Коренные подшипники коленчатого вала: обзор, особенности и виды

Совершенно любой двигатель – это достаточно сложный механизм, который состоит из множества различных компонентов. Каждая деталь этого механизма обеспечивает слаженную и правильную работу всей системы в целом. При этом одни детали в большом механизме могут играть серьезные роли, а другие не настолько функциональны. Коленчатый вал, как и прочие узлы и детали, которые имеют к нему прямое отношение – это наиболее значимая часть ДВС. Именно он обеспечивает вращение маховика путем превращения энергии горения топливной смеси в механическую работу.

Одна из важных деталей в устройстве двигателя – коренной подшипник. Это небольшая деталь в форме полукольца из металла средней жесткости, имеющая специальное антифрикционное покрытие. Когда двигатель эксплуатируется в течение длительного времени, эти подшипники или вкладыши подвергаются сильному износу. В статье подробнее рассмотрим эти небольшие, но очень важные элементы ДВС.

Общее описание

Коренной подшипник двигателя или вкладыш – это не что иное, как подшипник скольжения, обеспечивающий возможность вращения коленчатого вала. Процесс вращения проходит, как результат сгорания топливной смеси в камере сгорания. При активной работе двигателя детали испытывают трение – усиленные нагрузки, а также высокий скоростной режим может вывести мотор из строя. Чтобы предотвратить эту ситуацию и максимально снизить степень трения, главные значимые элементы покрыты тонким слоем смазки – в данном случае это моторное масло. Смазываются коренные подшипники коленчатого вала посредством штатной смазочной системы. При этом масляная пленка образуется только под воздействием высокого давления масла. На рабочей поверхности вкладышей имеются отверстия, а также кольцевые канавки для подачи смазочной жидкости к шейкам коленчатого вала.

Назначение

В двигателях любой конструкции и любого типа коленчатые валы постоянно подвержены огромным нагрузкам – физическим и температурным. В процессе работы двигателя коренной подшипник удерживает коленчатый вал на оси. Работа кривошипно-шатунного механизма поддерживается и обеспечивается только этими вкладышами. Шейки коленчатого вала представлены в форме внутренних обойм, а коренные вкладыши – наружные. Эти детали, как уже было замечено, смазываются через маслоканалы.

Устройство в подробностях

Итак, тонкостенным вкладышем является изогнутая в форму полукольца стальная лента. На рабочую поверхность детали нанесен специальный антифрикционный слой. Это оловянисто-алюминиевые сплавы. В моторах с повышенными нагрузками в качестве антифрикционного покрытия применяется свинцовистая бронза.

Материалы

Коренной подшипник изготавливается из нескольких слоев. Первый слой преимущественно медный – процент содержания меди составляет от 69 до 75 процентов. Второй изготавливают из свинца – он содержится в количестве от 21 до 25 процентов. В качестве третьего слоя применяется олово – не более 4 процентов.

Размеры

Толщина коренного подшипника-вкладыша составляет около 1,5-2 миллиметров. Нужно отметить, что иногда в качестве материалов для производства этой детали может применяться другой состав – вместо меди и свинцово-оловянных сплавов используют специальные сплавы на основе алюминия.

Но стандартизация материалов для изготовления этих изделий отсутствует – каждый производитель изготавливает вкладыш по своим уникальным формулам. Единственное, что объединяет изделия между собой – это стальная лента.

Практика показывает, что используются следующие размеры слоев при производстве подшипников скольжения. Так, толщина стальной основы составляет от 0,9 миллиметра и более. Основной слой имеет толщину до 0,75 миллиметра. Слой никеля – 0,001. Слой сплава олова и свинца – 0,02-0,04 миллиметра. Оловянный слой — 0,005.

Любые сплавы, использующиеся в производстве, индивидуально подбираются для каждого мотора и рассчитываются, учитывая твердость материалов, из которых изготавливается коленчатый вал. Для повышения ресурса и работоспособности новых или ремонтных моторов рекомендуется применять только те детали, которые советует использовать производитель.

Чем тоньше коренной подшипник, тем более высокими характеристиками он обладает. Более тонкие изделия гораздо лучше лежат на постели, обладают лучшим отводом тепла, зазоры в них ниже. В современных моторах производители стараются использовать более тонкие подшипники скольжения.

Вкладыш должен быть изготовлен не только из правильно подобранных компонентов. Также очень важна и форма. Дело в том, что для правильного монтажа необходимо, чтобы подшипник имел натяг на диаметре постели коленчатого вала.

Натяг делают не только по диаметру изделия, но и по его длине. Так удается достичь отличного контакта между вкладышем-подшипником и постелью. Для валов диаметром до 40 миллиметров натяг должен составлять от 0,03 до 0,05 миллиметра. Для более крупных валов (70 миллиметров) и выше натяг составляет от 0,06 до 0,08 миллиметра.

В устройстве этой детали также имеется верхняя часть – это крышки коренных подшипников. Они фиксируются болтами или же шпильками на картере двигателя.

Производится данная деталь, а именно вкладыш, методом штамповки из стальной ленты. Штамп придает детали форму. А затем выполняется обработка торцевых частей и рабочей поверхности. Данная деталь очень точная. Допуск от номинального размера до 0,02 миллиметра на длину и до 0,005 по толщине.

