Свечи накаливания на дизель – как подобрать и проверить?

Принцип работы, устройство и замена свечей накаливания в дизельном двигателе

О том, что дизельные двигатели плохо запускаются при низких температурах, причём не запредельных, а начиная с околонулевой зоны шкалы градусника, владелец современного автомобиля может и не подозревать. Способствуют тому с виду простые устройства – свечи накаливания, по одной на каждый цилиндр двигателя. Автоматически подключаясь, они обеспечивают уверенный старт дизеля даже в сильный мороз, когда без них водителю пришлось бы сильно разочароваться в удобстве пользования своим мощным и экономичным двигателем.

Назначение свечей накаливания дизеля

Воспламенение смеси тяжёлого топлива с воздухом в дизельном моторе происходит от тепла, выделяемого при сжатии. Поршень идёт вверх, клапаны закрыты, объём надпоршневого пространства стремительно уменьшается. По законам физики давление и температура воздуха возрастают.

В момент, когда они максимальны или около того, точное значение выбирается при расчёте двигателя, происходит впрыск топлива под давлением. Если температура сжатого газа уже достаточна, получается самовоспламенение.

На максимальную температуру оказывают влияние несколько факторов, во время разработки мотора все они учитываются. Результат обычно таков, что если мотор имеет оптимальные характеристики, то запустить его на товарном дизельном топливе при температуре всасываемого воздуха уже около нуля практически невозможно. В конце такта сжатия нужного значения она не наберёт. Требуется дополнительный подогрев.

Решить задачу с наименьшими затратами удалось при помощи свечей накаливания. Схематично это простые устройства, содержащие нить из провода большого сопративления, помещённую в защитный корпус и расположенную в камере сгорания цилиндра.

При подаче на неё электрического напряжения она быстро разогревается до температуры порядка 1000 градусов Цельсия (ярко-оранжевое, практически белое свечение) и нагревает воздух до нужного порога вспышки.

Даже после того, как двигатель запустился, отключать свечи рано. Различными способами их тепловая мощность уменьшается, но они продолжают подогрев, обеспечивая устойчивую работу ещё холодного двигателя, тем самым повышая его экологические характеристики и ускоряя выход на рабочий температурный режим. После чего автоматически отключаются устройством управления.

Типы свечей

С момента своего появления свечи накаливания дизельных моторов прошли существенный эволюционный путь. Основными его направлениями стали:

• увеличение надёжности и долговечности, условия работы свечи можно считать чрезвычайно тяжёлыми;
• максимальное сокращения времени нагрева для быстрого пуска холодного двигателя;
• усложнение конструкции приданием свече свойств саморегулирования питающего тока;
• повышение температуры рабочей зоны свечи, что особо важно для современных дизелей с пониженной степенью сжатия.

Выделяется два типа свечей, отличающихся по технологии изготовления.

Керамические

Наиболее современные изделия выполняются из керамики. Этот материал позволяет работать при значительно более высоких температурах, чем металлы, что даёт эффект качественного разогрева без снижения срока службы.

Для изготовления рабочего стержня свечи применяют соединение кремния с азотом. Этот материал обладает выдающимися свойствами именно применительно к его нахождению в цилиндре дизельного мотора.

Уникально сочетаются температурная стойкость, минимальная деформация при тепловом расширении и высокая сопротивляемость ударным нагрузкам за счёт вязкости, редко свойственной керамике. При этом он является электрическим изолятором, что упрощает конструкцию и повышает надёжность.

Современные керамические свечи способны разогреваться до полутора тысяч градусов, при этом служить более ста тысяч километров пробега. Это важный показатель, учитывая их высокую стоимость. Именно она стала единственным недостатком керамики.

Штифтовые

Более простые и дешёвые изделия состоят из одной или двух нитей накаливания, помещённых в металлический корпус (штифт). Для электрической изоляции пространство между металлом колпака и нитью заполняется веществом, хорошо проводящим тепло, но изолирующим корпус от электрического замыкания. Обычно это окись магния.

Характеристики таких свечей задаются количеством и материалом нагревательных спиралей. Возможны два варианта – единственная нить выполнена из материала с подобранным коэффициентом зависимости между сопротивлением и температурой, или более простая рабочая спираль дополняется регулирующей, нужным образом реагирующей на нагрев.

Таким образом обеспечивается расчётное время быстрого выхода на рабочий режим с последующим поддержанием температуры на сниженной мощности.

Металлические штифтовые свечи отличаются низкой стоимостью, но их тоже приходится усложнять ради регулируемости. В последние годы распространённость мощной и недорогой элементной базы для блоков управления позволяет эти функции переносить на источник питания свечи.

Принцип работы и устройство

Свеча в цилиндре устанавливается максимально близко к зоне впрыска в него распылённого топлива. Дизели могут иметь разную конструкцию, с вихревыми или предварительными форкамерами, камерой сгорания в поршне, многократным впрыском за один цикл.

В любом случаен топливо надо воспламенить как можно быстрее при его появлении в сжатом воздухе. От этого зависит экономичность двигателя и чистота сгорания.

Начальный разогрев свечей идёт на максимально допустимой мощности. Водитель не должен тратить время на ожидание. После погасания индикаторной лампочки проходит ещё некоторое время, и температура выйдет на предел.

Двигатель запускается, но свечи не отключаются ещё некоторое время, просто понижается подаваемая на них мощность. Это достигается либо характеристиками спиралей, либо управляющим устройством.

Самые простые свечи медленно набирают температуру за время, измеряемое десятками секунд. Лучшие современные способны за время менее 2 секунд выйти на режим максимальной температуры, а затем самостоятельно её сбросить. Этому способствует применение керамических проводящих стержней вместо спиралей, а также уменьшение размеров наконечника.

