Для чего замки на вкладышах

Вкладыши. Подшипники двигателя.

Практически во всех существующих автомобилях применяются подшипники скольжения. В зазор между подшипником и шейкой коленчатого вала под давлением подается масло. За счет смещения вала в подшипнике в сторону действия нагрузки создается масляный клин, который не дает валу коснуться поверхности подшипника.

Нагрузка, которую способен выдерживать подшипник зависит от следующих факторов:

• Ширина подшипника (чем шире подшипник, тем больше будет рабочая площадь);
• Давление масла;
• Вязкость масла.

Чем выше эти параметры, тем более высокую нагрузку способен выдержать подшипник.

Чтобы обеспечить высокую работоспособность подшипников скольжения (вкладышей) и продлить их ресурс необходимо выполнение следующего ряда условий:

• Сочетание высокой твердости поверхности коленчатого вала с мягкой поверхностью вкладышей;
• Высокие антифрикционные свойства материала вкладыша;
• Высокая усталостная прочность и коррозийная стойкость поверхности вкладыша;
• Высокое качество поверхности, низкий коэффициент трения и хороший отвод тепла вкладыша;
• Отсутствие перекосов вала и вкладыша;
• Маленький, но стабильный зазор между подшипником и валом;
• Отсутствие биение вала;
• Соответствующая вязкость масла. Достаточный уровень давления масла и высокое качество фильтрации масла, которое обеспечивают современные масляные фильтры.

В отличие от двигателей прошлых лет в современных двигателях легковых автомобилей вкладыши являются тонкостенными, их толщина составляет 1.0-2.5 мм. Коренные вкладыши выполняются с более толстой стенкой, это связано с наличием у них масляной канавки, для подачи масла через коленчатый вал к шатунным подшипникам (масляные каналы коленчатого вала).

Все вкладыши являются многослойными, количество слоев и материалы для них являются в большей мере индивидуальными (у каждой фирмы), но их все объединяет то, что в каждом из них в качестве основы используется стальная лента.

В основу слоев используемых при изготовлении современных вкладышей входят следующие материалы:

1. Al Pb5 Si4 Sn1. Алюминиевые сплавы с содержанием свинца, кремния и олова. Сплав, наносится на стальную основу, является мягким и легко прирабатывается.
2. Al Sn20 Cu1. Алюминиевый сплав с содержанием 20% олова. Сплав, как и предыдущий, может наноситься без покрытия.
3. Al Sn6 Cu1. Сплавы алюминия, в которых содержание олова снижено до 6%. Такие сплавы применяются только с покрытием олова и свинца Pb Sn10 Cu2, так как они сами по себе являются твердыми сплавами и при приработке могут привести к повреждению.
4. Al Cd3 Nil Si1. Сплавы алюминия, с кадмием и никелем. Такие сплавы также из-за своей твердости применяются с покрытием олова и свинца Pb Sn10 Cu2.
5. Al Zn5 Si2 РЫ Cu1. Сплавы алюминия, содержащие цинк и свинец. Покрытие Pb Sn10 Cu2.
6. Си Pb22 Sn1. Бронзовые сплавы, содержащие свинец и олово. Применяются с покрытие Pb Sn10 Cu2.
7. Си Pb24 Sn3. Бронзовые сплавы с отличным от предыдущего сплава содержанием свинца и олова. Покрытие также Pb Sn10 Cu2.
8. Бронзовые сплавы Си РМ4 Sn3. Покрытие Pb Sn10 Cu2.

Количество слоев вкладыша зависит от материалов, из которых он состоит. Например, первый и второй материалы из предыдущего списка не требуют покрытия. Добавление промежуточных слоев во вкладыше связано с необходимостью нанесения подслоя никеля перед Pb Sn10 Cu2, так же часто встречается, что для лучшей приработки вкладыша, по верх всех слоев наносят тонкий слой олова.

Обычно на практике толщина слоев материалов используемых при изготовлении вкладышей следующая:

• стальная основа — 0,9 мм и более;
• основной слой — 0,25+0,50 мм;
• никелевый подслой — 0,001 мм;
• оловянно-свинцовый сплав — 0,02+0,04 мм;
• олово — 0,003+0,005 мм.

Материалы, входящие в состав вкладышей для каждого двигателя индивидуальны и рассчитываются с учетом твердости материала коленчатого вала. Для увеличения продолжительности ресурса и работоспособности двигателя как нового, так и отремонтированного, вкладыши должны использоваться именно те, которые рекомендует завод изготовитель.

Чем тоньше вкладыш, тем лучше его характеристики (он лучше прилегает к постели, больше теплоотвод, уменьшение допустимого зазора, что ведет к снижению шумности двигателя). Поэтому в современных двигателях идет борьба за снижение толщины вкладышей: коренные 1.8-2.0 и 1.4-1.5 шатунные.