Канавка и ее особенности

Чтобы к детали постоянно подавалась смазка, на всю длину коренного подшипника коленвала прорезана канавка – ширина ее составляет 3,0-4,5 миллиметров, а глубина – до 1,2. На двигателях старой конструкции данная канавка выполнялась на вкладыше и на его крышке. В современных моторах нижний вкладыш канавки не имеет. Если канавка все же имеется, тогда он отличается сниженной максимальной нагрузкой.

Отказ от нарезания канавки ведет к тому, что уровень максимальных нагрузок существенно повышается. Это позволяет снизить площадь подшипника.

Замок

Зачастую при штамповке этих деталей на нем делается замок. Устройство коренных подшипников предусматривает замок около середины. Чтобы замок был прочным, он выполняется без разрывов.

По традициям конструирования двигателей внутреннего сгорания, замки расположены в зависимости от того, в какую сторону вращается коленчатый вал. На коренном вкладыше он нужен больше для центровки при его монтаже и для подстраховки от проворачивания. Когда двигатель испытывает масляное голодание, подшипник интенсивно нагревается, и тогда его не спасут никакие замки – вкладыш проворачивается.

Основные виды

Вкладыши изготавливаются для каждого типа двигателя. Однако они различаются по внутреннему диаметру. В зависимости от модели мотора, диаметр вкладышей будет разным даже для одного конкретного мотора. Шаг размера составляет 0,25 мм. Размерный ряд – 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм и далее.

Подбирают те или иные виды подшипников по тому, в каком состоянии находятся шейки коленчатого вала. Со временем, вследствие естественного износа, шейки стачиваются. Для компенсации этого износа производителями выпускаются так называемые ремонтные коренные подшипники. Для подгонки шейки коленчатого вала под тот или иной подшипник вал шлифуют до следующего размера.

Проверка и замена

Так как коленчатый вал работает в тяжелых условиях под воздействием высоких температурных и других нагрузок, то на оси его могут удерживать только эти подшипники. Шейки выполняют роль внутренней обоймы, а вкладыши – наружных. Как и прочие элементы двигателя, эти детали также нужно периодически менять.

Меняют вкладыши чаще по причине износа, а также по причине проворота. Провернуть вкладыш может по следующим причинам. Это вязкое масло, попадание в масло абразива, малый натяг при установке крышки, недостаточная вязкость смазочного материала, эксплуатация в условиях перегрузок.

Признаки необходимости замены

Чтобы определить необходимость замены коренных подшипников, понадобится провести измерения микрометром. Но нередко удается выявить поломку визуально. Если вкладыши проворачиваются, то снятие и установка вместо них новых должна проводиться очень быстро. О том, нужна ли замена, можно понять по громкому стуку вала, снижению мощности, попыткам мотора заглохнуть.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет коренной подшипник. Как видите, это очень важный элемент в кривошипно-шатунном механизме. От его состояния зависит работоспособность всего двигателя автомобиля. Поэтому подшипник должен быть максимально надежным и иметь высокий ресурс эксплуатации.

Назначение и место применения подшипников коленвала | Общество (август 2015)

Коленчатый вал является одной из самых главных деталей любого автомобиля. И в случае, когда он выходит из строя все сказывается на работе машины. Сразу начинаются стуки под капотом, снижается давление масла, падает мощность и много других негативных последствий. Основным элементом этого устройства являются подшипники коленвала, которые заставляют его вращаться и приводят в действие.

В общем, подшипники используются не только в автомобилях, а и во многих других устройствах и технике.

Что же касается именно коленвала, то в нем и нем используется два вида подшипников (выбрать их можно на сайте):
  — шатунные подшипники;
  — коренные подшипники.
 
Каждый из этих видов выполняет свои задачи.

Коренные подшипники предназначены для обеспечения свободного вращения и одновременно упора коленвала. Также они применяются для герметизации гнезд в каретке двигателя. В большинстве случаев на коленвалах двигателей устанавливаются подшипники скольжения. Они выдерживают более высокие нагрузки и могут устанавливаться способом разъемной установки, что дает им преимущество перед подшипниками качения. Если смазка подается на коленвал постоянно и без перебоев, то они могут прослужить многие годы тем самым обеспечив вам надежную работу и длительный срок эксплуатации вашего коленвала.

Подшипники качения в качестве подшипников для коленвала используются редко. В основном они устанавливаются в малолитражных автомобилях, мотоциклах, скутерах и прочей техники типа бензопил и мотоблоков.
Подшипники скольжения используются только на шатунных шейках. Все по той причине, что они могут быть разъемными и имеют небольшую толщину вкладыша.

Смазка подшипников коленвала происходит через систему смазки двигателя, так что необходимо проверять, как она работает ведь случает плохой работы подшипники не будут получать нужной смазки, а значит быстрее сносятся и выйдут из строя.

Подводя итог можно сказать, что долговечность и стабильность работы двигателя любого автомобиля напрямую зависит от коленвала и качества подшипников, которые в нем установлены. Они также наибольше со всех деталей подвергаются нагрузке и быстрому сносу, поэтому стоит покупать только качественную и проверенную продукцию, которая не подведет вас в нужный момент.

Подшипник коленвала в автомобиле — что это такое?

