Rambler's Top100
 станки для ремонта двигателей
 
Специализированный моторный центр
 
СМЦ АБ-Инжиниринг - на главную страницу
 
 
Украинское представительство   Translate into English 
 
бюро моторной экспертизы 
 промышленное оборудование ремонт деталей двигателей 
 оборудование для мойки и очистки моторные запчасти 
 вспомогательное оборудование цены на работы 
 слесарный инструмент наши специалисты 
 производство двигателей наши партнеры 
 ремонт двигателей как проехать в СМЦ 
 библиотека наших станков форум мотористов 
 опыт работы и СМИ архив 
Мы на Facebook - заходите в гости      записаться на ремонт  запросить станки     заказать запчасти    
Запасные части для двигателей: телефон +7 495 502-5964, e-mail: ab@ab-engine.ru

Подшипники скольжения (вкладыши) для двигателей внутреннего сгорания

Быстрый переход


Главная страница

НАШ КАНАЛ НА YOUTUBE


Есть вопросы по ремонту двигателей?
Хотите знать, как это делается? Не проблема!
Смотрите и подписывайтесь на наш канал!




ТЕХНОЛОГИИ


Ремонт головок блока цилиндров:
как это делается
- смотрите видеорепортаж из нашего цеха.


Технологии капитального ремонта ГБЦ

Технологии производства Технологии производства двигателей

King Engine BearingsПодшипники King
Технологии ремонта двигателей
Оборудование

ОБОРУДОВАНИЕ


ROBBIОборудование ROBBI Оборудование для ремонта головок блока цилиндров DALCAN Machines-DenmarkОборудование DALCAN Machines-Denmark GuysonОборудование GUYSON POLAR TOOLSИнструмент POLAR TOOLS Склад станков и оборудования Библиотека наших станков


Услуги

УСЛУГИ


Ремонт двигателей Бюро моторной экспертизы

Моторные запчасти

Цены на работы


Информация

ИНФОРМАЦИЯ


Как проехать в СМЦ

Библиотека наших станков

Пользователи наших станков

Наши специалисты

Наши партнеры

Наши исследования в авиации
Научная работа Вакансии

Опыт работы и СМИ

Из ремонтной практики СМЦ

Мы рекомендуем...

Форум мотористов


Архив

АРХИВ


Специализированный моторный центр "АБ-ИНЖИНИРИНГ" работает с 1997 г.

Основная деятельность компании - ремонт автомобильных двигателей. Компания имеет центр механической обработки деталей двигателей, оснащенный импортным станочным оборудованием высшего качественного уровня производства фирм AMC-SCHOU (Дания), ROBBI (Италия) и SERDI (Франция).

СМЦ "АБ-ИНЖИНИРИНГ" является российским представителем известных мировых лидеров в производстве оборудования и инструмента - компаний DALCAN Machines-Denmark, POLAR TOOLS (Дания), ROBBI, SERDI Srl (Италия), GUYSON (Англия).

Благодаря передовым технологиям и квалифицированному персоналу в сочетании с современным шлифовальным, расточным и хонинговальным оборудованием компания обеспечивает высшее качество ремонтных работ и является одним из лидеров на рынке моторно-ремонтных услуг России.

Наш моторный центр «Шереметьевский»:
тел. +7 495 545 - 6936, +7 495 502-5964,
e-mail: ab@ab-engine.ru

АБ-Инжиниринг - главная страница

Др. Дмитрий Копелиович
King Engine Bearings Ltd.

На первый взгляд вкладыши представляют собой простые штампованные детали. Впечатление это, однако, обманчиво. Подшипники скольжения являются критической деталью двигателя, отказ которой ведет к полной его остановке и часто к очень дорогому ремонту. В этой статье я попытаюсь показать, что простой на вид вкладыш представляет собой высокотехнологичное изделие, включающее в себя сложный композитный материал, специфическую геометрию и точные размеры.