В связи с повышенными нагрузками вкладыши дизельных двигателей в отличие от бензиновых имеют отличительную особенность. При их изготовлении применяют сплавы под номерами 2, 6 и 8, в то время как для вкладышей бензиновых двигателей применяется вся выше перечисленная линейка материалов.

Вкладыш должен быть определенной формы, дело в том, что при установке его в постель необходимо, чтобы он обладал натягом по диаметру постели.

Вкладыш должен иметь натяг не только по диаметру постели, но и по ее длине (этот натяг можно именовать выступанием), таким образом, достигается хороший контакт прилегания между вкладышем и постелью. Выступание для валов диаметром 40 мм выполняют 0.03 – 0.05 мм, для валов 70 мм – 0.06 – 0.08 мм.

Вкладыши изготавливают штамповкой из ленты, именно тогда ему придают определенную форму. Потом обрабатывают торцы и рабочую поверхность вкладыша. Вкладыш является очень точной деталью, его погрешность должна составлять не более 0.01 – 0.02 мм по длине и 0.002 – 0.005 мм по толщине.

Для обеспечения смазкой шатунных подшипников у коренных вкладышей по всей длине выполняется канавка шириной 3.0 – 4.5 мм и глубиной 1.0 – 1.2 мм. На старых двигателях канавка выполнялась на обоих вкладышах (верхнем и нижнем). В современных двигателях, с учетом увеличения возможных нагрузок, нижний вкладыш стали выпускать без проточки. При наличии канавки на нижнем вкладыше максимальная нагрузка существенно снижается, это можно видеть на ниже расположенном рисунке.

К тому же ликвидировав канавку у нижнего вкладыша, нагрузка которую он способен выдерживать, возрастает, что позволяет уменьшить его площадь (ширину вкладыша, а с ней и размеры самого двигателя).

Обычно при штамповке вкладыша, на нем сразу делают замок. Замок представлен в виде усика шириной 2.5 – 4.5 мм, отогнутый на 0.8 – 1.2 мм. На коренных вкладышах замок располагают ближе к середине, а на шатунных к краю. Для придания прочности замку, он всегда выполнен без разрыва.

Можно встретить коренные вкладыши с двумя замками, но такая конструкция ничем не надежнее традиционной.

Традиционно замки располагают в зависимости от направления вращения вала. Шатунные подшипники у большинства двигателей имеют следующее расположение:

— верхний замок по направлению вращения, нижний напротив.

— редко, но можно встретить обратную схему расположения замков, например на V – образных двигателях GM.

— или замки ориентированы в одну сторону (старые двигатели BMW).

Подобная схема расположения замков применяется и на коренных подшипниках.

Замок на вкладыше несет больше центровочный характер при установке его в постель и подстраховку от проворачивания при ослаблении натяга. При масляном голодании, когда идет интенсивный разогрев подшипника от проворачивания вкладыша не спасет даже самый прочный замок.

На некоторых двигателях VOLVO вкладыши выполняются без замков, они удерживаются в постели лишь за счет натяга.

На некоторых оппозитных двигателях выпускаемых фирмой VOLKSWAGEN вкладыши установлены только в середине коленвала, на крайних шейках установлены алюминиевые втулки, покрытые сверху оловянно-свинцовым сплавом. Толщина этих втулок достегает 3 – 5 мм. Фиксация втулок в постели достигается за счет штифтов или замков.

При сборке нового двигателя зазор между подшипником и коленчатым валом составляет 0.03 – 0.08 мм. Чем меньше зазор, тем ниже шумность коленчатого вала при работе двигателя. Зазор 0.03 мм требует большой точности и высокого качества поверхности вкладыша, а зазор в 0.02 мм может оказаться губительным даже при выдерживании самого высокого качества подшипников, так как при столь малом зазоре может произойти местное подплавление и повреждение антифрикционного слоя в процессе приработки подшипника. Предельно допустимым зазором при изготовлении двигателя является 0.08, так как при большем зазоре может наблюдаться повышенная шумность двигателя и снижения показателей давления масла, что может сказаться на его ресурсе.

В следующей статье речь пойдет об упорных подшипниках, которые поддерживают вал в осевом направлении.

ФОРУМ МОТОРИСТОВ

«. замок вкладыша является в первую очередь установочным элементом, позво-
ляющим поставить вкладыш без смещения в осевом и окруж-
ном направлении. При возникновении режима масляного голо-
дания, сопровождающегося значительным увеличением тре-
ния и температуры, вкладыши все равно обычно проворачива-
ются несмотря на самые прочные замки. При нормальной ра-
боте вкладыш должен удерживаться в постели за счет натяга,
а замки являются лишь небольшой «страховкой» при ослабле-
нии этого натяга. «

Источник: книга «Ремонт двигателей зарубежных автомобилей», А.Э. Хрулев, изд-во «За Рулем» 1998
страница 40

