Вкладыши коленвала: назначение, виды, особенности проверки и замены

Коленчатый вал является самой значимой частью двигателя. Он обеспечивает вращение колес путем передачи энергии сгорающего бензина. Вкладыши коленвала – это детали небольшого размера в форме полуколец, изготовленные из металла средней жесткости и покрытые специальным антифрикционным составом.

Что такое вкладыши коленвала?

Вкладыш коленчатого вала — деталь кривошипно-шатунного механизма двигателя внутреннего сгорания, подшипник скольжения, снижающий потери на трение и заклинивание деталей в местах контакта коленчатого вала с постелью блока двигателя и коленчатого вала с шатунами поршней. Применение подшипников скольжения обусловлено сложными условиями и высокими нагрузками, при которых подшипники качения (шариковые или роликовые) работали бы неэффективно и имели бы малый ресурс. Сегодня на большинстве силовых агрегатов используются вкладыши, и только на некоторых маломощных одно- и двухцилиндровых моторах в качестве опор коленвала находят применение подшипники качения.

На вкладыши коленвала возложено несколько основных функций:

• Снижение сил трения в месте контакта коленчатого вала, опор блока цилиндра и шатунов;
• Передача сил и моментов, возникающих в процессе работы двигателя — от шатунов на коленвал, от коленвала на блок двигателя и т.д.;
• Правильное распределение масла (образование масляной пленки) по поверхностям трущихся деталей;
• Правильная центровка и позиционирование деталей друг относительно друга.

Вкладыши коленвала играют важную роль в работе силового агрегата, но при этом они довольно просты в конструктивном плане.

Ремонт ДВС и изготовление вкладышей коленвала

Одной из наиболее частых причин отказа двигателя внутреннего сгорания является изношенность коленвала, которая сопровождается такими явлениями, как “припайка” вкладыша к коленвалу и его проворот, стук в двигателе, задир вала. Для того, чтобы не менять целиком весь блок цилиндров с шатунами, поршнями и коленвалом в сборе, в большинстве случаев достаточно поменять вкладыши.

Однако их не так легко бывает найти в продаже, поэтому оптимальным решением становится изготовление вкладышей коленвала на заказ.  Вкладыши будут иметь нетронутую многослойную Заводскую структуру, гарантирующую долгое безпроблемное и безаварийное функционирование подшипников скольжения и коленчатого вала ДВС.

Износ вкладышей коренных шатунных

Износ вкладышей приводит к снижению давления масла в системе смазки двигателя. Это мы можем заметить при показаниях прибора давления масла в двигателе. При износе вкладышей шатунных или коренных, их необходимо заменить на новые, так как это может привести к значительному износу колен вала.

Если колен вал поврежден от износа, то его необходимо снять и отдать на шлифовку на станке. Самые распространенные причины износа вкладышей это попадание металлической стружки, грязи, мусора, обычное старение вкладыша, плохое смазывание маслом в системе и т.д.

Вкладыши не подлежат восстановлению их просто меняют на новые. Заменить вкладыши вы можете сами, если у вас есть опыт ремонта двигателя и нужный для этого инструмент.

Вкладыши – это подшипники скольжения, их два типа, коренные и шатунные. Они выдерживают сильные нагрузки при работе двигателя. Вкладыши состоят из сплавов алюминия с оловом.


износ вкладышей

Коленвал и его устройство

При изготовлении коленвала трактора МТЗ применяется исключительно высококачественная сталь, подвергнутая длительной термообработке и дополнительно покрытая особыми антикоррозийными материалами, что позволяет гарантировать длительную и безопасную работу агрегата. Рассматривая устройство коленчатого вала необходимо отметить, что первая, четвёртая, пятая и восьмая коленвальная шейка имеют противовесы съёмной конфигурации. Это позволяет в значительной мере снизить центробежное воздействие, поступающее с масс кривошипов и не имеющее балансировки, а кроме этого и продлевает срок эксплуатации подшипников из коренной группы. Шейки коленвала шатунного типа внутри полые, что позволяет, при условии установленных заглушек, проводить очистку поступающего масла за счёт воздействия центробежной силы.
Передняя часть коленчатого вала оснащена приводными шестерёнками распределительного типа, шкивом привода, отвечающим за работу водяного насоса и приводной шестерёнкой маслонасоса. Задний фланец коленвала имеет маховик с венцом зубчатого типа.

