Međutim, postoje ležajevi. I to ne neki, nego sasvim izvjesni. Trajni su, ali nisu vječni, a kad zakažu, nemoguće je bez razumijevanja suštine stvari. Pa, za profesionalne servisere to je jednostavno obična stvar.
Kako radi ležaj
U modernim automobilskim motorima, koljenasta i bregasta vratila oslanjaju se gotovo isključivo na klizne ležajeve. Kotrljajući ležajevi (lopta, valjak, igla) koristi se u takve svrhe samo u motorima malih motocikala.
Potrebni učinak kliznih ležajeva postiže se korištenjem tzv. efekta uljnog klina. Kada se glatka osovina okreće, ulje se dovodi u razmak između osovine i rupe. Budući da opterećenje koje djeluje na osovinu uzrokuje njezino ekscentrično pomicanje, ulje se takoreći uvlači u suženi dio zazora i formira uljni klin koji sprječava da osovina dođe u dodir sa stijenkama rupe. Što su veći tlak i viskoznost ulja u zazoru, to je veće opterećenje (dok se površine ne dodirnu) podnosi ležaj.
Stvarni tlak ulja u zoni klina doseže 50-80 MPa (500-800 kg/cm2), au nekim izvedbama i više. To je stotinama puta veće nego u opskrbnom sustavu. Međutim, ne treba misliti da dovodni tlak malo utječe na rad ležaja. Što je veći, to se ulje intenzivnije pumpa kroz ležaj i bolje se hladi.
Rad s niskim trenjem pod određenim uvjetima (naziva se i tekućina) može biti pokvaren. To se događa kada viskoznost ulja padne (npr. zbog njegovog pregrijavanja zbog nedovoljne opskrbe) i smanjenje brzine s povećanjem opterećenja.
Često, osobito nakon popravka motora, utječe i neoptimalna geometrija sklopa. S blagim odstupanjem oblika površina od cilindričnog, s neusklađenošću osi i drugim nedostacima u dijelovima, moguće je lokalno povećanje specifičnog opterećenja (tj. opterećenje podijeljeno s površinom) iznad dopuštene granice. Tada uljni film na tim mjestima postaje tanak, a površine osovine i ležaja počinju se dodirivati duž mikroneravnina. Pojavljuje se polutekući režim podmazivanja, karakteriziran povećanjem trenja i postupnim zagrijavanjem ležaja. Nadalje, to može dovesti do takozvanog graničnog trenja s punim kontaktom površina, što će rezultirati pregrijavanjem, zahvatom (zločesti), zahvatanje, topljenje i uništavanje ležaja.
Jasno je da je režim graničnog trenja neprihvatljiv u radu. Ipak, pojavljuje se kada je poremećen dotok ulja, a to se najčešće događa zbog njegovog nedostatka u karteru, odnosno ili zbog propusta vozača, ili ako je karter oštećen uslijed udara u prepreku.
Polutekući režim podmazivanja dopušten je samo kratko vrijeme, kada nema vremena utjecati na trošenje ležajeva. Primjer je pokretanje hladnog motora. Istina, postoji još jedna opasnost: na vrlo niskim temperaturama, ulje može biti previše viskozno i njegova normalna opskrba se obnavlja dugo vremena (20-30 sekundi ili više). Ovdje već polutekuće mazivo može značajno utjecati na trošenje dijelova.
Poboljšanje automobilskih motora povezano je sa stalnim povećanjem frekvencije vrtnje i povećanjem snage. Istodobno se povećava kompaktnost konstrukcija, uključujući smanjenje širine i promjera ležajeva. To znači da se povećavaju specifični naponi u čvoru. A budući da se opterećenje na ležaju tijekom rada motora ciklički mijenja u veličini i smjeru, takozvani zamor dijelova postaje stvaran. Potrebni su posebni dizajni, materijali i tehnologije kako bi se osigurale performanse ležaja u ovim uvjetima.
Kako radi
Tipično, ležajevi radilice u modernim motorima izrađeni su u obliku košuljica tankih stijenki ili čahura debljine 1,0-2,5 mm (rijetko više). Ljušture glavnih ležajeva radilice su deblje zbog potrebe postavljanja kružnog utora za dovod ulja u ležajeve klipnjača. Opći trend je smanjenje debljine košuljica, koja sada u prosjeku iznosi 1,8-2,0 mm za glavne ležajeve i 1,4-1,5 mm za klipnjače. Što su umetci za uši tanji, to bolje prianjaju na površinu kućišta (krevet), što je bolja disipacija topline iz ležaja, to je preciznija geometrija, što je manji dopušteni razmak i buka tijekom rada, to je duži resurs sklopa.