Коленвал (коленчатый вал) – это узел деталей или деталь очень сложной формы, имеющая в своем арсенале шейки, которые способствуют креплению на нахи шатунов. От самих же шатунов коленчатый вал воспринимает усилия, вследствие чего преобразует их в крутящий момент. Сам коленчатый вал является составным элементом кривошипно-шатунного механизма автомобиля.

В современном мире материалом для изготовления коленчатых валов является хромомарганцевые, углеродистые, хромоникельмолибденовые стали, а также сплавы из высокопрочных чугунов. Сами заготовки для изготовления будущего коленчатого вала имеют средние размеры. Зачастую они изготавливаются в крупносерийном и массовом производстве при помощи ковки, которая уже производится посредством закрытых штампов на молотках или прессах. Данная процедура, а точнее процедура изготовления заготовок включает в себя несколько этапов. Основным этапом является процесс обрезки облоя, который происходит после предварительной и окончательной ковки коленчатого вала. Данная процедура должна проводится с помощью обрезного пресса, в то время как в штампе молотом будет сделана горячая плавка.

Очень большое значение имеет месторасположение волокна нужного материала при произведении заготовки. Это важно для того, чтобы избежать перерезание в период последующей механической обработки. Связано это непосредственно с очень высокими требованиями, которые относятся к прочности механической составной коленчатого вала. Именно из-за этого применяются штампы, которые включают в себя гибочные ручья.

После того как пройдет процесс штампования, и перед тем как начнется прямая механическая обработка, нужно подвергнуть серьезной термической обработке все заготовки будущего коленчатого вала – подвергнуть нормализации. Вследствие этого нужно произвести очистку от окалины с помощью вытравливания или же обработки на специальной машине.

Сами же заготовочные листки будущего коленчатого вала должны изготавливаться из вышеуказанных элементов и сплава модифицированного магнием чугуна. С помощью метода прецизионного литья и выходят такие коленчатые валы, которые при сравнении их с «штампованными» коленчатыми валами потребляют огромное количество металла. Это качество является огромным преимуществом перед своими соратниками. В литых заготовках располагает возможность в получении множества внутренних полостей, которые возникают уже при самой отливке заготовительного сплава.

1. Задача коленчатого вала в автомобиле.

Главное предназначение коленчатого вала – это преобразование возвратно-поступательных движений поршня в необходимый определенный крутящий момент. В тот момент, когда происходит прямое прокручивание поршня он сам на себя и принимает все переменные нагрузки, которые возникают от давления газа. Помимо этого, такого рода нагрузки могут возникать от всей общей массы вращающейся смеси. Данное устройство является самым дорогим, в отношении материального содержания, из всех устройств и деталей двигателя автомобиля.

В варианте автомобильного транспортного средства коленчатый вал имеет форму цельного и единого инструмента, который является в тоже время неразборным. Именно поэтому данная деталь в двигателе является самой дорогой, так как нет возможности заменить один вышедший из строя элемент, а приходится полностью и целиком менять всю конструкцию. Конечно, можно самостоятельно произвести починку данного агрегата с помощью рихтовки или балансировки. Тем не менее, если же проблема и поломка все равно не уходит, значит она достаточно серьезна. В таком случае единым правильным и благоприятным решением будет произвести полную замену устройства коленчатого вала автомобиля.

2. Коренной подшипник коленвала – конструкция.

Подшипник, казалось бы, мелкая и незначительная деталь, которая не может ни за что серьезно отвечать в устройстве коленчатого вала. Тем не менее, это мнение является ошибочным, так как именно подшипник является одним из важнейших частей коленчатого вала. Подшипник являет собою сборочный узел, который, собственно говоря, и является основным элементом опоры – фундаментом коленвала. Главная функция подшипника, помимо функции основы, заключается во вращении. Именно данная деталь принимает всю нагрузку на себя, после чего передает ее по подвижному узлу дальше коленчатого вала. Подшипники имеют огромное разнообразие в выборе и могут быть самых разных видов. Вид и тип подшипника полностью зависит от специфики его употребления. В автомобильной природе существует два вида подшипника – подшипник скольжения и подшипник качения.

Далеко не секрет, что автомобильный вариант подшипника имеет форму и вид кольца, по всей окружности которого располагаются желоба, в просторечие названы как дорожки качения. Именно по этим желобам в период непосредственной работы происходит качение всего тела. Принцип работы подшипника скольжения является достаточно простым. Само трение в таком подшипнике происходит непосредственно в моменты скольжения соприкасающихся поверхностей. Сам подшипник в таких случаях имеет вид гладкого корпуса, которые имеет цилиндрические отверстия.

3. Коренные подшипники коленчатого вала – признаки поломки.

Как и все детали автомобильного устройства, подшипник может изнашиваться и приходить в неисправность, после чего потребуется его замена. Помимо естественного износа, проблемы с данной деталью могут возникнуть от различного рода внешних факторов, которые имели непосредственное воздействие на данное транспортное средство. Не представит особого труда даже новичку узнать о том, почему именно коренные подшипники, которые являются частью коленчатого вала были выведены из строя. Можно определить причину поломки по характерному звуку, при наличии определенного подозрительного шороха в период работы двигателя.