1. Функции подшипников в двигателях внутреннего сгорания

Вращающиеся компоненты двигателей внутреннего сгорания оборудованы подшипниками скольжения, выполняющими разные функции:

  • Коренные вкладыши поддерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение. Коренные вкладыши устанавливаются в блоке цилиндров. Каждый вкладыш состоит из верхнего и нижнего полукольца. На внутренней поверхности верхнего полукольца как правило имеется канавка для смазки и отверстие для подачи масла.
  • Шатунные вкладыши обеспечивают вращение шейки шатуна, который вращает коленвал. Шатунные вкладыши устанавливаются в нижней головке шатуна.
  • Упорные кольца предотвращают осевое движение вала. Часто упорные кольца являются частью одного из коренных вкладышей. Такие комбинированные подшипники называются буртовыми вкладышами.
  • Втулки верхней головки шатуна обеспечивают вращение поршневого пальца, соединяющего поршень с шатуном.
  • Вкладыши распредвала поддерживают распредвал и обеспечивают его вращение. Вкладыши устанавливаются в верхней части головки блока цилиндров.

Подшипники скольжения смазываются моторным маслом, постоянно подающимся в достаточном количестве к их поверхности и обеспечивающим гидродинамический режим трения. Жидкостное (гидродинамическое) трение характеризуется наличием находящейся под давлением масляной пленки, разделяющей поверхности подшипника и вала.

Непосредственный контакт между трущимися в гидродинамическом режиме поверхностями отсутствует. Это обеспечивается силой гидродинамического давления, возникающего в масле, которое продавливается сквозь сходящийся зазор (масляный клин), образуемый поверхностями подшипника и вала.

2. Условия работы подшипников скольжения

Масляная пленка способствует распределению силы, приложенной к подшипнику, предотвращая таким образом локальную концентрацию нагрузки. Однако при определенных условиях гидродинамический режим трения сменяется на смешанный.

Условия эти следующие:

  • Недостаточный поток масла;
  • Высокие нагрузки;
  • Низкая вязкость масла;
  • Перегрев масла дополнительно снижающий его вязкость;
  • Высокая шероховатость поверхностей подшипника и вала;
  • Загрязнение масла;
  • Деформация и геометрические дефекты подшипника, его гнезда или вала.

В смешанном режиме трения наличествует непосредственный физический контакт, чередующийся с гидродинамическим трением. Такой режим трения может привести к задирам, повышенному износу подшипника и даже к схватыванию с валом.

Двигатели внутреннего сгорания характеризуются циклическим нагружением подшипников, обусловленным переменным давлением в цилиндре и также инерционными силами, вызванными движущимися частями.

Циклические нагрузки на подшипник могут привести к его разрушению вследствие усталости материала.

3. Требования к материалам для подшипников скольжения

  • Усталостная прочность (максимальная нагрузка) – максимальная циклическая нагрузка, которую подшипник выдерживает в течение неограниченного числа циклов. Превышение этой нагрузки приводит к образованию усталостных трещин в материале.
  • Сопротивление схватыванию (совместимость) – способность материала подшипника сопротивляться свариванию с материалом вала во время прямого физического контакта между ними.
  • Износостойкость – способность материала подшипника сохранять свои размеры несмотря на присутствие абразивных частиц в масле и также в условиях металлического контакта с валом.
  • Прирабатываемость – способность материала подшипника компенсировать небольшие геометрические дефекты вала и гнезда за счет незначительного локального износа или пластической деформации.
  • Абсорбционная способность – способность материала подшипника захватывать мелкие чужеродные частицы циркулирующие с маслом.
  • Коррозионная стойкость – способность материала подшипника сопротивляться химическим воздействиям окисленных или загрязненных масел.
  • Кавитационная стойкость – способность материала подшипника выдерживать ударные нагрузки производимые схлопывающимися кавитационными пузырьками (пузырьки образуются в результате резкого падения давления в текущем масле).