Неисправности

Перегорание свечи означает, что она уже не сможет реагировать на подачу напряжения изменением температуры. Как полностью, так и частично. В том числе возможны случаи, когда нагрев распространяется по корпусу не начиная с кончика стержня, а с любой другой зоны. Нормально работать такая свеча не будет.

Возможно и нарушение геометрической формы изделия. Металлические наконечники способны вздуваться или искривляться, что чревато разрушением при работе или попытке демонтажа.

Избежать подобных проблем проще всего профилактической заменой. Примерный срок службы каждого типа прибора известен, не стоит доводить до его исчерпания. Сложности могут возникнуть как с надёжным запуском мотора и сохранностью его устройств снижения токсичности, так и при попытке заменить неисправную свечу.

Как проверить свечи на работоспособность

Самый простой способ состоит в проверке омического сопротивления нити накаливания. Обычно оно составляет порядка одного ома, что можно определить подходящим прибором. Но так невозможно полностью оценить полную исправность детали.

Свечу можно извлечь и кратковременно подать на неё питающее напряжение. Следить при этом надо за интенсивностью и порядком разогрева кончика. Свечение должно плавно распространяться от торца к резьбовой части. Способ достаточно опасен, некоторые свечи при такой проверке способны перегреться, поскольку рассчитаны на работу только от управляющего устройства.

Как заменить свечи накала двигателя

При замене свечей неминуемо столкновение с проблемой закисания резьбы их крепления в головке. Непрерывное уменьшение геометрических размеров привело к снижению прочности корпуса из-за малого диаметра резьбовой части. Ни в коем случае не стоит сразу применять силу при попытке открутить неисправную деталь.

Если она переломится, а часть её останется в двигателе, то извлечь её оттуда очень непросто, придётся серьёзно платить за услуги специализированного сервиса. Поэтому лучше сразу туда и обращаться по поводу замены.

Если всё же деталь удалось демонтировать, а сделать это возможно путём последовательного ослабления затяжки аккуратным обстукиванием граней, отмачиванием резьбы проникающими составами и дозированным многократным приложением усилия, то устанавливать новую надо после полной очистки резьбового гнезда с затяжкой только динамометрическим ключом на заданный момент. Чрезмерный натяг и нерегулярные замены – источник всех проблем.

Что делать если при замене обломилась свеча

Для выворачивания обломков из головки блока существуют специальные экстракторы в наборах, где можно подобрать нужный размер.

Содержимое центральной части корпуса извлекается или высверливается, смотря как произошёл излом, после чего в отверстие ввинчивается экстрактор. При наличии некоторого навыка так можно вывернуть обломок, поскольку натяг в резьбе уже ослаблен. Главная задача – ничего не уронить в цилиндр.

В самых тяжёлых случаях придётся снимать головку с двигателя для извлечение остатков и восстановления резьбы. Это сложная и объёмная работа, которой должны заниматься специалисты, причём именно по дизельным двигателям, в ремонте сильно отличающимся от бензиновых.

Как лучше проверять свечи накала

В дизельном двигателе свечи накаливания используются для подогрева воздуха в камере сгорания. Дизель запускается с трудом, троит после запуска в мороз – основные признаки неисправности нагревателей, реле. Рассмотрим, как проверить свечи накала и можно ли это сделать своими руками с помощью тестера.

Способы проверки работоспособности

• Измерение сопротивления нагревательного элемента. Оптимальный способ диагностики, если вы хотите проверить свечи накала, не снимая их с автомобиля. Но измерение сопротивления нити накала не дает полноценного представления о работоспособности свечи. Даже при незначительном отклонении от номинального сопротивления нагревательный элемент может разогреваться неравномерно. Если вы знаете, как пользоваться мультиметром, то сможете без труда определить неисправный нагреватель.
• Проверка в снятом состоянии. В отличие от измерений тестером, такой метод позволяет наглядно увидеть, как быстро и насколько равномерно разогревается нагревательный стержень. Метод действительно позволяет достоверно проверить свечи накала, но связан с риском обламывания основания при откручивании. Если свечи давно не снимались либо были зажаты с неправильным усилием, закручены без применения противонагарной герметизирующей пасты, они прикипают к стенкам посадочных колодцев. Случаи обламывания – далеко не редкость, поэтому при желании проверить свечи накала откручивать их нужно с особой осторожностью.

Нормальная работа

Предварительный подогрев воздуха – одна из особенностей дизельного двигателя. На подавляющем большинстве автомобилей для каждого из цилиндров установлены однополюсные («масса» — корпус) штифтовые свечи. Такие модели потребляют 5-18 А, тогда как двухполюсные нагреватели при напряжении 1.7 В способны потреблять до 50 А. Лишь в некоторых моделях ДВС воздух подогревается одним нагревателем, вкрученным во впускной коллектор.

При проверке свечей накала важно знать их нормальное время разогрева.

• Обычный нагревательный элементы – требуется до 60 секунд для выхода на рабочую температуру.
• Быстродействующие свечи накала – до 10 с. Ускоренный прогрев обеспечивается особой конструкцией нагревательного элемента.
• Саморегулирующиеся – до 5 с. В конструкции две последовательно соединенные спирали, одна из которых обеспечивает скорость прогрева, а вторая позволяет регулировать и поддерживать температуру. Даже после выключения основной фазы предпускового прогрева для улучшения сгорания ТПВС на нагревательном элементе еще порядка 3 минут поддерживается высокая температура (Post-heating).

При проверке свечей накаливания обращайте внимание на характер разогрева. Исправный элемент должен равномерно накаляться от кончика стержня.

В камеру сгорания входит лишь небольшая зона у окончания стержня, поэтому именно в этом места степень нагрева важнее всего.

