ћосква +7 495 545 6936
E-mail: написать
YouTube Instagram
Ќаш опыт в двигател€х Ч с 1990 года!
—ѕ≈÷»јЋ»«»–ќ¬јЌЌџ… ћќ“ќ–Ќџ… ÷≈Ќ“–
јЅ-»нжиниринг
√Ћј¬Ќјя

ѕочему застучал вкладыш?


јЋ≈ —јЌƒ– ’–”Ћ≈¬, кандидат технических наук

ƒефекты и поломки деталей двигател€ создают дл€ владельца автомобил€ большие непри€тности и выливаютс€ в кругленькую сумму на ремонт. Ќо и сервисной станции капитальный ремонт двигател€ способен принести немало хлопот. » дело не только в сложности конструкции некоторых двигателей и трудоемкости выполнени€ ремонтных работ. ѕросто ошибки обход€тс€ дорого, а устран€ть неисправности по гарантии, если что-то случитс€ с двигателем после ремонта, —“ќ придетс€ за свой счет. ѕодобные происшестви€ иногда случаютс€, и нередко их причиной €вл€ютс€ дефекты подшипников двигател€.

ѕодшипники в двигателе способны без каких-либо повреждений надежно работать многие сотни тыс€ч километров. ќднако даже небольшое отклонение от нормальных условий работы рано или поздно приводит к выходу подшипников и, соответственно, всего двигател€ из стро€. ѕрежде чем разбиратьс€, почему это происходит, надо вы€снить...

„то такое подшипник?

ѕервое, что отметим, - речь идет о подшипнике скольжени€, состо€щем из вкладышей, установленных в отверстии корпуса - постели. –абота подшипника скольжени€ основана на эффекте "масл€ного клина": враща€сь, вал под действием нагрузки смещаетс€ относительно оси подшипника, что вызывает "зат€гивание" масла в сужающий зазор между валом и вкладышами. ¬следствие этого вал "упираетс€" в масл€ный клин и при нормальной работе подшипника не касаетс€ вкладышей. „ем больше давление и в€зкость масла в зазоре, тем большую нагрузку может выдерживать подшипник до соприкосновени€ поверхностей.

ƒавление масла в сужающейс€ части зазора во много раз больше, чем давление подачи, и может достигать 600-900 кг/см2. “ем не менее, давление подачи - тоже важный параметр: от него зависит количество масла, прокачиваемого через подшипник, и, соответственно, услови€ его охлаждени€.

Ќарушени€ в системе смазки, вызывающие снижение давлени€, привод€т к разрушению масл€ной пленки, раздел€ющей детали. ¬ подобных случа€х возникают режимы полужидкостного и даже сухого трени€, сопровождающиес€ перегревом и повреждением поверхностей подшипника.

¬ал и отверстие, образуемое вкладышами, должны иметь правильную геометрическую форму, при которой между ними обеспечиваетс€ определенный зазор (обычно 0,03-0,08 мм), а также гладкую поверхность. ”величение зазора влечет за собой падение давлени€ в системе смазки и ухудшение охлаждени€ подшипника. ≈ще хуже уменьшение зазора - оно вызывает соприкосновение и задир поверхностей.

√руба€ обработка поверхностей вала и отверсти€ приводит к соприкосновению их отдельных участков даже при сравнительно небольших нагрузках, что вызывает нагрев элементов подшипника. Ёто грозит задиром - схватыванием материалов и их взаимным переносом, - после чего подшипник выходит из стро€.

ќдин из важнейших факторов, определ€ющих работоспособность подшипника, - это материалы, из которых изготовлены его элементы. Ќаилучшее сочетание материалов следующее: "тверда€" поверхность вала и "м€гка€" - отверсти€. “акое сочетание материалов снижает риск возникновени€ задиров, если вдруг возникнет контакт поверхностей (подобное возможно при запуске двигател€, когда масло еще не успевает поступить к подшипникам). ќднако, несмотр€ на "м€гкость", поверхность отверсти€ должна быть достаточно прочной, иначе возникающие нагрузки приведут к его разрушению.

