Totuși, există repere acolo. Și nu oricare, ci unele foarte specifice. Sunt durabile, dar nu eterne, iar când cedează, nu poți face fără să înțelegi esența problemei. Ei bine, pentru reparatorii profesioniști, aceasta este pur și simplu o chestiune obișnuită.
Cum funcționează un rulment?
În motoarele automobilelor moderne, arborii cotiți și arborii cu came sunt susținuți aproape exclusiv de lagăre de alunecare. Rulmenți cu role (bilă, rolă, ac) acestea sunt utilizate în astfel de scopuri doar la motoarele mici ale motocicletelor.
Performanța necesară a lagărelor de alunecare se obține prin utilizarea așa-numitului efect de pană de ulei. Când arborele neted se rotește, uleiul este introdus în spațiul dintre arbore și gaură. Deoarece sarcina care acționează asupra arborelui provoacă deplasarea excentrică a acestuia, uleiul este aspirat în partea îngustă a spațiului și formează o pană de ulei care împiedică arborele să intre în contact cu pereții găurii. Cu cât presiunea și vâscozitatea uleiului din spațiu este mai mare, cu atât sarcina este mai mare (înainte ca suprafețele să se atingă) rezistă la lagăre de alunecare.
Presiunea reală a uleiului în zona panei atinge 50-80 MPa (500-800 kg/cm²), și în unele modele chiar mai mult. Acest lucru este de sute de ori mai mare decât în sistemul de alimentare. Totuși, 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.
În anumite condiții, modul de funcționare cu frecare redusă (se numește și lichid) poate fi încălcat. Acest lucru se întâmplă atunci când vâscozitatea uleiului scade (de exemplu, din cauza supraîncălzirii sale din cauza alimentării insuficiente) și o scădere a vitezei de rotație pe măsură ce sarcina crește.
Adesea, mai ales după reparațiile motorului, geometria neoptimă a unității joacă și ea un rol. Cu o ușoară abatere a formei suprafețelor de la cea cilindrică, cu o înclinare a axelor și alte defecte ale pieselor, este posibilă o creștere locală a sarcinii specifice (adică sarcina raportată la suprafață) peste limita admisă. Apoi, pelicula de ulei din aceste locuri devine subțire, iar suprafețele arborelui și ale rulmentului încep să se atingă de-a lungul micro-rugozităților. Apare un regim de lubrifiere semilichidă, caracterizat printr-o creștere a frecării și încălzirea treptată a rulmentului. Acest lucru poate duce apoi la așa-numita frecare limită cu contact complet al suprafețelor, ceea ce va duce la supraîncălzire, gripare (zgârieturi), lipire, topire și distrugere a rulmentului.
Este clar că modul de frecare la limită este inacceptabil în funcționare. Totuși, apare atunci când alimentarea cu ulei este întreruptă, iar acest lucru se întâmplă cel mai adesea din cauza lipsei acestuia în carter, adică fie din cauza neglijenței șoferului, fie când baia de ulei este deteriorată ca urmare a lovirii unui obstacol.
Modul de lubrifiere semilichidă este permis doar pentru o perioadă scurtă de timp, când nu are timp să influențeze uzura rulmentului. Exemplu: pornirea unui motor rece. Adevărat, există un alt pericol aici: la temperaturi foarte scăzute, uleiul poate fi prea vâscos, iar alimentarea sa normală durează mult timp pentru a se restabili (20-30 de secunde sau mai mult). Aici, lubrifiantul semilichid poate deja afecta semnificativ uzura pieselor.
Îmbunătățirea motoarelor auto este asociată cu o creștere constantă a vitezei de rotație și a puterii. În același timp, se observă o creștere a compactității designurilor, inclusiv o reducere a lățimii și diametrului rulmenților. Aceasta înseamnă că tensiunile specifice din nod cresc. Și deoarece sarcina asupra rulmentului în timpul funcționării motorului se modifică ciclic în magnitudine și direcție, așa-numita defecțiune prin oboseală a pieselor devine o realitate. Pentru a asigura performanța rulmenților în astfel de condiții, sunt necesare modele, materiale și tehnologii speciale.
Cum funcționează
De obicei, rulmenții arborelui cotit din motoarele moderne sunt realizați sub formă de căptușeli sau bucșe cu pereți subțiri, cu o grosime de 1,0-2,5 mm (rar mai mult). Carcasele lagărelor principale ale arborelui cotit sunt realizate mai groase datorită necesității de a găzdui o canelură circulară pentru alimentarea cu ulei a lagărelor bielei. Tendința generală este de reducere a grosimii carcasei lagărelor, care acum este în medie de 1,8-2,0 mm pentru lagărele principale și de 1,4-1,5 mm pentru lagărele de bielă. Cu cât căptușelile sunt mai subțiri, cu atât se potrivesc mai bine pe suprafața carcasei (patului), cu atât este mai bună disiparea căldurii din rulment, cu cât geometria este mai precisă, cu cât spațiul admis și zgomotul în timpul funcționării sunt mai mici, cu atât durata de viață a unității este mai lungă.