Помимо этого нужно обращать внимание на то, каким звуком будет сопутствоваться переключение передач. Во время непосредственного переключения могут слышаться «рычания», которые свидетельствуют о неисправности устройства подшипников коленчатого вала. Помимо этого, переключение передач может происходить с особыми затруднениями или рывками. Естественно, что все эти симптомы не могут дать с точностью правильный ответ, что поломка заключается именно в подшипнике. В данных случаях необходимо рассмотреть всю специфику транспортного средства, его ушедшую историю. Если были проведены определенные ремонтные работы, которые непосредственно затрагивали двигатель, до стоит обратить внимание на иные потенциально неисправные элементы.

4. Как снять подшипник с коленвала – способы для любого кармана.

Даже такой, казалось, бы идеальный механизм движения может прийти в негодность. Вследствие такой проблемы возникает большой вопрос: как снять подшипник и вытащить его из коленчатого вала? Этот процесс, к огромному сожалению, является достаточно сложным. Нужно поэтапно рассмотреть его и обратить внимание на ключевые моменты всей процедуры замены.

Самым распространенным способом, при помощи которого можно произвести замену коренного подшипника коленвала, и самым быстрым по времени – это разбивание подшипника зубилом, после чего по кусочком произвести его извлечение, а на его место запрессовать новый подшипник.

Если же автолюбитель либерал, то менее кровожадный способ будет затрагивать бытовые подручные материалы. Отверстие, которое находится рядом с объектом выдавливания нужно наполнить крошеным мылом, желательно хозяйственным, или же черным скомканным хлебом. Именно это давление поспособствует скорому вытеснению подшипника наружу. Приготовленная субстанция должна быть достаточно густой, чтобы ей хватило сил создать такое необходимое давление. А еще проще, можно не выдумывать и фантазировать. Просто-напросто можно зайти в любой автомагазин п приобрести съемник.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

1.4 Описание конструкций подшипников коленчатого вала

1.4.1 Дизели типа д49

Эти дизели составляют мощностной ряд V-образных дизелей. Основным двигателем ряда является 16-цилиндровый, V-образный дизель, мощностью 2200 кВт (16ЧН26/26). Остов двигателя имеет сварно-литой блок-картер, в литых поперечных стойках которого размещены опоры коленчатого вала (рис. 33). Крышки коренных подшипников крепятся к стойкам блока болтами, образуя постели для подшипников. Для предотвращения смещения крышек относительно блока в поперечном направлении стыковое соединение выполнено зубчатым, профиль зубцов треугольный с углом 90°. Коренные подшипники состоят из двух тонкостенных вкладышей. Рабочая поверхность имеет гиперболическую расточку, при которой толщина в центре больше, чем по краям, на 0,010—0,20 мм, что достигается движением резца при расточке под углом 2°40′ к образующей вкладыша. Помимо гиперболической расточки по образующей, вкладыши имеют эллиптическую расточку со смещенным центром, в результате которой толщина вкладыша в среднем сечении и у торцов различается на 0,07—0,10 мм.

Верхний вкладыш 1 имеет кольцевую канавку В с 12 отверстиями С диаметром 18 мм, по которым подается смазка. Нижний вкладыш 2 бесканавочный. Все коренные вкладыши имеют одинаковую ширину. Для повышения несущей способности подшипника ширина вкладышей увеличена с 80 до 96 мм за счет уменьшения радиуса и зоны выхода галтелей коленчатого вала с 14 до 11,5 мм, чем обеспечено увеличение относительной ширины подшипников с L/D= 0,354 до 0,425. На поверхности нижнего вкладыша имеется карман, служащий для распределения смазки по поверхности. Положение вкладыша в подшипнике фиксируется штифтом 3, располагающимся на стыке вкладышей, для чего в каждом из вкладышей выполнены радиусом 5 мм половинки отверстия. Вкладыи^устанавливается с превышением торца на 0,22—0,26 мм, что проверяется в специальном приспособлении при нагрузке 20 кН. Упорный подшипник, расположенный на девятой опоре, выполнен из двух стальных полуколец, прикрепленных винтами к стойке и подвеске блока. Опорная поверхность полуколец покрыта тонким слоем бронзы.

Рисунок 1.9 – Коренная опора дизеля Д49

1,2 – вкладыши верхний и нижний; 3- штифт; 4- полукольцо упорного подшипника; 5 – винт крепления полукольца упорного подшипника; В – кольцевая канавка; С – отверстия для смазки; Д – канал в блоке для подвода смазки

Шатунный механизм состоит из главного и прицепного шатунов (рисунок 1.10). Нижняя головка главного шатуна выполнена заодно со стержнем, к ней крепится крышка (1) четырьмя болтами (2). Поверхность постели подшипника накатана для повышения усталостной прочности. Стыковые поверхности в разъеме для предотвращения поперечного смещения крышки выполнены в виде зубцов (р) треугольной формы. Шатуны соединяются пальцем (15), установленным во втулке (16) проушины главного шатуна. Прицепной шатун крепится двумя болтами (12) к пальцу (15), болты застопорены шайбами (11), Верхние головки шатунов неразъемные, в них запрессованы стальные втулки (7), (8), залитые свинцовистой бронзой.

