Как называются подшипники коленчатого вала
Перейти к содержимому

Как называются подшипники коленчатого вала

  • автор:

Подшипники двигателя

В данной статье освещается общая теория о провороте вкладышей двигателя.
Что такое вкладыши двигателя?

Прежде, чем приступить к теме заметки, уточним понятия, с которыми мы собираемся оперировать, что бы даже человек далёкий от техники мог представить, о чём идёт речь. Все сталкивались в быту с вращающимися валами, колёсами тех или иных механизмов и знают, что лёгкость вращения этих механизмов обеспечивается наличием в них подшипников.
В двигателях внутреннего сгорания есть вращающаяся, тяжело нагруженная деталь — коленчатый вал. Он тоже устанавливается на подшипники. Из конструктивных соображений чаще всего используются подшипники скольжения. Конструкция подшипником может быть весьма разнообразной, но совершенствование конструкций двигателей привело к тому, что в настоящее время практически повсеместно в качестве подшипников применяется стальной лист с нанесённым на него антифрикционным покрытием определённого размера и формы. Такие детали называются вкладышами.
Вкладыши устанавливаются в специально подготовленные для них места, называемые постелями, в строго фиксированном состоянии. Необходимость фиксации вкладышей связана во первых с тем, что на вкладышах имеются отверстия для прохода смазочного масла и они должны совпадать со сверлениями в постелях. А во вторых — что бы обеспечить трение по специально подготовленным для этого поверхностям.

Чтобы понять причины проворачивания вкладышей, разберем два основных вопроса:

— что заставляет вкладыши проворачиваться

— что удерживает вкладыши от проворота

1. Из курса физики мы знаем, что сила трения возникает при скольжении двух тел относительно друг друга при наличии нагрузки. Величина сил трения зависит от величины нагрузки на пару трения и от величины коэффициента трения. Для снижения сил трения используются антифрикционные материалы, обладающие низким коэффициентом трения.

В двигателях конструктивно этот вопрос решён нанесением антифрикционного материала на поверхность вкладыша. Коленчатый вал двигателя совершает относительно вкладышей вращательное движение и в результате действия сил трения возникает момент трения, пытающийся провернуть вкладыши относительно посадочных мест.

2. От проворачивания и от смещения в посадочных местах вкладыши удерживаются «усиком» на каждом вкладыше. Все вкладыши в «постели» удерживаются за счёт натяга, с которым устанавливается вкладыш. Величина натяга задаётся конструктивно.

Для обеспечения нужного натяга вкладыш

строение вкладышей провернуло вкладыши.

и разбиваются на размерные группы. Размерная группа вкладыша, присутствующая в маркировке, выбирается исходя из конкретного значения диаметра «постели» под вкладыш

усик показан стрелкой

Причины проворачивания вкладышей двигателя

Первая — повышенный момент трения, который стремится провернуть вкладыши и пониженное усилие, удерживающее вкладыши на месте (вкладыш установлен с недостаточным натягом). Как правило, на машинах серийного производства случаи с нарушением натяга встречаются очень редко. Обычно нарушение натяга возникает после неквалифицированного ремонта двигателя, когда неправильно выполнялся подбор вкладышей. Под действием неравномерных нагрузок ослабленная посадка вкладыша приводит к его вибрации, нарушению смазочной плёнки и к местным прихватываниям. В результате вкладыш начинает проворачиваться, а удерживающий усик не в состоянии противостоять проворачивающему моменту на вкладыше.

Вторая причина проворачивания вкладышей двигателя это повышенный момент трения, связанный с режимом работы подшипников. При работе двигателя на расчётных режимах вкладыши работают в условиях жидкостного трения. Между рабочей поверхностью вкладыша и шейкой вала возникает масляная плёнка, предотвращающая прямое взаимодействие деталей. Момент трения в подшипнике минимальный. Для двигателей мощность до 200 л. с. окружные усилия на вкладыш составляют примерно 0,1кгс – 1кгс. Величина силы трения пропорциональна нагрузке, и это при постоянном коэффициенте трения. Иногда целостность масляной плёнки может нарушаться и коэффициент трения начинает расти. Тогда, даже при постоянной нагрузке, увеличивается проворачивающий момент и создаются условия для проворачивания вкладышей. Повышенная нагрузка уменьшает толщину масляной плёнки, увеличивая риск её разрушения. При этом выделяется больше тепла, что ведёт к росту локальных температур в зоне трения. Происходит разжижение смазки, что приводит к дальнейшему снижению толщины масляной плёнки и увеличению вероятности появления прихватов в трущейся паре.

