Проворот вкладышей относится к наиболее распространенным серьезным поломкам двигателя. Это не приводит к выходу его из строя, но сказывается на производительности. Далее рассмотрены особенности и принципы функционирования вкладышей, а также замена коренных вкладышей.
Определение
Коренные вкладыши — это элементы двигателя, представленные служащие для ограничения от осевых перемещений коленчатого вала и обеспечения вращения коренных шеек в блоке цилиндров.
Принцип функционирования
В конструкции автомобилей применено множество вращающихся элементов. Легкость их вращения обеспечивают путем применения подшипников. Наиболее нагруженной вращающейся деталью двигателя является коленчатый вал. Поэтому его также устанавливают на подшипники, причем наиболее часто применяют подшипники скольжения. Современные детали такого типа представлены стальными листами с антифрикционным покрытием. Это вкладыши коренные.
Типы вкладышей
Помимо коренных существуют шатунные вкладыши. Необходимо различать их.
За исключением среднего вкладыши имеют кольцевые канавки. Детали средней опоры шире прочих. Всего таких вкладышей 10: 4 с канавкой и 6 без. В корпус блока цилиндров монтируют вкладыши коренные с канавками и один без на третье место. Оставшиеся монтируют в коренные крышки.
Шатунные вкладыши по диаметру меньше. Они одинаковы по размеру, поэтому взаимозаменяемы, и не имеют кольцевых канавок. В шатуне монтируют вкладыш с отверстием, а в крышке без.
Особенности установки
Комплект коренных вкладышей устанавливают в фиксированное положение в специальные места, называемые постелями. Необходимость фиксированной установки объясняется двумя факторами. Во-первых, некоторые вкладыши имеют отверстия для масла, и их необходимо совместить с аналогичными каналами в постелях. Во-вторых, это позволяет обеспечить трение деталей по подготовленным для этого поверхностям.
Особенности эксплуатации
В процессе функционирования двигателя вкладыши подвергаются постоянным нагрузкам вследствие взаимного трения данных деталей. Поэтому установка коренных вкладышей должна быть выполнена с надежной фиксацией во избежание их смещения вращающимся коленчатым валом. Для этого принимают меры:
- Во-первых, учитывают особенности трения рассматриваемых деталей, которое проявляется при их скольжении друг о друга под нагрузкой. Его величина определяется коэффициентом трения и величиной нагрузки на взаимодействующие детали. Поэтому для обеспечения надежного удержания вкладышей следует снизить воздействие на них коленчатого вала. С этой целью снижают коэффициент трения путем применения которые наносят на поверхность вкладышей.
- Во-вторых, вкладыши коренные удерживаются механическим способом на местах. Для этого используют два метода. Данные элементы устанавливают с натягом, заданным конструктивно. К тому же на каждом из них присутствует дополнительный элемент, называемый усиком, также служащий для удерживания.
Размеры
Габаритные параметры необходимо знать, чтобы, обеспечив натяг, грамотно установить коренные вкладыши. Размеры данных элементов выбирают на основе диаметра постели. По данному параметру вкладыши подразделяют на размерные группы, обозначение которых содержится в маркировке.
По размеру коренные подразделяют на номинальные и ремонтные. Существует четыре ремонтных размера с разницей в 0,25 мм. Их применяют, если замена осуществляется для шлифованного коленвала в соответствии с его размерами.
Причины износа
Как было упомянуто выше, при работе двигателя на каждый коренной вкладыш двигателя постоянно воздействует сила трения, стремящаяся сместить его с исходного места. В исходном состоянии в исправном двигателе прочность деталей рассчитана с запасом, для того чтобы выдерживать такие нагрузки. Для силовых агрегатов мощностью до 200 л. с. напряжения на вкладыш составляют от 0,1 до 1 кгс. Величина силы его пропорциональна нагрузке при постоянном коэффициенте трения.
