Подшипники коленчатого вала: Подшипники коленчатого вала

Содержание

Подшипники коленчатого вала

Коленчатый
вал, как вращающаяся деталь, опирается
на подшипники; в тепловозных дизелях
преимущественно применяются подшипники
скольжения.
Имеются дизели, у которых коленчатый
вал опирается на роликовые подшипники
(рис 54). Роликовый  или  шариковый   
подшипник состоит из двух колец—внутреннего
и наружного, между которыми помещены
ролики или шарики. При этом внутреннее
кольцо укрепляется на шейке вала. Если
вал прямолинеен, не имеет колен, то
насадить кольцо на шейку вала можно с
торца. У коленчатого же вала в разные
стороны выступают колена, которые мешают
насадке колец.

Рис.
54. Коленчатый вал с цилиндрическими
щеками и роликовыми подшипниками

Применить подшипники
качения в
коленчатых валах можно, если эти валы
сделать разъемными или увеличить диаметр
коренных шеек до размера, при котором
внутренние кольца подшипников будут
свободно проходить по валу.
В качестве
коренных опор коленчатого вала на
роликовых подшипниках (см. рис. 54)
использованы щеки, которым придана
форма цилиндрических шайб (дисков). За
счет замены обычных коренных шеек более
узкими шейками под роликовые подшипники
вал удается сделать короче. Однако
задача применения подшипников качения,
особенно с ростом удельных нагрузок,
оказывается очень сложной в   
конструктивном  отношении. Гораздо
проще установить подшипники скольжения,
которые можно выполнять разъемными.
Такие подшипники применяются на дизелях
10Д100, 2Д100, 11Д45, М756, Д50 и др. Где бы ни стояли
эти подшипники — на коренных или шатунных
шейках, устройство их остается в общем
одинаковое. Каждый подшипник представляет
собой втулку, разрезанную пополам (рис.
55). Коленчатый вал сначала укладывают
коренными шейками на нижние вкладыши
(полувтулки), а затем шейки накрывают
верхними вкладышами. Соединяясь друг
с другом по плоскости разъема, два
вкладыша образуют один коренной или
шатунный подшипник.

Рис.
55. Вкладыши коренных подшипников
коленчатого вала дизелей типа Д100:
а
— опорного подшипника; б — опорно-упорного
подшипника

С
1967 г. на дизелях 10Д100 устанавливают шатунные
вкладыши повышенной
работоспособности: без сплошной кольцевой
канавки на рабочей поверхности наиболее
нагруженного (рабочего) вкладыша. Для
подвода масла к таким вкладышам в
коленчатых валах изменено расположение
маслоподводящих каналов. Устанавливать
коленчатые валы прежней конструкции с
шатунами и вкладышами новой конструкции
(без канавок) нельзя, так как при этом
смазка не поступит на поршневой палец
и на охлаждение поршня. Нижние коленчатые
валы дизелей 10Д100 и 2Д100 при установке
обычных шатунных вкладышей (с кольцевыми
канавками на рабочей поверхности)
полностью взаимозаменяемы, а верхние
— невзаимозаменяемы: отличаются приводом
воздуходувок.
Когда частота 
вращения вала  мала,  особенно при 
пуске дизеля,  между поверхностями
шеек и подшипников смазки оказывается
недостаточно. Из-за этого возникает
полусухое трение, сопровождающееся
интенсивным износом трущихся поверхностей,
а также выделением тепла, при котором
подшипник может расплавиться. Для того
чтобы этого не случилось, принимают
меры, о которых читатель узнает позже,
а пока подчеркнем следующий очевидный
факт: рациональнее, чтобы срабатывался
подшипник, а не шейка вала. С этой целью
вкладыши делают из материалов, обладающих
малым коэффициентом трения и хорошей
теплопроводностью. Такими материалами
являются антифрикционные сплавы (баббит,
бронза и   др.).
Наименьшим
коэффициентом трения обладает сплав
баббит, к тому же он не только мягок, но
и легкоплавок. Если на подшипник действуют
большие удельные нагрузки, то в качестве
антифрикционного сплава применяют
свинцовистую бронзу, трущуюся поверхность
которой покрывают тонким слоем олова,
а поверхность (слой)  шеек вала  
азотируют.
Чтобы разумно использовать
специфические свойства баббита, поступают
так: вкладыши изготовляют из бронзы, а
поверхность их, прилегающую к шейке
вала, заливают тонким слоем (0,5—0,75 мм)
баббита. Самое главное, чтобы, во-первых,
шейки вала во время работы всплывали
на масляном «клине» (клинообразном слое
масла), образующемся в зазоре между
шейкой и подшипником, а во-вторых, чтобы
в случае уменьшения масляного клина и
возникновения полусухого трения не
произошло задира, которому хорошо
сопротивляется   баббит.
Наряду
с высокой точностью изготовления
вкладышей и надлежащим классом
шероховатости (чистотой) поверхности
шеек вала высокие требования предъявляются
и к опорным поверхностям подшипников.
Как же образуются опорные гнезда под
вкладыши?
Если заглянуть внутрь блока
дизеля 10Д100, то можно увидеть массивные
половины опор верхнего и нижнего
коленчатых валов. Одна половина каждой
опоры коренного подшипника (бугель)
приварена к вертикальной поперечной
перегородке. В ней помещается верхний
или нижний вкладыш. После установки на
бугеле второй половины опоры — крышки
коренного подшипника (рис. 56) с вкладышем
— и закрепления ее двумя шпильками или
болтами подшипник коленчатого вала
оказывается собранным полностью.

