Описание основных причин износа коренных и шатунных вкладышей

Резкий стук на холостых? — проверяем шатунные и коренные вкладыши

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания в процессе работы подвергается значительным температурным и механическим воздействиям. Конструкция кривошипно-шатунного механизма поддерживается вкладышами, которые выполняют функцию подшипников скольжения. Они изготавливаются из металла, имеют точную геометрическую форму полукольца. Поверхность детали защищена прочным антифрикционным покрытием.

Конструкция и функции шатунных и коренных вкладышей

Главные детали вращения ДВС крепятся и работают с помощью этих элементов, которые отличаются своим устройством и предназначением:

    Коренные вкладыши располагаются внутри моторного блока. Их главной задачей является фиксация коленчатого вала, облегчение его вращения. Они изготавливаются в форме полуколец, которые охватывают шейки КВ.

Этот вид вкладышей является опорой для коленчатого вала внутри блока двигателя, выполняя функции подшипников скольжения при его вращении.

В основе находится стальная пластина со специальным антифрикционным покрытием, которое состоит из мягких материалов.

Оба вида вкладышей при работе обильно смазываются моторным маслом, поэтому непосредственный контакт между трущимися поверхностями полностью отсутствует. Данные элементы имеют отверстия для смазки, замки для фиксации внутри «постели».

Все вкладыши можно разделить по конструкции на две основные группы:

    Биметаллические. В их основе находится пластина из металла толщиной 0,9-4 мм, покрытая антифрикционным напылением (0,25-0,4 мм). Защитный слой изготавливается из сплавов меди, свинца, алюминия, олова и других мягких сплавов.

Благодаря такой защите, вкладыши могут прирабатываться даже к поверхностям со значительными геометрическими дефектами. Кроме того, этот подшипник обладает хорошей адсорбцией.

  • Триметаллические. Данные элементы отличаются наличием третьего слоя толщиной 0,012-0,025 мм. Он состоит из сплавов свинца, олова, меди. Это улучшает защитные, антифрикционные свойства детали.
  • Эксплуатационный ресурс подшипников скольжения напрямую зависит от их состояния, рабочих зазоров. Материал вкладышей защищает от износа шейки коленчатого вала. Вкладыши не дают образовываться здесь задирам, прихватам.

    Симптомы износа вкладышей шатуна

    Со временем в процессе эксплуатации подшипники скольжения изнашиваются, поэтому их требуется менять. Об этом свидетельствуют потери мощности двигателя и стуки при его работе. Отличить по звуку изношенные шатунные и коренные вкладыши вполне возможно, поскольку данные проявления действительно разные:

    1. В первом случае стуки более резкие. Они хорошо прослушиваются на холостых оборотах при резком нажатии на педаль акселератора.
    2. Для более точной диагностики можно начать отключать по очереди свечу каждого из цилиндров. Если в какой-то момент стуки пропадают, то это проясняет ситуацию. Именно здесь находятся изношенные элементы.
    3. Еще одним признаком износа этих деталей является резкое падение давления масла. Здесь нужно быть особенно внимательным, поскольку это может быть не единственной причиной.

    Дефекты на рабочей поверхности подшипников могут свидетельствовать о попадании грязи внутрь мотора. Мусор здесь – это первопричина быстрого износа данных деталей. Решить проблему можно только их заменой. В этом случае нужно проверить форму шейки коленчатого вала, а также геометрию опор подшипника.

    Признаки выхода из строя коренных вкладышей

    Изношенные элементы этого вида проявляются металлическими глухими стуками на холостых оборотах, частота которых заметно усиливается при ускорении вращения коленчатого вала. На фоне громких звуков мотор так и норовит заглохнуть.

    При заклинивании шейки коленчатого вала автомобиль не сможет больше передвигаться. Это вызвано тем, что коренные элементы постепенно изнашиваются. Между ними и шейками коленчатого вала увеличиваются зазоры, появляются стуки и другие подозрительные шумы. При этом давление моторного масла будет резко падать.

