Вкладыши коленвала и их замена

В статье:

• Что такое вкладыши коленвала и для чего они нужны
• Конструкция
• Почему вкладыши выходят из строя
• Симптомы изношенности подшипников коленвала
• Разновидности вкладышей и ремонтные размеры
• Измерения
• Зазоры
• Выбор и замена
• Сборка
• О замене вкладышей без снятия коленвала

Коленчатый вал — одна из ключевых деталей любого транспортного средства с поршневым ДВС. Устройству и назначению коленвала посвящена отдельная статья. А сейчас поговорим о том, что помогает ему работать бесперебойно. Речь пойдет о вкладышах.

Что такое вкладыши коленвала и для чего они нужны

Вкладыши устанавливаются между коренными шейками коленвала и постелью в блоке цилиндров, а также между шатунными шейками и внутренней поверхностью нижних головок шатунов. По сути это подшипники скольжения, позволяющие снизить трение при вращении вала и предотвратить его заклинивание. Подшипники качения здесь неприменимы, они попросту не смогут долго выдерживать такие условия эксплуатации.

Кроме уменьшения трения вкладыши позволяют правильно расположить и отцентровать детали. Еще одна важная их функция — распределение смазки с образованием масляной пленки на поверхности взаимодействующих деталей.

Конструкция

Вкладыш коленвала представляет собой составную деталь из двух плоских металлических полуколец. В паре они полностью охватывают шейку коленвала. На одном из торцов полукольца имеется замок, с его помощью вкладыш фиксируется в посадочном месте. В упорных подшипниках делаются буртики — боковые стенки, которые также позволяют фиксировать деталь и не дают валу смещаться по оси.

В полукольцах имеется одно или два отверстия, через них осуществляется снабжение смазкой. На вкладышах, которые находятся со стороны масляного канала, делается продольная бороздка, по ней смазка поступает к отверстию.

Подшипник имеет многослойную структуру, в его основе — пластина из стали. С внутренней (рабочей) стороны на нее нанесено антифрикционное покрытие, обычно состоящее из нескольких слоев. Можно выделить два конструктивных подвида вкладышей — биметаллические и триметаллические.

У биметаллических на стальную основу толщиной от 1 до 4 мм нанесено антифрикционное покрытие 0,25...0,4 мм. В его составе обычно мягкие металлы — медь, олово, свинец, алюминий в разных пропорциях. Также возможны добавки цинка, никеля, кремния и иных веществ. Между основой и антифрикционным слоем часто имеется алюминиевый или медный подслой.

У триметаллического подшипника есть еще один тонкий слой из свинца с добавлением олова или меди. Он препятствует коррозии и снижает изнашивание антифрикционного слоя.

Для дополнительной защиты в процессе транспортировки и приработки на полукольца с обеих сторон может наноситься напыление из олова.

Структура вкладышей коленвала не регламентирована какими-либо стандартами и может отличаться у разных производителей.

Почему вкладыши выходят из строя

Вкладыши — детали прецизионного типа, обеспечивающие зазоры в определенных пределах во время вращения коленвала. В зазор под давлением подается смазка, которая из-за эксцентричного смещения вала образует так называемый масляный клин. Фактически в нормальных условиях коленвал не касается подшипника, а вращается на масляном клине.

Снижение давления масла или недостаточная его вязкость, перегрев, отклонение размеров деталей от номинальных, перекосы осей, попадание инородных частиц и иные причины вызывают нарушение жидкостного трения. Тогда в некоторых местах шейки вала и вкладыши начинают соприкасаться. Возрастает трение, нагрев и износ деталей. Со временем процесс приводит к выходу подшипников из строя.

После разборки и извлечения вкладышей о причинах износа можно судить по их внешнему виду.

Изношенные или поврежденные вкладыши не подлежат ремонту и просто заменяются новыми.

Симптомы изношенности подшипников коленвала

О возможных проблемах с вкладышами сообщит глухой металлический стук. Он становится громче по мере прогрева мотора или возрастания нагрузки.