Процесс образования масляной пленки между двумя контактирующими и движущимися относительно друг друга деталями зависит от скорости взаимного перемещения. В таких случаях говорят о гидродинамическом режиме трения, когда масляная плёнка затягивается в зазор между трущимися деталями, разъединяя детали. С увеличением скорости плёнка затягивается в зазор эффективней (плёнка становится более толстой). Но рост скорости приводит к росту величины количества тепла, выделяющегося при трении. Температура масла повышается, и оно становится более жидким. Это приводит к снижению толщина плёнки, вследствие разжижения масла.

Коэффициент трения зависит от шероховатости и точности геометрии контактирующих поверхностей и наличия посторонних частиц в масле (неровности поверхности, посторонние частицы, нарушают целостность плёнки, приводя к появлению зон работающих в режиме полусухого трения). Эти факторы особенно сильно сказываются на начальном периоде эксплуатации машины, во время приработки деталей. За этот период эксплуатации происходит срабатывание микронеровностей, разрушающих масляную плёнку. В этот момент трущиеся пары наиболее чувствительны к перегрузкам.

На проворачивающем моменте сказывается вязкость масла. Чем она больше, тем больше сила (момент) трения. В тоже время с увеличением вязкости, растёт толщина масляного клина в трущейся паре. С другой стороны вязкое масло не может поступать в нужных объёмах в зону трения, и это приводит к снижению толщины масляного клина вплоть до его местного разрушения. Совокупность разно направленных процессов, связанных с вязкостью масла, затрудняет однозначную трактовку влияния масла на проворачивание вкладышей. В этом случае определяющим становится такое индивидуальное свойство марки масла как смазывающая способность (прочность сцепления масла с металлом).

Теперь, зная причины проворачивания вкладышей двигателя, Вы сможете представить факторы риска появления задира и проворота вкладышей при использовании техники при длительной нагрузке на малых скоростях, непрогретом масле или недавно вышедшей из ремонта.
всем удачи!

1.3 Подшипники коленчатого вала

Опорой для рамовых шеек коленчатого вала служат рамовые подшипники. В судовых дизелях применяют подшипники скольжения.

Подшипник состоит из двух вкладышей (4) и (8) (рисунок 1.5 а), залитых антифрикционным сплавом, и крышки (2).

Условия работы подшипника определяются многими факторами, из которых основными являются: значение и характер нагрузки на подшипник; скорость скольжения шейки вала; масляный зазор; сорт масла, его температура и расход через подшипник; свойства материалов основы вкладыша и антифрикционного рабочего слоя.

К конструкции подшипника предъявляют следующие основные требования: высокая жесткость; обеспечение условий создания масляного «клина»; хороший теплоотвод от вкладышей; минимальные перепады давлений в потоке масла через подшипник (для предотвращения кавитационных разрушений рабочего слоя); антифрикционный сплав должен выдерживать большие ударные нагрузки и давления (максимальное давление на подшипник от действия газовых и инерционных сил в МОД достигает 14 МПа, в форсированных СОД—35 МПа), малый коэффициент трения, высокая усталостная прочность, коррозионно-, кавитационно- и износостойкость, способность поглощать твердые частицы и хорошо прирабатываться.

Материалом для изготовления вкладышей подшипников служит малоуглеродистая сталь марок 10 и 15 или бронза. Вкладыши подшипников МОД обычно заливают баббитом (Б83, Б89 и Б90), а вкладыши СОД средней мощности — бронзой (Бр. СЗО) или алюминиевым сплавом (АСМ, АО20-1). Для ускорения приработки рабочий слой вкладыша часто покрывают тонким слоем олова, свинца или индия (гальваническим способом);

В современных форсированных СОД применяют тонкостенные четырехслойные вкладыши, состоящие из стальной основы слоя свинцовистой бронзы или оловоалюминиевого сплава толщиной 0,5—1,5 мм, разделительного слоя никеля толщиной 0,001-0,002 мм и рабочего слоя баббита или свинцово-оловянистого сплава (90 % свинца, 7 % олова, 3 % меди) толщиной 0,04—0,06 мм.