    Таким образом, если внутри мотора что-то застучало, то нужно незамедлительно прекращать эксплуатацию автомобиля. При таких обстоятельствах внутри двигателя провернутся вкладыши коленчатого вала. Чтобы исключить подобные ситуацию, нужно стараться избегать экстремальных режимов езды, перегрева двигателя, важно вовремя менять моторное масло, фильтры.

    Проверка состояния вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала

    Проверка состояния вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала

    Типичные примеры износа вкладышей 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.

    Читайте также  Автомагнитола sony небольшой ремонт и восстановление

    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.

    Вкладыши шатунные: описание,причины поломки,фото,видео.

    Современный двигатель является весьма сложным устройством, состоящим из большого числа деталей. Одним из самых важных считается коленчатый вал и все связанные с ним детали, передающие энергию топлива сгорания на колёса, придавая им вращение. Составной частью коленвала являются вкладыши коренные и шатунные, которые во время работы мотора первыми приходят в движение.

    Что такое шатунные вкладыши коленвала?

    Как уже стало понятно из предисловия, шатунные вкладыши коленвала – это подшипники скольжения шатунов коленчатого вала, которые придают ему вращательные движения. Вращение возникает в результате микровзрывов в камерах сгорания цилиндров ДВС. Данная автомобильная система постоянно работает в условиях высоких скоростей и предельных нагрузок. Поэтому возникает острая необходимость минимизирования трения деталей, ведь в противном случае может произойти мгновенный выход двигателя из строя. Для наиболее полного снижения силы трения между деталями двигателя внутреннего сгорания, они покрываются особой маслянистой тонкой плёнкой.

    Обеспечивается она благодаря системе автомобильной смазки двигателя. Плёнка появляется только в том случае, когда масло находится под достаточно сильным давлением. Вкладыши коленчатого вала и его шейка также разделены такой микроскопической масляной прослойкой. Именно благодаря такой защите сила трения сводится к минимуму настолько, настолько это возможно. Из этого можно сделать вывод, что шатунные вкладыши коленвала – это определённые защитные элементы, которые увеличивают эксплуатационный срок важнейшей части мотора автомобиля. Давайте сначала упомянем то, что их существует две категории: коренные и шатунные.

    Вкладыши шатунного типа располагаются между шатунами и шейками коленчатого вала. Коренные схожи с первыми в своём эксплуатационном предназначении, но расположены на коленчатом валу в том месте, где он проходит через корпус двигателя внутреннего сгорания. Вкладыши коленвала имеют различный внутренний диаметр. Это зависит от типа двигателей, для которых они производятся. Ремонтные вкладыши коленвала различаются между собой и, конечно же, отличаются от новых, которые установлены на автомобиль, только сошедший с конвейера. Различаются между собой ремонтные вкладыши коленвала лишь отметкой, кратной 0,25 мм. То есть их размерный ряд по внутреннему диаметру выглядит примерно следующим образом: 0,25; 0,5; 0,75; 1 мм и т.д.

    Причины поломки

    Из-за высоких нагрузок данные части коленвала имеют повышенный риск поломки. Основными причинами возникающих проблем с данными элементами являются их физический износ и проворачивание. Первая считается естественной поломкой, поскольку со временем они имеют свойство стираться, это ведёт к большему ходу вала и сниженной подаче масла из-за низкого давления.

    Вторая ситуация происходит потому, что пластина вкладышевого элемента слишком тонкая и при проворачивании он слипается с шейкой коленвала. Это фактически ведёт к поломке двигателя. Причины второго случая могут быть такими:

    • предельные показатели вязкости смазки, попадание в неё вредных примесей или полное отсутствие таковой;
    • плохое натяжение для поставленных подшипниковых крышек;
    • смазка слишком жидкая;
    • двигатель часто эксплуатируется в условиях регулярных перегрузок.