Рис.
56. Опора коренного подшипника нижнего
коленчатого вала дизеле 10Д100, 2Д100

Внутренние
поверхности опорных гнезд, к которым
прилегают наружные поверхности вкладышей,
называютсяпостелями.
Правильное прилегание бронзовой
поверхности вкладыша к поверхности
постели имеет важное значение. Если
давление от вкладыша будет передаваться
не на всю опорную поверхность постели,
а только на отдельные участки ее, то
вкладыши будут испытывать повышенные
напряжения и подшипник разрушится.
Процесс
установки вкладыша в постель требует
особого внимания. Внутренний диаметр
постели делают меньше наружного диаметра
вкладышей. При постановке вкладыши
сжимаются, и постель плотно обхватывает
их.
Ответим
на такой вопрос: какой натяг, т. е. какую
разность между диаметрами вкладыша и
постели следует выдержать, чтобы
обеспечить плотность соединения 
хорошо  обработанных сопрягаемых
деталей? Это
имеет существенное значение для
длительной и надежной работы подшипника.
Если натяг сделать очень большим, то
вкладыш будет испытывать чрезмерные
деформации, что недопустимо. Если натяг
будет мал, вкладыш быстро ослабнет, что
также недопустимо. Для дизеля 10Д100
величина натяга каждого вкладыша должна
быть 0,08—0,11  мм.
Для фиксации
положения вкладыша при сборке имеются
штифты (дизель 10Д 100) или выступы (дизель
Д50), входящие в соответствующие углубления
или вырезы опоры. В центральной части
вкладышей образована кольцевая канавка,
в которую подводится смазка через
отверстия.
Как правило, кроме опорных
подшипников, каждый коленчатый вал
имеет один опорно-упорный подшипник
(см. рис. 55, б), который ограничивает
перемещение вала вдоль продольной оси
дизеля. Опорно-упорными подшипниками
в дизелях 2Д100 и 10Д100 являются одиннадцатый,
а в дизеле Д50 — седьмой. Вкладыши
опорно-упорных подшипников имеют бурты,
в которые упираются   фланцы  
вала.

полный обзор, особенности и виды

Совершенно любой двигатель – это достаточно сложный механизм, который состоит из множества различных компонентов. Каждая деталь этого механизма обеспечивает слаженную и правильную работу всей системы в целом. При этом одни детали в большом механизме могут играть серьезные роли, а другие не настолько функциональны. Коленчатый вал, как и прочие узлы и детали, которые имеют к нему прямое отношение – это наиболее значимая часть ДВС. Именно он обеспечивает вращение маховика путем превращения энергии горения топливной смеси в механическую работу.