Re: Для чего замок на вкладышах

Сообщение Annndrei » 31 дек 2021, 14:10

Re: Для чего замок на вкладышах

Сообщение AB-Engine » 31 дек 2021, 17:12

ivlad1122 писал(а): ↑ 31 дек 2021, 13:50 «. замок вкладыша является в первую очередь установочным элементом, позво-
ляющим поставить вкладыш без смещения в осевом и окруж-
ном направлении. При возникновении режима масляного голо-
дания, сопровождающегося значительным увеличением тре-
ния и температуры, вкладыши все равно обычно проворачива-
ются несмотря на самые прочные замки. При нормальной ра-
боте вкладыш должен удерживаться в постели за счет натяга,
а замки являются лишь небольшой «страховкой» при ослабле-
нии этого натяга. «

Источник: книга «Ремонт двигателей зарубежных автомобилей», А.Э. Хрулев, изд-во «За Рулем» 1998
страница 40

Для чего замки на вкладышах

Вот тут есть базар по этой теме: http://www.autotechnics.ua/rus/releases-26 Вообще в тырнете базара много, особенно на форумах, но ни какой конкретики. Из прочитанного я понял, что замок не для предотвращения проворота и без него работать будет всё равно. Сделано это для упрощения и удешивления конструкции за счёт уменьшения операций при производстве. И настала эра "овощных" автомобилей, которые не модно делать на века как легенды. Согласен, работать будет, но столько сколько с замками не пробегает.

Оригинальный текст статьи:

Вкладыши без замков

В разработке новых вкладышей двигателя есть тенденция отказа от замков. Некоторые заказчики на рынке запасных частей не принимают вкладыши без замков. Данная статья содержит некоторую информацию о том, почему можно без проблем использовать такие вкладыши.

Вместо замка также можно использовать засечки, закраины или запорные кромки.

1. Зачем используется замок?

Вкладыш можно устанавливать в отверстие корпуса в двух разных направлениях. Если вкладыш симметричен, то не возникает никаких затруднений. Если же не симметричен, скажем, имеет не стандартное масляное отверстие, то затруднения могут возникнуть. Если такой вкладыш установить в неправильном направлении, то будет перекрыта подача масла. Такая ошибка быстро приведет к поломке двигателя.

Замок дает гарантию того, что вкладыш будет установлен правильно. Замок имеет только это назначение и никакого другого.

2. Почему вкладыш не проворачивается в отверстии корпуса?

Многие думают, что замок не дает вкладышу проворачиваться внутри отверстия корпуса. Это не правильно! Тугая посадка удерживает вкладыш в гнезде: принцип основан на вдавливании более крупной детали в более мелкую. Диаметр вкладыша немного больше диаметра отверстия корпуса (см. так называемую «высоту дробления» на рисунке слева). Болты крышки скрепляют и удерживают корпус и вкладыш. Создаваемое таким образом давление между корпусом и вкладышем держит вкладыш на месте.

3. Почему в оригинальном оборудовании начинают отказываться от замков?

Раньше у некоторых подшипников скольжения была достаточно сложная конструкция с желобами и несколькими отверстиями для масла. Сегодня вкладыши, особенно для легковых автомобилей довольно просты. У этого типа вкладышей практически нет желобов для масла. Часто у них есть только масляное отверстие. Производство замка означает дополнительные операции и дополнительные расходы в производстве.

Поскольку многие подшипники имеют очень простую конструкцию, в оригинальном оборудовании начали отказываться от замка. Так как FМ предлагает только качество оригинального оборудования, то эти подшипники производятся без замка (исключения см. ниже).

4. Что должен учитывать мастер по ремонту двигателя?

Конечный потребитель может легко собрать вкладыш без замка как «обычный» вкладыш. Он только должен проследить, чтобы подшипник с несимметричным отверстием для масла был правильно расположен внутри корпуса.

5. В каких подшипниках уже нет замка?

Например, 01-3867/4 для двигателя VW 1.6 l. Этот двигатель ставится на Golf и Polo. Его подшипники не имеют замка.

Есть несколько случаев, когда в оригинальном оборудовании есть замок, а подшипники FМ его не имеют. У 71-3883/3 для SMART нет замка, в то время как в оригинальном оборудовании нижний вкладыш имеет замок.

Первые подшипники для двигателей SMART производились без замков. В 2000 году у SMART изменился материал верхних вкладышей. Вследствие этого верхние и нижние вкладыши стали изготавливаться из разного материала. Чтобы различать вкладыши, в оригинальном оборудовании был добавлен замок на нижний вкладыш.

FM предлагает набор, который отличается от оригинального оборудования на SMART. В наборе для автомаркета верхний и нижний вкладыши идентичны. И оба вкладыша также идентичны верхнему вкладышу, который используется в наборе оригинального оборудования. Это значит, что оба вкладыша для автомаркета производятся из более качественного материала и без замка.