Упорные полукольца выполнены из сплава алюминия, что позволяет уберечь коленчатый вал от смещения по своей оси. Данные элементы установлены с двух сторон от коренного подшипника и зафиксированы с помощью особых выступов.

Виды и размеры

Вкладыши коленвала ВАЗ выступают в качестве защитных элементов, предотвращающих преждевременный износ сопряженных деталей. В зависимости от своего месторасположения, они делятся на две разновидности: коренные и шатунные. Последние, как было указано ранее, располагаются на шейках вала, коренные находятся на коленвале в месте его прохождения через ДВС и обладают сходным предназначением. Разные типы силовых аппаратов требуют использования соответствующих элементов, в первую очередь должен подбираться внутренний диаметральный размер.

Ремонтные детали как различаются между собой, так и имеют существенные отличия по сравнению с новыми элементами, которыми оснащаются на заводах новые авто. Параметры различаются как минимум на четверть миллиметра, через аналогичный шаг идут все последующие варианты.

Назначение

Коленчатый вал постоянно подвергается высоким физическим и температурным нагрузкам в процессе работы, вкладыши шатунные удерживают его на оси, при этом функционирование кривошипно-шатунного отдела поддерживается лишь элементами, указанными выше. Механизм действия шеек представлен внутренними обоймами, как следствие, вкладыши коленвала представляют собой наружные. Подача смазки на них происходит через специальную маслопроводную сеть, в которой жидкость движется под большим давлением. Так формируется столь необходимая для коленчатого вала тончайшая пленка.

вкладыши шатунные

Полукольца коленвала МТЗ-82

Доброго времени суток дорогой читатель. В этой теме разберем такую причину, как ход коленчатого вала, из за износа полуколец. Допустимый люфт колен-вала 0,25 мм если больше, то уже необходимо заменить изношенные полукольца коленвала.

От износа полуколец начинает ходить колен-вал и начинаются следующие проблемы. Мы не можем плавно тронутся с места на автомобиле, не можем отрегулировать сцепление, чтобы у выжимного подшипника был свободный ход, и он не крутился постоянно. Педаль сцепления начинает ходить в перед назад. В общем хорошего мало, приходит время ремонта

Конструкция вкладышей коленвала

Конструкция и размеры вкладыша коленвала

Подшипник скольжения коленчатого вала — составной, содержит два металлических плоских полукольца, полностью охватывающих шейку коленвала (сверху и снизу). В этой детали выполняется несколько элементов:

• Отверстия (одно или два) для пропуска масла в масляные каналы в коленчатом валу и шатуне;
• Замки в виде шипов или пазов под штифты для фиксации подшипника в опоре постели коленвала или в нижней головке шатуна;
• Продольная канавка для подачи масла в отверстие (выполняется только на вкладыше, расположенном со стороны канала — это нижний коренной вкладыш и верхний шатунный вкладыш);
• В буртовых упорных вкладышах — боковые стенки (бурты) для фиксации подшипника и ограничения осевого перемещения коленчатого вала.

Вкладыш — это многослойная конструкция, основу которой составляет стальная пластина с нанесенным на ее рабочую поверхность антифрикционным покрытием. Именно данное покрытие обеспечивает снижение трения и длительный срок службы подшипника, оно изготавливается из мягких материалов и, в свою очередь, также может быть многослойным. Покрытие вкладыша за счет меньшей мягкости поглощает микроскопические частицы износа коленвала, предотвращает заклинивание деталей, образование задиров и т.д.

Типичная структура вкладыша коленвала с антифрикционным покрытием на основе медного сплава

По конструкции вкладыши коленчатого вала делятся на две основные группы:

• Биметаллические;
• Триметаллические.