Измеряем сопротивление

Проверить свечи накала на дизеле можно омметром или универсальным тестером в режиме измерения сопротивления. Узнать точные нормативные значения можно из технической документации завода-изготовителя нагревателей. Свеча исправна, если сопротивление спирали лежит в пределах 0,7-1,8 Ом. Бесконечное сопротивление свидетельствует об обрыве цепи. Для измерений однополюсных элементов один щуп приставьте к контактной площадке свечи, к которой подключается плюсовой провод, а второй щуп к металлическому корпусу.

Косвенно оценить работоспособность можно по величине потребляемого тока. Учтите, что у бюджетных мультиметров предел измерений силы тока часто ограничивается 10 А.

Проверить свечи накала можно и токовыми клещами. Но мы не можем рекомендовать такой способ диагностики, так как прибор имеет погрешность и не позволяет наглядно оценить время и характер накала.

Диагностируем, не снимая свечи с машины

Среди всех способов проверки свечей, метод со снятием форсунок – наиболее оптимальный, если вы чувствуете, что при откручивании есть большой риск обломить нагреватель. На многих двигателях через отверстия для вкручивания форсунки можно увидеть крайнюю часть штифта. Таким образом, включив зажигание на непрогретом моторе, вы можете проверить работоспособность свечи накала.

Форсунки в процессе работы двигателя также прикипают, но обломать их при выкручивании практически невозможно. Закоксованные форсунки можно достать с помощью гидравлического съемника либо инерционного захвата, который при желании можно сделать своими руками.

Снятые нагреватели

1. Подключите плюсовой вывод свечи накаливания к + АКБ (контакт должен быть надежным, сечение провода не меньше того, что штатно используется на автомобиле).
2. Зажмите корпус свечи пассатижами и приложите их к минусовому выводу АКБ. На видео продемонстрировано, как проверить свечи накаливания своими руками.

Как выкрутить и заменить

• Откручивать нагреватели для проверки следует только на прогретом двигателе.
• За несколько часов до проверки залейте в колодец немного керосина, тормозной жидкости или проникающей смазки.
• Непосредственно перед снятием продуйте сжатым воздухом свечные колодцы, чтобы в цилиндры не попала грязь.
• Не старайтесь открутить деталь за один заход, если вы чувствуете, что основание начинает деформироваться, но свеча не поддается. Сделав оборот или половину в одну сторону, перед следующей попыткой откручивания закрутите ее на столько же в обратную сторону.
• Перед вкручиванием нового элемента очистите резьбу от нагара и отложений с помощью метчика.
• Используйте герметизирующую противопригарную смазку. В некоторых видах конструкции для предотвращения попадания в свечной колодец влаги можно использовать герметик.
• Не переусердствуйте с закручиванием гайки, прижимающим питающую клемму.
• При закручивании обязательно используйте динамометрический ключ.

Реле времени работы, проводка

Проверить наличие питания можно мультиметром в режиме измерения напряжения. Если температура двигателя менее 60°, после включения зажигания на центральном электроде должно появиться питающее напряжение. Также вы сможете оценить корректность работы реле времени.

Если для каждой свечи накала предназначен индивидуальный провод, нелишним будет проверить целостность проводки. Для этого удобней всего вытащить реле времени, после чего «провозвонить» провода тестером.

Признаки неисправности

• Затрудненный запуск при температуре ниже -5°С. На дизельных моторах с изношенной цилиндропоршневой группой трудности могут начаться и при более высоких температурах. Особое значение исправная работа свечей накала имеет на предкамерных и вихрекамерных дизельных двигателях. На моторах с непосредственным впрыском признаки неисправности свечей накаливания проявляются при более низких температурах.
• Двигатель троит после холодного запуска. Свечи накаливания подогревают воздух не только до и непосредственно в момент срабатывания стартера, но и после запуска двигателя в холодное время года. Длительность фазы постпрогрева зависит от температуры двигателя. Если после запуска 1-2 свечи не будут работать, в соответствующих цилиндрах будет ухудшенное сгорание ТПВС. На поведении двигателя это отображается вибрацией, дымом из выхлопной трубы. Как только температура в камерах сгорания всех цилиндров выравнивается, мотор начинает работать устойчиво.

Как проверить свечи накала на дизеле?

Чтобы облегчить пуск дизельного мотора зимой, в нем применяются свечи накала. Они разогревают камеру сгорания, чтобы облегчить воспламенение смеси. Как и любой другой элемент двигателя — они имеют свой ресурс, а потому, каждый автовладелец должен знать, как проверить свечи накала на дизеле?

Признаки неисправности свечей накала

Автоэлектрики выделяют несколько симптомов проблем со свечами:

• ошибки по спирали нагревателя;
• на панели горит «спираль»;
• двигатель отказывается запускаться;

Индикатор на панели приборов — очень полезная вещь и свечи на многих дизелях поддаются компьютерной диагностике. Спираль должна загореться при включении зажигания и выключиться, когда нагреватели отключатся. Но если спираль загорелась снова и горит постоянно, то свечи накала нуждаются в проверке. Самым основным признаком неисправности свечей накала можно назвать — отказ пуска двигателя.

Как проверить свечи накала на дизеле, не снимая с двигателя?

Лучшим началом диагностики будет снятие свечей накала с мотора, но есть ряд способов, благодаря которым нагреватели можно проверить прямо на моторе. Делятся они на несколько типов:

• проверка мультиметром;
• лампой 12Вольт;
• проверка «на искру»

Каждый из способов нужно рассмотреть отдельно.