К тому же вкладыши коренные защищены тем, что функционируют в режиме жидкостного трения. Это обеспечивается применением масла, которое создает пленку между шейкой вала и рабочей поверхностью вкладыша. Таким образом рассматриваемые детали предохраняются от прямого соприкосновения, и достигается минимальная сила трения. Образование масляной пленки определяется скоростью взаимного перемещения трущихся деталей. С ее возрастанием увеличивается гидродинамический режим трения. Под данным термином понимают возрастание эффективности затягивания пленки в зазор и увеличение ее толщины вследствие этого. Однако с возрастанием скорости деталей также увеличивается количество выделяемого при трении тепла, и, следовательно, температура масла возрастает. Это приводит к его разжижению, в результате чего толщина пленки снижается. Поэтому для оптимального режима работы необходимо достижение баланса между рассмотренными процессами.
В случае нарушения целостности масляной пленки коэффициент трения возрастает. Вследствие этого проворачивающий момент, создаваемый коленчатым валом, увеличивается даже при постоянной нагрузке.
Однако иногда встречается обратная ситуация, когда повышенные по каким-либо причинам нагрузки приводят к уменьшению толщины масляной пленки. Также в результате этого возрастает температура, особенно в зоне трения. Вследствие этого смазка разжижается, еще больше сокращая толщину.
Данные процессы могут быть взаимосвязаны и проявляться совместно. То есть один из них может являться следствием другого.
Следовательно, на проворачивающий момент значительно влияет вязкость масла. Связь между данными факторами прямо пропорциональна, то есть чем она выше, тем больше сила трения. К тому же при большой вязкости увеличивается масляный клин. Однако при чрезмерной вязкости масло не поступает в достаточных объемах в зону трения, вследствие чего толщина масляного клина снижается. Вследствие этого влияние вязкости масла на невозможно определить однозначно. Поэтому в учет принимают другое свойство данного материала: смазывающую способность, под которой понимают прочность его сцепления с рабочей поверхностью.
Коэффициент трения определяется шероховатостью и точностью геометрии соприкасающихся поверхностей, а также наличием в смазочном материале посторонних частиц. В случае присутствия частиц в смазке либо неровностей поверхности пленка нарушается, вследствие чего на некоторых зонах проявляется режим полусухого трения. Причем данные факторы наиболее интенсивно проявляются в начале эксплуатации автомобиля, когда происходит приработка деталей, поэтому трущиеся детали в этот период особо чувствительны к перегрузкам.
Помимо этого, коренные вкладыши коленвала проворачиваются по причине недостаточного усилия, удерживающего их в постели. Оно может быть обусловлено неграмотной установкой либо являться следствием износа в результате воздействия проворачивающего момента.
Проворот вкладышей
Нередко происходит смещение коренных вкладышей с мест установки коленвалом (проворот). Это может быть вызвано снижением натяга, удерживающего рассматриваемые детали в постелях, под воздействием названных выше факторов, а одних усиков недостаточно для удержания.
Срыв коренных вкладышей с постелей можно определить по таким факторам, как глухие металлические стуки при работе двигателя и падение давления в системе смазки.
Ремонт
Для замены коренных вкладышей требуются комплекты гаечных ключей и отверток и микрометр. Ремонт коренных вкладышей включает несколько операций.
- Прежде всего нужно обеспечить доступ к автомобилю снизу. То есть следует установить его над смотровой ямой либо на эстакаду.
- С клеммы аккумуляторного блока снимают минусовой провод.
- Далее демонтируют (это наиболее простой способ доступа, можно начать разборку сверху и вывесить двигатель).
- После этого с блока цилиндров снимают держатель заднего сальника коленвала.
- Потом удаляют крышку привода распредвала с прокладкой.
- Затем снимают со цепь.
- Далее нужно пометить взаимное расположение крышек подшипников относительно блока цилиндров и шатунов относительно их крышек.
- Затем ключом на 14 откручивают гайки крышки шатуна и демонтируют ее с вкладышем.
- Данные операции повторяют для всех шатунов.
- По завершении крышки сдвигают вверх.
- Потом вынимают вкладыши коренные из крышек и шатунов.
- Далее ключом на 17 откручивают болты крышек коренных подшипников коленвала.
- Сначала демонтируют крышку последнего из них.
- Она открывает доступ к упорным полукольцам в проточках задней опоры коленвала. Их извлекают, нажимая на концы тонкой отверткой.
- Данные операции повторяют для оставшихся крышек подшипников. При этом нужно придерживать коленчатый вал. Следует отметить, что крышки обозначены номерами, а отсчет ведется от носка коленвала.