    Почему проворачивает шатунные вкладыши или вкладыши коленвала

    Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.

    С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:

    • недостаточная фиксация вкладыша;
    • сильное трение по поверхности вкладыша;

    Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.

    Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.

    Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.

    Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.

    Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.

    Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.

    Читайте также  Признаки перегрева двигателя

    Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.

    По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.

    По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.

    Почему проворачивает шатунные вкладыши или вкладыши коленвала

    Вкладыши шатунов или коленвала являются подшипниками скольжения, на которые дополнительно подается моторное масло из системы смазки двигателя. Данное решение позволяет нагруженным деталям свободно и легко перемещаться, при этом достигается такое сопряжение нагруженных элементов, в котором отсутствуют зазоры и люфты. Под такими подшипниками скольжения следует понимать высокопрочный стальной лист особой формы, на который нанесено специальное антифрикционное покрытие.

    Проворачивание шатунных вкладышей или вкладышей коленвала является серьезной неисправностью, которую необходимо устранять незамедлительно. Чаще всего водитель узнает о возникшей проблеме благодаря появлению отчетливого характерного шатунного стука или стука коленчатого вала двигателя. Дальнейшая эксплуатация ДВС, в котором провернут вкладыш, крайне не рекомендуется, так как поломки данного рода причиняют значительный ущерб не только сопряженным деталям, но и другим узлам силового агрегата. Далее мы поговорим о том, что делать, если провернуло шатунный вкладыш, какой может быть причина и последствия в результате такой поломки.

    Почему проворачивает вкладыши?

    Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.

    С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:

    • недостаточная фиксация вкладыша;
    • сильное трение по поверхности вкладыша;

    Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.

    Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.

    Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.

    Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.

    Вполне очевидно, что если масляная пленка будет иметь недостаточную толщину или прорвется, коэффициент трения начнет увеличиваться. Работа сопряженных деталей, которые испытывают постоянную нагрузку, в подобных условиях будет означать, что проворачивающий момент увеличился. Если проще, чем больше сила трения, тем сильнее возрастают риски проворачивания вкладышей коленвала при таких увеличенных нагрузках.

    Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.

    Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.

    Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.

    По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.

    Добавим, что определенное влияние оказывает и вязкость масла в двигателе. Более вязкие масла вызывают увеличенный момент трения в нагруженных парах. Параллельно с этим толщина пленки вязкого масла также больше в месте сопряжения деталей. Однако это не значит, что нагруженные детали будут защищены от повышенного или сухого трения. Дело в том, что вязкая смазка может просто не доходить до места трения в необходимом количестве, что приводит, в свою очередь, к уменьшению толщины пленки или даже ее разрыву.

    По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.

    Читайте также  Какие колеса подходят на приору

    Последствия проворота вкладышей

    Начнем с того, что проворачивание шатунных вкладышей двигателя при своевременном определении поломки является менее серьезной проблемой по сравнению с проворачиванием коренных вкладышей коленвала. Если же проблему выявили поздно, тогда последствия для ДВС могут быть разными. Бывает так, что после проворачивания шатунного вкладыша двигателю может понадобиться дорогостоящий капитальный ремонт.

    Распространена и такая ситуация, когда провернутый шатунный вкладыш попросту меняют на новый и двигатель работает дальше. Отметим, что делать так не рекомендуется по причине того, что ресурс отремонтированной таким образом сопряженной пары шатун-шейка коленвала может быть сильно сокращен (на 60-70%). Более приемлемым вариантом принято считать подход, когда меняется шатун, в котором провернуло вкладыш. Также шатун часто подлежит замене и по причине того, что в результате проворачивания вкладыша ломается замок шатуна. Оптимальным же способом ремонта принято считать расточку коленвала и замену вкладышей/шатунов.