Стальная основа придает вкладышу необходимую жесткость; слой свинцовистой бронзы или оловоалюминиевого сплава воспринимает нагрузку и повышает усталостные характеристики рабочего слоя, а в случае его износа является предохранительным слоем, предотвращающим задир шейки вала; разделительный слой никеля предотвращает межслоевую диффузию (свинца в бронзу); рабочий слой (мягкий и пластичный материал) обладает хорошими приработочными и противоизносными свойствами и способностью поглощать твердые частицы.

Применяют вкладыши подшипников с неоднородной рабочей поверхностью: после заливки на стальную основу на слое бронзы выполняют ромбовидные выступы или кольцевые канавки; рабочий слой, нанесенный на такую поверхность гальваническим способом, будет иметь разную толщину, причем участки малой толщины воспринимают нагрузки, а участки большой толщины служат поглотителями инородных частиц.

По конструкции различают рамовые подшипники с толстостенными (обычно двухслойными) и тонкостенными (многослойными) вкладышами, подвесные и установочные (опорно-упорные).

Масляный зазор в подшипнике регулируют набором латунных прокладок (6) (рисунок 1.5, а), которые прикрепляют к верхнему вкладышу винтами (7) или фиксируют штифтами (11) (рисунок 1.5 б). Набор прокладок снижает жесткость подшипника, поэтому в современных СОД их не устанавливают (рисунок 1.5 в), а при увеличении масляного зазора заменяют вкладыши.

Рисунок 1.5 – Рамовые подшипники дизелей

Крышки подшипников для упрощения изготовления и монтажа в некоторых МОД применяют составные (рисунок 1.5 а). К раме дизеля крышку крепят шпильками, винтовыми или винтогидравлическими (9) (рисунок 1.5 б), (13) (рисунок 1.5 г) распорными домкратами. В современных дизелях шпильки затягивают гидравлическими домкратами, конструктивно подобными домкратам для затяжки анкерных связей. У некоторых дизелей последних моделей применяют электротермическую затяжку шпилек. Крепление крышки домкратами позволяет упростить разборку подшипника, уменьшить размеры крышки и расстояние между анкерными связями (при этом уменьшается момент, изгибающий крышку и поперечную балку фундаментной рамы).

Подвод масла к холодильникам подшипника осуществляется всегда через его наименее нагруженную зону. В МОД и СОД масло обычно подводят сверху по кольцевой канавке (f) на рабочей поверхности верхнего вкладыша или по кольцевой канавке (g) в крышке подшипника (рисунок 1.5 г) и далее через отверстия в верхнем вкладыше в кольцевую канавку (h) на его рабочей поверхности. В первом случае для подвода масла использована трубка (1), ввернутая во вкладыш, а во втором — винтогидравлические домкраты (13). Для упрощения разборки подшипника в некоторых МОД масло подводят снизу по каналу (d) в канавке с постели (рисунок 1.5 б) и далее по сверлениям (b, а) во вкладышах к холодильникам.

В соответствии с гидродинамической теорией смазки, а также из-за концентрации напряжений канавки на рабочей поверхности нагруженных вкладышей нежелательны. Однако для обеспечения постоянного потока масла в кривошипный подшипник канавку делают не только на верхнем, но иногда и на части нижнего вкладыша (канавка g на рисунке 1.5 г).

Подвесные рамовые подшипники воспринимают полное давление газов и силы инерции, поэтому их нижние половины (14) (рисунок 1.5 д) делают всегда массивными и крепят к станине вертикальными шпильками (15) и поперечными болтами (16).

У некоторых мощных СОД крышки подвесных подшипников крепят к станине анкерными связями. Например, у дизеля МАН — Бурмейстер и Вайн L58/64 с двумя комплектами анкерных связей верхние связи стягивают верхнюю часть станины, рубашки и крышки цилиндров, а нижние — станину и крышки подвесных подшипников.

