завершения восстановительного ремонта двигателя. Вне зависимости от способа, которым посторонние частицы попадают в двигатель, в результате они с высокой степенью вероятности оказываются внедренными в мягкую поверхность вкладышей подшипников коленчатого вала и легко выявляются при визуальном осмотре последних. Крупные частицы обычно не задерживаются во вкладышах, но оставляют на их поверхности и поверхности шеек вала заметные следы в виде царапин, каверн и задиров. Наилучшей гарантией от такого рода неприятностей является ответственное отношение к чистке компонентов после завершения капитального ремонта двигателя и тщательности соблюдения чистоты при сборке. Частая регулярная смена двигательного масла также позволяет существенно продлить срок службы подшипников.
Масляное голодание может являться следствием нескольких различных, но часто взаимосвязанных явлений. Так, перегрев двигателя ведет к разжижению моторного масла и вытеснению его из рабочих зазоров подшипников. Недостаток смазки подшипников может объясняться чрезмерной величиной рабочих зазоров, а также обычными утечками (внутренними или наружными). Часто встречающейся причиной вытеснения масла из зазоров подшипников является постоянное превышение оборотов двигателя. Нарушение проходимости маслотоков (обычно связанное с неправильным совмещением отверстий при установке компонентов) также ведет к сокращению подачи смазки к подшипникам. Типичным результатом масляного голодания является полное или локальное вытирание/вырывание поверхностного слоя вкладышей с металлической подложки. При этом рабочая температура может подниматься до такого уровня, что подложка приобретает голубоватый оттенок в результате перегрева.
Существенное влияние на срок службы подшипников оказывает также свойственная владельцу автомобиля манера вождения. Движение с малой скоростью на повышенной передаче приводит к значительным перегрузкам подшипников, сопровождающимся вытеснением масляной пленки из их рабочих зазоров. Такого рода перегрузки приводят к повышению пластичности вкладышей и возникновению трещин в поверхностном слое (усталостная деформация). При этом поверхностный материал начинает крошиться и отделяться от стальной подложки. Эксплуатация автомобиля в городском цикле (частые поездки на короткие расстояния) ведет к развитию коррозии подшипников вследствие того, что недостаточный разогрев двигателя влечет за собой выпадение конденсата и выделение химически агрессивных газов. Данные продукты скапливаются в двигательном масле, формируя шлаки и кислоты. При попадании такого масла в подшипники агрессивные вещества способствуют развитию коррозии вкладышей.
Неправильная установка вкладышей в процессе сборки двигателя также может явиться причиной быстрого их разрушения. Слишком тугая посадка не обеспечивает требуемую величину рабочего зазора подшипников, что приводит к их масляному голоданию. Результатом попадания под вкладыши в процессе установки посторонних частиц является образование возвышений, поверхностный слой с которых быстро вытирается.
Подбор вкладышей
В случае износа или повреждения вкладышей коренных подшипников, а также, когда не удается добиться правильной величины рабочего зазора (см. Установка коленчатого вала и проверка рабочих зазоров коренных подшипников или Установка шатунно-поршневых сборок и проверка величины рабочих зазоров в шатунных подшипниках коленчатого вала), ситуация может быть исправлена описанным ниже способом, путем подбора и установки новых вкладышей. Если коленчатый вал подвергался проточке, он должен быть укомплектован вкладышами соответствующих ремонтных (с принижением) размеров – обычно подбор вкладышей осуществляют специалисты, производившие проточку шеек вала. Вне зависимости от методики определения требуемого размера вкладышей рабочие зазоры подшипников должны быть затем проверены с применением измерительного набора Plastigage (см. ниже).
Коренные подшипники
4. При подборе новых вкладышей воспользуйтесь идентификационной картой цветовой маркировки (см. ниже). 4. При подборе новых вкладышей воспользуйтесь идентификационной картой цветовой маркировки (см. ниже).Все подшипники
Помните, что окончательным параметром, определяющим правильность подбора вкладышей, является результат измерения рабочих зазоров в подшипниках. С любыми вопросами смело обращайтесь к представителям фирменного сервис-центра компании Honda.