    Шлифовка коленвала после проворачивания вкладыша обычно является необходимой операцией, так как на шейке появляются задиры. После разборки двигателя коленчатый вал необходимо промерять, после чего осуществляется его расточка с учетом последующей установки новых вкладышей ремонтного размера. Только так удается добиться необходимого состояния поверхностей и правильного натяга вкладыша после установки.

    Что в итоге

    С учетом приведенной выше информации можно сделать вывод о том, что появление стука в двигателе является поводом для немедленного прекращения эксплуатации ТС. Также следует учитывать, что на состояние вкладышей сильно влияет и температурный режим работы силового агрегата. Другими словами, перегрев двигателя может привести к проворачиванию шатунных или коренных вкладышей, заклиниванию мотора и т.д. В таком случае двигатель может полностью прийти в негодность, так как разбивается постель коленвала, выходит из строя сам коленчатый вал, блок цилиндров и т.д.

    Что касается моторного масла, необходимо использовать только те ГСМ, которые соответствуют всем требованиям и необходимым допускам завода-изготовителя силового агрегата. Также масло и масляный фильтр необходимо своевременно менять, не допускать попадания грязи и механических частиц в смазку. Повышенного внимания заслуживает и сама система смазки, так как снижение производительности или неисправности могут привести к масляному голоданию, в результате чего существенно повышается риск проворачивания вкладышей.

    Напоследок добавим, что бензиновый двигатель нуждается в прогреве после холодного запуска, затем ездить необходимо без нагрузок до момента выхода силовой установки на рабочие температуры. В случае с дизелем мотор прогревается в движении, до полного прогрева не рекомендуется резко нагружать агрегат. Также следует помнить, что как новый двигатель, так и мотор после ремонта нуждается в обкатке, так как нагруженные пары и сопряженные элементы нуждаются в притирке.

    Описание основных причин износа коренных и шатунных вкладышей

    С целью определения закономерностей возникновения отказов подшипников скольжения в условиях рядовой эксплуатации был произведен статистический анализ состояния поверхностей трения вкладышей, демонтированных с двадцати двигателей 4ЧН 11/12,5 (Д-240Т) [2, 3], имеющих различное количество часов наработки в эксплуатации и вышедших из строя по причине разрушения вкладышей.

    Анализ результатов эксплуатации двигателей позволил установить, что в период их наработки до 1000 моточасов постепенных (износовых) отказов не наблюдается. При наработке двигателей, превышающих указанное время, вероятность отказов по причине износа постоянно возрастает. При наработке более 1200 моточасов количество отказов по причине задиров заметно снижается. В то же время между трущимися поверхностями (коленчатый вал-вкладыш) неизбежно оказываются абразивные частицы, поступающие вместе с загрязненным воздухом или смазкой, а также продуктами износа. Эти частицы, имеющие большую твердость, чем поверхность трения, начинают нарушать слой смазочного материала, пластически деформируя одну или обе поверхности, образуя на них различной глубины и ширины риски, царапины и даже участки выкрашивания (рис. 1).

    Рис. 1. Поверхности шатунных вкладышей после наработки в условиях рядовой эксплуатации 6000 моточасов

    Заметим, что параметры шероховатости Ra поверхностей шеек коленчатого вала и вкладышей отличаются незначительно. На рис.2 приведены результаты измерения Ra (объем выборки 57 шеек) и вкладышей коренных и шатунных подшипников (объем выборки 118 штук) до сборки двигателя, а на рис. 3 — после наработки в условиях рядовой эксплуатации 2000. 25000 моточасов. Выборочное среднее значение поверхностей шеек и вкладышей приведено в правом верхнем углу.

    Рис. 2. Кривые плотности вероятности распределения параметра Ra исходной шероховатости шеек коленчатых валов (1) и вкладышей (2)

    Рис. 3. Характеристики рассеивания параметра Ra шероховатости шатунных шеек (1) и вкладышей (2) на месте контакта, соответствущем действию максимальных газовых сил (наработка двигателей в эксплуатации 2000. 2500 ч.)

