Azonban vannak ott irányadó tényezők. És nem is akármilyeneket, hanem nagyon konkrétakat. Tartósak, de nem örökkévalók, és amikor kudarcot vallanak, nem lehet megtenni anélkül, hogy megértenénk az ügy lényegét. Nos, a profi szerelők számára ez egyszerűen egy átlagos dolog.
Hogyan működik egy csapágy?
A modern autómotorokban a főtengelyeket és a vezérműtengelyeket szinte kizárólag siklócsapágyak támasztják alá. Gördülőcsapágyak (golyó, görgő, tű) csak kis motorkerékpár-motorokban használják ilyen célokra.
A siklócsapágyak szükséges teljesítményét az úgynevezett olajék-effektus alkalmazásával érik el. Amikor a sima tengely forog, olaj kerül a tengely és a furat közötti résbe. Mivel a tengelyre ható terhelés excentrikus elmozdulást okoz, az olaj a rés szűkülő részébe kerül, és olajéket képez, amely megakadályozza, hogy a tengely érintkezzen a furat falával. Minél nagyobb az olaj nyomása és viszkozitása a résben, annál nagyobb a terhelés (mielőtt a felületek érintkeznének) ellenáll a siklócsapágyaknak.
Az ékzónában a tényleges olajnyomás eléri az 50-80 MPa-t (500-800 kg/cm²), és egyes tervekben még többet is. Ez több százszor magasabb, mint a takarmányrendszerben. Azonban nem szabad azt gondolni, hogy az előtolási nyomásnak csekély hatása van a csapágy működésére. Minél nagyobb, annál intenzívebben pumpálódik az olaj a csapágyon keresztül, és annál jobb a hűtése.
Bizonyos körülmények között alacsony súrlódású üzemmód (folyadéknak is nevezik) megsérthető. Ez akkor történik, amikor az olaj viszkozitása csökken (például a nem megfelelő ellátás miatti túlmelegedése miatt) és a forgási sebesség csökkenése a terhelés növekedésével.
Gyakran, különösen motorjavítás után, az egység nem optimális geometriája is szerepet játszik. A felületek hengeres alakjától való enyhe eltérésével, a tengelyek ferdeségével és az alkatrészek egyéb hibáival a fajlagos terhelés lokális növekedése lehetséges (azaz a terhelés a felületre vonatkozott) a megengedett határérték felett. Ezután az olajfilm ezeken a helyeken elvékonyodik, és a tengely és a csapágy felületei mikro-érdesség mentén kezdenek érintkezni. Félfolyékony kenési rendszer alakul ki, amelyet a súrlódás növekedése és a csapágy fokozatos felmelegedése jellemez. Ez aztán úgynevezett határsúrlódáshoz vezethet a felületek teljes érintkezése esetén, ami túlmelegedést, berágódást (karcolódást), beragadást, olvadást és a csapágy tönkremenetelét eredményezi.
Egyértelmű, hogy a határsúrlódási mód működés közben elfogadhatatlan. Azonban akkor jelenik meg, amikor az olajellátás megszakad, és ez leggyakrabban a forgattyúházban lévő olaj hiánya miatt fordul elő, azaz vagy a vezető felügyelete miatt, vagy amikor az olajteknő megsérül egy akadályba ütközés következtében.
A félfolyékony kenési mód csak rövid ideig megengedett, amikor nincs ideje befolyásolni a csapágy kopását. Példa: hideg motor indítása. Igaz, van itt egy másik veszély is: nagyon alacsony hőmérsékleten az olaj túl viszkózus lehet, és normál ellátásának helyreállítása hosszú időt vesz igénybe (20-30 másodperc vagy több). Itt a félfolyékony kenőanyag már jelentősen befolyásolhatja az alkatrészek kopását.
Az autómotorok fejlesztése a forgási sebesség és a teljesítmény állandó növekedésével jár. Ugyanakkor megfigyelhető a tervek tömörségének növekedése, beleértve a csapágyak szélességének és átmérőjének csökkenését. Ez azt jelenti, hogy a csomópontban a fajlagos feszültségek megnőnek. És mivel a csapágy terhelése a motor működése közben ciklikusan változik nagyságrendben és irányban, az alkatrészek úgynevezett kifáradásos meghibásodása valósággá válik. Az ilyen körülmények között a csapágyak teljesítményének biztosításához speciális tervekre, csavargokra és technológiákra van szükség.
Hogyan működik
A modern motorokban a főtengely-csapágyakat jellemzően vékony falú, 1,0-2,5 mm vastagságú betétek vagy perselyek formájában gyártják (ritkán több). A főtengely főcsapágycsészéi vastagabbak, mivel kör alakú horonyra van szükség az olajellátáshoz a hajtórúd csapágyaihoz. Az általános tendencia a csapágycsészék vastagságának csökkenése, amely jelenleg átlagosan 1,8-2,0 mm a főcsapágyaknál és 1,4-1,5 mm a hajtórúdcsapágyaknál. Minél vékonyabbak a betétek, annál jobban illeszkednek a ház (ágy) felületéhez, annál jobb a hőelvezetés a csapágyból, annál pontosabb a geometria, minél kisebb a megengedett rés és zaj üzem közben, annál hosszabb az egység élettartama.