Pentru ca inserția să își capete forma exactă atunci când este instalată în pat, aceasta trebuie tensionată în funcție de diametrul patului atunci când este liberă (așa-numita îndreptare)și o formă necilindrică cu rază variabilă. În plus, pentru o bună aderență la suprafață și pentru a preveni rotația, este necesară și tensiunea pe lungimea căptușelii - aceasta se numește proeminență. Toți acești parametri depind de grosimea, lățimea și diametrul căptușelilor, îndreptarea fiind în medie de 0,5-1,0 mm, iar proeminența de 0,04-0,08 mm. Cu toate acestea, acest lucru nu este suficient pentru ca rulmentul să funcționeze fiabil. În apropierea conectorului, grosimea căptușelilor este redusă cu 0,010-0,015 mm pentru a evita zgârieturile în aceste zone. Acestea pot apărea din cauza deformării orificiului din carcasă sub acțiunea sarcinii de lucru, atunci când jocul de lucru în rulment este mic.
Materialele pentru căptușeli pot varia. Alegerea lor este legată de materialul arborelui cotit și de tratamentul termic al acestuia, de gradul de supraalimentare a motorului și de durata de viață specificată. Într-o anumită măsură, tradițiile companiei de automobile joacă și ele un rol aici.
Inserțiile sunt întotdeauna realizate în mai multe straturi. Baza insertului este o bandă de oțel, care asigură rezistența și fiabilitatea fixării în carcasă. Un strat (sau straturi) dintr-un material antifricțiune special cu grosimea de 0,3-0,5 mm este aplicat pe bază folosind diverse metode. Principalele cerințe pentru materialul antifricțiune sunt frecarea redusă pe ax, rezistența ridicată și conductivitatea termică (adică capacitatea de a conduce bine căldura de la suprafață la 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, babbittii cunoscuți pe scară largă).
În trecut, babbitele erau utilizate pe scară largă în motoarele de putere redusă și turație redusă. Pe măsură ce încărcăturile au crescut, rezistența unor astfel de căptușeli cu un strat gros de babbitt s-a dovedit a fi insuficientă. Problema a fost rezolvată prin înlocuirea întregului strat cu un fel de sandwich - bronz de plumb-staniu acoperit cu un strat subțire (0,03-0,05 mm) un strat din același babbitt. Inserția a devenit multistratificată. În motoarele moderne, căptușelile "oțel-bronz-babbitt" sunt de obicei fabricate în 4 straturi (sub babbitt există încă un strat foarte subțire de nichel) și chiar cu 5 straturi, când se aplică un strat subțire de tablă pe suprafața de lucru pentru a îmbunătăți rodajul. Exact așa arată rulmenții la multe motoare străine.
Împreună cu aceasta, căptușelile din oțel-aluminiu au devenit și ele utilizate pe scară largă. Materialul antifricțiune de aici este un aliaj de aluminiu cu staniu, plumb, siliciu, zinc sau cadmiu, atât cu, cât și fără acoperiri. Cel mai frecvent utilizat aliaj în practica mondială este aluminiul cu 20% staniu fără acoperire. Rezistă la sarcini mari și viteze de rotație ale motoarelor moderne, inclusiv ale motoarelor diesel, și în același timp are o "moliciune" satisfăcătoare. Cu toate acestea, căptușelile din oțel-aluminiu sunt mai dure decât cele de tip "babbitt" (sau cu un strat de babbitt), prin urmare, mai predispuse la zgârieturi în condiții de lubrifiere insuficientă.
Arborele auxiliare și cele cu came ale motoarelor se rotesc de obicei la o frecvență mai mică decât arborii cotiți și sunt supuse unor sarcini mult mai mici, astfel încât condițiile lor de funcționare sunt mai ușoare. Căptușelile și bucșele acestor arbori sunt de obicei fabricate din materiale similare cu cele descrise mai sus. În plus, uneori se folosește aici babbitt sau bronz neacoperit. Adesea, acești rulmenți nu au deloc bucșe sau garnituri și sunt formați direct prin găurirea chiulasei. În astfel de modele, capul este fabricat dintr-un aliaj de aluminiu-siliciu, care are proprietăți antifricțiune bune.
Ceea ce au în comun rulmenții motoarelor moderne, în special când vine vorba de rulmenții arborelui cotit, este faptul că materialul și designul rulmenților se potrivesc cu materialul și condițiile de funcționare ale arborelui (viteza de rotație, sarcinile, condițiile de lubrifiere etc.). Prin urmare, înlocuirea arbitrară a pieselor, atunci când, de exemplu, în timpul reparațiilor, sunt instalate garnituri de la un alt motor, nu poate fi recomandată. În caz contrar, durata de viață a unității reparate poate fi foarte scurtă. Pentru a decide asupra unui astfel de pas, trebuie să aveți informațiile relevante.