Другой пример — это AEB92347. В оригинальном оборудовании используется вкладыши с замком для стандартного шатуна и вкладыши без замка для колотого шатуна. FМ объединил обе версии и предлагает для автомаркета только один комплект вкладышей без замков.

Установка вкладышей без замков

Когда приходит время собирать двигатель, особенно V-образный, правильная взаимная установка поршней и шатунов, а также по отношению к блоку цилиндров и коленчатому валу, может поставить в тупик многих мотористов. Этой статьей мы постараемся им помочь.

Как правильно устанавливать поршни на шатуны?

Если вы собираете V-образной двигатель, то следует иметь в виду: если нижняя головка шатуна имеет с одной стороны более широкую фаску, то она должна быть обращена к галтели (закруглению) шатунной шейки коленчатого вала.

Если же шатуны предназначены для использования с коленчатым валом, без четко выраженных галтелей, то они могут быть и без несимметричных фасок. Тогда ориентация шатуна может определяться по положению «замков» вкладышей: обращенных наружу блока или внутрь (в сторону распредвала – если он находится в развале блока цилиндров).

К примеру, «замки» вкладышей SBC и BBC должны быть обращены наружу. У других вкладышей «замки» могут быть направлены внутрь. На работу собственно вкладышей расположение «замков» не оказывает никакого влияния. Надо лишь правильно ориентировать шатун.

Если же на нижней головке шатуна отсутствуют фаски с обеих сторон, то вкладыш должен быть смещен от галтели шатунной шейки, чтобы его край не попал на закругление.

Сквозные отверстия в верхней и нижней головках шатуна

Часто шатун имеет на нижней головке сквозное отверстие, которое нужно для смазки стенки цилиндра. Эти отверстия предназначены не для смазывания распределительного вала, как полагают некоторые.

Бывает, что отверстие расположено только с одной стороны нижней головки шатуна. Подобные шатуны надо устанавливать так, чтобы отверстие в нижней головке было обращено в сторону распределительного вала (в сторону развала блока цилиндров).

Отверстие в верхней головке шатуна (будь оно сверху или под сбоку – углом) служит для смазки поршневого пальца. Поэтому его ориентация в двигателе роли не играет.

«Замки» шатунных вкладышей

«Замки» (фиксирующие выступы) на вкладышах и соответствующие пазы на нижней головке шатуна и его крышки нужны лишь для правильного позиционирования вкладышей. От «проворота» вкладышей они не спасают, поскольку вкладыши в своей «постели» фиксируются за счет натяга, возникающего при правильной затяжке крепежных болтов крышки нижней головки.

«Правильные» вкладыши, при надлежащем монтаже, слегка выступают за линию разъема нижней головки. Поэтому, после затягивания болтов, они надежно фиксируются в «постели».

В последнее время во многих двигателях используют «беззамковые» вкладыши (примером могут служить двигатели Chrysler 3.7L и 4.7L). За счет устранения операций по механической обработке пазов в шатуне и его крышке, а также «замков» на самих вкладышах снижаются затраты на их изготовление. При монтаже подобных вкладышей их надо ставить строго посередине нижней головки шатуна.

Рис. 1 Если в V-образном двигателе на одну шатунную шейку коленчатого вала монтируют два шатуна, то сторона нижней головки шатуна с более узкой фаской должна быть обращена к соседнему шатуну…

Рис. 2 … в этом случае бОльшая фаска на нижней головке шатуна оказывается обращенной в сторону галтели шатунной шейки коленчатого вала.

Рис. 3 Фиксирующий выступ («замок») на вкладыше и соответствующий ему паз в нижней головке шатуна нужны только для того, чтобы правильно установить вкладыши в шатуне. «Замки» никогда не удержат вкладыши от проворачивания в шатуне, если при сборке были допущены какие-либо нарушения. К примеру: болты нижней головки шатуна не затянуты как следует или отверстие в нижней головке потеряло свою форму.

Рис. 4 Вкладыши фиксируются в шатуне только за счет радиального усилия, которое возникает от натяга установленных вкладышей, когда крепежные болты нижней головки затянуты надлежащим моментом. Чтобы получить требуемый натяг вкладыш сделан чуть длиннее своего посадочного места. Поэтому, когда вы «от руки» установите вкладыш в «постель», он будет немного выступать над плоскостью разъема. Так и должно быть – ни в коем случае не надо подпиливать или подрезать края вкладышей!

Crush Height Each Half Bearing — выступание вкладышей над плоскостью разъема
Bearing — вкладыш
Cap — крышка нижней головки шатуна
Radial Pressure — радиальное усилие

Рис. 5 Измерять максимальный диаметр поршня надо в строго определенном месте, поскольку юбка поршня имеет «бочкообразный» профиль и результаты измерений, по высоте поршня, будут существенно различаться.