Если стучит с частотой вращения коленвала, значит, серьезно изношены коренные шейки или подшипники.

Если же стук происходит с частотой в два раза меньшей, чем обороты коленвала, значит, нужно смотреть шатунные шейки и их вкладыши. Проблемную шейку можно определить точнее, отключив форсунку или свечу зажигания одного из цилиндров. Если стук пропадет или станет тише, значит, следует проверить соответствующий шатун.

Косвенно о проблемах с шейками и вкладышами свидетельствует падение давления в системе смазки. В особенности, если это наблюдается на холостых оборотах после прогрева агрегата.

Разновидности вкладышей и ремонтные размеры

Подшипники бывают коренные и шатунные. Первые размещаются в посадочных местах в корпусе БЦ, они охватывают коренные шейки и способствуют плавному вращению непосредственно самого вала. Вторые вставляются в нижнюю головку шатуна и вместе с ней охватывают шатунную шейку коленвала.

Изнашиванию подвержены не только вкладыши, но и шейки вала, поэтому замена изношенного подшипника вкладышем стандартного размера может привести к тому, что зазор окажется чересчур велик.

Для компенсации износа шеек может потребоваться устанавливать подшипники ремонтных размеров с увеличенной толщиной. Как правило, вкладыши каждого последующего ремонтного размера на четверть миллиметра толще предыдущего. Подшипники первого ремонтного размера толще стандартного на 0,25 мм, второго — на 0,5 мм и так далее. Хотя в некоторых случаях шаг ремонтных размеров может быть иным.

Измерения

Чтобы определить степень изношенности шеек коленвала, нужно не только измерить их диаметр, но и проверить на овальность и конусность.

Для каждой шейки с помощью микрометра производятся замеры в двух перпендикулярных плоскостях A и B в трех сечениях — сечения 1 и 3 отстоят от щек на четверть длины шейки, сечение 2 находится посредине.

Максимальная разность диаметров, измеренных в разных сечениях, но в одной плоскости, даст показатель конусности.

Разность диаметров в перпендикулярных плоскостях, измеренных в одном и том же сечении, даст величину овальности. Для более точного определения степени овального износа измерения лучше произвести в трех плоскостях через каждые 120 градусов.

Зазоры

Величина зазора — это разность между внутренним диаметром вкладыша и диаметром шейки, делённая на 2.

Определение внутреннего диаметра вкладыша, особенно коренного, бывает затруднено. Поэтому для измерения удобно воспользоваться калиброванной пластиковой проволокой Plastigauge (Пластигейдж). Процедура замера следующая.

1. Очистите шейки от смазки.
2. Поместите кусок калиброванного стержня поперек измеряемой поверхности.
3. Поставьте крышку подшипника, зажав крепеж с номинальным усилием при помощи динамометрического ключа.
4. Не проворачивайте коленвал.
5. Теперь открутите крепление и снимите крышку.
6. Приложите калибровочный шаблон к расплющенному пластику и по его ширине определите зазор.

Если его величина не вписывается в допустимые пределы, шейки необходимо отшлифовать под ремонтный размер.

Шейки часто изнашиваются неравномерно, поэтому все измерения необходимо сделать для каждой из них и отшлифовать их, приведя к одному ремонтному размеру. Лишь после этого можно подбирать и устанавливать вкладыши.

Выбор и замена

Подбирая вкладыши для замены, нужно обязательно учитывать модельный ряд двигателей, а иногда даже конкретную модель мотора. В подавляющем большинстве случаев подшипники от других агрегатов окажутся несовместимы.

Номинальные и ремонтные размеры, величины зазоров, возможные допуски, моменты затяжек болтов и другие параметры, связанные с коленвалом, можно найти в ремонтном мануале вашего автомобиля. Подбор и установку вкладышей следует производить в строгом соответствии с мануалом и метками, выбитыми на коленвале и корпусе БЦ.