Проверка лампой

В автоэлектрике есть два вида неисправности — контакт там, где он не нужен и отсутствие контакта там, где он нужен. В случае со свечей накала — неисправностью является обрыв цепи спирали. Проверить это можно при помощи обычной лампочки 12 Вольт.

1. Электрод свечи накала через провод подключить к «+» аккумулятора через лампу.
2. Корпус нагревателя приложить к кузову или двигателю.
3. Если лампа загорелась — обрыв отсутствует.
4. Если лампа не загорелась — обрыв цепи катушки и ее необходимо заменить.

Такой метод проверки можно назвать примитивным и неточным, так как лампа не покажет точное сопротивление спирали свечи.

Проверка свечей накала мультиметром

Мультиметр «расскажет» гораздо больше, чем простая лампа. Для проверки необходимо выполнить следующее:

1. Включить мультиметр и установить режим измерения сопротивления.
2. Приложить один щуп к электроду.
3. Второй щуп приложить к корпусу свечи.

Норма сопротивления свечи накала составляет 0,7-1,8 Ом. Если больше, то есть обрыв в цепи, если меньше, то это короткое замыкание.

Помимо проверки сопротивления, можно измерить потребляемый ток свечи накала, если подключить прибор в разрыв «плюса». Ток в норме должен составлять 5-20 Ампер. Двухполосные свечи потребляют до 50 Ампер.

«На искру»

Данный метод напоминает проверку свечей бензинового двигателя. Для этого понадобится два провода и автомобильный аккумулятор.

1. Центральный электрод свечи соединяют с плюсом АКБ.
2. Минус от АКБ слегка прикладывают к корпусу свечи накала.
3. Если присутствует сильное искрение говорит о том, что нагреватель исправен.

Слабое искрение, в свою очередь, говорит о большом сопротивлении свечи и намекает на ее замену.

Проверка свечей накала со снятием при помощи аккумулятора

Еще один способ проверки свечей накала на дизеле — имитировать их работу. Для этого выполнить следующие действия:

1. Выкрутить свечу с ГБЦ.
2. Центральный электрод соединяется с плюсом.
3. Корпус свечи прикладывается к минусу.
4. Производится оценка времени нагрева.

Время разогрева свечи накала не должно превышать 5 секунд. Если нагреватель набирает температуру слишком медленно, то он считается неисправным. Проверку можно дополнить оценкой сопротивления тестером.

Визуальная проверка на наличие дефектов и оплавленного кончика

Все вышеперечисленные способы подходят для оценки электрической исправности свечи. Они сложны и требуют особых навыков работы с электрооборудованием автомобиля. Иногда можно вычислить неисправность свечи накала.

К примеру, перетянутый нагреватель вытянет резьбу, а это снизит компрессию и приведет к перебоям в работе двигателя. В данном случае мотор может не завестись. Недотянутая свеча накала перегревается и быстро выходит из строя. Момент затяжки свечи накала составляет 20Нм. Эта информация есть на упаковке новых нагревательных устройств.

Оплавление кончика — тоже частая проблема. Причины ее следующие:

• ранняя подача топлива;
• плохая компрессия, позднее зажигание;
• негерметичность напорного клапана;
• забитые форсунки попадают на кончик свечи и обжигают ее;

Свеча в виде внешних дефектов может иметь оплавление, трещины и прочие механические повреждения.

Как использовать ремонтные вкладыши коленвала и продлить срок службы механизма?

В процессе эксплуатации двигателя постепенно происходит износ всех деталей, в том числе коренных и шатунных шеек, поэтому для восстановления их работоспособности используются ремонтные вкладыши коленвала. Коренная шейка – часть подшипника, связывающего мотор и вал, является главной опорой коленвала. А шатунная шейка также является опорой, но уже для связи вала с шатунами. Поэтому целостность этих деталей принципиально важна.

Что такое ремонтные вкладыши коленвала?

Для всех шатунных и коренных шеек коленчатого вала имеются свои ремонтные размеры (параметры, которые они могут принимать после шлифовки в процессе расточки коленвала), которые должны соответствовать размерам аналогичных вкладышей, используемых в качестве запасных частей. Оба вида вкладышей исполняют роль подшипников, в значительной степени улучшающих скольжение, поэтому при их износе должна осуществляться своевременная замена, сопровождаемая расточкой коленчатого вала.

Для большинства двигателей существует несколько ремонтных размеров вкладышей. Например, для классических ВАЗовских моделей таких размеров четыре. Соответственно, коленчатый вал может быть расточен четыре раза. По сути, это обычная шлифовка поверхности трущихся деталей, чтобы сделать ее снова гладкой и пригодной к работе. Наружный размер вкладышей остается неизменным, а внутренний размер регулируется за счет увеличения их толщины. После каждой замены вкладышей двигатель должен проработать не одну тысячу километров, если он будет исправно смазываться, т.е. другие системы не будут барахлить.

Как определить износ вкладышей коленвала и помочь механизму?

При ремонте двигателя очень часто возникает вопрос, как определить износ вкладышей коленвала и их следующий ремонтный размер (который они будут иметь после грядущей расточки). Как правило, для замеров применяется микрометр (измеряет линейные размеры), но можно с достаточной точностью вычислить это визуально. Сразу же оценивается возможность дальнейшей расточки коленчатого вала.

Замена требуется практически незамедлительно в том случае, когда провернуло вкладыши коленвала. Об этом вам скажет громкий стук механизма и постоянные попытки мотора глохнуть, иногда шейки клинит, тогда ехать дальше точно не получится. Во всех других случаях необходимо проводить тщательный осмотр, и, если на шейках наблюдаются волнообразные канавки, которые можно почувствовать руками, коленчатый вал необходимо растачивать и устанавливать вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Рекомендуется приобретать вкладыши только после расточки вала, поскольку при большом износе возможна его расточка не на один размер, а на два.