4. Материалы для подшипников скольжения

Длительная и надежная работа подшипника скольжения достигается соединяющем высокую прочность (усталостная прочность, износостойкость, кавитационную стойкость) с характеристиками мягкости (прирабатываемось, сопротивление схватыванию, абсорбционная способность).

То есть подшипниковый материал должен быть одновременно прочным и мягким. Это звучит парадоксально, однако существующие подшипниковые материалы соединяют эти противоположные свойства с определенным компромиссом.

Для достижения этого компромисса подшипниковые материалы имеют композитную структуру, которая может быть или слоистой (мягкое покрытие нанесенное на прочное основание) или дисперсной (мягкие частички распределенные внутри прочной матрицы).

Типичные конструкции подшипников представлены на Рис.1.

4.1. Биметаллические подшипники

Биметаллические подшипники имеют стальное основание обеспечивающее жесткость и натяг в тяжелых условиях повышенной температуры и циклических нагрузок.

Второй слой материала состоит из антифрикционного сплава. Его толщина относительно велика – она составляет около 0.3 мм. Толщина антифрикционного слоя является важной характеристикой биметаллических подшипников, которые способны прирабатываться и приспосабливаться к относительно большим геометрическим дефектам. Биметалличесий подшипник также обладает хорошей абсорбционной способностью, поглощая как мелкие, так и крупные включения в масле.

Обычно рабочий слой сделан из алюминия, содержащего 6-20% олова в качестве твердого смазочного материала, обеспечивающего антифрикционные свойства. Кроме этого, сплав часто содержит 2-4% кремния в виде мелких включений распределенных в алюминии. Твердый кремний упрочняет сплав и также обладает способностью полировать поверхность вала. Присутствие кремния особенно важно при работе с валами из ковкого чугуна. Алюминиевый сплав может быть дополнительно упрочнен небольшими добавками меди, никеля, марганца, ванадия и других элементов.

4.2. Триметаллические подшипники

Помимо стального основания триметаллический подшипник имеет промежуточный слой сделанный из медного сплава, содержащего 20-25% свинца в качестве твердой смазки и 2-5% олова для упрочнения меди.

Третий слой представляет собой покрытие на основе свинца, которое также содержит около 10% олова, повышающего коррозионную стойкость сплава и несколько процентов меди для упрочнения. Толщина покрытия составляет всего 12-20 мкм. Низкая толщина покрытия повышает его усталостную прочность, однако снижает антифрикционные свойства (прирабатываемость, абсорбционную способность, сопротивление схватыванию), особенно если мягкое покрытие было подвергнуто износу.

Между промежуточным слоем и свинцовистым покрытием наносится очень тонкий (1-2 мкм) слой никеля, служащий барьером предотвращающим диффузию олова из покрытия в промежуточный слой.

4.3. Инновационные материалы для подшипников скольжения

Производители подшипников скольжения разрабатывают новые материалы способные работать в тяжело нагруженных двигателях (дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива, двигатели с турбо-наддувом), а также в гибридных и старт-стоп двигателях:

  • Высоко-прочные алюминиевые биметаллические материалы;
  • Прочные металлические покрытия для триметаллических подшипников;
  • Полимерные композитные покрытия содержащие частицы твердых смазочных материалов;
  • Бессвинцовые экологически чистые, безвредные материалы.

4.4. Свойства подшипниковых материалов

Сравнительные свойства наиболее популярных подшипниковых материалов представлены в таблице:

Свойство Биметал без Si Биметал с Si Триметал
со свинцовистым
покрытием
Усталостная прочность, МПа 40 55 60-70
Совместимость со стальным валом очень хорошая хорошая отличная
(пока не износилось покрытие)
Совместимость с чугунным валом удовлетворительная очень хорошая отличная
(пока не износилось покрытие)
Износостойкость хорошая очень хорошая удовлетворительная
Абсорбционная способность для включений
крупнее 12 мкм
очень хорошая хорошая плохая
Абсорбционная способность для включений
мельче 12 мкм
очень хорошая хорошая отличная
Прирабатываемость к геометрическим дефектам
крупнее 12 мкм
очень хорошая хорошая плохая
Прирабатываемость к геометрическим дефектам
мельче 12 мкм
очень хорошая хорошая отличная

Как видно из таблицы свойства, характеризующие прочность и мягкость сочетаются в различных пропорциях у разных материалов.