Рис. 6 Сквозное отверстие на боковой поверхности ВГШ (верхней головки шатуна) (верхнее фото) может указывать на прессовую посадку пальца в шатуне. На втором фото показан тот же самый шатун, но снаружи. А вот отверстие сверху ВГШ (третье фото) служит для улучшения смазки «плавающего» поршневого пальца.

Рис. 7 На днище поршня обычно есть специальные метки (например, изображена стрелка и надпись «FRONT» — как на фото) помогающие правильно сориентировать поршень при сборке двигателя.

Рис. 8 Если поршни предназначены для V-образного двигателя, то обычно с «изнанки» таких поршней ставят метку «L» — если их монтируют в левый ряд цилиндров или «R» — для правого ряда цилиндров.

Смещение шатуна

Существуют двигатели, у которых стержень шатуна смещен относительно верхней или нижней головок (если смотреть на шатун сбоку – «в профиль»). Подобные шатуны применяют в V-образных двигателях, у которых левый и правый ряды цилиндров стоят «со сдвигом», вперед и назад, относительно друг друга. В зависимости от конкретной модели двигателя, стержень шатуна может иметь смещение 2,5 мм или даже более.

Если есть какие-то сомнения, то при монтаже обратите внимание, что верхняя головка шатуна центрируется по поршню – в бобышках под палец.

Нужно ли в двигателях с вращением против часовой стрелки устанавливать поршни в «обратную» сторону?

На двигателе с обратным вращением – когда коленвал вращается против часовой стрелки, если смотреть с передней части двигателя – шатуны обычно устанавливаются так же, как и в обычном моторе, коленвал которого вращается по часовой стрелке. То есть, бОльшая фаска нижней головки шатуна все равно будет обращена к галтели шатунной шейки.

Однако, если применяются поршни со смещенным поршневым пальцем, то в этом случае поршень должен быть установлен «назад» (развернут на 180 град) относительно его «стандартного» положения. Поршневой палец в подобном поршне смещен к нагруженной стороне юбки поршня.

В двигателе с вращением по часовой стрелке нагруженная сторона цилиндра обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне) стороне.

В двигателе с обратным вращением давление на стенку цилиндра от поршня направлено в другую сторону: со стороны выхлопа – слева и со стороны впуска – справа. Если поршни симметричны (т. е. не имеют смещенного пальца), то их ориентация зависит только от цековок под клапанные тарелки на днище – они должны быть сориентированы в соответствии с положением клапанов.

Конструкция юбки поршня

Форма, площадь и масса юбки поршня играют важную роль в потерях на трение и стабилизации поршня при перекладке в верхней и нижней мертвых точках. Здесь мы покажем роль нагруженных и ненагруженных сторон поршня и разработку асимметричных юбок, предназначенных преимущественно для снижения веса.

Левая и правая стороны поршня при работе двигателя нагружены по-разному. Поэтому конструкция юбки поршня играет важную роль в распределении воспринимаемых нагрузок – с точки зрения прочности и веса поршня.

Юбка поршня должна выдерживать давление на стенку цилиндра при одновременном уменьшении трения. А ее площадь должна быть такой, чтобы быть прочной, обеспечивая при этом стабильность поршня, чтобы свести к минимуму «раскачивание» относительно оси пальца, когда поршень движется вверх-вниз. Причем нагруженная поверхность юбки испытывает наибольшую нагрузку на такте расширения.

Если коленчатый вал вращается по часовой стрелке (глядя на двигатель спереди), то нагруженная поверхность юбки поршня обращена к впускному коллектору на левом ряду цилиндров («водительской» стороне) и к выпускному коллектору на правом ряду цилиндров («пассажирской» стороне).

Менее нагруженная сторона юбки воспринимает усилие на такте сжатия. Эта разница в нагрузках обусловлена положением, углом между шатуном и поршнем, при его перемещении.

За весь рабочий цикл разница в нагрузке на разные стороны юбки поршня различается в десять раз! Причем, нагрузка на юбку поршня может варьироваться в зависимости от хода поршня, длины шатуна и максимального давления в цилиндре.

Поэтому асимметричные поршни должны быть специальными – для левого и правого ряда цилиндров. На днище поршня в таком случае наносятся стрелки или иные метки, указывающие на переднюю часть двигателя.

Рис. 9 На этом фото показаны асимметричные поршни для левого и правого рядов цилиндров V-образного двигателя. Их особенностью является расширенная часть юбки поршня на нагруженной стороне и зауженная – на стороне с меньшей нагрузкой.

Рис. 10 Другой пример асимметричного поршня. Обратите внимание, как сближены бобышки под поршневой палец, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Кроме того, хотя это почти невозможно заметить глазом, ось пальца смещена к нагруженной стороне поршня (в сторону более широкой части юбки) на 0,50 мм – для уменьшения дисбаланса из-за разницы в массе «узкой» и «широкой» частей юбки.

