Cu toate acestea, există rulmenți. Și nu unele, dar destul de sigure. Ele sunt durabile, dar nu eterne, iar atunci când eșuează, este imposibil să faci fără înțelegerea esenței problemei. Ei bine, pentru reparatorii profesioniști, aceasta este pur și simplu o chestiune obișnuită.
Cum funcționează un rulment
La motoarele auto moderne, arborii cotiți și arborii cu came sunt susținute aproape exclusiv de rulmenți cu manșon. Rulmenți de rulare (minge, rolă, ac) utilizate în astfel de scopuri numai la motoare mici de motociclete.
Performanța necesară a lagărelor de alunecare este obținută prin utilizarea așa-numitului efect de pană de ulei. Când arborele neted se rotește, uleiul este furnizat în golul dintre arbore și gaură. Deoarece sarcina care acționează asupra arborelui provoacă deplasarea excentrică a acestuia, uleiul este, parcă, atras în partea care se îngustează a golului și formează o pană de ulei care împiedică arborele să intre în contact cu pereții găurii. Cu cât presiunea și vâscozitatea uleiului sunt mai mari, cu atât sarcina este mai mare (până când suprafețele se ating) rezistă la rulment.
Presiunea reală a uleiului în zona pană ajunge la 50-80 MPa (500-800 kg/cm2), iar în unele modele chiar mai mult. Aceasta este de sute de ori mai mare decât în sistemul de alimentare. Cu toate acestea, nu trebuie să credem că presiunea de alimentare are un efect redus asupra funcționării rulmentului. Cu cât este mai mare, cu atât uleiul este pompat mai intens prin rulment și cu atât este mai bine răcit.
Funcționare cu frecare redusă în anumite condiții (numit si lichid) poate fi spart. Acest lucru se întâmplă atunci când vâscozitatea uleiului scade (de exemplu, din cauza supraîncălzirii acestuia din cauza alimentării insuficiente) și reducerea vitezei odată cu creșterea sarcinii.
Adesea, mai ales după repararea motorului, afectează și geometria neoptimă a ansamblului. Cu o ușoară abatere a formei suprafețelor față de cilindric, cu o aliniere greșită a axelor și alte defecte ale pieselor, este posibilă o creștere locală a sarcinii specifice (adică sarcina împărțită la suprafața) peste limita admisibilă. Apoi, pelicula de ulei din aceste locuri devine subțire, iar suprafețele arborelui și ale rulmentului încep să se atingă de-a lungul microrugozităților. Are loc un regim de lubrifiere semifluid, caracterizat printr-o creștere a frecării și o încălzire treptată a rulmentului. În plus, acest lucru poate duce la așa-numita frecare la limită cu contactul complet al suprafețelor, ceea ce va duce la supraîncălzire, gripare (șmecher), griparea, topirea si distrugerea rulmentului.
Este clar că regimul de frecare la graniță este inacceptabil în funcționare. Cu toate acestea, apare atunci când alimentarea cu ulei este perturbată, iar acest lucru se întâmplă cel mai adesea din cauza lipsei acestuia în carter, adică fie din cauza unei neglijeri a șoferului, fie dacă baia de ulei este deteriorată ca urmare a lovirii unui obstacol..
Regimul de lubrifiere semi-fluid este permis doar pentru o perioadă scurtă de timp, când nu are timp să afecteze uzura rulmenților. Un exemplu este pornirea unui motor rece. Adevărat, există un alt pericol aici: la temperaturi foarte scăzute, uleiul poate fi prea vâscos și alimentarea sa normală este restabilită pentru o lungă perioadă de timp (20-30 de secunde sau mai mult). Aici deja un lubrifiant semi-fluid poate afecta semnificativ uzura pieselor.
Îmbunătățirea motoarelor de automobile este asociată cu o creștere constantă a frecvenței de rotație și o creștere a puterii. În același timp, există o creștere a compactității structurilor, inclusiv o scădere a lățimii și diametrului lagărelor. Aceasta înseamnă că tensiunile specifice în nod cresc. Și deoarece sarcina pe rulment în timpul funcționării motorului se schimbă ciclic în mărime și direcție, așa-numita defecțiune la oboseală a pieselor devine reală. Sunt necesare proiecte, materiale și tehnologii speciale pentru a asigura performanța rulmentului în aceste condiții.
Cum functioneaza
De obicei, rulmenții arborelui cotit din motoarele moderne sunt fabricați sub formă de căptușeli cu pereți subțiri sau bucșe de 1,0-2,5 mm grosime (rareori mai mult). Carcasele lagărelor principale ale arborelui cotit sunt făcute mai groase datorită necesității de a plasa o canelură circulară pentru alimentarea cu ulei la rulmenții bielei. Tendința generală este o scădere a grosimii garniturilor, care acum este în medie de 1,8-2,0 mm pentru rulmenții principali și 1,4-1,5 mm pentru rulmenții de biele. Cu cât căștile sunt mai subțiri, cu atât aderă mai bine la suprafața carcasei (pat), cu cât disiparea căldurii din rulment este mai bună, cu atât geometria este mai precisă, cu atât jocul admisibil și zgomotul în timpul funcționării sunt mai mici, cu atât resursele ansamblului sunt mai lungi.