Для предотвращения осевого перемещения коленчатого вала один из рамовых подшипников (со стороны маховика или шестерни привода распределительного вала) делают установочным (опорно-упорным), что позволяет сохранить номинальные зазоры в передаче во время работы дизеля. Коленчатый вал нагревается и удлиняется больше, чем фундаментная рама (удлинение 1 м длины вала составляет 0,01 мм/°С), поэтому для обеспечения свободного удлинения вала при его нагреве в одном направлении в установочном подшипнике предусматривают минимальный осевой зазор, а остальные рамовые подшипники выполняют меньшей длины, чем рамовые шейки вала. У установочного подшипника имеются залитые антифрикционным сплавом торцовые упорные поверхности, съемные упорные кольца или сегменты, в которые упираются бурты рамовой шейки или торцовые поверхности щек кривошипов.

Установочный подшипник не рассчитан на упор гребного, винта, поэтому при работе дизеля на винт предусматривают судовой упорный подшипник (отдельный или встроенный в раму дизеля). При наличии установочного и судового упорного подшипника осевой зазор в последнем должен быть меньше.

Как устроены подшипники коленчатого вала кратко

Коленчатый вал ДВС

Коленчатый вал (коленвал) двигателя – это одна из важных деталей КШМ, расположенная в цилиндровом блоке. Вал преобразует поступательные движения поршней во вращательный момент, который через трансмиссию передается на колеса автомобиля.

Устройство коленчатого вала

Сложная конструкция коленвала представлена в виде расположенных по одной оси колен – шатунных шеек, соединенных специальными щеками. При этом количество колен зависит от числа, формы и месторасположения цилиндров, а также тактности двигателя автомобиля. С помощью шатунов шейки соединяются с поршнями, совершающими поступательно-возвратные движения.

В зависимости от расположения коренных шеек коленвал может быть:

  • полноопорным – когда коренные шейки расположены по две стороны от шатунной шейки;
  • неполноопорным – когда коренные шейки расположены только по одну из сторон от шатунной шейки.

В большинстве современных автомобильных двигателей применяются полноопорные коленвалы.

Итак, основными элементами коленвала являются:

  • Коренная шейка – основная часть вала, которая размещается на коренных вкладышах (подшипниках), находящихся в картере.
  • Шатунная шейка – деталь, соединяющая коленвал с шатунами. При этом смазка шатунных механизмов осуществляется благодаря наличию специальных масляных каналов. Шатунные шейки в отличие от коренных шеек всегда смещены в стороны.
  • Щеки – детали, соединяющие два типа шеек – коренные и шатунные.
  • Противовесы – детали, которые предназначены для уравновешивания веса поршней и шатунов.
  • Фронтальная (передняя) часть или носок – часть механизма, оснащенная колесом с зубцами (шкивом) и шестерней, в некоторых случаях гасителем крутильных колебаний, который осуществляет контроль над мощностью привода ГРМ (газораспределительного механизма), а также других механизмов устройства.
  • Тыльная (задняя) часть или хвостовик – часть механизма, соединенная с маховиком при помощи маслоотражающего гребня и маслосгонной резьбы, осуществляет отбор мощности вала.

Устройство коленвала

Фронтальная и тыльная сторона коленчатого вала уплотняется защитными сальниками, которые препятствуют протеканию масла там, где выступающие части маховика выходят за пределы блока цилиндров.

Вращательные движения всего механизма коленвала обеспечивают подшипники скольжения – тонкие стальные вкладыши, с защитным слоем антифрикционного вещества. Для предотвращения осевого смещения вала, применяется упорный подшипник, установленный на коренной шейке (крайней или средней).

Коленвал двигателя изготавливается из износостойкой стали (легированной или углеродистой) или модифицированного чугуна, методом штамповки или литья.

Принцип действия коленчатого вала

Несмотря на сложность самого устройства, принцип работы коленвала достаточно прост.

В камерах сгорания происходит процесс сжигания поступившего туда топлива и выделения газов. Расширяясь, газы воздействуют на поршни, совершающие поступательные движения. Поршни передают механическую энергию шатунам, соединенным с ними втулкой или поршневым пальцем.