Нагруженная сторона юбки поршня

Когда поршень движется вниз на такте расширения, он испытывает значительное сопротивление, пытаясь провернуть коленчатый вал. С ростом нагрузки увеличивается и сопротивление. При этом нагруженная сторона юбки поршня воспринимает боковое давление, которое увеличивает нагрузку (с ростом трения и износа) на соответствующей стороне стенки цилиндра.

Если на днище поршня имеется какая-либо метка (к примеру точка, или стрелка, или надпись «Front»), важно установить поршень в соответствии с этой меткой, обычно указывающей на переднюю часть двигателя.

Ненагруженная сторона юбки поршня

Эта часть юбки поршня противоположна нагруженной стороне. Она работает, когда поршень движется вверх на такте сжатия, из-за сопротивления, создаваемого сжимаемой топливно-воздушной смесью. Основная ее задача, в том, чтобы обеспечить стабильность поршня при движении в цилиндре. Поэтому эта часть юбки может быть поуже, для экономии веса.

Так что, для точной настройки в распределении этих сил между разными сторонами юбки были разработаны асимметричные поршни, которые имеют более широкую юбку на нагруженной стороне и зауженную юбку с противоположной стороны. Это обеспечивает оптимальное распределение нагрузок на юбку поршня, одновременно снижая массу поршня.

В качестве примера можно привести «асимметричную» (или Т-образную) конструкцию поршней FSR компании JE Pistons, которые имеют расширенную часть юбки на нагруженной стороне, а со стороны бобышек юбка отсутствует вовсе, что позволяет сделать поршневой палец короче и легче. Подобные поршни изначально разрабатывались для гоночных двигателей.

Еще одним преимуществом подобных поршней является улучшение условий работы поршневых колец. Но, в основном, подобная конструкция юбки, в сочетании со слегка смещенным пальцем, позволяет существенно снизить потери на трение.

Рис. 11 Из этой схемы видно, как определить нагруженную и ненагруженную стороны юбки поршня.

Thrust Load — действие боковой силы
Minor Thrust Side — ненагруженная сторона цилиндра
Major Thrust Side — нагруженная сторона цилиндра
Красная изогнутая стрелка — направление вращения коленчатого вала

Рис. 12 На этом фото хорошо видно, как различается ширина юбки поршня на нагруженной (слева) и ненагруженной (справа) сторонах поршня.

Рис. 13 Компьютерное моделирование показывает, как распределяются механические нагрузки в поршне, возникающие при работе двигателя на частичных нагрузках. (Чем темнее цвета – тем меньше нагрузка, а чем ярче – тем больше).

Рис. 14 А на этой схеме видно, как нагружен поршень сразу после воспламенения смеси.

Рис. 15 Здесь поршень показан снизу. На этой схеме хорошо видно, что во время рабочего хода наиболее нагружены верхние части отверстий под поршневой палец (они выделены красным цветом) и элементы юбки поршня, непосредственно примыкающие к ним.

Рис. 16 Тонкий слой антифрикционного покрытия (темного цвета) на юбке поршня помогает удерживать масло и снижает трение между поршнем и цилиндром – особенно при холодном запуске мотора.

Смещение пальца

Асимметричные поршни также могут иметь смещение поршневого пальца. При этом ось пальца смещена от оси поршня к нагруженной стороне примерно на 0,51 мм. Это небольшое смещение «балансирует» поршень, компенсируя разницу в массе юбки, а также снижая усилие, прикладываемое к нагруженной стороне поршня.

Опять же, ссылаясь на опыт компании JE Pistons, асимметричный поршень позволяет сделать поршневые пальцы короче, жестче и легче (примерно на 10 грамм).

Заключение

Надеемся, эта статья поможет вам лучше ориентироваться в тонкостях сборки двигателя. Помните, что лучше всего пометить поршни и шатуны перед разборкой. Грамотные ответы на ваши вопросы и помощь в технических проблемах с двигателями – наша главная задача.

Что такое вкладыш шатунный? Вкладыши коренные и шатунные

Коленчатый вал двигателя – это тело вращения. Он вращается в специальных постелях. Для его опоры и облегчения вращения применяются подшипники скольжения. Они изготовлены из металла со специальным антифрикционным напылением в форме полукольца с точной геометрией. Вкладыш шатунный работает, как подшипник скольжения для шатуна, который толкает коленчатый вал. Давайте подробнее познакомимся с этими деталями.

Функции

Детали вращения в устройстве двигателя внутреннего сгорания оснащаются подшипниками скольжения. Они выполняют различные задачи.

Так, коренные вкладыши необходимы для поддержки коленчатого вала и облегчения его вращения. Эти детали устанавливаются внутри блока цилиндров. Каждая деталь представляет собой полукольцо, а вкладыш состоит из двух половинок. Внутренняя поверхность имеет канавку – именно по ней поступает смазка. Также в теле вкладыша есть отверстие – оно необходимо для подачи масла к шейкам коленчатого вала.