Pentru ca căptușeala să-și ia forma cu precizie atunci când este instalată în pat, în stare liberă trebuie să aibă o potrivire prin interferență de-a lungul diametrului patului (așa-numita îndreptare) si o forma necilindrica cu raza variabila. În plus, pentru o potrivire bună la suprafață și pentru a nu se întoarce, este necesară și o interferență pe lungimea căptușelii - se numește proeminență. Toți acești parametri depind de grosimea, lățimea și diametrul căptușelilor, în timp ce îndreptarea este în medie de 0,5-1,0 mm, iar proeminența -0,04-0,08 mm. Cu toate acestea, pentru funcționarea fiabilă a rulmentului, acest lucru încă nu este suficient. În apropierea conectorului, grosimea căptușelilor este redusă cu 0,010-0,015 mm pentru a evita zgârieturile în aceste locuri. Ele pot apărea din cauza deformării orificiului din carcasă sub acțiunea sarcinii de funcționare, când jocul de funcționare în rulment este mic.
Materialele insertului pot varia. Alegerea lor este legată de materialul arborelui cotit și de tratamentul termic al acestuia, de gradul de forță a motorului și de o resursă dată. Într-o anumită măsură, aici afectează și tradițiile companiei de automobile.
Inserțiile sunt întotdeauna realizate în mai multe straturi. Baza căptușelii este o bandă de oțel, care oferă rezistență și potrivire sigură în carcasă. Un strat este aplicat pe bază în diferite moduri (sau straturi) material special anti-frecare 0,3-0,5 mm grosime. Principalele cerințe pentru materialul anti-fricțiune sunt frecare scăzută a arborelui, rezistență ridicată și conductivitate termică (adică capacitatea de a conduce bine căldura de la suprafață în carcasa rulmentului). Prima cerință este cel mai bine îndeplinită de metalele moi, cum ar fi aliajele cu un conținut ridicat de staniu și plumb (în special, cunoscutii babbits).
În trecut, babbits erau utilizați pe scară largă pe motoarele cu putere redusă și turație redusă. Odată cu creșterea sarcinilor, rezistența unor astfel de căptușeli cu un strat gros de babbit s-a dovedit a fi insuficientă. Problema a fost rezolvată prin înlocuirea întregului strat cu un fel de sandviș - bronz plumb-staniu, acoperit cu un strat subțire (0,03-0,05 mm) strat al aceluiasi babbitt. Căptușeala a devenit multistratificată. La motoarele moderne "otel-bronz-babbit" garniturile sunt de obicei realizate în 4 straturi (mai există un substrat foarte subțire de nichel sub babbitt) și chiar în 5 straturi, atunci când cel mai subțire strat de tablă este aplicat deasupra suprafeței de lucru pentru a îmbunătăți rularea. Așa arată rulmenții pe multe motoare străine.
Alături de aceasta, căptușelile din oțel-aluminiu sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă. Materialul antifricțiune aici este aliajele de aluminiu cu staniu, plumb, siliciu, zinc sau cadmiu, atât cu acoperiri, cât și fără. Cel mai adesea, în practica mondială, se folosește un aliaj de aluminiu cu 20% staniu fără acoperire. Rezistă bine la sarcinile și turațiile mari ale motoarelor moderne, inclusiv diesel-urile și, în același timp, are o capacitate satisfăcătoare "moliciune". Cu toate acestea, căptușelile din oțel-aluminiu sunt mai rigide decât căptușelile Babbitt (sau babbitt acoperit), deci sunt mai predispuși la zgârieturi în condiții de lubrifiere insuficientă.
Auxiliari și arborii cu came ai motoarelor se rotesc, de regulă, la o frecvență mai mică decât arborii cotit și suferă sarcini mult mai mici, astfel încât condițiile lor de lucru sunt mai ușoare. Bucșele și bucșele acestor arbori sunt de obicei realizate din materiale similare celor descrise mai sus. În plus, babbitt neacoperit sau bronz este uneori folosit aici. Adesea, acești rulmenți nu au bucși sau căptușeli deloc și sunt formați direct prin găuri de gauri în chiulasa. În astfel de modele, capul este realizat dintr-un aliaj de aluminiu cu siliciu, care are proprietăți bune anti-frecare.
Lucrul obișnuit pentru rulmenții motoarelor moderne, mai ales când vine vorba de rulmenți de arbore cotit, este conformitatea materialului și designul rulmenților cu materialul și condițiile de funcționare ale arborelui (viteza, sarcinile, condițiile de lubrifiere etc.). Prin urmare, o înlocuire arbitrară a pieselor, atunci când, de exemplu, căptușelile unui alt motor sunt instalate în timpul reparațiilor, nu poate fi recomandată. În caz contrar, durabilitatea unității reparate poate fi foarte scurtă. Pentru a decide asupra unui astfel de pas, trebuie să aveți informațiile adecvate.