Inserțiile sunt foarte precise (precizie) detalii. Pentru a asigura mici (dar destul de specific - în medie 0,03-0,06 mm) jocurile de lucru în rulmenți, în timpul fabricației, grosimea căptușelii este menținută cu o precizie de aproximativ 5-8 microni, iar lungimea - 10-20 microni. Încălcarea acestor cerințe poate duce la o modificare a jocului de lucru în rulment sau a densității de potrivire a căptușelii în carcasă, ceea ce este inacceptabil din cauza scăderii fiabilității și a duratei de viață a întregului motor în ansamblu.
Cine le produce?
Complexitatea întregii game de probleme asociate cu crearea de rulmenți de alunecare auto de înaltă calitate a dus la transferul treptat al producției acestora către firme specializate. În străinătate, multe dintre aceste companii produc simultan și alte piese de motor, iar aprovizionarea merge atât către benzile transportoare ale fabricilor de automobile, cât și ca piese de schimb. Unele firme de acest tip fac parte din corporații transnaționale de producție, comerț și industrie bine-cunoscute. Printre producătorii mondiali de rulmenți pentru motoare, trebuie menționate în primul rând următoarele companii: Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. În ultimii ani, "personalități" precum Mahle și Goetze au început, de asemenea, să producă rulmenți. Printre cei "tineri", merită menționată compania specializată King (Israel), care a început să producă rulmenți la începutul anilor '80.
Majoritatea producătorilor listați produc o gamă largă de rulmenți și își furnizează produsele ca piese de schimb peste tot, inclusiv pe piața noastră (prin intermediul dealerilor sau al companiilor comerciale angro). Practic, desigur, acestea sunt rulmenți pentru motoare străine - europene, japoneze și americane.
Puteți găsi la vânzare căptușeli standard și de diferite dimensiuni pentru reparații (de regulă, nu mai mult de 0,75 mm) pentru majoritatea modelelor comune de Audi-Volkswagen, BMW, Mercedes, Ford, Opel, Fiat, Toyota, Nissan, Mitsubishi, Mazda etc. Pentru modelele mai puțin comune, precum și atunci când este necesar să achiziționați garnituri de dimensiuni mai mari pentru reparații, de obicei trebuie să plasați o comandă și să așteptați în medie 5-10 zile (acești termeni variază între diferitele companii comerciale).
Calitatea unor astfel de produse nu ridică de obicei nicio îndoială nici în ceea ce privește geometria, nici materialele. Totuși, dacă există o alegere și îndoieli cu privire la producătorul căruia să îi dați preferință, ar trebui să țineți cont de următoarele. Companii precum Kolbenschmidt, Glyco, Glacier sunt unii dintre principalii furnizori de producție de masă. Când cumpărați produsele lor, puteți obține chiar și aceleași garnituri care erau pe motor "de la naștere". Singura diferență va fi absența emblemei producătorului auto pe piesele noi. Apropo, caută "rude" (sau așa-numitul original) utilizarea căptușelilor de dimensiuni pentru reparații poate fi problematică. Nu toate companiile auto furnizează inserții de reparații în piese de schimb, iar prețul inserțiilor în ambalajul "original" este de obicei semnificativ mai mare decât cel direct de la producător.
Inserturile de la alte companii mai puțin reputate sunt de obicei mai ieftine, deși este dificil să se observe diferențe de calitate. Mai mult, dacă există o opțiune, atunci puteți încerca să țineți cont de condițiile de funcționare ale mașinii. Astfel, garniturile relativ ieftine, în mod ciudat, rezistă ceva mai bine la uleiurile și filtrele de ulei de calitate inferioară care "umblă" prin magazinele și piețele noastre decât cele mai scumpe din oțel-bronz-babbitt. Acest lucru a fost demonstrat, în special, prin practica utilizării căptușelilor din oțel-aluminiu de la compania King în reparații, în locul celor standard din bronz-babbitt - o astfel de înlocuire nu dăunează fiabilității motoarelor, dar permite economii semnificative.
Unele dintre companiile listate la bursă produc și căptușeli pentru mașinile noastre. Pe piața noastră puteți găsi deja aceste produse pentru motoarele VAZ fabricate de Clevite, Bimet și Glacier. Desigur, acestea sunt vizibil mai scumpe decât cele autohtone. Cu toate acestea, nu merită să economisiți la garnituri atunci când reparați motoare autohtone. Produsele autohtone, de obicei, nu se compară cu cele importate. Abaterile de grosime pentru unele dintre articolele noastre comerciale ajung la 25-30 microni în loc de 8 microni specificați de toleranță. Drept urmare, după ce este fixată de capac, 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 în tensiune în alta.