Как поставить вкладыши на коленвал – порядок действий

В большинстве случаев замена вкладышей производится на СТО, однако при желании любой водитель, имеющий навыки ремонта и умеющий пользоваться инструментом, вполне может попытаться осуществить эту операцию самостоятельно. Для этого нужно последовательно сделать такие действия:

1. Первым делом важно проверить зазор между вкладышем и коленвалом. Для этого калиброванная пластмассовая проволока располагается на нужной шейке. После этого устанавливается крышка с вкладышем и затягивается с необходимым усилием (примерно 51 Н·м (Ньютон на метр), измерить эту величину можно, затягивая обследуемый узел динамометрическим ключом). После снятия крышки зазор определяется по степени сплющивания проволоки. Для оценки этого параметра существует номинальный зазор для каждой марки авто, и если проволока свидетельствует о том, что зазор больше, то потребуется ремонтный вкладыш.
2. После проверки зазоров на всех шатунных шейках необходимо снять шатуны, демонтировать коленчатый вал и отправить его в расточку. Шлифовка проводится на специальном станке (центростремителе), который есть, конечно, не у каждого. Поэтому лучше это делать у мастера. После проведения расточки нужно выполнить подбор вкладышей коленвала, тут опять поможет микрометр и дальнейшая примерка с замером зазора.
3. Когда размер вкладышей окончательно подобран, производится установка коленчатого вала в обратном порядке. Его элементы необходимо расположить на свои посадочные места и закрутить крышки коренных подшипников.
4. Далее нужно решить вопрос, как поставить вкладыши на коленвал, и установить шатуны на свои места. Для этого они смазываются моторным маслом, их крышки закручиваются, так что непосредственная установка занимает минимум времени, не говоря о подготовке. Сборку коленчатого вала важно проводить с тем же сцеплением и маховиком, установленным в двигателе до ремонта.

Надо помнить, что коленчатый вал является одной из дорогих деталей в любом автомобиле. Кроме того, на него приходится самая большая нагрузка. Поэтому необходимо принимать все меры, чтобы продлить срок его эксплуатации. В этом вопросе своевременная расточка коленвала играет решающую роль. После этой процедуры все шейки становятся идеально гладкими и готовыми к дальнейшей работе. Именно этот фактор и определяет качество проведенного капитального ремонта.

Как использовать ремонтные вкладыши коленвала и продлить срок службы механизма?

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.

Источник:fb.ru

Современный двигатель является весьма сложным устройством, состоящим из большого числа деталей. Одним из самых важных считается коленчатый вал и все связанные с ним детали, передающие энергию топлива сгорания на колёса, придавая им вращение. Составной частью коленвала являются вкладыши коренные и шатунные, которые во время работы мотора первыми приходят в движение.

Что такое вкладыши коленвала?

Вкладыши коленчатого вала представляют собой подшипники скольжения для вращающих вал шатунов. Вращение здесь является следствием микроскопического взрыва, происходящего в камерах сгорания двигательных цилиндров.

Высокая скорость и большие нагрузки, возникающие в данной системе, вынуждают сделать трение деталей между собой минимальным, иначе двигатель практически мгновенно выйдет из строя. А допускать этого нельзя категорически. Что же помогает защитить мотор?

Чтобы этого не произошло, значимые детали двигателя имеют тонкую масляную плёнку, которая обеспечивается особой смазочной системой автомобильного мотора. Появление такой защиты возможно только при довольно сильном давлении масла. То есть вкладышевые детали коленвала дают некоторую защиту, продлевающую срок эксплуатации такой важной части.

Бывают шатунные и коренные вкладыши коленвала. Первые располагаются между его шатунами и шейками. Коренные имеют аналогичную роль, но их расположение соответствует пространству между коленвалом и его проходом через корпус двигателя внутреннего сгорания.

Причины поломки

Из-за высоких нагрузок данные части коленвала имеют повышенный риск поломки. Основными причинами возникающих проблем с данными элементами являются их физический износ и проворачивание. Первая считается естественной поломкой, поскольку со временем они имеют свойство стираться, это ведёт к большему ходу вала и сниженной подаче масла из-за низкого давления.

Это интересно: Самостоятельная замена сальника коленвала: 3 инструкции по замене переднего и заднего сальников

Вторая ситуация происходит потому, что пластина вкладышевого элемента слишком тонкая и при проворачивании он слипается с шейкой коленвала. Это фактически ведёт к поломке двигателя. Причины второго случая могут быть такими:

• предельные показатели вязкости смазки, попадание в неё вредных примесей или полное отсутствие таковой;
• плохое натяжение для поставленных подшипниковых крышек;
• смазка слишком жидкая;
• двигатель часто эксплуатируется в условиях регулярных перегрузок.

Всё это ведёт к поломке указанных компонентов и фактически делает невозможной эксплуатацию двигателя. Поэтому важно при обнаружении указанной неисправности заменить поломанные детали новыми и произвести их полноценную установку.

Порядок установки

Чаще всего ставят данные элементы в автомастерских, где работают опытные специалисты. Однако, если человек имеет определённые навыки в плане ремонта и хорошо умеет обращаться с инструментами, то можно попробовать поставить элементы коленвала самостоятельно. Для этого необходимо соблюдать такой порядок действий:

1. Проверяется зазор между валом и вкладышем. Здесь используется пластмассовая проволока. Её затягивают с усилием 51 ньютон на метр и после этого по степени сплющивания проволоки определяют имеющийся зазор. Если таковой больше номинального, то требуется замена вкладыша.
2. Все шатуны снимаются с реек, коленвал демонтируется и растачивается. Затем подбирается ремонтный элемент. Производить указанные процедуры следует на центростремителе, также важно иметь микрометр.
3. После подбора элемента производится обратный монтаж коленвала. Вставляются в свои посадочные места компоненты и закручиваются крышки коренных подшипников.
4. Ставится коленвал и шатуны обратно. Смазываются вкладыши маслом и закручиваются их крышки. В результате процесс полностью завершается, вкладыши будут работать длительное время.