Шатун в свою очередь соединен с шейкой коленвала подшипником, вследствие чего каждое поступательное поршневое движение преобразуется во вращательное движение вала. После того как происходит разворот на 180˚, шатунная шейка движется уже в обратном направлении, обеспечивая возвратное движение поршня. Затем циклы повторяются.

Процесс смазки коленчатого вала

Смазка коленвала обеспечивается за счет шатунных и коренных шеек. Важно помнить, что смазка коленчатого вала всегда происходит под давлением. Каждая коренная шейка обеспечена индивидуальным подводом масла от общей смазочной системы. Поступившее масло попадает на шатунные шейки по специальным каналам, расположенным в коренных шейках.

В своем блоге буду описывать основы технологии судоремонта, методы дефектоскопии, восстановления и упрочнения деталей, виды и методы ремонта судов и механизмов.Будет приведена технологическая документация на ремонт и изготовление деталей.

Оглавление

Подшипники коленчатого вала.

К подшипникам коленчатого вала дизеля относят рамовые (коренные) и шатунные подшипники. В качестве подшипников коленчатого вала применяют как толстостенные, так и тонкостенные разъёмные подшипники скольжения.
Все подшипники скольжения коленчатого вала можно разделить на три поколения.
Первое поколение подшипников — толстостенные двухслойные, у которых толщина баббита составляет от 1 до 5 мм.
Схема толстостенного подшипника первого поколения:

Толстостенные вкладыши шатунных и рамовых подшипников подгоняют на краску наружной поверхностью (спинкой) к постелям нижней головки шатуна и фундаментной рамы. Прилегание должно составлять не менее 75% общей площади.
При ТО состояние антифрикционного металла проверяют визуально, а износ — измерением масляного зазора.
Второе поколение подшипников — тонкостенные многослойные, с толщиной антифрикционного металла не выше 1,0 мм, который наносят гальваническим способом.
Схема тонкостенного подшипника второго поколения:

Тонкостенные вкладыши к постелям не подгоняют, а проверяют прилегание постели по спинке вкладыша на краску, которое должно составлять не менее 80% поверхности постели.
ТО шатунных подшипников проводят через 9000 ч, рамовых — через 18000 ч, при котором проверяют состояние поверхности вкладышей визуально, а износ определяют измерением толщины несущей поверхности.
Третье поколение подшипников — тонкостенные многослойные, с толщиной антифрикционного металла от 0,02 до 0,08 мм и который наносят ионно-плазменным напылением в вакууме.
Схема тонкостенного подшипника третьего поколения:

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.

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.

Упорный подшипник коленчатого вала в форме полукольца в блоке двигателя

Комплект коренных подшипников коленчатого вала с совмещенными упорными подшипниками

Смазка узлов подшипников коленвала

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).

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

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.

коренные подшипники скольжения

Коренные подшипники поддерживают коленчатый вал в блок-картере и работают в тяжелых эксплуатационных условиях, характеризующихся значительными динамическими нагрузками со стороны шеек коленчатого вала и высокой частотой вращения. При этом в результате трения подшипники нагреваются, и их трущиеся поверхности подвергаются механическому изнашиванию.
Интенсивному изнашиванию коренных подшипников в значительной мере препятствует масляный клин, который образуется в зоне сопряжения подшипник-шейка коленчатого вала при вращении последнего. В результате высокого давления масла в образовавшемся масляном клине коленчатый вал буквально всплывает в масляной пленке, и во время работы двигателя практически не касается поверхности вкладышей.
Тем не менее, износ коренных подшипников развивается динамично, поскольку масляная пленка между шейками вала и поверхностью подшипников образуется при устойчивой частоте вращения и эффективном функционировании системы смазки, которые в условиях пуска двигателя, особенно после длительного перерыва в работе, требуют значительного времени для выхода на оптимальный режим.

К коренным подшипникам предъявляются следующие требования:

  • уменьшение трения и теплоотвода;
  • соосность опор коленчатого вала;
  • высокая жесткость;
  • высокая надежность.