carmanz.com
Проверка состояния и подбор вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала
Проверка состояния и подбор вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала
Проверка состояния Выход подшипников из строя может происходить вследствие недостатка смазки, попадания частиц грязи, перегрузок двигателя и развития коррозии. Вне зависимости от характера дефектов, причина повреждения вкладышей должна быть устранена в процессе выполнения капитального ремонта двигателя во избежание рецидива. Для осмотра извлеките вкладыши подшипников из своих постелей в блоке двигателя/нижних головках шатунов и коренных/шатунных крышках и разложите их в порядке установки на чистой рабочей поверхности. Организованность размещения вкладышей позволит привязать характер выявленных дефектов к состоянию соответствующих шеек вала. Грязь и посторонние частицы попадают в двигатель различными путями. Они могут быть оставлены внутри блока в процессе сборки агрегата, либо проникнуть через фильтры или систему вентиляции картера. Все частицы, попадающие в двигательное масло, в конечном итоге, рано или поздно, оказываются в подшипниках. Часто в мягкий материал вкладышей внедряются металлические опилки, образующиеся в процессе нормального срабатывания внутренних компонентов двигателя. Велика вероятность присутствия в подшипниках следов абразива, в особенности, когда не было уделено должное внимание чистке блока после завершения восстановительного ремонта двигателя. Вне зависимости от способа, которым посторонние частицы попадают в двигатель, в результате они с высокой степенью вероятности оказываются внедренными в мягкую поверхность вкладышей подшипников коленчатого вала и легко выявляются при визуальном осмотре последних. Крупные частицы обычно не задерживаются во вкладышах, но оставляют на их поверхности и поверхности шеек вала заметные следы в виде царапин, каверн и задиров. Наилучшей гарантией от такого рода неприятностей является ответственное отношение к чистке компонентов после завершения капитального ремонта двигателя и тщательности соблюдения чистоты при сборке. Частая регулярная смена двигательного масла также позволяет существенно продлить срок службы подшипников. Масляное голодание может являться следствием нескольких различных, но часто взаимосвязанных явлений. Так, перегрев двигателя ведет к разжижению моторного масла и вытеснению его из рабочих зазоров подшипников. Недостаток смазки подшипников может объясняться чрезмерной величиной рабочих зазоров, а также обычными утечками (внутренними или наружными). Часто встречающейся причиной вытеснения масла из зазоров подшипников является постоянное превышение оборотов двигателя. Нарушение проходимости маслотоков (обычно связанное с неправильным совмещением отверстий при установке компонентов) также ведет к сокращению подачи смазки к подшипникам. Типичным результатом масляного голодания является полное или локальное вытирание/выщербливание поверхностного слоя вкладышей с металлической подложки. При этом рабочая температура может подниматься до такого уровня, что подложка в результате перегрева приобретает голубоватый оттенок. Существенное влияние на срок службы подшипников оказывает также свойственная владельцу автомобиля манера вождения. Движение с малой скоростью на повышенной передаче приводит к значительным перегрузкам подшипников, сопровождающимся вытеснением масляной пленки из их рабочих зазоров. Такого рода перегрузки приводят к повышению пластичности вкладышей и возникновению трещин в поверхностном слое (усталостная деформация). При этом поверхностный материал начинает крошиться и отделяться от стальной подложки. Эксплуатация автомобиля в городском цикле (частые поездки на короткие расстояния) ведет к развитию коррозии подшипников вследствие того, что недостаточный разогрев двигателя влечет за собой выпадение конденсата и выделение химически агрессивных газов. Данные продукты скапливаются в двигательном масле, формируя шлаки и кислоты. При попадании такого масла в подшипники агрессивные вещества способствуют развитию коррозии вкладышей. Неправильная установка вкладышей в процессе сборки двигателя также может явиться причиной быстрого их разрушения. Слишком тугая посадка не обеспечивает требуемую величину рабочего зазора подшипников, что приводит к их масляному голоданию. Результатом попадания под вкладыши (в процессе их установки) посторонних частиц является образование возвышений, поверхностный слой с которых быстро вытирается.
Подбор вкладышей
В случае износа или повреждения вкладышей коренных подшипников, а также, когда не удается добиться правильной величины рабочего зазора (см. Раздел Установка коленчатого вала и проверка рабочих зазоров коренных подшипников или Установка шатунно-поршневых сборок и проверка величины рабочих зазоров в шатунных подшипниках коленчатого вала), ситуация может быть исправлена описанным ниже способом, путем подбора и установки новых вкладышей. Если коленчатый вал подвергался проточке, он должен быть укомплектован вкладышами соответствующих ремонтных (с принижением) размеров (в этом случае приведенная ниже процедура производиться не должна). Обычно подбор вкладышей осуществляют специалисты, производившие проточку шеек вала. Вне зависимости от методики определения требуемого размера вкладышей рабочие зазоры подшипников должны быть затем проверены с применением измерительного набора Plastigage (см. ниже).