Ahhoz, hogy a betét a beszereléskor pontosan a kívánt alakot vegye fel, szabad állapotban az ágy átmérőjének megfelelően kell megfeszíteni (úgynevezett kiegyenesítés)és egy változó sugarú, nem hengeres alakú. Ezenkívül a felülethez való jó tapadás és az elfordulás megakadályozása érdekében a bélés hosszában feszültségre is szükség van - ezt kiemelkedésnek nevezik. Mindezek a paraméterek a csapágyperselyek vastagságától, szélességétől és átmérőjétől függenek, az egyenesedés átlagosan 0,5-1,0 mm, a kiemelkedés pedig 0,04-0,08 mm. Ez azonban még mindig nem elegendő a csapágy megbízható működéséhez. A csatlakozó közelében a bélések vastagságát 0,010-0,015 mm-rel csökkentették, hogy elkerüljék a karcolódást ezeken a területeken. Ezek a ház furatának deformációja miatt jelentkezhetnek a munkaterhelés hatására, amikor a csapágyban a munkahézag kicsi.
A bélésanyagok változatosak lehetnek. Választásuk a főtengely csavargához és hőkezeléséhez, a motor turbónyomásának mértékéhez és a megadott élettartamhoz kapcsolódik. Bizonyos mértékig az autógyártó cég hagyományai is szerepet játszanak itt.
A betéteket mindig többrétegűre készítik. A betét alapja egy acélszalag, amely biztosítja a tokban való illeszkedés szilárdságát és megbízhatóságát. Egy (vagy több) réteg speciális súrlódásgátló csavargból készült, 0,3-0,5 mm vastag réteget visznek fel az alapra különféle módszerekkel. A súrlódásgátló csavarggal szemben támasztott fő követelmények a tengelyen fellépő alacsony súrlódás, a nagy szilárdság és a hővezető képesség (azaz a hő jó elvezetésének képessége a felületről a csapágyházra). Az első követelményt legjobban a lágy fémek, például a magas ón- és ólomtartalmú ötvözetek elégítik ki (különösen a széles körben ismert babbittok).
A múltban a babbitteket széles körben használták kis teljesítményű, alacsony fordulatszámú motorokban. A terhelés növekedésével az ilyen vastag babbitt réteggel ellátott bélések szilárdsága elégtelennek bizonyult. A problémát úgy oldották meg, hogy ezt a teljes réteget egyfajta szendvicsre cserélték - ólom-ón bronzra, amelyet vékony réteggel borítottak (0,03-0,05 mm) egy réteg ugyanabból a babbittból. A betét többrétegűvé vált. A modern motorokban az "acél-bronz-babbitt" betéteket általában 4 rétegben gyártják (a babbitt alatt még mindig van egy nagyon vékony nikkelréteg) és akár 5 rétegű is, amikor egy vékony ónréteget visznek fel a munkafelületre a bejáratás javítása érdekében. Pontosan így néznek ki a csapágyak sok külföldi motoron.
Ezzel együtt az acél-alumínium bélés is széles körben elterjedt. A súrlódásgátló csavarg itt alumínium ötvözet ónnal, ólommal, szilíciummal, cinkkel vagy kadmiummal, bevonattal és anélkül is. A világgyakorlatban a leggyakrabban használt ötvözet az alumínium 20% ónnal bevonat nélkül. Ellenáll a modern motorok, beleértve a dízelmotorokat is, nagy terhelésének és fordulatszámának, ugyanakkor kielégítő "puhasággal" rendelkezik. Az acél-alumínium betétek azonban keményebbek, mint a babbitt betétek (vagy babbitt bevonattal), ezért elégtelen kenés esetén hajlamosabb a berágásra.
A motorok segéd- és vezérműtengelyei általában alacsonyabb frekvencián forognak, mint a főtengelyek, és sokkal kisebb terhelést is elviselnek, így működési feltételeik könnyebbek. Ezen tengelyek bélései és perselyei általában a fent leírtakhoz hasonló csavargokból készülnek. Ezenkívül néha babbitt vagy bevonat nélküli bronzot is használnak itt. Ezeknek a csapágyaknak gyakran nincsenek perselyeik vagy betéteik, és közvetlenül a hengerfejben fúrt furatokkal alakítják ki őket. Ilyen kivitelekben a fej alumínium-szilícium ötvözetből készül, amely jó súrlódásgátló tulajdonságokkal rendelkezik.
A modern motorcsapágyak közös jellemzője, különösen a főtengely-csapágyak esetében, hogy a csapágyak csavarga és kialakítása illeszkedik a tengely csavargához és üzemi körülményeihez (forgási sebesség, terhelések, kenési feltételek stb.). Ezért az alkatrészek önkényes cseréje, például javítások során, amikor egy másik motor betéteit szerelik be, nem ajánlott. Ellenkező esetben a javított egység élettartama nagyon rövid lehet. Egy ilyen lépés meghozatalához rendelkeznie kell a vonatkozó információkkal.