Kako bi košuljica točno poprimila svoj oblik kada se ugradi u krevet, u slobodnom stanju mora imati interferentno nalijeganje duž promjera kreveta (takozvano ravnanje) i necilindričnog oblika promjenjivog radijusa. Osim toga, za dobro nalijeganje na podlogu i za sprječavanje okretanja potreban je i zahvat duž duljine košuljice - naziva se izbočina. Svi ti parametri ovise o debljini, širini i promjeru košuljica, dok je ispravljanje u prosjeku 0,5-1,0 mm, a izbočenje -0,04-0,08 mm. Međutim, za pouzdan rad ležaja, to još uvijek nije dovoljno. U blizini konektora, debljina obloga je smanjena za 0,010-0,015 mm kako bi se izbjeglo habanje na tim mjestima. Mogu se pojaviti zbog deformacije rupe u kućištu pod djelovanjem radnog opterećenja, kada je radni zazor u ležaju mali.
Materijali za umetanje mogu varirati. Njihov izbor vezan je uz materijal koljenastog vratila i njegovu toplinsku obradu, stupanj forsiranja motora i zadani resurs. U određenoj mjeri ovdje utječu i tradicije automobilske tvrtke.
Umetci su uvijek izrađeni višeslojno. Osnova košuljice je čelična traka koja osigurava čvrstoću i sigurno prianjanje u kućište. Sloj se nanosi na podlogu na različite načine (odnosno slojeva) poseban materijal protiv trenja debljine 0,3-0,5 mm. Glavni zahtjevi za materijal protiv trenja su nisko trenje osovine, visoka čvrstoća i toplinska vodljivost (odnosno sposobnost dobrog provođenja topline s površine u kućište ležaja). Prvi zahtjev najbolje ispunjavaju meki metali, kao što su legure s visokim sadržajem kositra i olova (posebno dobro poznati babiti).
U prošlosti su se babiti naširoko koristili na motorima niske brzine. S povećanjem opterećenja, čvrstoća takvih obloga s debelim slojem babbita pokazala se nedovoljnom. Problem je riješen zamjenom cijelog ovog sloja nekom vrstom sendviča - olovno-kositrene bronce, prekrivene tankom (0,03-0,05 mm) sloj istog babita. Podstava je postala višeslojna. U modernim motorima "čelik-bronca-babit" košuljice se obično izrađuju u 4 sloja (još uvijek postoji vrlo tanak podsloj nikla ispod babita) pa čak i 5-slojni, kada se na radnu površinu nanosi najtanji sloj kositra za poboljšanje uhodavanja. Ovako izgledaju ležajevi na mnogim stranim motorima.
Uz to, naširoko se koriste čelično-aluminijske obloge. Antifrikcijski materijal ovdje su aluminijske legure s kositrom, olovom, silicijem, cinkom ili kadmijem, sa i bez premaza. Najčešće se u svjetskoj praksi koristi aluminijska legura s 20% kositra bez premaza. Dobro podnosi velika opterećenja i brzine suvremenih motora, uključujući dizelske, a istovremeno ima zadovoljavajuću "mekoća". Međutim, čelično-aluminijske obloge čvršće su od babitnih košuljica (ili obložen babitom), pa su sklonije habanju u uvjetima premalo podmazivanja.
Pomoćna i bregasta vratila motora okreću se, u pravilu, nižom frekvencijom od koljenastih vratila i doživljavaju znatno manja opterećenja, pa su im uvjeti rada lakši. Čahure i čahure ovih osovina obično su izrađene od materijala sličnih gore opisanim. Osim toga, ovdje se ponekad koristi babbitt ili bronca bez premaza. Često ti ležajevi uopće nemaju čahure ili košuljice i formiraju se izravno bušenjem rupa u glavi cilindra. U takvim izvedbama, glava je izrađena od legure aluminija sa silicijem, koja ima dobra svojstva protiv trenja.
Zajednička stvar za ležajeve modernih motora, posebno kada su u pitanju ležajevi koljenastog vratila, je usklađenost materijala i dizajna ležaja s materijalom i uvjetima rada vratila (brzina, opterećenja, uvjeti podmazivanja itd.). Stoga se ne može preporučiti proizvoljna zamjena dijelova, kada se, na primjer, tijekom popravka ugrađuju obloge s drugog motora. U suprotnom, vijek trajanja popravljene jedinice može biti vrlo kratak. Da biste se odlučili na takav korak, morate imati odgovarajuće podatke.
