Что такое вкладыш шатунный? Вкладыши коренные и шатунные

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.

Почему проворачивает вкладыши?

Вкладыши в двигателе установлены в специальные установочные места (постель вкладыша). Установка предполагает особую фиксацию, так как вкладыши имеют в своем теле отверстия, что позволяет подавать на них моторное масло. Указанные отверстия должны четко совпадать с отверстиями, которые высверлены в самих деталях для прохода смазки. Также фиксация вкладыша необходима с учетом того, что во время работы двигателя возникает трение по поверхностям сопряженных элементов.

С учетом вышеприведенной информации становится понятно, что если провернуло шатунный вкладыш, причина может заключаться в следующем:

недостаточная фиксация вкладыша;
сильное трение по поверхности вкладыша;

Как известно, трение возникает в результате скольжения двух тел по отношению друг к другу при наличии определенной нагрузки. Общая величина силы трения будет зависеть от величины нагрузки на трущуюся пару, а также от коэффициента трения. Для того чтобы снизить силу трения при изготовлении деталей применяются специальные антифрикционные материалы, которые имеют низкий коэффициент трения.

Что касается вкладыша, антифрикционный материал наносится на его поверхность. Коленвал по отношению к вкладышам совершает вращательное движение, в месте сопряжения вкладыша и коленчатого вала возникает сила трения, которая стремится провернуть вкладыши по отношению к их установочным местам. Для защиты от проворачивания и смещения вкладыш удерживает специальный усик. Также при установке сами вкладыши вставляются с определенным натягом, величина которого рассчитана конструкторами того или иного ДВС.

Становится понятно, что избыточное трение или недостаточно надежная фиксация (слабый натяг), являются основными причинами, по которым не удается удержать вкладыш на его посадочном месте. Отметим, что во время изготовления двигателя на заводе недостаточный натяг вкладышей при сборке ДВС встречается крайне редко. Чаще проблемы с коренными или шатунными вкладышами появляются после того, как двигатель ремонтировался. Другими словами, неправильный подбор ремонтных вкладышей и другие дефекты, которые не позволяют добиться необходимого натяга, приводят к проворачиванию. Так как на КШМ воздействуют неравномерные нагрузки, вкладыши с ослабленной посадкой начинают вибрировать, масляная пленка на их поверхности разрушается, вкладыш может «прихватить». В такой ситуации проворачивание неизбежно, так как фиксирующий усик попросту не способен противостоять моменту проворачивания на самом вкладыше.

Как уже было сказано, еще одной причиной проворачивания вкладышей двигателя является превышенный момент трения, то есть нарушаются расчетные условия работы самих подшипников скольжения. Нормальная работа вкладышей предполагает так называемое жидкостное трение, то есть поверхность вкладыша и шейку коленчатого вала разделяет масляная пленка. Это позволяет избежать прямого контакта нагруженных деталей, обеспечивает необходимую смазку и охлаждение, минимизирует трение.

Вполне очевидно, что если масляная пленка будет иметь недостаточную толщину или прорвется, коэффициент трения начнет увеличиваться. Работа сопряженных деталей, которые испытывают постоянную нагрузку, в подобных условиях будет означать, что проворачивающий момент увеличился. Если проще, чем больше сила трения, тем сильнее возрастают риски проворачивания вкладышей коленвала при таких увеличенных нагрузках.

Рост нагрузок в паре вкладыш-коленвал приводит к уменьшению толщины масляной пленки или к полному разрыву (сухое трение). Параллельно увеличению силы трения происходит усиленное выделение тепла, в области трения возникают локальные перегревы. При повышении нагрева нарушается температурная стабильность масла, толщина масляной пленки еще больше снижается, вкладыш может прихватывать к поверхности шейки коленчатого вала.