Вкладыш шатунный необходим для обеспечения вращения шейки шатуна. Последний при работе двигателя заставляет коленчатый вал вращаться. Устанавливаются эти элементы в нижней головке шатунов.

Также можно выделить упорные кольца коленчатого вала – они призваны предотвратить осевые перемещения коленвала. Очень часто на разных моделях двигателей упорное кольцо является частью коренного вкладыша. Такая комбинированная деталь имеет особое название – вкладыш буртовой или фланцевый.

Втулки, установленные в верхней головке на шатуне, призваны обеспечить возможность для поршневого пальца. Он соединяет шатун и поршень. Имеются в ДВС и вкладыши распределительного вала. Они отвечают за поддержку и вращение распредвала. Детали можно увидеть в верхней части ГБЦ или в блоке цилиндров, где распредвал расположен внизу.

Вкладыши коренные и шатунные постоянно в процессе работы смазываются маслом – оно подается через технологические отверстия к поверхностям трения. Так обеспечивается гидродинамическое трение. Контакт между трущимися деталями отсутствует за счет масляной пленки между поверхностью вкладыша и рабочей поверхностью вала.

Особенности конструкции

Подшипники скольжения в ДВС составные и состоят из двух плоских полуколец, которые полностью охватывают коленчатый вал. Деталь имеет несколько элементов – это одно или два отверстия для подачи масла в каналы смазки, замки для фиксации вкладыша в постели, канавка для смазки.

Вкладыш шатунный представляет собой многослойную конструкции. В основе лежит стальная пластина со специальным покрытием. Именно благодаря данному антифрикционному слою снижается трение. Покрытие чаще делается из мягких материалов и может состоять из нескольких слоев. Вкладыш сверху покрыт материалом меньшей мягкости, и благодаря такому покрытию деталь поглощает частицы износа коленчатого вала, предотвращается заклинивание и образование задиров и других дефектов. Конструктивно вкладыши шатунные и коренные можно разделить на биметаллические и триметаллические.

Биметаллические

Самыми простыми считаются биметаллические вкладыши. В основе лежит пластина из стали – толщина ее составляет на разных моделях ДВС от 0,9 мм до 4 мм. Коренной подшипник всегда более толстый, шатунный – более толстый. На пластину наносится антифрикционное напыление – его толщина составляет от 0,25 мм до 0,4 мм. Слой изготовлен из медно-свинцово-оловянных, медно-алюминиевых, медно-алюминиевого-оловянистого и других мягких сплавов. Алюминия и меди в данных сплавах содержится около 75%. Остальное – олово, никель, кадмий, цинк.

В биметаллических вкладышах толщина антифрикционного напыления – очень важное свойство. Они могут прирабатываться и приспосабливаться даже к большим геометрическим дефектам. Подшипник имеет хорошие адсорбционные способности.

Триметаллические

В триметаллических шатунных вкладышах, кроме антифрикционного напыления, имеется и третий слой. Его толщина совсем небольшая – всего 0,012-0,025 мм. Он обеспечивает защитные свойства детали и улучшает антифрикционные характеристики. Напыление изготовлено чаще всего из сплава свинцово-медно-оловявнного.

Чаще всего свинца в таких сплавах содержится до 90%. Олово повышает коррозионную стойкость. Медь необходима для упрочнения покрытия. За счет низкой толщины покрытия, повышается усталостная прочность, но снижается антифрикционные характеристики. Особенно это заметно, если мягкое покрытие изношено.

Геометрия

Естественно, размеры шатунных вкладышей для разных ДВС разные. Самый основной параметр – это масляный зазор. Он равен разности внутреннего диаметра вкладыша с диаметром вала. Также важный показатель – это величина масляного зазора. Если зазор сильно большой, то увеличивается поток масла, что снижает нагревание подшипника. Но масло также влечет неоднородное распределение нагрузки, что повышает вероятность разрушение подшипника по причине усталости. Большой зазор повлечет за собой шум при работе и вибрации. Маленький зазор вызовет перегрев моторного масла и снизит вязкость.

Посадочный натяг нужен, чтобы обеспечить надежную посадку шатунного вкладыша ВАЗ в его гнезде. Надежно и прочно посаженные подшипники равномерно контактируют с поверхностью посадочного места – это предотвратит возможность смещения подшипников в процессе работы. Также обеспечивается эффективный отвод тепла.

Причины замены

Показания для замены шатунных вкладышей – это их износ. Определить его можно по характерным признакам. Мы рассмотрим самые популярные причины неисправностей, износа, выхода из строя.

Инородные тела во вкладышах

Признаком попадания грязи будет локальные повреждения детали – дефекты на рабочей поверхности. Иногда случаются незначительные повреждения на обратной стороне. Мусор на поверхности – это первая причина дальнейшего износа. Устранить можно только с помощью замены.

Грязевая эрозия

Признаком данной неисправности будут задиры на поверхности, а также вкрапления грязи. В тяжелых случаях эрозия перемещается в область отверстия для смази. Среди причин на первом месте – плохое масло с грязью или абразивными примесями.