Одна из важных деталей в устройстве двигателя – коренной подшипник. Это небольшая деталь в форме полукольца из металла средней жесткости, имеющая специальное антифрикционное покрытие. Когда двигатель эксплуатируется в течение длительного времени, эти подшипники или вкладыши подвергаются сильному износу. В статье подробнее рассмотрим эти небольшие, но очень важные элементы ДВС.

Общее описание

Коренной подшипник двигателя или вкладыш – это не что иное, как подшипник скольжения, обеспечивающий возможность вращения коленчатого вала. Процесс вращения проходит, как результат сгорания топливной смеси в камере сгорания. При активной работе двигателя детали испытывают трение – усиленные нагрузки, а также высокий скоростной режим может вывести мотор из строя. Чтобы предотвратить эту ситуацию и максимально снизить степень трения, главные значимые элементы покрыты тонким слоем смазки – в данном случае это моторное масло. Смазываются коренные подшипники коленчатого вала посредством штатной смазочной системы. При этом масляная пленка образуется только под воздействием высокого давления масла. На рабочей поверхности вкладышей имеются отверстия, а также кольцевые канавки для подачи смазочной жидкости к шейкам коленчатого вала.

Назначение

В двигателях любой конструкции и любого типа коленчатые валы постоянно подвержены огромным нагрузкам – физическим и температурным. В процессе работы двигателя коренной подшипник удерживает коленчатый вал на оси. Работа кривошипно-шатунного механизма поддерживается и обеспечивается только этими вкладышами. Шейки коленчатого вала представлены в форме внутренних обойм, а коренные вкладыши – наружные. Эти детали, как уже было замечено, смазываются через маслоканалы.

Устройство в подробностях

Итак, тонкостенным вкладышем является изогнутая в форму полукольца стальная лента. На рабочую поверхность детали нанесен специальный антифрикционный слой. Это оловянисто-алюминиевые сплавы. В моторах с повышенными нагрузками в качестве антифрикционного покрытия применяется свинцовистая бронза.

Материалы

Коренной подшипник изготавливается из нескольких слоев. Первый слой преимущественно медный – процент содержания меди составляет от 69 до 75 процентов. Второй изготавливают из свинца – он содержится в количестве от 21 до 25 процентов. В качестве третьего слоя применяется олово – не более 4 процентов.

Размеры

Толщина коренного подшипника-вкладыша составляет около 1,5-2 миллиметров. Нужно отметить, что иногда в качестве материалов для производства этой детали может применяться другой состав – вместо меди и свинцово-оловянных сплавов используют специальные сплавы на основе алюминия.

Но стандартизация материалов для изготовления этих изделий отсутствует – каждый производитель изготавливает вкладыш по своим уникальным формулам. Единственное, что объединяет изделия между собой – это стальная лента.

Практика показывает, что используются следующие размеры слоев при производстве подшипников скольжения. Так, толщина стальной основы составляет от 0,9 миллиметра и более. Основной слой имеет толщину до 0,75 миллиметра. Слой никеля – 0,001. Слой сплава олова и свинца – 0,02-0,04 миллиметра. Оловянный слой — 0,005.

Любые сплавы, использующиеся в производстве, индивидуально подбираются для каждого мотора и рассчитываются, учитывая твердость материалов, из которых изготавливается коленчатый вал. Для повышения ресурса и работоспособности новых или ремонтных моторов рекомендуется применять только те детали, которые советует использовать производитель.

Чем тоньше коренной подшипник, тем более высокими характеристиками он обладает. Более тонкие изделия гораздо лучше лежат на постели, обладают лучшим отводом тепла, зазоры в них ниже. В современных моторах производители стараются использовать более тонкие подшипники скольжения.

Вкладыш должен быть изготовлен не только из правильно подобранных компонентов. Также очень важна и форма. Дело в том, что для правильного монтажа необходимо, чтобы подшипник имел натяг на диаметре постели коленчатого вала.

Натяг делают не только по диаметру изделия, но и по его длине. Так удается достичь отличного контакта между вкладышем-подшипником и постелью. Для валов диаметром до 40 миллиметров натяг должен составлять от 0,03 до 0,05 миллиметра. Для более крупных валов (70 миллиметров) и выше натяг составляет от 0,06 до 0,08 миллиметра.