Также следует добавить, что толщина масляной пленки между сопряженными деталями напрямую зависит от того, с какой скоростью указанные детали перемещаются относительно друг друга (гидродинамическое трение). Чем быстрее детали двигаются, тем интенсивнее масло попадает в зазор, который присутствует между трущимися элементами. Получается, создается более толстый масляный клин-пленка по сравнению с такой же пленкой на меньшей скорости движения сопряженных деталей. При этом необходимо учитывать тот факт, что увеличение скорости движения деталей увеличивает и силу трения, а также растет нагрев от такого трения. Это значит, что температура моторного масла начинает повышаться, смазка разжижается, толщина пленки становится меньше.

Еще на силу трения оказывает влияние то, с какой точностью изготовлены поверхности сопряженных деталей, от степени шероховатости указанных поверхностей и т.д. Если, например, поверхность вкладыша или шейки окажется неровной, тогда возникнут зоны, в которых возникнет практически сухое трение или детали будут контактировать в условиях недостаточной толщины масляной пленки. Параллельно такие зоны сухого трения могут возникать и в тех случаях, когда в моторном масле присутствуют механические частицы, то есть масло загрязнено.

По указанным причинам после сборки нового ДВС или капитального ремонта двигателя силовой агрегат должен пройти процесс обкатки, который предполагает умеренные нагрузки и частую смену моторного масла. Дело в том, что нагруженные пары должны приработаться друг к другу, так как притирка постепенно нивелирует возможные имеющиеся микродефекты, которые оказывают влияние на эффективность образования и последующую стабильность образованной масляной пленки.

Добавим, что определенное влияние оказывает и вязкость масла в двигателе. Более вязкие масла вызывают увеличенный момент трения в нагруженных парах. Параллельно с этим толщина пленки вязкого масла также больше в месте сопряжения деталей. Однако это не значит, что нагруженные детали будут защищены от повышенного или сухого трения. Дело в том, что вязкая смазка может просто не доходить до места трения в необходимом количестве, что приводит, в свою очередь, к уменьшению толщины пленки или даже ее разрыву.

По указанной причине не так просто дать ответ, какое масло лучше применительно к вкладышам и их проворачиванию с учетом только одного показателя вязкости. Не следует забывать о том, что важнейшей характеристикой является также смазывающая способность масла, то есть свойство смазки сцепляться с металлическими поверхностями. Следует учитывать и стабильность пленки того или иного масла в условиях различных нагрузок и температур.

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.

Замена вкладышей без разборки, если нет износа коленвала

Посмотрев, это 8-ми минутное видео по замене шатунных вкладышей, даже новичок может разобраться с таким ремонтом. Поэтому, рекомендую, не поленитесь и посмотрите это видео.

Из этого видео, вы узнаете, что для снятия коренных вкладышей не обязательно снимать коленвал. При помощи нехитрых манипуляций легко можно проверить состояние коренных подшипников и, если они изношены, заменить их не разбирая полностью двигатель.

Как менять шатунные и коренные вкладыши показаны на примере автомобиля Хонда Аккорд.

1200 руб. за фотоотчёт

Платим за фотоотчёты по ремонту авто. Заработок от 10 000 руб/мес.

Износ вкладышей приводит к снижению эффективности работы системы смазки двигателя, которое, в свою очередь, может привести к значительному износу отдельных частей силового агрегата, а также к снижению его рабочего ресурса. Поэтому при выявлении даже незначительного износа шатунных и/или коренных вкладышей необходимо предпринять меры по устранению неполадок.

Обычно причинами износа является их естественное старение. Однако в некоторых случаях имеет место попадание на их рабочую поверхность грязи или мусора, возникновение коррозии, недостаточное смазывание, несоосность осей и другие причины. Как правило, вкладыши не подлежат восстановлению, поэтому их необходимо менять на новые. Процедура это достаточно сложная, поэтому самостоятельное ее выполнение имеет смысл лишь в случае, если у автовладельца есть соответствующий опыт выполнения работ и необходимые инструменты.

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.