A betétek nagyon precízek (pontosság) részletek. A kis részletek biztosítása érdekében (de elég specifikus - átlagosan 0,03-0,06 mm) a csapágyak munkahézagai, a gyártás során a bélés vastagságát körülbelül 5-8 mikron pontossággal, a hosszát pedig 10-20 mikron pontossággal tartják fenn. Ezen követelmények megsértése a csapágy munkahézagának vagy a bélés illeszkedésének sűrűségének megváltozásához vezethet a házban, ami elfogadhatatlan a teljes motor megbízhatóságának és élettartamának csökkenése miatt.
Ki gyártja őket?
A kiváló minőségű autóipari siklócsapágyak gyártásával kapcsolatos problémák teljes skálájának összetettsége oda vezetett, hogy gyártásukat fokozatosan szakosodott cégek kezébe helyezték át. Külföldön ezek közül a vállalatok közül sok egyidejűleg más motoralkatrészeket is gyárt, és a kellékek mind az autógyár szállítószalagjaihoz, mind alkatrészként kerülnek. Néhány ilyen cég jól ismert transznacionális gyártó- és kereskedelmi, valamint ipari vállalatok része. A motorcsapágyak világgyártói közül elsősorban a következő cégeket kell megemlíteni: Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. Az utóbbi években olyan "világítótestek" is elkezdtek csapágyakat gyártani, mint a Mahle és a Goetze. A "fiatalok" közül érdemes megemlíteni a King (Izrael) szakosodott céget, amely a 80-as évek elején kezdte meg a csapágyak gyártását.
A felsorolt gyártók többsége hatalmas csapágyválasztékot gyárt, és termékeiket alkatrészként szállítja mindenhová, beleértve a mi piacunkat is (kereskedőkön vagy nagykereskedelmi cégeken keresztül). Alapvetően természetesen ezek külföldi motorok - európai, japán és amerikai - csapágyai.
Akciósan standard és különféle javítási méretű béléseket is találhat (általában legfeljebb 0,75 mm) az Audi-Volkswagen, BMW, Mercedes, Ford, Opel, Fiat, Toyota, Nissan, Mitsubishi, Mazda stb. leggyakoribb modelljeihez. Ritkább modellek esetén, valamint nagyobb javítási méretű betétek vásárlásakor általában rendelést kell leadni, és átlagosan 5-10 napot kell várni (ezek a feltételek a különböző kereskedelmi vállalatoknál eltérőek).
Az ilyen termékek minősége általában nem vet fel kétségeket sem geometria, sem csavargok tekintetében. Ha azonban van választás és kétség merül fel azzal kapcsolatban, hogy melyik gyártót részesítse előnyben, akkor a következőket kell szem előtt tartania. Az olyan cégek, mint a Kolbenschmidt, a Glyco és a Glacier, a tömegtermelés fő beszállítói közé tartoznak. Termékeik vásárlásakor akár ugyanazokat a béléseket is beszerezheti, amelyek a motoron "születésétől fogva" voltak. Az egyetlen különbség az autógyártó emblémájának hiánya lesz az új alkatrészeken. Egyébként keress rá a "rokonok" kifejezésre (vagy úgynevezett eredeti) a javítóméretű bélések használata problémás lehet. Nem minden autógyártó szállít javítóbetéteket alkatrészekben, és az "eredeti" csomagolású betétek ára általában lényegesen magasabb, mint közvetlenül a gyártótól.
Más, kevésbé jó hírű cégek betétjei általában olcsóbbak, bár a minőségbeli különbségek észrevétele nehéz. Sőt, ha van választás, akkor itt megpróbálhatja figyelembe venni az autó üzemeltetési körülményeit. Így a viszonylag olcsó betétek, furcsa módon, valamivel jobban ellenállnak az üzleteinkben és piacainkon "járkáló" alacsony minőségű olajoknak és olajszűrőknek, mint a drágább acél-bronz-babbitt betétek. Ezt különösen az a gyakorlat bizonyította, hogy a King cég acél-alumínium béléseit használták javításokban a szokásos bronz-babbitt bélés helyett - egy ilyen csere nem károsítja a motorok megbízhatóságát, de jelentős megtakarítást tesz lehetővé.
Néhány a felsorolt cégek közül bélésanyagokat is gyárt a gépeinkhez. A piacunkon már megtalálhatja ezeket a Clevite, Bimet és Glacier által gyártott VAZ motorokhoz való termékeket. Természetesen ezek érezhetően drágábbak, mint a hazai termékek. A háztartási motorok javításakor azonban nem érdemes megtakarítani a béléseken. A hazai termékek általában nem bírják az összehasonlítást az importáltakkal. Egyes kereskedelmi termékeink vastagságbeli eltérései elérik a 25-30 mikront a tűréshatár által meghatározott 8 mikron helyett. Ennek eredményeként, miután a fedél befogta, a csapágy belső felülete szabálytalan alakot ölt, amelyben például a csapágy egyik szakaszában lévő 0,07-0,09 mm-es rés egy másikban akár feszültséggé is válhat.