В двигателях внутреннего сгорания могут применяться коренные подшипники качения (обычно роликовые) и подшипники скольжения. Наибольшее распространение получили подшипники скольжения (вкладыши), так как применение подшипников качения связано с усложнением конструкции блок-картера и повышенным гидродинамическим сопротивлением качению роликов по слою смазочного материала при высоких частотах вращения.

Коренные подшипники скольжения выполняют разъемными. Верхняя опорная часть их расположена в перегородке картера, а нижняя размещена в съемной крышке, которая фиксируется на картере болтами или шпильками. Крышки коренных опор в процессе изготовления блока картера и расточке отверстия (постели) под коленчатый вал, обрабатываются совместно с перегородками, поэтому в процессе эксплуатации двигателя нельзя переставлять крышку из одной опоры на другую, поскольку это может привести к нарушению центровки постелей коленчатого вала.
Коренные подшипники скольжения выполняются в виде тонкостенных сменных вкладышей, которые устанавливаются в соответствующих гнездах картера с натягом.

Тонкостенные вкладыши представляют собой изогнутую в полукольцо стальную ленту, на внутреннюю (рабочую) поверхность которых нанесен антифрикционный слой – оловянисто-алюминиевый сплав, содержащий 17,5…22,5 % олова; 0,7…1,3 % меди; по 0,7 % железа, кремния, марганца; остальное – алюминий.

В двигателях с повышенной нагрузкой на подшипники (например, дизели) в качестве антифрикционного слоя коренных вкладышей используется свинцовистая бронза, содержащая 30 % свинца.

коренные вкладыши двигателя

Особенность коренных вкладышей – наличие на их рабочей поверхности отверстий и кольцевых канавок для обеспечения непрерывной подачи масла к шейкам коленчатого вала.

Для обеспечения необходимой жесткости крышки коренных подшипников выполняются массивными с дополнительными ребрами и утолщениями, и крепятся к перегородкам картера с большим моментом затяжки.

Для того, чтобы исключить деформацию, высоконагруженные крышки коренных подшипников дизелей соединяют с картером дополнительными вертикальными или горизонтальными болтами. Во избежание боковых смещений крышки фиксируют обычно установочными штифтами или втулками, либо призонными болтами. Посадка крышки по торцевым плоскостям, отфрезерованным в приливах картера, обеспечивает высокую жесткость всему узлу подшипника.

Подшипники скольжения

Подшипники скольжения

При работе двигателя между вкладышами и шейками коленчатого вала образуется и сохраняется масляная пленка .У масляной пленки две функции.

Главная функция масляной пленки это отделение вкладышей (подшипника) от шейки коленчатого вала. Вторая функция масляной пленки это охлаждение подшипника. При вращении вала генерируется тепло, которое должно отводиться масло, но частично тепло передается на сопрягаемые детали (шатун, опоры вкладышей, картер…).

В современных двигателях основная часть масла используется для охлаждения подшипников, а для смазки нужна лишь незначительная часть этого масла. Толщина масляной пленки определяется такими факторами:

  • Нагрузкой на подшипники;
  • Скоростью работы подшипников;
  • Люфтами в узле подшипника;
  • Вязкость масла.

При нормальной работе двигателя средней форсировки минимальное значение толщины масляной пленки составляет 7-8 мкм. В современных форсированных двигателях до 4 мкм.

Касаемо работы смазки в подшипниках вала ДВС, нужно выделить два физических процесса это гидродинамическая смазка и гидростатическое смачивание.

Итак, гидростатическая смазка вызывается вращением вала. При вращении вала, масло втягивается в подшипник через смазочные каналы и зазор, образуется масляная пленка, которая распределяет равномерно давление, отделяет вал от подшипника. Масло из подшипника отводиться в поперечном направлении.

После прекращения вращения вала, на деталях остается масляная пленка, которая предотвращает соприкосновение вала с подшипником. Амортизация ударных нагрузок – в этом функция гидростатического смачивания.

