Главная / Audi / Audi 100/ 100 Avant, S4/ S4 Avant / Полезные советы / Двигатель — Подшипники — Как устроен подшипникКарта сайта

Двигатель — Подшипники — Как устроен подшипник

23 августа 2006

Обычно подшипники коленчатых валов в современных двигателях выполняют в виде тонкостенных
вкладышей или втулок толщиной 1,0–2,5 мм (редко больше). Вкладыши коренных подшипников
коленчатого вала делают толще из-за необходимости разместить круговую канавку для подачи
масла к шатунным подшипникам. Общая тенденция – уменьшение толщины вкладышей, которая
сейчас составляет в среднем 1,8–2,0 мм у коренных и 1,4–1,5 мм у шатунных подшипников. Чем
тоньше вкладыши, тем лучше они прилегают к поверхности корпуса (постели), тем лучше
теплоотвод от подшипника, точнее геометрия, меньше допустимый зазор и шум при работе, больше
ресурс узла.
Чтобы при установке в постель вкладыш точно принял ее форму, в свободном состоянии он должен
иметь натяг по диаметру постели (так называемое распрямление) и нецилиндрическую форму
переменного радиуса. Кроме того, для хорошего прилегания к поверхности и удержания от
проворачивания необходим натяг и по длине вкладыша – его называют выступанием. Все эти
параметры зависят от толщины, ширины и диаметра вкладышей, при этом распрямление
составляет в среднем 0,5–1,0 мм, а выступание – 0,04–0,08 мм. Однако для надежной работы
подшипника и этого еще недостаточно. Около разъема толщину вкладышей уменьшают на 0,010–0,
015 мм, чтобы избежать задиров в этих местах. Они могут появляться из-за деформации отверстия
в корпусе под действием рабочей нагрузки, когда рабочий зазор в подшипнике мал.
Материалы для вкладышей могут быть разными. Их выбор увязывается с материалом коленчатого
вала и его термообработкой, степенью форсировки двигателя и заданным ресурсом. В известной
мере сказываются тут и традиции автомобильной фирмы.
Вкладыши всегда делают многослойными. Основа вкладыша – стальная лента, которая
обеспечивает прочность и надежность посадки в корпусе. На основу различными способами
наносят слой (или слои) специального антифрикционного материала толщиной 0,3–0,5 мм. Основные
требования к антифрикционному материалу – низкое трение по валу, высокая прочность и
теплопроводность (то есть способность хорошо проводить тепло от поверхности в корпус
подшипника). Первое требование лучше всего обеспечивают мягкие металлы, например, сплавы с
большим содержанием олова и свинца (в частности, широко известные баббиты).
В прошлом баббиты широко применялись на малофорсированных низкооборотных двигателях. С
ростом нагрузок прочность таких вкладышей с толстым слоем баббита оказалась недостаточной.
Проблема была решена заменой всего этого слоя на своеобразный бутерброд –
свинцовооловянистую бронзу, покрытую тонким (0,03–0,05 мм) слоем того же баббита. Вкладыш
стал многослойным. В современных двигателях "сталебронзобаббитовые" вкладыши обычно
выполняют 4-слойными (под баббитом еще лежит очень тонкий подслой никеля) и даже 5-слойными,
когда для улучшения приработки сверху на рабочую поверхность наносится тончайший слой олова.
Именно так выглядят подшипники на многих иностранных двигателях.
Наряду с этим широкое распространение получили и сталеалюминиевые вкладыши.
Антифрикционным материалом здесь служат сплавы алюминия с оловом, свинцом, кремнием,
цинком или кадмием, как с покрытиями, так и без них. Наиболее часто в мировой практике
используется сплав алюминия с 20% олова без покрытия. Он хорошо противостоит высоким
нагрузкам и скоростям вращения современных двигателей, включая дизели, и одновременно
обладает удовлетворительной "мягкостью". Тем не менее сталеалюминиевые вкладыши жестче,
чем баббитовые (или с баббитовым покрытием), поэтому более склонны к задирам в условиях
недостаточной смазки.
Вспомогательные и распределительные валы двигателей вращаются, как правило, с меньшей
частотой, чем коленчатые и испытывают гораздо меньшие нагрузки, поэтому условия их работы
легче. Вкладыши и втулки этих валов обычно делают из материалов, аналогичных вышеописанным.
Кроме того, здесь иногда применяют баббит или бронзу без покрытия. Зачастую эти подшипники
вообще не имеют втулок или вкладышей и образуются непосредственно растачиванием отверстий
в головке блока цилиндров. В таких конструкциях головка выполнена из сплава алюминия с
кремнием, который обладает неплохими антифрикционными свойствами.
Общим для подшипников современных двигателей, особенно если речь идет об опорах коленчатых
валов, является соответствие материала и конструкции вкладышей материалу и условиям работы
вала (частота вращения, нагрузки, условия смазки и т. д.). Поэтому произвольная замена деталей,
когда, например, при ремонте ставят вкладыши от другого двигателя, не может быть
рекомендована. В противном случае долговечность отремонтированного агрегата может оказаться
очень небольшой. Чтобы решаться на такой шаг, нужно иметь соответствующую информацию.
Вкладыши – это очень точные (прецезионные) детали. Чтобы гарантировать малые (но вполне
конкретные – в среднем 0,03–0,06 мм) рабочие зазоры в подшипниках, при изготовлении толщину
вкладыша выдерживают с точностью порядка 5–8 мкм, а длину – 10–20 мкм. Нарушение этих
требований может привести к изменению рабочего зазора в подшипнике или плотности посадки
вкладыша в корпусе, что недопустимо из-за снижения надежности и ресурса всего двигателя в
целом.

Top