Непосредственная установка таких элементов занимает сравнительно малое количество времени по сравнению с подготовительными мероприятиями и дополнительными работами. А это значит, что при наличии большого желания и соответствующих навыков каждый может вставить вкладыши собственными силами.

Это интересно: Как снять передний бампер Chevrolet Cruze: крепление, пыльник, усилитель

Вывод

Коленчатый вал считается важной и весьма дорогостоящей деталью автомобиля, которая работает под невероятно большими нагрузками. Потому важно сделать всё для того, чтобы продлить период его эксплуатации. Своевременной мерой станет расточка вала и правильная замена вкладышей. Всё это поможет сделать элементы механизма более гладкими и прочными, дабы они были практически сразу готовы к работе.

Вкладыши можно приобретать как отдельно, так и в комплекте. Важным моментом здесь будет то, что для каждого автомобиля имеются стандартные вкладыши, которые помогают в дальнейшем подбирать похожие по своим характеристикам элементы. Удачной эксплуатации коленвала и автомобиля в целом!

Для бесперебойной работы двигателя автомобиля важна каждая деталь. Особое положение в системе кривошипно-шатунного механизма занимают вкладыши коленвала. Тонкие полукруглые сталеалюминевые пластинки, окружающие коренные и шатунные шейки, являются наружными обоймами подшипников скольжения, и от их состояния зависит общая работоспособность мотора.

Когда необходима замена вкладышей коленвала?

В условиях тех физических и температурных нагрузок, которые доводится переносить коленчатому валу, удержать его на оси и обеспечить работу кривошипно-шатунного механизма могут только подшипники скольжения. Коренные и шатунные шейки выполняют функцию внутренних обойм, а вкладыши, соответственно, наружных. В системе блока мотора предусмотрена сеть маслопроводов, по которым под большим давлением к вкладышам подается моторное масло. Оно создаёт тонкую масляную плёнку, которая снижает силу трения и позволяет коленвалу вращаться.

Физический износ – это первое и основное условие, из-за которого приходится менять вкладыши. Как бы ни хотелось нам избежать износа, но поверхности шеек и вкладышей постепенно стираются, зазор между ними увеличивается, коленвал получает свободный ход, давление масла резко снижается. Всё это приводит к поломкам моторов.

Другая причина вынужденного ремонта – это ситуация, когда вкладыши коленвала проворачиваются. Каждому автовладельцу доводилось слышать о подобных неисправностях, но, как и почему это происходит, знают далеко не все. Тонкая пластина вкладыша укладывается в, так называемую, постель. На наружных стенках полуколец предусмотрены специальные усики (выступы), которые после сборки упираются в торцевые части блока или крышки подшипников.

Иногда при наступлении определённых условий, усики не способны удержать вкладыш и он, прилипая к шейке коленвала, проворачивается. Если провернуло вкладыши коленвала, мотор работать не может. Типичные причины подобной поломки:

• слишком вязкая смазка, её отсутствие, попадание абразива;
• слишком малый натяг при установке крышек подшипников;
• недостаточно вязкая смазка и эксплуатация мотора в режиме перегрузок.

Подбор вкладышей коленвала

Каковы бы ни были причины, по которым автовладелец вынужден разбирать мотор и производить смену вкладышей, без шлифовки коленвала не обойтись. Новые вкладыши устанавливаются либо на новый коленвал, либо после его шлифовки. Даже если повреждена или изношена только одна шейка – шлифовку до общего размера проходят все.

На заводе при сборке мотора устанавливаются стандартные вкладыши. Для ВАЗовских моторов выпускаются вкладыши 4-х ремонтных размеров. Соответственно шлифовку коленвала можно проводить не более 4-х раз. Шаг между размерами составляет 0,25 мм. Соответственно после первой шлифовки необходимо покупать вкладыши с маркировкой «0,25», после второй – 0,5, после третьей – 0,75, после четвёртой – 1,0. Моторам, которые устанавливаются на автомобили «ГАЗ» и «Москвич» доступны ещё две расточки до 1,25 и 1,50 мм.

Размеры вкладышей коленвала, которые необходимо приобрести, вычислить может только специалист, который проводит шлифовку коленвала. Иногда случается так, что повреждения шеек требуют шлифовки не до следующего размера, а через один. Вкладыши продаются только в комплекте для всех коренных или шатунных шеек.

Как заменить вкладыши коленчатого вала своими руками

Учитывая, что для доступа к коленчатому валу придётся разбирать мотор полностью, приступать к такому ремонту можно только, если автовладелец имеет необходимые знания и навыки в этом вопросе. Первым делом, необходимо извлечь и полностью разобрать мотор. Это можно сделать и в гараже, но для этого необходим полный комплект автомобильных ключей и других инструментов, а также механическая лебёдка. Для изъятия мотора необходимо выполнить следующее:

• снять капот и аккумуляторную батарею;
• слить масло и охлаждающую жидкость;
• освободить двигатель от навесного оборудования: карбюратор, стартер, генератор, топливный насос и насос системы охлаждения, распределитель зажигания, снимаем радиатор и головку блока цилиндров;
• далее откручиваем кожух сцепления, гайки подушек и извлекаем блок;
• уложив мотор на верстак, следует снять: маховик, шкив, крышку привода распределительного вала, цепь и шестерню привода маслонасоса, валик привода вспомогательных агрегатов, маховик, а также держатель задней манжеты;
• после того, как будут откручены 14 болтов поддона, нам станет доступен и сам коленвал;
• для того, чтобы снять его потребуется открутить болты пяти крышек коренных подшипников и болты четырёх крышек шатунов.