Отличные мягкие антифрикционные свойства триметалла ограничены толщиной покрытия (12 мкм). Если геометрический дефект или чужеродные частицы превышают толщину покрытия, её антифрикционные свойства резко падают.

Мягкие свойства биметалла несколько ниже, чем у триметалла, однако они не ограничены толщиной покрытия, поэтому биметаллические подшипники способны прирабатываться к относительно крупным несоосностям и другим геометрическим дефектам.

С другой стороны усталостная прочность (максимальная нагрузка) биметаллических подшипников ниже (40-50 МПа), чем у триметаллических материалов (60-70 МПа).

5. Геометрические характеристики подшипников скольжения

5.1. Масляный зазор

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

Величина масляного зазора должна быть оптимальной, что обеспечивает наилучшее сочетание параметров смазки. Большой зазор приводит к увеличению потока масла, что снижает его нагрев в подшипнике. Однако большой зазор вызывает менее однородное распределение нагрузки, которая концентрируется на меньшей площади поверхности подшипника и увеличивает вероятность его разрушения вследствие усталости. Большой зазор также производит значительную вибрацию и шум. Слишком маленький зазор вызывает перегрев масла и резкое падение его вязкости.

Типичные величины масляного зазора С:

Для пассажирских автомобилей:

  • Cмин = 0.0005*D
  • Cмакс = 0.001*D

Для гоночных автомобилей:

  • Cмин = 0.00075*D
  • Cмакс = 0.0015*D

Где D – диаметр вала.

5.2. Эксцентриситет

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 (Рис.4) 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.

5.3. Посадочный натяг

Наружный диаметр подшипника и его периметр всегда больше диаметра гнезда и его периметра. Это необходимо для обеспечения надежной посадки подшипника в гнезде. Прочно посаженный подшипник имеет равномерный хороший контакт с поверхностью гнезда, предотвращающий смещение подшипника во время работы, обеспечивающий максимальный отвод тепла из области трения и увеличивающий жесткость гнезда.

Поскольку прямое измерение наружного периметра подшипника - трудная задача, обычно измеряется другой параметр - высота выступа стыка. Высота выступа стыка равна разнице между наружным периметром половины подшипника и периметром половины гнезда. Схема устройства для определения высоты выступа стыка изображено на Рис.5.

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.

6. Дополнительная информация

Более подробную информацию о принципах функционирования подшипников скольжения, их свойствах, традиционных и новых материалах и технологиях для их производства можно получить в интернет сайте SubsTech.



Еще о подшипниках King...






King Engine Bearings

Рис.1. Структура подшипников скольжения — нажмите, чтобы увеличить
Рис.1. Структура подшипников скольжения.

Рис.2. Биметаллические алюминиевые вкладыши   — нажмите, чтобы увеличить

Рис.2. Биметаллические алюминиевые вкладыши   — нажмите, чтобы увеличить
Рис.2. Биметаллические алюминиевые вкладыши .

Рис.3. Триметаллические подшипники со свинцовистым покрытием — нажмите, чтобы увеличить

Рис.3. Триметаллические подшипники со свинцовистым покрытием — нажмите, чтобы увеличить
Рис.3. Триметаллические подшипники со свинцовистым покрытием.

Рис.4. Эксцентриситет  — нажмите, чтобы увеличить
Рис.4. Эксцентриситет .

Рис.5. Измерение высоты выступа стыка — нажмите, чтобы увеличить
Рис.5. Измерение высоты выступа стыка.

Материалы, конструкция и технология
подшипников King - скачать постер
Материалы и конструкция подшипников King



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
СМЦ "АБ-Инжиниринг"© 2001. Все права защищены