В устройстве этой детали также имеется верхняя часть – это крышки коренных подшипников. Они фиксируются болтами или же шпильками на картере двигателя.

Производится данная деталь, а именно вкладыш, методом штамповки из стальной ленты. Штамп придает детали форму. А затем выполняется обработка торцевых частей и рабочей поверхности. Данная деталь очень точная. Допуск от номинального размера до 0,02 миллиметра на длину и до 0,005 по толщине.

Канавка и ее особенности

Чтобы к детали постоянно подавалась смазка, на всю длину коренного подшипника коленвала прорезана канавка – ширина ее составляет 3,0-4,5 миллиметров, а глубина – до 1,2. На двигателях старой конструкции данная канавка выполнялась на вкладыше и на его крышке. В современных моторах нижний вкладыш канавки не имеет. Если канавка все же имеется, тогда он отличается сниженной максимальной нагрузкой.

Отказ от нарезания канавки ведет к тому, что уровень максимальных нагрузок существенно повышается. Это позволяет снизить площадь подшипника.

Замок

Зачастую при штамповке этих деталей на нем делается замок. Устройство коренных подшипников предусматривает замок около середины. Чтобы замок был прочным, он выполняется без разрывов.

По традициям конструирования двигателей внутреннего сгорания, замки расположены в зависимости от того, в какую сторону вращается коленчатый вал. На коренном вкладыше он нужен больше для центровки при его монтаже и для подстраховки от проворачивания. Когда двигатель испытывает масляное голодание, подшипник интенсивно нагревается, и тогда его не спасут никакие замки – вкладыш проворачивается.

Основные виды

Вкладыши изготавливаются для каждого типа двигателя. Однако они различаются по внутреннему диаметру. В зависимости от модели мотора, диаметр вкладышей будет разным даже для одного конкретного мотора. Шаг размера составляет 0,25 мм. Размерный ряд – 0,25 мм, 0,5 мм, 0,75 мм и далее.

Подбирают те или иные виды подшипников по тому, в каком состоянии находятся шейки коленчатого вала. Со временем, вследствие естественного износа, шейки стачиваются. Для компенсации этого износа производителями выпускаются так называемые ремонтные коренные подшипники. Для подгонки шейки коленчатого вала под тот или иной подшипник вал шлифуют до следующего размера.

Проверка и замена

Так как коленчатый вал работает в тяжелых условиях под воздействием высоких температурных и других нагрузок, то на оси его могут удерживать только эти подшипники. Шейки выполняют роль внутренней обоймы, а вкладыши – наружных. Как и прочие элементы двигателя, эти детали также нужно периодически менять.

Меняют вкладыши чаще по причине износа, а также по причине проворота. Провернуть вкладыш может по следующим причинам. Это вязкое масло, попадание в масло абразива, малый натяг при установке крышки, недостаточная вязкость смазочного материала, эксплуатация в условиях перегрузок.

Признаки необходимости замены

Чтобы определить необходимость замены коренных подшипников, понадобится провести измерения микрометром. Но нередко удается выявить поломку визуально. Если вкладыши проворачиваются, то снятие и установка вместо них новых должна проводиться очень быстро. О том, нужна ли замена, можно понять по громкому стуку вала, снижению мощности, попыткам мотора заглохнуть.

Заключение

Итак, мы выяснили, что собой представляет коренной подшипник. Как видите, это очень важный элемент в кривошипно-шатунном механизме. От его состояния зависит работоспособность всего двигателя автомобиля. Поэтому подшипник должен быть максимально надежным и иметь высокий ресурс эксплуатации.

Детали двигателя — Подшипники — Основные подшипники коленчатого вала — Страница 1

Детали двигателя — Подшипники — Основные подшипники коленчатого вала — Страница 1 — Специальные услуги для самолетов

Поиск

Коренные подшипники коленчатого вала

Примечание. Все цены указаны «за каждую», если не указано иное. Изображение изображает атрибуты, а не количество.