Рисунок 1.10 – Шатунный механизм дизеля Д49

1 – крышка нижней головки; 2 – болт шатунный; 3,16 – втулки; 4 – кольцо уплотнительное; 5,10 – гайки; 6,13 – шатуны главный и прицепной; 7,8 – втулки верхних головок шатунов; 9 – шплинт; 11 – шайба стопорная; 12- болт; 14 – втулка проставочная; 15 – палец прицепного шатуна; 17,19 – вкладыши верхний и нижнй; 18,20 – штифты; n – канал; m – отверстия;p — забцы

В нижней головке шатуна устанавливаются два шатунных вкладыша: в теле шатуна — без канавки, в крышке — с канавкой. В дизелях первых выпусков крышечный шатунный вкладыш изготовлялся со спиральной канавкой, в которой было шесть отверстий т для подвода смазки диаметром 12 мм. Позднее после экспериментальных исследований были ликвидированы два отверстия для подвода смазки в зоне, где смазка идет к рабочему вкладышу, чем был улучшен режим трения в зоне стыка вкладышей.

Шатунные, так же как и коренные, вкладыши имеют гиперболическую расточку. У торцов вкладышей на рабочей поверхности имеются «холодильники». Для предохранения от фретинг-коррозии тыльная поверхность омеднена. Вкладыши фиксируются штифтом (18) у торцов вкладыша и штифтом (20) в центре нижнего вкладыша и устанавливаются с превышением торца 0,18—0,22 мм, проверяемым в специальном приспособлении с усилием на торец 41 кН.

Коленчатый вал (рисунок 1.11) отлит из высокопрочного чугуна, поверхности шеек азотированы, а их галтели упрочнены накаткой роликами. На первой, восьмой, девятой и шестнадцатой щеках выполнены противовесы, которые отливаются вместе со щеками. Позднее с целью улучшения условий работы коренных подшипников схема уравновешивания была изменена, и на коленчатый вал стали устанавливать восемь противовесов.

Смазка по коллектору, расположенному в развале блока цилиндров, по каналам (Д) (рисунок 1.11) в стойках блока поступает в канавку, выходящую на поверхность постели, откуда по отверстиям (С) в верхнем коренном вкладыше — на смазку подшипника, а по сверлениям в коленчатом вале — к шатунному подшипнику. От шатунного подшипника по сверлениям (m) в нижнем вкладыше (19) (рисунок 1.10) смазка попадает в канал (n) в крышке (1) нижней головки шатуна (6) и оттуда по сверлениям и отверстиям в шатуне к верхней головке главного (6) и прицепного (13) шатунов и на охлаждение поршней.

Рисунок 1.11 – Коленчатый вал дизеля Д49

1- пластина; 2 –штифт; 3,5,11 – кольца уплотнительные; 4 – втулка шлицевая; 6 коленчатый вал; 7,10 – заглушки; 8,12 – стопорные кольца; 9 – зубчатое кольцо

Как поменять подшипники коленчатого вала

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания работает в экстремальных условиях. Коленвал раскручивается на большие обороты, испытывает динамические нагрузки, поэтому нуждается в подшипниках и принудительной смазке пар трения. Кроме того, такая деталь должна быть зафиксирована с минимальными люфтами. Например, допустимый зазор в сопряжении поверхностей шейки шатуна, шатунного вкладыша и самого шатуна коленвала ВАЗ 2106 должен составить не более 0,1 мм. Для долговечной и стабильной работы коленвалу нужны подшипники.

Типы и строение подшипников коленвала

Можно выделить следующие виды подшипников коленвала: опорные и упорные. По типу исполнения они могут быть качения или скольжения.

1. Подшипники качения. В таких подшипниках шарики (или ролики), заключенные в сепаратор, передвигаются по замкнутой траектории между внешним и внутренним кольцом тел вращения. Подшипник одевается на вал, плотно вставляется в блок двигателя. Такие подшипники применяются в качестве опорных на коленчатых валах двигателей с маленьким объемом (например, мопеды, мотоблоки). Еще подшипник качения используется для опоры и вращения первичного вала КПП, устанавливается во фланце коленчатого вала.
2. Подшипники скольжения устанавливаются в узлах коренных (опорных) и шатунных шеек коленчатого вала. Изготавливаются такие подшипники из стальной ленты в форме двух «полумесяцев» или цилиндрических втулок, соединенных между собой и с блоком двигателя специальным замком. Сверху подшипники с шейками фиксируются крышками на болтах. На поверхность трения подшипников коленчатого вала наносят специальное «антифрикционное» покрытие, которое препятствует износу. Проточки и отверстия в теле подшипника позволяют смазывать его принудительно. На более старых двигателях встречаются коленчатые валы, у которых передний и задний коренные подшипники скольжения (крайние с противоположных концов), выполнены в виде не разрезных втулок.

Коленчатый вал мопеда с опорными подшипниками качения

Подшипник качения в фланце коленчатого вала

Размер подшипников, а точнее их толщина подбирается в зависимости от состояния шеек коленвала. Со временем шейки стачиваются, чтобы компенсировать износ, производители выпускают ремонтные подшипники. Как правило, существует 4-5 ремонтных размеров. Чтобы подогнать шейки коленвала под новые подшипники, коленчатый вал шлифуют до следующего ремонтного размера.