Усталость металла

Это может быть вызвано не только эксплуатацией дольше, чем нужно, но и высокими нагрузками на вкладыши шатунные КамАЗа. Среди признаков – вырванные частицы металла из тела вкладыша, особенно в тех местах, где нагрузка сильно высокая.

При эксплуатации двигателя на некачественных вкладышах возможен риск сильной перегрузки. Усилие перемещается на края деталей. Чтобы устранить неисправность и диагностировать ее, проверяют осевую форму шейки коленчатого вала, геометрию опор вкладыша. В данном случае имеет смысл установка качественного вкладыша.

Для чего замки на вкладышах

Вот тут есть базар по этой теме: http://www.autotechnics.ua/rus/releases-26 Вообще в тырнете базара много, особенно на форумах, но ни какой конкретики. Из прочитанного я понял, что замок не для предотвращения проворота и без него работать будет всё равно. Сделано это для упрощения и удешивления конструкции за счёт уменьшения операций при производстве. И настала эра "овощных" автомобилей, которые не модно делать на века как легенды. Согласен, работать будет, но столько сколько с замками не пробегает.

Оригинальный текст статьи:

Вкладыши без замков

В разработке новых вкладышей двигателя есть тенденция отказа от замков. Некоторые заказчики на рынке запасных частей не принимают вкладыши без замков. Данная статья содержит некоторую информацию о том, почему можно без проблем использовать такие вкладыши.

Вместо замка также можно использовать засечки, закраины или запорные кромки.

1. Зачем используется замок?

Вкладыш можно устанавливать в отверстие корпуса в двух разных направлениях. Если вкладыш симметричен, то не возникает никаких затруднений. Если же не симметричен, скажем, имеет не стандартное масляное отверстие, то затруднения могут возникнуть. Если такой вкладыш установить в неправильном направлении, то будет перекрыта подача масла. Такая ошибка быстро приведет к поломке двигателя.

Замок дает гарантию того, что вкладыш будет установлен правильно. Замок имеет только это назначение и никакого другого.

2. Почему вкладыш не проворачивается в отверстии корпуса?

Многие думают, что замок не дает вкладышу проворачиваться внутри отверстия корпуса. Это не правильно! Тугая посадка удерживает вкладыш в гнезде: принцип основан на вдавливании более крупной детали в более мелкую. Диаметр вкладыша немного больше диаметра отверстия корпуса (см. так называемую «высоту дробления» на рисунке слева). Болты крышки скрепляют и удерживают корпус и вкладыш. Создаваемое таким образом давление между корпусом и вкладышем держит вкладыш на месте.

3. Почему в оригинальном оборудовании начинают отказываться от замков?

Раньше у некоторых подшипников скольжения была достаточно сложная конструкция с желобами и несколькими отверстиями для масла. Сегодня вкладыши, особенно для легковых автомобилей довольно просты. У этого типа вкладышей практически нет желобов для масла. Часто у них есть только масляное отверстие. Производство замка означает дополнительные операции и дополнительные расходы в производстве.

Поскольку многие подшипники имеют очень простую конструкцию, в оригинальном оборудовании начали отказываться от замка. Так как FМ предлагает только качество оригинального оборудования, то эти подшипники производятся без замка (исключения см. ниже).

4. Что должен учитывать мастер по ремонту двигателя?

Конечный потребитель может легко собрать вкладыш без замка как «обычный» вкладыш. Он только должен проследить, чтобы подшипник с несимметричным отверстием для масла был правильно расположен внутри корпуса.

5. В каких подшипниках уже нет замка?

Например, 01-3867/4 для двигателя VW 1.6 l. Этот двигатель ставится на Golf и Polo. Его подшипники не имеют замка.

Есть несколько случаев, когда в оригинальном оборудовании есть замок, а подшипники FМ его не имеют. У 71-3883/3 для SMART нет замка, в то время как в оригинальном оборудовании нижний вкладыш имеет замок.

Первые подшипники для двигателей SMART производились без замков. В 2000 году у SMART изменился материал верхних вкладышей. Вследствие этого верхние и нижние вкладыши стали изготавливаться из разного материала. Чтобы различать вкладыши, в оригинальном оборудовании был добавлен замок на нижний вкладыш.

FM предлагает набор, который отличается от оригинального оборудования на SMART. В наборе для автомаркета верхний и нижний вкладыши идентичны. И оба вкладыша также идентичны верхнему вкладышу, который используется в наборе оригинального оборудования. Это значит, что оба вкладыша для автомаркета производятся из более качественного материала и без замка.

Другой пример — это AEB92347. В оригинальном оборудовании используется вкладыши с замком для стандартного шатуна и вкладыши без замка для колотого шатуна. FМ объединил обе версии и предлагает для автомаркета только один комплект вкладышей без замков.