Наиболее просто устроены биметаллические подшипники. Их основу составляет стальная полоса толщиной 0,9-4 мм (в зависимости от типа и назначения детали, коренные подшипники — толще, шатунные — тоньше), на которую нанесен антифрикционный слой толщиной 0,25-0,4 мм. Данный слой изготавливается из медно-свинцово-оловянного (бронзового), медно-алюминиевого, медно-алюминиево-оловянного, алюминиево-кремниево-свинцового, алюминиево-кремниево-свинцово-оловянного или иных мягких сплавов с содержанием алюминия и меди до 75%, и олова (которое выступает в роли твердого смазочного материала) до 25%, также могут содержать небольшое количество никеля, кадмия, цинка и других металлов.

Триметаллические вкладыши помимо основного антифрикционного покрытия имеют покровный слой толщиной 0,012-0,025 мм (12-25 мкм), обеспечивающий защитные свойства (борется с коррозией и чрезмерным износом основного слоя) и улучшающие антифрикционные качества подшипника. Данное покрытие изготавливается из свинцово-оловянно-медного сплава с содержанием свинца 92-100%, олова до 12% и меди не более 3%.

Также в подшипниках скольжения могут присутствовать дополнительные слои:

• Верхний защитный слой из олова — чисто оловянное покрытие толщиной всего 0,5-1 мкм, обеспечивающее защиту от коррозии, жира и загрязнения во время транспортировки, установки и приработки вкладыша;
• Нижний защитный слой из олова — такой же слой, нанесенный с наружной стороны вкладыша (обращенной к опорам коленвала или внутренней части головки шатуна);
• Никелевый подслой (никелевый барьер, прокладка) — тонкий, не более 1-2 мкм слой никеля между основным антифрикционным покрытием и покровным слоем. Данный слой предотвращает диффузию атомов олова из покровного слоя в основной, что обеспечивает постоянство химического состава основного антифрикционного покрытия. При отсутствии никелевого барьера в основном покрытии может увеличиваться концентрация олова, что приводит к негативным изменениям характеристик подшипника.

Основные повреждения вкладышей коленвала и вызвавшие их причины

Рассмотренная структура подшипников скольжения не является стандартом, многие производители предлагают свои уникальные схемы и конструкции. Например, основной антифрикционный сплав может наноситься на стальную основу не непосредственно, а через дополнительный подслой из алюминиевого или медного сплава, покровный слой может иметь разнообразный состав, в том числе без содержания свинца, и т.д.

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.

Алгоритм действий по установке

Наиболее распространенным методом решения проблемы среди многих людей является обращение в автосервис. Но замена вкладышей коленвала под силу любому человеку, имеющему хоть малейший опыт в проведении ремонта и обладающему определенным набором инструментов. Для упрощения задачи стоит придерживаться определенного порядка действий.

Для начала необходимо проверить зазор, располагающийся между вкладышем и коленвалом. Проверка производится при помощи калиброванной пластиковой проволоки, которую можно найти на необходимой шейке. Затем монтируется крышка вместе с вкладышем, они затягиваются с определенным усилием, соответствующим значению 51 Нм. Стоит воспользоваться динамометрическим ключом для измерения. После удаления крышки величина зазора будет аналогична степени сдавливания проволоки. При помощи номинального зазора нужно провести оценку получившегося параметра, значение которого для каждой отдельной марки различно. В случае если становится ясно, что зазор превышает номинальное значение, то есть степень сдавливания, то не обойтись без монтажа ремонтных деталей.

вкладыши коленвала ваз

Видео «Меняем вкладыши коленвала в домашних условиях»

На примере автомобиля Форд Транзит предлагаем вам ознакомиться с процессом замены вкладышей коленвала.

Шатунные вкладыши

Эта деталь представляет собой подшипники скольжения, без которых работа кривошипно-шатунного механизма становится невозможной. В машинах, производимых компанией Honda, данные детали имеют одну особенность – из подборка выполняется согласно специальной таблице, и для каждой шейки на свою пару вкладышей ставится цветная отметка. Вкладыши с наименьшей толщиной отмечаются красным цветом, с наибольшей – синим. Если имеется необходимость замены вкладышей без расточки шейки коленчатого вала, то их проще всего подобрать по уже имеющимся цветовым меткам.