- Затем его вынимают из картера.
- Сначала извлекают вкладыши шатуна, а затем коренные вкладыши коленвала.
- Коленчатый вал нужно осмотреть на предмет повреждений. Если они присутствуют, деталь меняют.
- Также исследуют шатунные и коренные крышки путем измерения микрометром. Полученные данные соотносят с табличными.
- При необходимости детали шлифуют. В таком случае нужно будет измерить их для вычисления ремонтного размера вкладышей.
- Коленвал очищают путем промывки керосином и продувания полостей.
- Затем устанавливают новые вкладыши подшипников.
- В проточки постели пятого подшипника монтируют упорные полукольца канавками к коленвалу.
- Далее проверяют зазор между данными деталями. Нормальной величиной считают 0,06-0,26 мм. Если он более 0,35 мм, используют кольца увеличенной толщины.
- Коленвал устанавливают в блок, предварительно смазав маслом.
- Затем монтируют крышки подшипников и проверяют свободу вращения коленвала.
- На него устанавливают шатуны, вкладыши и крышки.
- Потом монтируют поддон масляного картера.
- После этого устанавливают держатель коленвала с задним сальником.
- Наконец, устанавливают оставшиеся детали.
- В завершение регулируют натяжение цепи ГРМ, ремня генератора и момент зажигания.
Работая на производственном предприятии ремонт автомобилей можно планировать, если ремонт текущий, и даже если автомобиль очень необходим, все равно стараешься произвести этот ремонт, так чтобы автомобиль как можно дольше проработал до следующей поломки, устраняешь все сопутствующие неполадки, соблюдая технологию ремонта, даже если существует нехватка запасных частей. Ни кто потом не вспомнит, что машина долго простояла на ремонте, скорее упрекнут когда она опять сломается да ещё по этой же причине. То же самое я не могу сказать о ремонте автомобилей и другой техники в условиях сельского хозяйства. Если автомобиль встал в сезон посевной или уборки это трагедия, а если ты его ещё долго ремонтируешь это почти что преступление. Два года в своей практике мне пришлось работать в сельском хозяйстве, и я снимаю шапку перед людьми, которые посвятили этому всю свою жизнь.
Во время уборочной у меня произошел такой случай, при замене масла в двигателе автомобиля КАМАЗ, на масляных фильтрах заблестела медная стружка. Первое, что конечно пришлось сделать определить источник. Как правило, мелкая стружка появляется, если начинают разбиваться вкладыши коленчатого вала. Сняли поддон, раскрутили ближайшую к маховику крышку коленчатого вала. Так как здесь вкладыши подвергаются наибольшему износу, и действительно вкладыш оказался разбит, на валу следов от биения не было, имелась незначительная выработка характерная для коленчатого вала. Приняли решение менять вкладыши, не снимая двигатель.
Затраты на ремонт двигателя когда идет сезон уборочных работ усугубляется еще потерями в заработке. Если у вас свой Камаз, вы терпите убытки каждый день простоя на ремонте, ведь в сельском хозяйстве каждый день год кормит, если вы работаете на предприятии, вы теряете в зарплате, основные заработки платятся в сезон, я уже не говорю о том, какие убытки несёт предприятие.
Если коленчатый вал не пострадал, или риски, возникшие на нем не очень глубокие, можно поменять вкладыши, не снимая двигатель с автомобиля за короткое время и продолжить работу. Чтобы верхние вкладыши легко вышли, вал не должен быть отпущен больше или меньше с одной из сторон, поэтому откручивать крышки необходимо через один, сняв 1, 3 и 5 крышку, тонкой отверткой постукиваем по торцу вкладыш со стороны противоположной замку, на удивление вкладыш легко выходит. Затем вставляем вкладыш со стороны замка, следим за тем, что бы замок сел в паз, вставляем вкладыш в крышку и устанавливаем её на место, верхний и нижний вкладыши должны быть расположены замок к замку, и так далее. Прижав снятые крышки небольшим усилием, но чтобы они плотно прижались к блоку, откручиваем остальные крышки, и проделываем туже самую процедуру. Затем протягиваем болты крышек при помощи динамометрического ключа предварительная протяжка с усилием 95-120 Hм и окончательная с усилием 275-295 Нм. Затем протягиваем стяжные болты с усилием 147-167 Нм. Таким же образом можно поменять и шатуннае вкладыши. Затем ставим масляный насос и закрываем поддон. После того как машина прошла2000 кммы заменили ещё раз масло с основной целью, чтобы убедиться, не начало ли снова разбивать вкладыши, но все было в порядке, стружки на фильтрах не оказалось. В последствии такую процедуру приходилось делать и на других машинах, были даже случаи, когда износ шеек коленвала оказывался значительный, конечно рисковали, но все получалось. В последствии интересовался, делают ли это другие и можно ли это вообще делать. Случайно в Интернете на сайте я нашёл статью о кандидатской диссертаци Кулакова О.А. в которой, он обосновывает то, что вкладыши на автомобилях КАМАЗ необходимо менять через каждые125000 км. И в принципе я с ним согласен, редко новый КАМАЗ пробегает намного больше до ремонта двигателя. Так что не нужно дожидаться, когда разобьёт вкладыши.