Inserțiile sunt foarte precise (precizie) Detalii. Pentru a garanta mic (dar destul de specific - o medie de 0,03-0,06 mm) Jocurile de funcționare în rulmenți, în timpul fabricării, grosimea căptușelii este menținută cu o precizie de aproximativ 5-8 microni, iar lungimea este de 10-20 microni. Încălcarea acestor cerințe poate duce la o modificare a spațiului de lucru în rulment sau la etanșeitatea căptușelii în carcasă, ceea ce este inacceptabil din cauza scăderii fiabilității și a duratei de viață a întregului motor.
Cine le face
Complexitatea întregii game de probleme asociate cu crearea de rulmenți de alunecare auto de înaltă calitate a condus la faptul că producția acestora este transferată treptat către firme specializate. În străinătate, multe dintre aceste firme produc simultan alte piese de motoare, iar livrările merg atât către transportoarele fabricilor de automobile, cât și către piese de schimb. Unele firme de acest tip fac parte din renumite corporații transnaționale de producție și comerciale. Dintre producătorii globali de rulmenți pentru motoare, trebuie remarcat în primul rând Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. În ultimii ani, rulmenți au început să fie fabricați și de astfel de companii - "luminari", ca Mahle şi Goetze. Printre "tineri" este de mentionat firma specializata King (Israel), care a început să producă rulmenți la începutul anilor 80.
Majoritatea producătorilor enumerați produc o gamă largă de rulmenți și își furnizează produsele ca piese de schimb peste tot, inclusiv pe piața noastră (prin dealeri sau angrosişti). Practic, desigur, aceștia sunt rulmenți pentru motoare străine - europene, japoneze și americane.
La vânzare puteți găsi căptușeli în dimensiuni standard și diferite pentru reparații (de obicei nu mai mult de 0,75 mm) pentru cele mai populare modele "Audi Volkswagen", BMW, "Mercedes", "Vad", "Opel", "Fiat", "Toyota", "Nissan", "Mitsubishi", "Mazda" etc. Pentru modele mai puțin obișnuite, precum și dacă trebuie să cumpărați garnituri de reparații mai mari, de obicei trebuie să plasați o comandă și să așteptați în medie 5-10 zile (diferite companii au intervale de timp diferite).
Calitatea unor astfel de produse nu este de obicei pusă la îndoială nici în ceea ce privește geometria, nici materialele. Deși, dacă există o alegere și există îndoieli cu privire la producătorul căruia să-i acorde preferință, trebuie avute în vedere următoarele. Firme precum, de exemplu, Kolbenschmidt, Glyco, Glacier sunt printre principalii furnizori de producție de masă. Când cumpărați produsele lor, puteți obține chiar aceleași căptușeli care erau pe motor "de la nastere". Diferența va fi doar în absența emblemei producătorului auto pe piesele noi. Apropo, caută "rude" (sau așa-zisul original) garniturile supradimensionate pot fi problematice. Nu toate companiile de automobile furnizează inserții de reparații pentru piese de schimb și prețul inserțiilor în "original" ambalajul este de obicei mult mai mare decât direct de la producător.
Inserturile de la alte companii, mai puțin cunoscute, sunt de obicei mai ieftine, deși este dificil de detectat diferențele de calitate. Mai mult, dacă există o alegere, atunci aici puteți încerca să țineți cont de condițiile de funcționare ale mașinii. Deci, căptușelile relativ ieftine, destul de ciudat, rezistă uleiurilor de calitate scăzută și filtrelor de ulei oarecum mai bine, "mers pe jos" în magazinele și piețele noastre decât cele mai scumpe babbitt din oțel-bronz. Acest lucru, în special, a fost demonstrat de practica de utilizare a căptușelilor din oțel-aluminiu a companiei "rege" în locul celor standard din bronz-babbit - o astfel de înlocuire nu dăunează fiabilității motoarelor, dar permite economii semnificative.
Unele dintre companiile listate produc garnituri pentru mașinile noastre. Pe piața noastră, puteți găsi deja aceste produse pentru motoarele VAZ fabricate de Clevite, Bimet și Glacier. Desigur, sunt mult mai scumpe decât cele autohtone. Cu toate acestea, economisirea la căptușeli la repararea motoarelor casnice nu merită. Comparație cu produsele importate, intern, de obicei, nu se ridică. Abaterile de grosime pentru unele dintre specimenele noastre comerciale ajung la 25-30 microni în loc de 8 microni, reglementate de toleranță. Ca urmare, după prinderea capacului, suprafața interioară a rulmentului capătă o formă neregulată, în care, de exemplu, un spațiu de 0,07-0,09 mm într-o secțiune a rulmentului se poate transforma chiar într-o potrivire de interferență în alta.