Правильная процедура замены подшипников предполагает полный демонтаж коленвала. А значит, придется снимать мотор. Если у вас есть соответствующие условия, необходимый набор инструментов, опыт и желание, то можете приступать. В противном случае вам дорога в автосервис.

Перед тем как снимать крышки вкладышей, следует их пронумеровать и пометить, чтобы при монтаже установить на прежние места и в прежнем положении. Это касается и вкладышей, если они в исправном состоянии и предполагается их дальнейшее использование.

Снятый вал, вкладыши и сопряженные детали тщательно очищаются. Проверяется их состояние, особое внимание при этом следует уделить проверке чистоты масляных каналов. Если вкладыши имеют дефекты — задиры, отслоения, следы плавления или прикипания — то их необходимо заменить.

Далее производятся требуемые замеры. В зависимости от полученных результатов шлифуются шейки.

Если вкладыши нужного размера имеются в наличии, то можно приступать к монтажу коленвала.

Сборка

У коренных вкладышей, предназначенных для размещения в постели БЦ, есть канавка для смазки, а те полукольца, что вставляются в крышки, проточки не имеют. Менять их местами нельзя.

Перед установкой всех вкладышей их рабочие поверхности, а также шейки коленвала необходимо смазывать маслом.

Упорные полукольца и подшипники устанавливаются в постели блока цилиндров, а на них укладывается коленвал.

Ставятся на место крышки коренных вкладышей в соответствии с маркировкой и сделанными во время демонтажа метками. Болты затягиваются с нужным моментом в 2—3 прохода. Сначала производится затяжка крышки центрального подшипника, далее по схеме: 2-й, 4-й, передний и задний вкладыш.

Когда все крышки затянуты, проверните коленвал и убедитесь в том, что вращение происходит легко и без заеданий.

Смонтируйте шатуны. Каждую крышку нужно обязательно ставить на свой шатун, так как их заводская расточка производится совместно. Замки вкладышей должны располагаться на одной стороне. Затяните болты с требуемым моментом.

О замене вкладышей без снятия коленвала

В интернете можно найти немало рекомендаций по замене подшипников без необходимости весьма хлопотного процесса снятия коленчатого вала. Один из таких способов заключается в использовании болта или заклепки, который вставляется в масляное отверстие шейки. Головку болта при необходимости нужно сточить так, чтобы она не превышала по высоте толщину вкладыша и свободно проходила в зазор. При проворачивании коленвала головка упрется в торец полукольца подшипника и вытолкнет его наружу. Затем подобным образом на место извлеченного ставится новый вкладыш.

Действительно, такой способ работает, и риск повредить что-либо невелик, нужно лишь добраться до коленвала из смотровой ямы. Однако он может иметь непредсказуемые последствия, поэтому применять его вы будете на свой страх и риск.

Проблема подобных народных методов заключается в том, что они не предусматривают детальной дефектовки и замеров коленвала и абсолютно исключают шлифовку и подгонку шеек. Всё делается на глаз. В итоге проблема может оказаться замаскированной, но через какое-то время проявиться вновь. Это в лучшем случае.

Менять вышедшие из строя вкладыши без учета износа шеек коленвала крайне нежелательно. В процессе эксплуатации шейка может, к примеру, приобрести форму овала. И тогда простая замена вкладыша почти гарантированно приведет в скором времени к его проворачиванию. В результате как минимум появятся задиры на коленвале и его придется шлифовать, а как максимум потребуется серьезный ремонт двигателя. Если провернет шатунный вкладыш, может выйти из строя шатун.

Неправильный зазор тоже вызовет серьезные негативные последствия. Люфт чреват стуком, вибрацией и еще большим износом. Если же зазор, напротив, меньше допустимого, тогда возрастает риск заклинивания.

Хотя и в меньшей степени, но постепенно изнашиваются и другие сопряженные детали — головки шатунов, постель коленвала. Об этом также не следует забывать.