yandex.ru

Если цвет метки невозможно разобрать вследствие истирания, подобрать их можно при помощи специальной таблицы, имеющейся в любом руководстве по обслуживанию, по нанесенному коду из букв и цифр. Его первая часть находится на шейке коленчатого вала, где установлен шатун, а вторая – на стыке нижней его части. Саму цифру можно получить, соединив две части шатуна.

yandex.ru

Вопросы выбора и замены вкладышей коленвала

При подборе подшипников скольжения необходимо отталкиваться от модели двигателя, износа сопряженных деталей и наличия ремонтных вкладышей. Как правило, вкладыши изготавливаются для одного модельного ряда или даже одной модели двигателя, поэтому заменить их деталями от другого мотора нельзя (за редким исключением). Также нельзя использовать вкладыши без учета износа шеек коленвала, в противном случае ремонт обернется еще большими проблемами.

Перед выбором ремонтного размера подшипников нужно определить износ шеек коленвала и других сопряженных деталей (постели, головки шатуна, хотя они меньше подвержены износу). Обычно износ шеек происходит неравномерно, какие-то из них изнашиваются более интенсивно, какие-то — менее, однако для ремонта покупается комплект одинаковых вкладышей, поэтому все шейки должны стачиваться до одного размера. Выбор величины, до которой будут стачиваться шейки коленвала, зависит от наличия подшипников тех или иных ремонтных размеров, подходящих для данного конкретного двигателя. Для моторов с небольшим пробегом выбираются ремонтные размеры +0,25 или +0,5, для моторов со значительным пробегом может потребоваться стачивание до ремонтного размера +1,0, в старых моторах и того больше — вплоть до +1,5. Поэтому для новых двигателей обычно выпускаются вкладыши трех-четырех ремонтных размеров (до +0,75 или +1,0), а для старых можно найти вкладыши вплоть до +1,5.

Ремонтный размер вкладышей коленвала должен быть таким, чтобы при сборке двигателя между шейкой коленвала и поверхностью подшипника оставался зазор в пределах 0,03-0,07 мм. При меньшем зазоре высок риск заклинивания, при большем — повышается биение коленвала, увеличивается интенсивность износа деталей и общая шумность силового агрегата.

При правильном выборе подшипников скольжения для коленчатого вала двигатель даже при большом пробеге будет работать качественно и эффективно на различных режимах.

Геометрические характеристики подшипников скольжения

Масляный зазор – это основной геометрический параметр подшипников скольжения. Он равняется разнице между внутренним диаметром подшипника и диаметром вала (внут­ренний диаметр подшипника измеряется под углом 90° к линии, разделяющей верхний и нижний вкладыши).

Величина масляного зазора – очень важный показатель. Большой зазор приводит к увеличению потока масла, что снижает его нагрев в подшипнике, однако вызывает неоднородное распределение нагрузки (она концентрируется на меньшей площади поверхности и увеличивает вероятность разрушения вследствие усталости). Также большой зазор производит значительную вибрацию и шум. А слишком маленький зазор вызывает перегрев масла и резкое падение его вязкости.

Типичные величины масляного зазора С: для пассажирских автомобилей Cмин = 0,0005D, Cмакс = 0,001D, для гоночных автомобилей Cмин = 0,00075D, Cмакс = 0,0015D (где D – диаметр вала).

Эксцентриситет является мерой, определяющей некруглость подшипника. Действительно, внутренняя поверхность подшипника не является абсолютно круглой. Она имеет форму, напоминающую лежащий на боку лимон. Это достигается за счет переменной толщины стенки подшипника, имеющей максимальное значение (Т) в центральной части и постепенно уменьшающейся в направлении стыка.

Принято измерять минимальное значение толщины (Te) на определенной высоте h для того, чтобы исключить зону выборки в области стыка. Разница между максимальным и минимальным значениями толщины называется эксцентриситетом: Т – Те.

Эксцентриситет, образованный переменной толщиной стенки вкладыша, добавляется к эксцентриситету, вызванному смещением вала относительно центра подшипника. Наличие эксцентриситета позволяет стабилизировать гидродинамический режим смазки за счет создания масляного клина с большим углом схождения. Рекомендуемые величины эксцентриситета: для пассажирских автомобилей 5–20 мкм, для гоночных автомобилей 15–30 мкм.