Коренные подшипники 1. При необходимости подбора новых вкладышей СТАНДАРТНОГО размера выбирайте тот, который имеет ту же цветовую маркировку, что и старый. 3. Также проверьте маркировку класса коренных подшипников собственно на валу. Шатунные подшипники 1. При подборе новых вкладышей СТАНДАРТНОГО размера ориентируйтесь на цветовую маркировку снимаемых с автомобиля компонентов. 2. В случае утраты цветового кода на старых вкладышах, отыщите маркировку на нижних головках шатунов. Метка в виде цифры характеризует размерный класс шатунного подшипника (не следует путать ее с номером цилиндра). 3. Проверьте также литерные метки собственно на валу, определяющие размер соответствующих шатунных шеек (см. сопроводительную иллюстрацию).Идентификационная карта выбора вкладышей коренных подшипников коленчатого вала для 4-цилиндровых двигателей - используйте маркировку, нанесенную на блок двигателя, и сборку коленчатого вала, например: маркировка С3 означает необходимость установки вкладышей желтого и зеленого цветов (где они должны быть разного цвета), причем любой из них может быть установлен как в крышку подшипника, так в его постель в блоке
4. При подборе новых вкладышей воспользуйтесь соответствующей идентификационной картой цветовой маркировки подшипников.Идентификационная карта выбора вкладышей шатунных подшипников коленчатого вала для 4-цилиндровых двигателей - используйте маркировку, нанесенную на щеки кривошипов и соответствующие шатуны, например: маркировка D4 подразумевает необходимость установки вкладышей синего цвета
Все подшипникиПомните, что окончательным параметром, определяющим правильность подбора вкладышей, является результат измерения рабочих зазоров в подшипниках. С любыми вопросами смело обращайтесь к представителям фирменных сервис-центров компании Honda.
carmanz.com
Проверка состояния и подбор вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала
Проверка состояния и подбор вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала
Примеры типичных дефектов вкладышей подшипников
| Попадание грязи |
| Недостаток смазки |
| Чрезмерный износ |
| Конусность шейки |
Проверка состояния
Несмотря на то, что подшипники коленчатого вала в процессе капитального ремонта двигателя подлежат замене в обязательном порядке, старые вкладыши следует сохранить с целью внимательного изучения их состояния, результаты которого могут дать много полезной информации об общем состоянии двигателя. Примеры типичных дефектов вкладышей подшипников см. выше.
Выход подшипников из строя может происходить вследствие недостатка смазки, попадания частиц грязи, перегрузок двигателя и развития коррозии. Вне зависимости от характера дефектов, причина повреждения вкладышей должна быть устранена в процессе выполнения капитального ремонта двигателя во избежание рецидива.
Для осмотра извлеките вкладыши подшипников из своих постелей в блоке двигателя/ нижних головках шатунов и коренных/ шатунных крышках и разложите их в порядке установки на чистой рабочей поверхности. Организованность размещения вкладышей позволит привязать характер выявленных дефектов к состоянию соответствующих шеек вала.
Грязь и посторонние частицы попадают в двигатель различными путями. Они могут быть оставлены внутри блока в процессе сборки агрегата, либо проникнуть через фильтры или систему вентиляции картера. Все частицы, попадающие в двигательное масло, в конечном итоге, рано или поздно, оказываются в подшипниках. Часто в мягкий материал вкладышей внедряются металлические опилки, образующиеся в процессе нормального срабатывания внутренних компонентов двигателя. Велика вероятность присутствия в подшипниках следов абразива, в особенности, когда не было уделено должное внимание чистке блока после завершения восстановительного ремонта двигателя. Вне зависимости от способа, которым посторонние частицы попадают в двигатель, в результате они с высокой степенью вероятности оказываются внедренными в мягкую поверхность вкладышей подшипников коленчатого вала и легко выявляются при визуальном осмотре последних. Крупные частицы обычно не задерживаются во вкладышах, но оставляют на их поверхности и поверхности шеек вала заметные следы в виде царапин, каверн и задиров. Наилучшей гарантией от такого рода неприятностей является ответственное отношение к чистке компонентов после завершения капитального ремонта двигателя и тщательности соблюдения чистоты при сборке. Частая регулярная смена двигательного масла также позволяет существенно продлить срок службы подшипников.
Масляное голодание может являться следствием нескольких различных, но часто взаимосвязанных явлений. Так, перегрев двигателя ведет к разжижению моторного масла и вытеснению его из рабочих зазоров подшипников. Недостаток смазки подшипников может объясняться чрезмерной величиной рабочих зазоров, а также обычными утечками (внутренними или наружными). Часто встречающейся причиной вытеснения масла из зазоров подшипников является постоянное превышение оборотов двигателя. Нарушение проходимости маслотоков (обычно связанное с неправильным совмещением отверстий при установке компонентов) также ведет к сокращению подачи смазки к подшипникам. Типичным результатом масляного голодания является полное или локальное вытирание/выщербливание поверхностного слоя вкладышей с металлической подложки. При этом рабочая температура может подниматься до такого уровня, что подложка в результате перегрева приобретает голубоватый оттенок.
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.
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.