Замена вкладышей коренных и шатунных подшипников.
Коленчатые валы двигателей ЯМЗ обладают высокой износостойкостью. После 80-100 тыс. км пробега рекомендуется профилактическая замена вкладышей, которая продлит срок службы коленчатого вала до перешлифовки.
Для замены вкладышей двигатель снимают с автомобиля. Вкладыши необходимо заменять в условиях, исключающих попадание грязи на подшипники и шейки коленчатого вала.
Новые вкладыши должны иметь номинальные размеры.
Шатунные вкладыши меняют по порядку, начиная с подшипника 1-го цилиндра.
Снятые вкладыши тщательно осматривают. При наличии повреждений, имеющих характер неестественного износа, определяют их причину.
Масляные каналы коленчатого вала очищают от загрязненного масла и отложений, протирают шейку мягкой чистой ветошью (шейка должна быть гладкой, без глубоких рисок, заусенцев и наволакивания металла).
Перед установкой подшипников на вал шейку и вкладыши смазывают моторным маслом.
Болты крепления шатунных подшипников затягивают моментом 200-220 Н-м (20-22 кгс-м).
Вкладыши коренных подшипников можно заменять при помощи штифта, не снимая коленчатый вал. Штифт представляет собой стальной стержень длиной 25 мм, диаметром 6 мм и имеет головку диаметром 15 мм, высотой 3 мм.
Для снятия верхнего вкладыша коренного подшипника штифт вставляют в отверстие масляного канала коренной шейки. Для выталкивания вкладыша коленчатый вал враща- ют.
Для установки вкладыша в постель ее накладывают на шейку и усилием руки частично вводят в зазор между шейкой и постелью. Затем штифт вставляют в отверстие масляного канала и, проворачивая вал, устанавливают вкладыш на место.
Вертикальные болты крепления крышек коренных подшипников затягивают моментом 430-470 Н-м (43-37 кгс-м), а горизонтальные - моментом 100-120 Н-м (10-12 кгс-м).
Необходимость замены вкладышей определяется износом по толщине и диаметральными зазорами в сопряжении (табл. 2-3).
Если износ по толщине превышает 0,05 мм или диаметральный зазор более 0,23 мм, вкладыши заменяют новыми. Толщина вкладыша измеряется в его середине. Зазор проверяют измерением диаметра шейки коленчатого вала и внутреннего диаметра подшипника (после затяжки болтов крепления крышки).
Вкладыши подшипников заменяются, если на них имеются забоины, трещины, смятие усика для удержания вкладыша в гнезде.
Повторно вкладыши устанавливают только в те постели, из которых они были вынуты ранее. Верхний и нижний вкладыши подшипника коленчатого вала невзаимозаменяемы, так как в верх- них вкладышах имеются отверстия для подвода масла и канавки для его распределения.
Оба вкладыша нижней головки шатуна взаимозаменяемы.
Для ремонта коленчатого вала предусмотрено шесть ремонтных размеров вкладышей. Клеймо ремонтного размера нанесено у стыка. Номер ремонтного размера вкладыша должен соответствовать номеру ремонтного размера соответствующей шейки коленчатого вала.
Вкладыши подшипников коленчатого вала следует заменять только полностью на всем двигателе.