ѕоследние требовани€ определ€ют конструкцию подшипника. Ќапример, дл€ коленчатого вала, где нагрузки и скорости вращени€ максимальны, обеспечить работоспособность подшипников удаетс€ только с помощью вкладышей, позвол€ющих добитьс€ "м€гкой" поверхности и низкого коэффициента трени€ при высокой усталостной прочности. ƒостигаетс€ это использованием многослойных вкладышей, где, к примеру, основной антифрикционный материал (бронза) через никелевый подслой покрыт тонким слоем м€гкого баббитового сплава. ј чтобы вкладыши длительное врем€ могли держатьс€ в постели с нат€гом (это необходимо дл€ обеспечени€ правильной геометрии и отвода тепла), этот "бутерброд" нанос€т на прочную основу - стальную ленту. Ўироко известные у нас сталеалюминиевые вкладыши выполнены по тому же принципу: сплав алюмини€ с оловом одновременно обладает и "м€гкостью", и прочностью, и хорошими антифрикционными свойствами.

», наконец, работа подшипников во многом определ€етс€ свойствами моторного масла - в€зкостью, температурной стабильностью, пакетом присадок (см. є 11/1999). ќднако в эксплуатации приходитс€ учитывать не только эти параметры: масло может оказатьс€ загр€зненным твердыми частицами из-за плохой фильтрации. ¬ таких ситуаци€х неизбежен абразивный износ рабочих поверхностей, увеличение зазора и в конечном счете - повреждение подшипника.

«аметим, что увеличение зазора в подшипнике свыше критической величины, составл€ющей в среднем 0,12-0,15 мм, вызывает стук (єє 8,9/2000). ќн обычно про€вл€етс€ на повышенных частотах вращени€ и под нагрузкой, усилива€сь при прогреве двигател€, когда падает в€зкость масла. ƒальнейша€ эксплуатаци€ двигател€ с таким подшипником приводит к лавинообразному росту зазора за счет ударных нагрузок, сопровождаемых сильным нагревом, плавлением материала вкладыша и износом шейки вала. ѕоследние, заключительные стадии этого процесса - проворачивание вкладышей и "выбрасывание" их остатков в поддон картера с неизбежным повреждением поверхности постели.

»з нашего анализа следует, что сам по себе подшипник из стро€ выходит крайне редко. ≈сли такое случилось, то простой заменой вкладышей никак не обойтись - не поможет. ѕоэтому важно найти и устранить причину, вызывающую неисправность. ƒл€ этого почти наверн€ка придетс€ снимать и разбирать двигатель. » внимательно просматривать все его детали, в первую очередь - вкладыши. “олько так удаетс€ установить,...

ѕочему застучал вкладыш?

Ќесмотр€ на многообразие причин выхода подшипников из стро€, их можно разбить на две группы. ѕерва€ св€зана с нарушением правил эксплуатации - здесь ответственность лежит целиком на водителе автомобил€. ј вот втора€ группа - это €вные ошибки механиков, ремонтировавших двигатель. ѕричем сказать, кака€ из групп более многочисленна, трудно. ¬прочем, судите сами.

јбразивный износ - весьма распространенна€ причина повреждени€ вкладышей. јбразивные частицы вызывают ускоренный износ, если долго не мен€ть масло и масл€ный фильтр. “огда фильтрующий элемент будет в один прекрасный день загр€знен настолько, что больша€ часть масла начнет поступать в двигатель через открытый перепускной клапан без очистки.

ѕроцесс абразивного изнашивани€ резко ускор€етс€, если в двигателе установлены быстроизнашиваемые элементы (распредвал, толкатели клапанов и так далее) низкого качества. —тружка, попада€ в масло во все возрастающих количествах, засор€ет масл€ный фильтр всего за несколько сотен километров пробега.

» все же главна€ причина абразивного износа - некачественна€ сборка отремонтированного двигател€. ≈сли детали не мыть перед сборкой, то вкладыши прослужат намного меньше положенного срока.

јбразивные частицы легко обнаружить - они внедр€ютс€ в м€гкий рабочий слой вкладышей в виде "блесток", царапают поверхности вкладыша и вала - особенно вблизи смазочных отверстий. ¬ результате некачественной сборки вкладыши уже через несколько часов работы будут иметь такой "бледный" вид, какого не встретишь и после тыс€чи часов нормальной эксплуатации.

 оррози€ рабочего сло€ вкладыша - следствие длительной эксплуатации двигател€ с многослойными вкладышами на "состарившемс€" масле. ќно способно химически воздействовать на материал вкладышей, окисл€€ и разруша€ рабочую поверхность.  оррози€ "проедает" верхний слой, затем никелевый подслой и добираетс€ до основного антифрикционного сло€, оставл€€ на поверхности многочисленные поры.

Ќа практике этот вид повреждени€ €вл€етс€ результатом так называемой фреттинг-коррозии (коррозии под напр€жением), возникающей при больших нагрузках в подшипниках. “ака€ картина больше характерна дл€ дизелей, причем не только из-за нерегул€рной замены масла, но и при использовании несоответствующих сортов масел.

¬ыкрашивание и разрушение рабочего сло€ - типичный пример последствий некачественного ремонта двигател€. ќно про€вл€етс€ в виде местного отслоени€ материала от основы.

¬ыкрашивание обычно возникает в двух случа€х:

- во-первых, если примен€ютс€ вкладыши, не соответствующие по нагрузке и частоте вращени€. Ёто ведет к усталостному выкрашиванию рабочего сло€, что обычно наблюдаетс€ у верхнего шатунного вкладыша. ѕодобна€ ситуаци€ возможна при установке на дизель вкладышей от бензинового мотора или при использовании на дизеле с непосредственным впрыском и наддувом вкладышей, предназначенных дл€ атмосферного вихрекамерного дизел€;

- во-вторых, если между вкладышем и постелью попадает тверда€ частица, тогда разрушение вкладыша произойдет из-за очень больших локальных нагрузок. ¬ыкрашиванию предшествует местное разрушение смазочной пленки и местный перегрев вкладыша. ѕоследнее обсто€тельство €вл€етс€ ключевым дл€ поиска причины - на тыльной стороне вкладыша отпечатаетс€ черное п€тно перегрева.

Ќедостаток смазки - едва ли не сама€ распространенна€ причина разрушени€ вкладышей. » начинаетс€ оно с разрушени€ масл€ной пленки. ѕричин дл€ этого более чем достаточно.

—ама€ проста€ и часто встречающа€с€ - нарушение подачи масла. ≈сли масло вытекло из пробитого поддона, срезаны шлицы привода маслонасоса или забит маслоприемник, результат будет один - разрушение масл€ной пленки, контактирование поверхностей, рост температуры и плавление материала вкладышей.   аналогичному результату приводит также недостаточный зазор в подшипнике, несоосность и неправильна€ форма постели - все это вызывает резкий рост нагрузок и "выжимание" масла из зазора между вкладышем и шейкой вала. ѕодобный эффект наблюдаетс€ и при разжижении масла топливом или охлаждающей жидкостью, а также при запуске на сильном морозе двигател€, заправленного густым летним маслом.

¬кладыши, испытавшие режим масл€ного голодани€, на ранней стадии имеют блест€щие подплавленные участки. ƒальнейша€ работа подшипника в таком режиме ведет к быстрому расширению поврежденных участков, износу, задирам, плавлению и полному разрушению рабочего сло€.

ѕерегрев вкладышей обычно сопутствует масл€ному голоданию. ќднако он может возникать и при обильной смазке. Ќапример, при деформации постели, когда вкладыши не имеют хорошего нат€га и теплового контакта с опорами блока или шатуном. ѕри ремонте двигател€ такой же результат дает недостаточна€ зат€жка болтов крышки подшипника или попадание частиц гр€зи между плоскост€ми разъема крышки.

ѕри перегреве вкладышей, помимо блест€щих подплавленных участков, выкрашивани€ и растрескивани€ рабочего сло€, потемнени€ тыльной стороны вкладышей, будет наблюдатьс€ деформаци€ стальной основы вкладышей. ¬ данном случае вкладыш, установленный в постель, не удерживаетс€ в ней и выпадает.

»знос у кра€ вкладыша возникает по разным причинам. “ак, при перекосе осей постели и вала наблюдаетс€ диагональный износ краев. “ака€ картина часто про€вл€етс€ у шатуна с деформированным стержнем.

»знос краев вкладышей нередко возникает из-за слишком больших галтелей, выполненных на шейках коленчатого вала при его ремонте. “акой износ возможен как с одной, так и с обеих сторон вкладышей в зависимости от формы галтелей.

ѕерекос осей ведет к подплавлению краев вкладышей, в то врем€ как галтели обычно прочерчивают на кра€х вкладышей риски, снима€ "лишний" металл.

ѕовреждение вкладышей крупными частицами наблюдаетс€ в основном при установке валов, восстановленных различными методами наварки и наплавки. ¬ отдельных случа€х происходит отслоение нанесенного на вал металла, а его частицы, отрыва€сь от шейки, повреждают вкладыши, оставл€€ на них характерные V-образные следы. ѕоскольку восстановление валов используетс€ редко, то данный вид дефектов на практике почти не встречаетс€.

–ассматрива€ причины повреждени€ и выхода вкладышей из стро€, можно без труда составить перечень меропри€тий, помогающих если не исключить, то до минимума уменьшить веро€тность поломок. ¬о вс€ком случае, профилактика получитс€ намного проще и выгоднее, чем ремонт. »так, осталось разобратьс€,...

 ак избежать ремонта?

ѕервое, что отметим, - правила профилактики очевидны, но почему-то многие о них забывают (наверное, надеютс€ на пресловутое "авось"?).

¬ эксплуатации залог безотказной работы подшипников - исправность системы смазки двигател€. Ёто означает, что надо примен€ть масло высокого качества, своевременно контролировать его уровень и воврем€ мен€ть его вместе с масл€ным фильтром. ј любую неисправность в работе двигател€ следует устран€ть немедленно, не откладыва€ на "потом".

 омплекс "ремонтных" правил более объемный. √лавное - это чистота всех деталей, их внимательный контроль, причем как визуальный, так и с помощью измерительных приборов. ќсобое внимание следует обращать на геометрию постелей вкладышей, перекосы или непараллельность осей постелей и шеек.

Ѕезусловно, ремонт или восстановление отдельных деталей (блока цилиндров, коленвала, шатунов) должны выполн€тьс€ качественно. Ёто необходимо провер€ть, провод€ соответствующие измерени€. ѕри сборке должны использоватьс€ только качественные комплектующие, соответствующие именно этому двигателю. », конечно, нельз€ забывать о "золотом правиле" моториста - лучше зазор на 0,03 мм больше, чем на 0,01 мм меньше. “олько тогда можно быть уверенным, что вкладыш не подведет - не износитс€, не расплавитс€ и не застучит.

ƒругие наши статьи...


фото 

јбразивный износ вкладышей легко установить по матовой рабочей поверхности, рискам и стиранию верхнего сло€

фото 

ќтслаивание и отрыв твердой частицы от наплавленного на шейку сло€ металла приводит к по€влению на вкладыше характерных V- образных отметин

фото 

 оррози€ вкладыша характеризуетс€ изменением цвета и раковинами до основного антифрикционного материала

фото 

Ќедостаток смазки сразу вызывает контакт вала с вкладышами и по€влению блест€щих подплавленных участков на вкладышах

фото

фото 

ѕерегрев вкладышей произошел из-за неправильной геометрии постели.Ќа рабочей поверхности видны следы плавлени€, задиров и выкрашивани€ (а). Ќа тыльной стороне вкладышей - характерное почернение и цвета побежалости (б)

фото

фото 

»знос у кра€ вкладышей возможен по двум причинам: шейки вала после ремонта имеют слишком большие галтели (а), перекошены оси вала и постели (б)

фото 

ѕри сборке между вкладышем и постелью "впечаталс€" инородный предмет (а). »скривление рабочей поверхности вкладыша привело к ее выкрашиванию (б)



—ћ÷ "јЅ-»нжиниринг"© 2001. ¬се права защищены