Снимая крышки подшипников можно сразу заметить, где произошло прокручивание вкладышей. Настоятельно рекомендуется не снимать крышки и не извлекать коленвал до того, как его не увидит специалист. По характерным признакам неравномерного износа специалист сможет определить, где произошло смещение или искривление. Для этого необходимо, чтобы каждый вкладыш оставался на своём месте.

Стоит ли браться за установку коленвала самостоятельно?

Мотор автомобиля – устройство достаточно сложное и специфичное. Многие автолюбители успешно проводят его полную разборку и ремонт. Однако для того, чтобы правильно установить вкладыши коленвала, необходимо иметь определённые навыки. Лучше, если эту работу выполнит опытный моторист. Это необходимо в первую очередь для того, чтобы избежать чрезмерного или недостаточного натяга, что может послужить причиной проворачивания вкладышей.

Как использовать ремонтные вкладыши коленвала и продлить срок службы механизма?

В любом двигателе вращение коленвала и шатунов происходит во «вкладышах». Они бывают двух видов. Первые установлены в постели коленвала – коренные вкладыши. Вторые в головке шатуна – шатунные вкладыши коленвала.

Фактически они – это не что иное, как подшипники скольжения. Эти детали призваны снижать потери на трение и предупреждать заклинивание деталей. Вкладыши обеспечивают центровку, передачу нагрузок от шатунов на коленвал, выполняют функции смазки и эффективно распределяют масло с образованием на трущихся деталях масляной плёнки.

Износ

В авто установлены вкладыши, изготовленные в основном из пластинчатых алюминиевых сплавов с антифрикционным покрытием.

Самая неприятная и наиболее часто встречающаяся проблема – износ вкладышей коленвала, который является причиной снижения эффективности функционирования системы смазки силового агрегата. По сути, износ – это увеличение зазоров, которое приводит к падению давления масла. Эта проблема особенно видна на горячем силовом агрегате, когда вязкость моторного масла низкая. В этих случаях горит индикатор в виде маслёнки.

Специалисты советуют при малейших подозрениях на неполадки, сразу же принимать меры к их устранению, потому что увеличенные зазоры вкладышей коленвала – это опасно, ведь детали двигателя быстрее изнашиваются, а это значит, что периодичность ремонтов сокращается, ресурс силового агрегата уменьшается и может даже случиться серьезная поломка.

Какие причины приводят к износу вкладышей и увеличению зазоров? Как определить проблему по симптомам, какие существуют способы устранения неисправностей?

Стук вкладышей глухой. Его можно услышать при резком надавливании на педаль газа. На вкладыши резко повышается нагрузка и можно услышать характерный глухой стук. В каком из цилиндров это происходит тоже определить несложно. Следует поочерёдно выкручивать свечи и, если на очередной выкрученной свече стук исчез, то значит в этом цилиндре неисправность.

Причины износа вкладышей коленвала

Почему возникает износ, и какие причины этому способствуют, лучше рассмотреть в таблице

Провести проверку визуальным осмотром.

В случае отсутствия повреждений, промыть.

Использовать специальную мягкую промывку двигателя Супротек Апрохим.

При обнаружении сильных повреждений произвести замену.

Некачественное моторное масло с абразивными материалами в составе.

Провести проверку системы смазки.

Использовать чистящий состав Супротек Апрохим.

Некачественная запрессовка со слабым усилием.

Слабая затяжка крепёжных болтов.

Инородные тела на поверхностях вкладышей.

Длительная эксплуатация силового агрегата на повышенных оборотах.

Неподходящая ширина установленных вкладышей.

Подтянуть болты до необходимого момента.

Провести проверку чистоты поверхностей.

Осуществить проверку размеров вкладышей.

Использовать средства Супротек.

Использование некачественных подшипников.

Проблемы со сгоранием воздушно-топливной смеси.

Проверка формы вала.

Провести проверку размеров подшипников.

При обнаружении несоответствия провести замену.

Провести проверку посадочного диаметра опоры вкладыша.

Провести проверку чистоты поверхностей.

Проверить усилие затяжки.

Провести проверку деталей силового агрегата.

При больших дефектах заменить вкладыши.

Заменить старое масло.

Использовать присадку Супротек Актив плюс.

Провести проверку системы смазки.

При необходимости провести ремонт.

Залить качественное масло.

Использовать присадку Супротек Актив плюс.

Причинами увеличенных зазоров могут быть также царапины на поверхностях, чрезмерная коррозия вследствие кавитации, несоосность.

Профилактика

В качестве профилактических мер важно использовать эффективные составы Супротек: «Актив Плюс/Стандарт» – присадки в моторное масло и «Долговременную промывку двигателя» Супротек Апрохим – эффективный мягкий очиститель.

Супротек Актив Плюс/Стандарт. Триботехнический состав, предназначенный для восстановления рабочих характеристик двигателя. Специальная формула этой присадки в моторное масло способствует образованию надёжного защитного металлического слоя, который крепче удерживает масляную плёнку и уменьшает зазоры вкладышей.

Присадка в двигатель «Супротек Актив Стандарт»

Для безнаддувных бензиновых двигателей объемом до 1,6 литра. Восстанавливает и выравнивает компрессию, снижает расход топлива и масла на угар, защищает поверхности трения в ЦПГ, и газораспределительном механизме от износа при запуске и перегревах.

Как использовать ремонтные вкладыши коленвала и продлить срок службы механизма?