Umetci su vrlo precizni (preciznost) pojedinosti. Za jamstvo male (ali prilično specifičan - prosječno 0,03-0,06 mm) radni zazori u ležajevima, tijekom proizvodnje, debljina košuljice održava se s točnošću od oko 5-8 mikrona, a duljina je 10-20 mikrona. Kršenje ovih zahtjeva može dovesti do promjene radnog zazora u ležaju ili nepropusnosti košuljice u kućištu, što je neprihvatljivo zbog smanjenja pouzdanosti i vijeka trajanja cijelog motora u cjelini.
Tko ih pravi
Složenost cijelog niza problema povezanih sa stvaranjem visokokvalitetnih automobilskih kliznih ležajeva dovela je do činjenice da se njihova proizvodnja postupno prenosi na specijalizirane tvrtke. U inozemstvu, mnoge od ovih tvrtki istovremeno proizvode druge dijelove motora, a isporuke idu i na transportne trake automobilskih tvornica i na rezervne dijelove. Neka poduzeća ove vrste dio su poznatih transnacionalnih proizvodnih i komercijalnih korporacija. Od svjetskih proizvođača ležajeva za motore prije svega treba istaknuti Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. Posljednjih godina ležajeve su počele proizvoditi i takve tvrtke - "svjetiljke", poput Mahlea i Goetzea. Među "mlada" valja spomenuti specijaliziranu tvrtku King (Izrael), koji je početkom 80-ih počeo proizvoditi ležajeve.
Većina navedenih proizvođača proizvodi veliki izbor ležajeva i isporučuje svoje proizvode kao rezervne dijelove posvuda, pa tako i na našem tržištu (preko trgovaca ili veletrgovaca). U osnovi, naravno, to su ležajevi za strane motore - europske, japanske i američke.
U prodaji možete pronaći obloge u standardnim i raznim veličinama za popravak (obično ne više od 0,75 mm) za najpopularnije modele "Audi Volkswagen", bmw, "mercedes", "Ford", "Opel", "Fiat", "Toyota", "Nissan", "Mitsubishi", "Mazda" itd. Za manje uobičajene modele, kao i ako trebate kupiti veće obloge za popravak, obično morate naručiti i čekati u prosjeku 5-10 dana (različite tvrtke imaju različite vremenske okvire).
Kvaliteta takvih proizvoda obično nije upitna ni u pogledu geometrije ni u pogledu materijala. Iako, ako postoji izbor i dvojbe o tome kojem proizvođaču dati prednost, treba imati na umu sljedeće. Tvrtke kao što su, na primjer, Kolbenschmidt, Glyco, Glacier su među glavnim dobavljačima masovne proizvodnje. Kada kupujete njihove proizvode, čak možete dobiti iste obloge koje su bile na motoru "od rođenja". Razlika će biti samo u nedostatku amblema proizvođača automobila na novim dijelovima. Usput, traži "rodbina" (ili tzv.original) prevelike košuljice mogu biti problematične. Ne isporučuju sve automobilske tvrtke umetke za popravak rezervnih dijelova, a cijena umetaka u "izvornik" pakiranje je obično znatno veće nego izravno od njihovog proizvođača.
Umetci drugih, manje poznatih tvrtki obično su jeftiniji, iako je teško uočiti razlike u kvaliteti. Štoviše, ako postoji izbor, onda ovdje možete pokušati uzeti u obzir uvjete rada automobila. Dakle, relativno jeftine košuljice, začudo, nešto bolje odolijevaju nekvalitetnim uljima i filterima ulja, "hodanje" u našim trgovinama i tržnicama od skupljih čelično-brončanih babitnih. To se posebno pokazalo u praksi korištenja čelično-aluminijskih obloga tvrtke "kralj" umjesto standardnih brončano-babbitnih - takva zamjena ne narušava pouzdanost motora, ali omogućuje značajne uštede.
Neke od navedenih tvrtki proizvode košuljice za naše strojeve. Na našem tržištu već se mogu naći ovi proizvodi za VAZ motore proizvođača Clevite, Bimet i Glacier. Naravno, znatno su skuplji od domaćih. Međutim, ušteda na oblogama prilikom popravka domaćih motora ne vrijedi. Usporedba s uvoznim proizvodima, domaći obično ne izdrži. Odstupanja u debljini za neke od naših komercijalnih primjeraka dosežu 25-30 mikrona umjesto 8 mikrona, reguliranih tolerancijom. Kao rezultat toga, nakon stezanja poklopca, unutarnja površina ležaja dobiva nepravilan oblik, u kojem se, na primjer, razmak od 0,07-0,09 mm u jednom dijelu ležaja može čak pretvoriti u smetnju u drugom.