Гидродинамическая смазка

Гидродинамическое смачивание

Зазор подшипника

Зазор подшипника имеет большое значение для работы двигателя. При уменьшении зазора в подшипнике снижаются шумы, вибрации двигателя увеличивает прилегаемость, что приводит к снижению локальных напряжений в слое подшипника, лучшей амортизации ударных нагрузок и снижению износа деталей. При уменьшении зазора в подшипнике возникают и негативные факторы, такие как снижение теплоотведения из подшипника, что опять же ведет к износу деталей. Зазор подшипника зависит от трех факторов:

  • износа подшипника;
  • свойства материала;
  • допусков компонентов подшипникового узла.

Материалы, из которых изготавливают коленчатый вал, подшипники, блок цилиндров, могут иметь разные коэффициенты температурного расширения. Это значительно может сказаться на зазоре подшипника при низких и высоких температурах. Зазор подшипника определяется как разность между внутренним диаметром подшипника и наружным диаметром шейки коленчатого вала, диаметром посадочного гнезда и шейки коленчатого вала, а также толщины стенки коленчатого вала.

Зазор подшипника

Материалы подшипников скольжения

  • Материалы для изготовления подшипников должны сочетать в себе свойства:
  • Малое трение;
  • Износоустойчивость;
  • Усталостная прочность;
  • Способность выдерживать высокие нагрузки;
  • Способность к адаптации (способность к прирабатываемости и компенсации неточности изготовления деталей и их сборки );
  • Способность к абсорбции (задерживать посторонние частицы);
  • Стойкость против коррозии;
  • Невысокая стоимость материалов;
  • Технологичность в обработке.
  • Все это обусловлено особенностью работы двигателя.

Конструктивное исполнение

Массивные вкладыши – это подшипники целиком сделанные из подшипникового материала. Большинство таких вкладышей это втулки. Наилучшим вариантом обеспечения всех требуемых свойств — это применение композитных материалов. В массивных вкладышах чаще используются сплавы бронзы с применением несущего слоя из баббита.

Исходя из практического опыта, были выбраны композитные материалы из двух и трех слоев.

Двухслойный (биметаллический) вкладыш, как правило, состоит из стального основания и слоя подшипникового металла. В современных двигателях подшипниковый слой металла — это сплав на основе Алюминия, Олова, Меди, Никеля и Сурьмы.

Трехслойный (триметаллический) так же состоит из стального основания, слоя подшипникового металла и слоя скольжения. Подшипниковый слой чаще изготавливается из свинцовистой бронзы с толщиной покрытия 0,1-0,3 мм. Материалы с улучшенными свойствами из свинцовистой бронзы в настоящее время изготавливаются методом непрерывного литья и спекания, вытесняя метод заливки, по ряду показателей. Третий компонент триметаллического подшипника наноситься на подшипниковый слой толщиной всего лишь 0,01-0,04 мм и называется слоем скольжения или приработочным. Для предотвращения диффузии атомов из подшипникового слоя в слой скольжения, их разделяют промежуточным слоем.

Сравнительные характеристики материалов подшипников представлены в таблице.

Массивый вкладыш

Двухслойный (Биметаллический)

Двухслойный (Биметаллический)

Сравнительные характеристики материалов подшипников

Конструкции подшипников скольжения

  • ширина подшипника;
  • толщина подшипника;
  • диаметр в свободном состоянии,
  • Масляная канавка;
  • Масляные отверстия;
  • Установочная втулка;
  • Монтажные фаски;
  • Выемки под фланец;
  • Выемки на упорных частях.
  • Втулки
  • Вкладыши (разборные подшипники)
  • Гладкие;
  • Фланцевые

К элементам вкладышей так же можно отнести упорные полукольца. В последнее время в качестве опорно-упорного подшипника начинают использовать фланцевые составные вкладыши /клинч/, заменяя цельные фланцевые вкладыши и комбинацию гладкий вкладыш с упорными полукольцами. Каждый компонент таких вкладышей может изготавливаться отдельно, что позволяет использование различных материалов для осевых и упорных элементов повышая их надежность и эксплуатационные характеристики. Следовательно, такой тип вкладыша позволяет достичь уникальных свойств и характеристик, недоступных для вкладышей из одного элемента. Еще одно важное преимущество сборных вкладышей состоит в возможности изгиба упорных полушайб, в соответствии с прогибом коленчатого вала, без образования больших нагрузок, перегрева и «масляного голодания».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *