Istnieją jednak łożyska. I to nie niektóre, ale całkiem pewne. Są trwałe, ale nie wieczne, a kiedy zawiodą, nie da się tego zrobić bez zrozumienia istoty sprawy. Cóż, dla profesjonalnych mechaników jest to po prostu zwykła sprawa.
Jak działa łożysko
W nowoczesnych silnikach samochodowych wały korbowe i wałki rozrządu są podtrzymywane prawie wyłącznie przez łożyska ślizgowe. Łożyska toczne (piłka, wałek, igła) używane do takich celów tylko w małych silnikach motocyklowych.
Niezbędne osiągi łożysk ślizgowych uzyskuje się dzięki zastosowaniu tzw. efektu klina olejowego. Gdy gładki wał się obraca, olej jest dostarczany do szczeliny między wałem a otworem. Ponieważ obciążenie działające na wał powoduje jego mimośrodowe przemieszczenie, olej jest niejako wciągany w zwężającą się część szczeliny i tworzy klin olejowy, który zapobiega zetknięciu się wału ze ściankami otworu. Im większe ciśnienie i lepkość oleju w szczelinie, tym większe obciążenie (aż powierzchnie się zetkną) wytrzymuje łożysko.
Rzeczywiste ciśnienie oleju w strefie klina sięga 50-80 MPa (500-800 kg/cm2), aw niektórych projektach nawet więcej. To setki razy więcej niż w systemie zasilania. Nie należy jednak sądzić, że ciśnienie zasilania ma niewielki wpływ na pracę łożyska. Im jest większy, tym intensywniej olej jest pompowany przez łożysko i tym lepsze jest jego chłodzenie.
Praca przy niskim tarciu w określonych warunkach (zwany także cieczą) może być uszkodzony. Dzieje się tak, gdy lepkość oleju spada (na przykład z powodu jego przegrzania z powodu niewystarczającego zasilania) i zmniejszania prędkości wraz ze wzrostem obciążenia.
Często, zwłaszcza po naprawie silnika, wpływ ma również nieoptymalna geometria zespołu. Przy niewielkim odchyleniu kształtu powierzchni od cylindrycznego, przy niewspółosiowości osi i innych wadach części możliwy jest lokalny wzrost obciążenia właściwego (tj. obciążenie podzielone przez powierzchnię) powyżej dopuszczalnej granicy. Następnie film olejowy w tych miejscach staje się cienki, a powierzchnie wału i łożyska zaczynają stykać się wzdłuż mikronierówności. Występuje półpłynny reżim smarowania, charakteryzujący się wzrostem tarcia i stopniowym nagrzewaniem się łożyska. Ponadto może to prowadzić do tzw. tarcia granicznego przy pełnym kontakcie powierzchni, co spowoduje przegrzanie, zatarcie (skurczybyk), zatarcie, stopienie i zniszczenie łożyska.
Oczywiste jest, że reżim tarcia granicznego jest niedopuszczalny w działaniu. Pojawia się jednak wtedy, gdy dopływ oleju jest zakłócony, a dzieje się tak najczęściej z powodu jego braku w skrzyni korbowej, czyli albo z powodu niedopatrzenia kierowcy, albo w przypadku uszkodzenia miski olejowej w wyniku uderzenia w przeszkodę.
Reżim smarowania półpłynnego jest dopuszczalny tylko przez krótki czas, kiedy nie ma czasu wpłynąć na zużycie łożyska. Przykładem jest uruchomienie zimnego silnika. To prawda, że \u200b\u200bjest tu inne niebezpieczeństwo: w bardzo niskich temperaturach olej może być zbyt lepki, a jego normalny zapas zostaje przywrócony na długi czas (20-30 sekund lub więcej). Tutaj już półpłynny smar może znacząco wpłynąć na zużycie części.
Udoskonalenie silników samochodowych wiąże się ze stałym wzrostem częstotliwości obrotów i wzrostem mocy. Jednocześnie następuje wzrost zwartości konstrukcji, w tym zmniejszenie szerokości i średnicy łożysk. Oznacza to, że naprężenia właściwe w węźle rosną. A ponieważ obciążenie łożyska podczas pracy silnika zmienia się cyklicznie pod względem wielkości i kierunku, tak zwana awaria zmęczeniowa części staje się rzeczywista. Aby zapewnić wydajność łożysk w tych warunkach, wymagane są specjalne projekty, materiały i technologie.
Jak to działa
Zazwyczaj łożyska wału korbowego w nowoczesnych silnikach wykonywane są w postaci cienkościennych tulei lub tulei o grubości 1,0-2,5 mm (rzadko więcej). Panewki łożysk głównych wału korbowego są pogrubione ze względu na konieczność umieszczenia okrągłego rowka doprowadzającego olej do łożysk korbowodu. Ogólną tendencją jest zmniejszanie się grubości tulei, która obecnie wynosi średnio 1,8-2,0 mm dla łożysk głównych i 1,4-1,5 mm dla łożysk korbowodu. Im cieńsze wkładki douszne, tym lepiej przylegają do powierzchni etui (łóżko), im lepsze odprowadzanie ciepła z łożyska, tym dokładniejsza geometria, im mniejszy dopuszczalny luz i hałas podczas pracy, tym dłuższy zasób zespołu.
Aby wkładka dokładnie przybrała swój kształt po zamontowaniu w łożu, w stanie swobodnym musi mieć pasowanie ciasne wzdłuż średnicy łoża (tak zwane prostowanie) i niecylindryczny kształt o zmiennym promieniu. Dodatkowo dla dobrego dopasowania do podłoża i uniemożliwienia obracania się linera potrzebny jest również wcisk na całej długości linera - nazywa się to występem. Wszystkie te parametry zależą od grubości, szerokości i średnicy wkładek, przy czym prostowanie wynosi średnio 0,5-1,0 mm, a wystawanie -0,04-0,08 mm. Jednak dla niezawodnej pracy łożyska to wciąż nie wystarczy. W pobliżu złącza grubość wkładek jest zmniejszona o 0,010-0,015 mm, aby uniknąć zarysowań w tych miejscach. Mogą pojawić się w wyniku odkształcenia otworu w obudowie pod działaniem obciążenia roboczego, gdy luz roboczy w łożysku jest mały.
Materiały wkładek mogą się różnić. Ich wybór jest powiązany z materiałem wału korbowego i jego obróbką cieplną, stopniem obciążenia silnika oraz danym zasobem. W pewnym stopniu wpływają na to również tradycje firmy samochodowej.
Wkładki są zawsze wielowarstwowe. Podstawą wkładki jest taśma stalowa, która zapewnia wytrzymałość i pewne dopasowanie w etui. Warstwę nakłada się na bazę na różne sposoby (lub warstwy) specjalny materiał przeciwcierny o grubości 0,3-0,5 mm. Główne wymagania stawiane materiałowi przeciwciernemu to niskie tarcie wału, wysoka wytrzymałość i przewodność cieplna (to znaczy zdolność do dobrego przewodzenia ciepła z powierzchni do obudowy łożyska). Pierwszemu wymaganiu najlepiej odpowiadają metale miękkie, takie jak stopy z dużą zawartością cyny i ołowiu (w szczególności dobrze znane babbity).
W przeszłości babbity były szeroko stosowane w niskoobrotowych silnikach o małej mocy. Wraz ze wzrostem obciążeń wytrzymałość takich wkładek z grubą warstwą babbitu okazała się niewystarczająca. Problem został rozwiązany przez zastąpienie całej tej warstwy czymś w rodzaju kanapki - brązu ołowiowo-cynowego, pokrytego cienką warstwą (0,03-0,05 mm) warstwa tego samego babbitta. Wkładka stała się wielowarstwowa. W nowoczesnych silnikach "stalowo-brązowy babbit" wkładki są zwykle wykonane w 4 warstwach (pod babbittem nadal znajduje się bardzo cienka podwarstwa niklu) a nawet 5-warstwowe, gdy na wierzchu powierzchni roboczej nakłada się najcieńszą warstwę cyny, aby poprawić docieranie. Tak wyglądają łożyska w wielu zagranicznych silnikach.
Oprócz tego szeroko stosowane są również wkładki stalowo-aluminiowe. Materiałem przeciwciernym są tutaj stopy aluminium z cyną, ołowiem, krzemem, cynkiem lub kadmem, zarówno z powłokami, jak i bez. Najczęściej w światowej praktyce stosuje się stop aluminium z 20% cyną bez powłoki. Dobrze znosi duże obciążenia i prędkości nowoczesnych silników, w tym także diesli, a przy tym ma zadowalające parametry "miękkość". Jednak wkładki stalowo-aluminiowe są sztywniejsze niż wkładki babbitt (lub babbitt powlekane), więc są bardziej podatne na zacieranie w warunkach niedostatecznego smarowania.
Wałki pomocnicze i wałki rozrządu silników obracają się z reguły z mniejszą częstotliwością niż wały korbowe i doświadczają znacznie mniejszych obciążeń, dzięki czemu warunki ich pracy są łatwiejsze. Tuleje i tuleje tych wałów są zwykle wykonane z materiałów podobnych do opisanych powyżej. Ponadto czasami stosuje się tu niepowlekany babbitt lub brąz. Często łożyska te nie mają w ogóle tulei ani tulei i są formowane bezpośrednio przez wywiercenie otworów w głowicy cylindrów. W takich konstrukcjach głowica wykonana jest ze stopu aluminium z krzemem, który ma dobre właściwości przeciwcierne.
Wspólną cechą łożysk nowoczesnych silników, zwłaszcza łożysk wału korbowego, jest zgodność materiału i konstrukcji łożysk z materiałem i warunkami pracy wału (prędkość, obciążenia, warunki smarowania itp.). Dlatego nie można zalecić samowolnej wymiany części, gdy na przykład podczas naprawy wkładane są tuleje z innego silnika. W przeciwnym razie żywotność naprawianego urządzenia może być bardzo krótka. Aby zdecydować się na taki krok, trzeba mieć odpowiednie informacje.
Wkładki są bardzo dokładne (precyzja) Detale. Aby zagwarantować małe (ale dość specyficzne - średnio 0,03-0,06 mm) luzy robocze w łożyskach, podczas produkcji grubość tulei jest utrzymywana z dokładnością do około 5-8 mikronów, a długość 10-20 mikronów. Naruszenie tych wymagań może prowadzić do zmiany luzu roboczego w łożysku lub szczelności tulei w obudowie, co jest niedopuszczalne ze względu na spadek niezawodności i żywotności całego silnika jako całości.
Kto je tworzy
Złożoność całej gamy problemów związanych z tworzeniem wysokiej jakości samochodowych łożysk ślizgowych doprowadziła do tego, że ich produkcja jest stopniowo przenoszona do wyspecjalizowanych firm. Za granicą wiele z tych firm produkuje jednocześnie inne części silników, a dostawy trafiają zarówno do przenośników fabryk samochodów, jak i do części zamiennych. Niektóre firmy tego typu są częścią znanych ponadnarodowych korporacji produkcyjnych i handlowych. Spośród światowych producentów łożysk do silników należy przede wszystkim wymienić Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. W ostatnich latach łożyska zaczęły też produkować takie firmy - "luminarze", jak Mahle i Goetze. Wśród "młody" warto wspomnieć o wyspecjalizowanej firmie King (Izrael), która rozpoczęła produkcję łożysk na początku lat 80-tych.
Większość wymienionych producentów produkuje szeroką gamę łożysk i dostarcza swoje produkty jako części zamienne na całym świecie, w tym na nasz rynek (przez dealerów lub hurtowników). Zasadniczo są to oczywiście łożyska do silników zagranicznych - europejskich, japońskich i amerykańskich.
W sprzedaży można znaleźć wkładki zarówno w standardowych, jak i różnych rozmiarach naprawczych (zwykle nie więcej niż 0,75 mm) dla najpopularniejszych modeli "Audi Volkswagena", bmw, "Mercedesa", "Ford", "Opla", "Dekret", "Toyota", "Nissana", "Mitsubishi", "Mazda" itp. W przypadku mniej popularnych modeli, a także w przypadku konieczności zakupu większych wkładek naprawczych, zwykle trzeba złożyć zamówienie i czekać średnio 5-10 dni (różne firmy mają różne ramy czasowe).
Jakość takich produktów zwykle nie budzi wątpliwości ani pod względem geometrii, ani materiałów. Chociaż, jeśli istnieje wybór i wątpliwości co do tego, któremu producentowi dać pierwszeństwo, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie. Firmy takie jak np. Kolbenschmidt, Glyco, Glacier należą do głównych dostawców masowej produkcji. Kupując ich produkty, można nawet dostać te same wkładki, które były na silniku "od urodzenia". Różnica będzie polegać tylko na braku emblematu producenta samochodu na nowych częściach. Swoją drogą, szukaj "krewni" (lub tak zwany oryginał) zbyt duże wkładki mogą być problematyczne. Nie wszystkie firmy motoryzacyjne dostarczają wkładki naprawcze do części zamiennych, a cena wkładek w "oryginalny" opakowania jest zwykle wyraźnie wyższa niż bezpośrednio od producenta.
Wkładki innych, mniej znanych firm są zazwyczaj tańsze, choć trudno dostrzec różnice w jakości. Co więcej, jeśli istnieje wybór, tutaj możesz spróbować wziąć pod uwagę warunki eksploatacji samochodu. Tak więc, co dziwne, stosunkowo tanie wkładki są nieco lepiej odporne na oleje i filtry oleju niskiej jakości, "pieszy" w naszych sklepach i na rynkach niż droższe babbitty ze stali i brązu. Pokazała to w szczególności praktyka stosowania wkładek stalowo-aluminiowych firmy "król" zamiast standardowych brązowo-babbitowych - taka wymiana nie szkodzi niezawodności silników, ale pozwala na spore oszczędności.
Niektóre z wymienionych firm produkują tuleje do naszych maszyn. Na naszym rynku można już znaleźć te produkty do silników VAZ produkowanych przez Clevite, Bimet i Glacier. Oczywiście są znacznie droższe niż domowe. Jednak oszczędzanie na wkładkach podczas naprawy silników domowych nie jest tego warte. Porównanie z produktami importowanymi, krajowe zwykle nie wytrzymuje. Odchylenia grubości niektórych naszych próbek handlowych sięgają 25-30 mikronów zamiast 8 mikronów, regulowanych przez tolerancję. W efekcie po zaciśnięciu pokrywy wewnętrzna powierzchnia łożyska nabiera nieregularnego kształtu, w którym np. szczelina 0,07-0,09 mm w jednym odcinku łożyska może nawet przejść w pasowanie z wciskiem w innym.