    Анализ кривых распределения параметров шероховатости вкладышей показал, что среднее значение для изношенных вкладышей в 1,85 раза больше, чем новых.

    Для обеспечения надежности подшипников скольжения ДВС их, как правило, изготовляют трехкомпонентными из легкого сплава на стальной основе (с гальваническим слоем заливки). Такие подшипники менее склонны к износу и меньше чувствительны к инородным телам (стружка или частицы износа), нежели значительно более твердые подшипники из свинцовистой бронзы. Для увеличения несущей способности подшипников скольжения фирма Миба разработала «желобчатый» подшипник с продольными канавками [4]. На рабочей поверхности подшипника имеются свободно нанесенные пояски легкого металла, обладающего большей твердостью по сравнению с мягкой свинцовистой заливкой, с желобками между ними, расположенными по периметру и заполненными слоем заливки, которые задерживают продукты износа и способствуют снижению появления задиров.

    Кроме того, для снижения вероятности проворачивания шатунных вкладышей в автомобильных дизелях часто повышают давление в системе смазки на 0,08. 0,1 МПа за счет увеличения производительности масляного насоса [5].

    В мероприятиях по повышению надежности ДВС, снижению металлоемкости и расхода запасных частей важное место занимает работа по созданию промышленной технологии упрочнения быстро изнашиваемых деталей (поршневые кольца, поршни, коленчатые и распределительные валы), что позволяет отказаться от замены традиционных металлов на новые высококачественные металлы и сплавы, снизить простои и затраты на ремонт силовых агрегатов. В двигателестроении давно ведутся работы по упрочнению деталей методом нанесения плазменных упрочняющих покрытий [6].

    Приведем пример влияния плазменного упрочняющего покрытия на износостойкость шеек коленчатых валов, изготовленных из стали 45Х, по результатам сравнительных стендовых испытаний на дизеле 4ЧН 11/12,5 (Д-240Т) [2, 3] с использованием моторного масла М-10Г2 и дизельного топлива марки Л.

    Плазменное напыление шеек коленчатых валов производилось в течение 38 мин на серийной установке УПУ-ЗД смесью порошков ПН85Ю15 (массой 70 %) и ПН55Т45 — 30 %.

    Для сравнительных испытаний были исследованы четыре коленчатых вала: первый — с шейками, упрочненными закалкой ТВЧ по серийной технологии; второй — упрочнение шеек плазменным напылением порошковой смесью грануляцией до 100 мкм; третий и четвертый — упрочнение то же, но грануляцией до 160 мкм.

    Двигатели работали в специальном режиме четырехчасовых повторяющихся циклов с введением в моторное масло со скоростью 1 г/ч кварцевой пыли с удельной поверхностью 0,56 м 2 /г (ГОСТ 8002-74). Продолжительность испытаний двигателя с каждым коленчатым валом составляла 140 ч.

    Линейный износ наружной поверхности шеек коленчатых валов определяли путем проведения метрологической экспертизы по ГОСТ 18509-73; массовый износ подшипников — по разности масс вкладышей до и после испытаний на аналитических весах с погрешностью измерения ±0,001 г.

    Результаты сравнительных испытаний представлены в табл. 1.

    Поскольку сравнительные ускоренные испытания для каждого из коленчатых валов проводился с одинаковыми закономерностями ускорения процесса потери надежности, то полученные результаты могут сравниваться друг с другом. По результатам сравнительных ускоренных испытаний износ шеек коленчатых валов 3 и 4, упрочненных плазменным напылением порошковой смесью, в среднем 2. 2,5 раза, а их подшипников в 3. 3,6 раза ниже, чем у валов 1 и 2, упрочненных закалкой ТВЧ, как это выполняется по серийной технологии.

    Таблица 1. Результаты средних износов шеек и массовых износов кладышей