Посадочный натяг необходим для обеспечения надежной посадки подшипника в гнезде. Прочно посаженный подшипник имеет равномерный контакт с поверхностью гнезда – это предотвращает смещение подшипника во время работы, обеспечивает максимальный отвод тепла из области трения и увеличивает жесткость гнезда. Поэтому наружный диаметр подшипника и его периметр всегда больше диаметра гнезда и его периметра.

Поскольку прямое измерение наружного периметра подшипника – трудная задача, обычно измеряется другой параметр: высота выступа стыка (выступание). Высота выступа стыка равна разнице между наружным периметром половины подшипника и периметром половины гнезда.

Проверяемый вкладыш устанавливают в измерительный блок и прижимают с определенным усилием F, величина которого пропорциональна площади сечения стенки подшипника. Оптимальная величина высоты выступа стыка зависит от диаметра подшипника, жесткости и теплового расширения гнезда и температуры. Типичные значения высоты выступа стыка для подшипников диаметром 40–65 мм: для пассажирских автомобилей 25–50 мкм, для гоночных автомобилей 50–100 мкм.

Несмотря на самые совершенные конструкцию, материалы и технологии, в эксплуатации ДВС встречаются случаи износов и повреждений подшипников. Чтобы найти и устранить их причины, знание конструкции подшипников необходимо, но недостаточно. Об этом – в следующей статье.

Дмитрий Копелиович

Что нужно знать

Несмотря на сложность и многокомпонентность такой части автомобиля, как мотор, многие люди с легкостью разбирают его для проведения работ. Но при установке вкладышей стоит проявить особую внимательность, так как чрезмерное натяжение или, наоборот, недостаточное усилие может вызвать вторичное проворачивание элементов. При отсутствии уверенности в своих силах и знаниях, стоит обратиться к квалифицированным специалистам.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Добавить в

Без категории (16) Купить оптом (23) Для МихМихалыча (123)

Особенности работ

Замена вкладышей коленвала требует соблюдения следующих правил:

  • на шатунных шейках располагаются специальные грязеуловители, они должны быть очищены в ходе проведения работ;
  • выступы, находящиеся на стыках и обеспечивающие фиксацию вкладышей, должны беспрепятственно входить в пазы (усилия рук должно быть вполне достаточно);
  • замена производится без подгоночных действий;
  • работы с коренными деталями осуществляются на предварительно снятом моторе, в то время как при установке шатунных его снимать не обязательно;
  • по завершении всех действий двигатель должен быть обкатан.

Альтернативная замена вкладышей коленвала

Не снимая двигатель, также можно заменить вкладыши коленвала, единственное, стоит учитывать некоторые сложности. Для обеспечения свободного доступа коленвал должен находиться ниже стандартного уровня как минимум на 1 см. Здесь не обойтись без снятия коробки либо ее частичного откручивания и перемещения в противоположную сторону от мотора. Также должны быть сняты все ремни. Для установки последнего вкладыша зачастую приходится опускать вал еще ниже.

Маркировка вкладышей

При необходимости подбора деталей стандартных параметров стоит отталкиваться от цветового кода, который можно обнаружить на элементах, подвергаемых замене. Если данные обозначения на них отсутствуют ввиду значительного износа, стоит поискать маркировку на шатунах, точнее на их нижних головках. Также нужно проверить соответствие отметок на самом валу, они определяют параметры устанавливаемых шеек.

Сборка коленчатого вала Т-170

Перед сборкой коленчатый вал очистите от загрязнений. Внутренние полости шатунных шеек очистите от смолистых отложений, затем промойте раствором под давлением. Температура раствора 323…363 К (50…90 °С). Проверьте плотность посадки трубки 10 (


). Посадите в канавку коленчатого вала шпонку 4 и напрессуйте на носок вала сначала шестерню 3, а затем 2.
Наденьте на носок вала маслосбрасывающую шайбу 13, стопорную шайбу 1 и наверните гайку 14. Гайку законтрите, отогнув ус стопорной шайбы во впадину гайки. Вверните в резьбовые отверстия шатунных шеек пробки 12 и зашплинтуйте их шплинтами 11.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...