В работе коленчатого вала необходимо предупредить продольные осевые смещения. Для этого также применяют подшипник скольжения, но устанавливают его в вертикальной плоскости. Такой подшипник является упорным. Он имеет форму «полуколец» и устанавливается между плоскостями постели вала и торцом его щеки. Полукольца не дают смещаться валу вперед или назад во время нагрузок. В современных двигателях коренные подшипники коленвала часто объединяют с упорными.

Упорный подшипник коленчатого вала в форме полукольца в блоке двигателя

Комплект коренных подшипников коленчатого вала с совмещенными упорными подшипниками

Смазка узлов подшипников коленвала

Подшипники скольжения могут работать в режиме жидкостного или полужидкостного трения. В режиме жидкостного трения поверхности не соприкасаются, вращение осуществляется на слое масла, под нагрузкой образуется так называемый «масляный клин». В случае с полужидкостным режимом трение будет жидкостным и граничным (смешанным). При граничном трении работа осуществляется на тонкой пленке масла. Смешанный и особенно граничный режимы работы, опасны для двигателя. От трения поверхности могут нагреться до критической температуры, что приведет к повреждениям подшипников и шейки вала.

Во время запуска двигателя режим будет полужидкостным, низкие обороты не позволят обеспечить маслонасосу необходимое давление. Далее после запуска с ростом оборотов создадутся условия для жидкостного режима работы и для достаточной смазки двигателя.

Замена подшипников коленчатого вала

Итак, как снять подшипник с коленвала? Если говорить о подшипнике первичного вала КПП, то без применения специальных съемников для выпресовки подшипника не обойтись. На рынке в ассортименте представлены как универсальные съемники, так и съемники для конкретных моделей подшипников.

Сняите подшипника из фланца коленвала ВАЗ 2107

Съемник подшипника коленвала ВАЗ 2107

Подшипники скольжения коленчатого вала снять не сложно, но для этого потребуется демонтаж и полная разборка двигателя. Рассмотрим замену подшипников на примере двигателя ВАЗ 2106.

Пред началом работ убедитесь, что располагаете всем необходимым. Не спешите снимать вал и подшипники, для начала необходимо проверить осевые люфты коленчатого вала.

1.Сняв все узлы и оборудование, мешающие работе, демонтировать блок двигателя (блок лучше установить на ремонтный стенд).

2. Демонтировать маховик. Для удобства на «венец» маховика необходимо установить фиксатор. Перед демонтажем необходимо отметить положение маховика относительно блока двигателя, промаркировать очередность болтов крепления маховика.

1 – ключ; 2 – маховик; 3 – болт крепления маховика; 4 – шайба; 5 – фиксатор для удержания маховика от проворачивания; 6 – передняя крышка картера сцепления.

3. Демонтировать поддон картера и маслонасос.

4.Открутить крышки подшипников шатунов, демонтировать шатуны, поочередно снимая их вместе с поршнями.

7. Снять коленчатый вал.

8. Выполнить очистку посадочных поверхностей. Заменить коренные подшипники. Важно: у подшипников № 1,2,4,5 есть проточка (канавка по центру). На третьем вкладыше проточки нет.

9. Заменить полукольца коленвала.

10. Установить коленчатый вал, накрыть его обратными половинками коренных подшипников, расставить крышки и обтянуть динамометрическим ключом. Установив в шатуны нижние половинки подшипников, поставить поршни, накрыть их ответными половинками подшипников с крышками, обтянуть динамометрическим ключом. Затяжка осуществляется с паспортными усилиями, установленными производителем. Для коренных подшипников ВАЗ 2106 усилие равно значению 68,31–84,38 Н.м, а шатунных —43,32–53,51 Н.м.

Подшипники коленчатого вала обеспечивают его стабильную нормальную работу, увеличивают ресурсность. При наличии необходимого оборудования и навыков, замена подшипников вполне по силам для рядового автомобилиста.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

устройство, назначение, технические характеристики, особенности эксплуатации и ремонта

Двигатель внутреннего сгорания работает за счет вращения коленчатого вала. Он вращается под воздействием шатунов, которые передают усилия на коленвал от поступательных движений поршней в цилиндрах. Чтобы шатуны могли работать в паре с коленчатым валом, применяется шатунный подшипник. Это подшипник скольжения в виде двух полуколец. Он обеспечивает возможность вращения коленчатого вала и долгую эксплуатацию двигателя. Давайте подробно рассмотрим данную деталь.

Общее описание

Подшипник шатуна (он же вкладыш) представляет собой подшипник скольжения. Он устанавливается в нижней головке шатуна и охватывает шейку коленчатого вала. Деталь представляет собой два полукольца из стали с специальным напылением – оно снижает трение. В полукольцах имеются канавки для смазки, а в одном полукольце есть отверстие для подачи масла.

Непосредственного контакта с шейкой коленчатого вала шатунный подшипник не имеет. Детали трутся в особом гидродинамическом режиме за счет масляной пленки, образующейся в зазоре между шейкой вала и подшипником.

Условия работы вкладышей двигателя

Благодаря образованию масляной пленки предотвращается локальная концентрация нагрузок. Но если будут созданы определенные условия, то нормальный для подшипника гидродинамический режим будет изменен на смешанный. Это может произойти, если в двигателе недостаточное давление масла, узел испытывает огромные нагрузи, вязкость масла низкая, смазка перегревается, на поверхности вала и подшипника имеется повышенная шероховатость. Также смешанный режим может возникнуть по причине грязного масла, деформации и геометрических дефектов подшипников.