Вывод

Вкладыши коленчатого вала – простые и, на первый взгляд, невероятно живучие элементы современных двигателей. Практика успела показать, что с необходимостью замены вкладышей за весь период пользования автомобилем приходится сталкиваться один-два раза. Но не стоит думать, что это именно та деталь, которая не должна ломаться. Напротив, вкладыши иногда называют защитными элементами коленчатого вала, так как они одними из первых принимают на себя удар. Если вы столкнулись с необходимостью замены вкладышей, ни в коем случае не медлите. Обратитесь к специалисту по двигателям и доверьте все ему, или же попытайтесь сделать часть работы самостоятельно.

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.

Причины и признаки неисправности

Вкладыши могут выходить из строя по ряду причин. Разумеется, эксплуатационный ресурс вкладышей очень большой, так что автолюбители не так часто сталкиваются с необходимостью их замены. Но если поломка все же случилась, действовать нужно незамедлительно

. Рекомендуется сразу обратиться на СТО, где двигатель сможет осмотреть специалист. Однако продлить эксплуатационный ресурс вкладышей автолюбитель может. Вот по каким причинам данные детали могут выходить из строя:

Попадание инородных тел;
Усталость металла;
Износ вследствие проникновения олова;
Коррозия поверхности;
Грязевая эрозия;
Недостаточное смазывание;
Эрозия из-за кавитации;
Несоостность.

Как видите, причин выхода из строя довольно много. Давайте рассматривать их по порядку. Касательно
первой причины
: если на рабочую поверхность вкладыша попадают инородные тела или же грязь, дальнейший износ вкладыша происходит ускоренно. Строго рекомендована очистка системы и замена подшипников, если они имеют критический износ.
Касательно второй
: усталость может быть вызвана как длительной эксплуатацией, так и чрезмерной нагрузкой на деталь. Стоит опасатьс я как установки низкокачественных вкладышей , так и недогорания топлива в камерах и неправильного тюнинга мотора. Кроме того, имеет смысл проверить форму шейки вала.
Касательно третьей
: если вкладыш перемещается на своем посадочном месте, в местах, где слой олова значителен, он может изнашиваться намного сильнее. Здесь рекомендован осмотр, очистные работы и корректировка.
Касательно четвертой причины
: ускоренный износ детали и появление на ней следов коррозии зачастую связано с применением низкокачественного моторного масла . При этом особняком стоит выход вкладышей из строя вследствие грязевой эрозии (
пятый пункт
списка). На вид все просто: из-за скопления грязи на вкладышах, а в иных случаях и в области вокруг масляных отверстий, детали изнашиваются быстрее. На деле же причин, по которым в системе появляется так много грязи, несколько. Рекомендована замена масла, а также масляных и воздушных фильтров.

Одной из самых частых причин, по которой любые вкладыши приходится менять чаще обычного, кроется в невысоком качестве смазывания ( шестой пункт

списка). Вследствие возникновения сухого трения вкладыши могут изнашиваться очень сильно. Рекомендуется проверить систему смазывания агрегата, а также убедиться в опор вкладышей и общей целостности вала.
Касательно седьмой причины
: проверьте, нет ли в моторном масле примесей антифриза от утечки. Также имеет смысл убедиться в правильности зазоров вкладышей . В иных случаях эрозия из-за кавитация может быть вызвана частой детонацией топлива и слишком большой скоростью тока моторного масла в системе. Сам вкладыш при этом будет иметь хорошо заметные точки вымывания. И, наконец, что касается
восьмой причины
: если вкладыш сильно изнашивается ближе к кромке, нужно проверить правильность расположения осей вкладышей и шейки.

Выявить поломку вкладыша зачастую удается лишь в самый последний момент. Именно по этой причине производители автомобилей рекомендуют периодически проводить диагностику двигателя, менять вкладыши, опционально производить шлифовку шеек коленчатого вала. Если вы слышите глухой металлический стук в районе двигателя, критически высока вероятность того, что его источником является вал с изношенными вкладышами. Как показала практика, стук шатунных вкладышей имеет высокую резкость и очень хорошо прослушивается, если вы удерживаете холостые обороты и затем резко подгазовываете.

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.

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:

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.
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.
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.
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.

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.

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.