Вкладыши шатунов или коленвала являются подшипниками скольжения, на которые дополнительно подается моторное масло из системы смазки двигателя. Данное решение позволяет нагруженным деталям свободно и легко перемещаться, при этом достигается такое сопряжение нагруженных элементов, в котором отсутствуют зазоры и люфты. Под такими подшипниками скольжения следует понимать высокопрочный стальной лист особой формы, на который нанесено специальное антифрикционное покрытие.

Проворачивание шатунных вкладышей или вкладышей коленвала является серьезной неисправностью, которую необходимо устранять незамедлительно. Чаще всего водитель узнает о возникшей проблеме благодаря появлению отчетливого характерного шатунного стука или стука коленчатого вала двигателя. Дальнейшая эксплуатация ДВС, в котором провернут вкладыш, крайне не рекомендуется, так как поломки данного рода причиняют значительный ущерб не только сопряженным деталям, но и другим узлам силового агрегата. Далее мы поговорим о том, что делать, если провернуло шатунный вкладыш, какой может быть причина и последствия в результате такой поломки.

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.

Снимите распределительный вал

После снятия синхронизирующего механизма вы увидите два или три болта, фиксирующих распредвал в блоке. Открутите эти болты. Чтобы снять подъемники и толкатели, нужно сначала ослабить коромысла клапанов. Но перед тем как их снять, возьмите коробочки и пронумеруйте их от 1 до 8, после чего положите в них соответствующие толкатели. Рядом с каждым толкателем поместите подъемник, с которым он работает в паре.

Важно: будьте внимательны, чтобы не перепутать и не перемешать толкатели и подъемники.

Сняв все подъемники и толкатели, можно приступать к снятию распределительного вала путем его осторожного вытягивания из передней части двигателя.

Снимите и замените упорный подшипник

В задней части двигателя расположена опорная пластина упорного подшипника. Она крепится двумя или тремя болтами. Если открутить эти болты и снять опорную пластину, у вас в руках окажется упорный подшипник. Отрегулировав динамометрический ключ на момент затяжки, указанный в инструкции по сервисному обслуживанию двигателя, установите новый упорный подшипник и старую опорную пластину. Осторожно вставьте на место распределительный вал и установите переднюю опорную пластину.

Как поставить вкладыши на коленвал – порядок действий

В большинстве случаев замена вкладышей производится на СТО, однако при желании любой водитель, имеющий навыки ремонта и умеющий пользоваться инструментом, вполне может попытаться осуществить эту операцию самостоятельно. Для этого нужно последовательно сделать такие действия:

Как определить износ вкладышей коленвала и помочь механизму?

При ремонте двигателя очень часто возникает вопрос, как определить износ вкладышей коленвала и их следующий ремонтный размер (который они будут иметь после грядущей расточки). Как правило, для замеров применяется микрометр (измеряет линейные размеры), но можно с достаточной точностью вычислить это визуально. Сразу же оценивается возможность дальнейшей расточки коленчатого вала.

Замена требуется практически незамедлительно в том случае, когда . Об этом вам скажет громкий стук механизма и постоянные попытки мотора глохнуть, иногда шейки клинит, тогда ехать дальше точно не получится. Во всех других случаях необходимо проводить тщательный осмотр, и, если на шейках наблюдаются волнообразные канавки, которые можно почувствовать руками, необходимо растачивать и устанавливать вкладыши соответствующего ремонтного размера.

Вкладыши коленвала: борьба с трением и надежная опора коленчатого вала

Во всех двигателях внутреннего сгорания коленчатый вал и шатуны вращаются в специальных подшипниках — вкладышах. О том, что такое вкладыш коленвала, какие функции он выполняет, каких типов бывают вкладыши и как они устроены, а также о правильном подборе новых вкладышей для ремонта — читайте в статье.

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.

Типы и характеристики вкладышей коленчатых валов

Подшипники скольжения коленвала делятся на типы по месту установки, назначению и ремонтным размерам.

По месту установки вкладыши бывают двух типов:

Коренные подшипники скольжения устанавливаются в постели коленвала в блоке двигателя и охватывают коренные шейки коленвала, обеспечивая его свободное вращение. Шатунные подшипники скольжения устанавливаются в нижней головке шатуна и охватывают шатунную шейку коленчатого вала.

Также вкладыши делятся на две группы по назначению:

• Обычные — обеспечивают только снижение сил трения в местах контакта деталей;
• Фиксирующие коренные — дополнительно обеспечивают фиксацию коленчатого вала в постели, предотвращая его осевые смещения.

Обычные подшипники скольжения представляют собой плоские тонкостенные полукольца. Фиксирующие подшипники могут выполняться в виде упорных полуколец (которые используются в комплекте с плоским вкладышем) и вкладышей с буртами; полукольца устанавливаются в торце двигателя, буртовые вкладыши монтируются на одной или двух опорах постели коленчатого вала.

Вкладыши коленвала в процессе эксплуатации изнашиваются и подлежат замене, износу подвержены и шейки коленчатого вала, что приводит к увеличению зазора между трущимися деталями. Если установить новые вкладыши той же толщины, что и старые, то зазор останется слишком большим, что чревато возникновением стука и еще более интенсивным износом. Чтобы избежать этого, используются вкладыши так называемых ремонтных размеров — несколько увеличенной толщины, компенсирующей износ шеек коленвала. Новые вкладыши имеют размер 0,00, ремонтные вкладыши выпускаются с увеличением толщины на 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5 мм, такие вкладыши обозначаются соответственно +0,25, +0,5 и т.д.

Конструкция вкладышей 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.

По конструкции вкладыши коленчатого вала делятся на две основные группы:

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.

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.

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.