В этом смешанном режиме у шатунного подшипника может возникнуть контакт с поверхностью шейки коленчатого вала, что может в дальнейшем стать причиной задиров, повышенного износа, спекания вала с подшипником.

Материалы и их характеристики

Материалы для изготовления этих деталей обязаны иметь массу иногда противоречивых характеристик и свойств. Вообще материал определяет надежность и качество подшипника. Разница между разными моделями — в материале и антифрикционном напылении.

Так, материал должен иметь достаточную усталостную прочность – это максимальные циклические нагрузки, которые элемент способен выдерживать в течение неограниченного числа циклов. Если превысить данную нагрузку, то начнут появляться трещины по причине усталости металла.

Еще одно важное свойство – сопротивление материала схватыванию. Это способность материала для коренных и шатунных подшипников сопротивляться спеканию с металлом вала в процессе непосредственного контакта.

Стойкость к износу – это свойство материала хранить свои геометрические размеры, несмотря на наличие абразивов в смазке, а также при условии прямого контакта с коленчатым валом. Материал должен иметь прирабатываемость. Это означает, что подшипник должен компенсировать незначительные дефекты коленчатого вала и гнезда в шатуне за счет локального износа или деформации. Материал должен иметь свойство захватывать абразив и грязь, которая циркулирует в масле. Также важное качество – стойкость к коррозии.

Долгая и надежная работа шатунных подшипников двигателей достигается только при помощи соединения специалистами высокой прочности материала с мягкостью. Вкладыш должен быть одновременно мягким и в то же время твердым. Это может казаться парадоксальным, но современные изделия соединяют все эти характеристики.

Устройство подшипника

На самом деле материал, из которого изготавливают данные детали, гораздо важнее, чем геометрические характеристики. Подшипник скольжения устроен из нескольких слоев. Можно выделить биметаллические элементы и триметаллические.

Биметаллический вкладыш

Вкладыши шатунного подшипника изготовлены из стального основания. Сталь обеспечивает детали необходимую жесткость, а также натяг.

Далее идет второй слой – антифрикционное напыление. Оно достаточно толстое – толщина составляет 0,3 миллиметра. Толщина этого слоя очень важна для подшипника. Он может прирабатываться даже к большим дефектам вала. Подшипник имеет высокие абсорбционные свойства. Состав антифрикционного слоя – от шести до двадцати процентов олова, а также от двух до четырех процентов кремния. В сплаве могут содержаться и такие элементы, как никель, медь, марганец, ванадий.

Триметаллический вкладыш

Здесь кроме основания из стали имеется еще и промежуточный медный слой – он содержит кроме меди до 25 % свинца и до 5 % олова. Антифрикционное напыление выполняется из сплава на основе свинца и олова. Покрытие не толстое – около 20 мкм. Такая толщина придает усталостную прочность, но антифрикционные свойства снижены. Также между основным и промежуточным слоем вкладыш покрывается никелем – толщина составляет не более 2 мкм.

Особенности эксплуатации

В процессе эксплуатации шатунный подшипник изнашивается, и это первая причина, по которой его меняют. Как бы ни пытался автовладелец сберечь эти элементы, но законы физики берут свое, и избежать этого никак нельзя. Антифрикционный слой стирается, у коленчатого вала появляется свободный ход, снижается давление масла и количество смазки. В результате из-за повышенного трения возникают поломки.

Еще одна ситуация – проворачивание вкладышей. Это тоже причина для замены. Вкладыш просто слипается с шейкой коленчатого вала. Двигатель глохнет. Среди причин – густая смазка с большим количеством мусора, отсутствие масла, несоблюдение моментов затяжки шатунных подшипников.

Заключение

Как видно, вкладыши – это небольшие, но очень важные детали для беспроблемной работы двигателя. Без них бы двигатель попросту не работал. Это технологичные изделия, способные выдерживать высокие нагрузки, большие температуры и запредельные обороты. И именно по причине наличия вкладышей в двигателе нужно чаще менять масло – грязь убивает подшипники. Сами элементы стоят не так дорого, однако для их замены нужно полностью разбирать двигатель. Эта работа не из легких, требующая знаний, опыта и наличия большого количества времени.

Вкладыши коренных и шатунных подшипников коленчатого вала

Вкладыши коренных и шатунных подшипников

Даже если вкладыши коренных и шатунных подшипников планируется заменить при ремонте двигателя, старые вкладыши надо внимательно проверить, так как они могут дать очень ценную информацию о состоянии двигателя (см. рисунок). Повреждение вкладыша происходит из-за недостаточной смазки, наличия загрязнений других посторонних частиц, перегрузки двигателя и коррозии. Независимо от причины выхода из строя вкладыша ее необходимо устранить перед сборкой двигателя, чтобы она не появилась в последующем. Для осмотра вкладышей их необходимо извлечь из постелей блока цилиндров, крышек коренных подшипников коленчатого вала и нижних головок и крышек шатунов, затем положить на чистую поверхность в том же порядке, в котором они были установлены на двигателе. Это позволит соотнести причины повреждения вкладыша с соответствующей шейкой коленчатого вала. Загрязнения и другие посторонние частицы попадают в двигатель разным путем. Загрязнения могут остаться в двигателе во время сборки или попасть в него через фильтры или систему принудительной вентиляции картера. Вместе с маслом загрязнения направляются к подшипникам. Частицы металла, появляющиеся при работе двигателя и в результате его естественного износа, встречаются часто. Абразивные частицы иногда остаются в деталях двигателя после ремонта, особенно если запасные части не были тщательно очищены рекомендуемыми методами. Независимо от источника эти инородные частицы вкрапливаются в мягкий материал вкладыша и поэтому хорошо заметны. Недостаток смазки (или неисправность системы смазки) имеет множество взаимосвязанных причин.

Чрезмерный нагрев (который делает более тонкой пленку масла), перегрузка (при которой масло вытесняется из рабочей зоны подшипника) и масляное «голодание» или «выброс» масла (из-за увеличенных зазоров в подшипниках, износа масляного насоса, высокой частоты вращения двигателя) — все это вносит определенный вклад в ухудшение смазки. Закупорка смазочных каналов, обычно возникающая из-за несовпадения отверстий смазочного канала и вкладыша, также вызывает масляное голодание и разрушение вкладыша. Когда нехватка масла вызвана повреждением вкладыша, антифрикционный слой стирается и выдавливается из стальной подложки вкладыша. Температуры могут так возрасти, что стальная подложка приобретает голубой цвет из-за перегрева. Стиль вождения также может влиять на долговечность подшипников. При движении с полным дросселем, на низкой передаче (при перегрузке двигателя) вкладыши подвергаются очень большим нагрузкам, возникает тенденция к выдавливанию масляной пленки. Под действием нагрузки форма вкладышей изменяется, что вызывает появление мелких трещин на рабочей поверхности (усталостное разрушение). В результате антифрикционный слой в некоторых местах истончается, возникают задиры. Поездки на короткие расстояния приводят к коррозии вкладышей, так как теплота не полностью прогретого двигателя недостаточна для удаления конденсата и агрессивных газов. Эти продукты сгорания попадают в масло, образуя кислоту и осадок. Поскольку масло направляется к подшипникам двигателя, кислота разрушает антифрикционный слой вкладышей. Неправильная установка вкладышей при сборке двигателя также приведет к их выходу из строя. Чрезмерная затяжка крышек подшипников приводит к уменьшению зазора в подшипниках, и, как результат, к масляному голоданию. Загрязнения или посторонние частицы вкрапливаются в антифрикционный слой вкладыша, что приводит к появлению неровностей на вкладыше и, в конечном счете, к его повреждению.

Проверка зазора между вкладышами и коренными шейками коленчатого вала:

Первый главный этап сборки двигателя — это установка коленчатого вала. Считается, что к этому моменту блок цилиндров и коленчатый вал очищены, проверены и отремонтированы или заменены.

Перевернуть блок цилиндрами вниз. Отвернуть болты крепления крышек коренных подшипников и снять крышки. Разложить крышки по порядку, чтобы установить их на прежние места. Если вкладыши не снимались, извлечь их из постелей блока и крышек коренных подшипников. Очистить постели блока и поверхности крышек под вкладыши чистой ветошью, не оставляющей волокон. Они должны быть безупречно чистыми. Очистить задние поверхности новых вкладышей коренных подшипников и уложить один из них в постель блока цилиндров. Если один из двух вкладышей с канавкой, то его необходимо установить в гнездо блока. Другой вкладыш вставить в соответствующую крышку коренного подшипника. Убедиться, что усик вкладыша вошел в паз гнезда блока или крышки.

Внимание: Смазочные отверстия в блоке цилиндров должны быть совмещены со смазочными отверстиями вкладышей.

При установке вкладыша не использовать молоток, принять меры предосторожности, чтобы не допустить появления вмятин и задиров на поверхностях вкладыша. Смазывать детали моторным маслом на этом этапе не требуется. Перед окончательной установкой коленчатого вала следует проверить зазор между вкладышами и коренными шейками. Отрезать несколько кусков требуемого размера пластмассовой калиброванной проволоки и положить их на каждую коренную шейку коленчатого вала параллельно оси коленчатого вала (см. рисунок). Снова установить крышки на соответствующие шейки.

Начиная со среднего коренного подшипника и далее последовательно в направлении крайних, затянуть болты крепления всех крышек коренных подшипников моментом, указанным в Руководстве по ремонту. Не вращать коленчатый вал во время этой операции. Отвернуть болты и осторожно снять крышки коренных подшипников. По сплющиванию пластмассовой калиброванной проволоки на каждой шейке определить по шкале, нанесенной на упаковке проволоки, величину зазора между вкладышем и коренной шейкой вала (см. рисунок). Сравнить полученный зазор со значением, приведенным в Руководстве по ремонту. Если зазор не соответствует требуемому значению, возможно установлены вкладыши несоответствующего размера (это значит, что потребуются другие).

Буквенные обозначения на блоке цилиндров:

На двигателях некоторых типов (например, на λ-3,3) класс диаметра каждой из пяти опор под вкладыши коренных подшипников выбит на блоке цилиндров. Наряду с цифрами и полосками, выбитыми на коленчатом валу (маркировка класса диаметров коренных шеек), эти метки необходимо использовать, чтобы правильно подобрать вкладыши.