11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коленвал и коренные подшипники

Устройство автомобилей

Кривошипно-шатунный механизм

Коренные подшипники

Коренные подшипники поддерживают коленчатый вал в блок-картере и работают в тяжелых эксплуатационных условиях, характеризующихся значительными динамическими нагрузками со стороны шеек коленчатого вала и высокой частотой вращения. При этом в результате трения подшипники нагреваются, и их трущиеся поверхности подвергаются механическому изнашиванию.
Интенсивному изнашиванию коренных подшипников в значительной мере препятствует масляный клин, который образуется в зоне сопряжения подшипник-шейка коленчатого вала при вращении последнего. В результате высокого давления масла в образовавшемся масляном клине коленчатый вал буквально всплывает в масляной пленке, и во время работы двигателя практически не касается поверхности вкладышей.
Тем не менее, износ коренных подшипников развивается динамично, поскольку масляная пленка между шейками вала и поверхностью подшипников образуется при устойчивой частоте вращения и эффективном функционировании системы смазки, которые в условиях пуска двигателя, особенно после длительного перерыва в работе, требуют значительного времени для выхода на оптимальный режим.

К коренным подшипникам предъявляются следующие требования:

  • уменьшение трения и теплоотвода;
  • соосность опор коленчатого вала;
  • высокая жесткость;
  • высокая надежность.

В двигателях внутреннего сгорания могут применяться коренные подшипники качения (обычно роликовые) и подшипники скольжения. Наибольшее распространение получили подшипники скольжения (вкладыши), так как применение подшипников качения связано с усложнением конструкции блок-картера и повышенным гидродинамическим сопротивлением качению роликов по слою смазочного материала при высоких частотах вращения.

Коренные подшипники скольжения выполняют разъемными. Верхняя опорная часть их расположена в перегородке картера, а нижняя размещена в съемной крышке, которая фиксируется на картере болтами или шпильками. Крышки коренных опор в процессе изготовления блока картера и расточке отверстия (постели) под коленчатый вал, обрабатываются совместно с перегородками, поэтому в процессе эксплуатации двигателя нельзя переставлять крышку из одной опоры на другую, поскольку это может привести к нарушению центровки постелей коленчатого вала.
Коренные подшипники скольжения выполняются в виде тонкостенных сменных вкладышей, которые устанавливаются в соответствующих гнездах картера с натягом.

Тонкостенные вкладыши представляют собой изогнутую в полукольцо стальную ленту, на внутреннюю (рабочую) поверхность которых нанесен антифрикционный слой – оловянисто-алюминиевый сплав, содержащий 17,5…22,5 % олова; 0,7…1,3 % меди; по 0,7 % железа, кремния, марганца; остальное – алюминий.

В двигателях с повышенной нагрузкой на подшипники (например, дизели) в качестве антифрикционного слоя коренных вкладышей используется свинцовистая бронза, содержащая 30 % свинца.

Особенность коренных вкладышей – наличие на их рабочей поверхности отверстий и кольцевых канавок для обеспечения непрерывной подачи масла к шейкам коленчатого вала.

Для предотвращения от проворачивания вкладышей в постелях применяют отогнутые выступы – «усики», которые при сборке упираются в выемки плоскостей разъема.

Для обеспечения необходимой жесткости крышки коренных подшипников выполняются массивными с дополнительными ребрами и утолщениями, и крепятся к перегородкам картера с большим моментом затяжки.

Для того, чтобы исключить деформацию, высоконагруженные крышки коренных подшипников дизелей соединяют с картером дополнительными вертикальными или горизонтальными болтами. Во избежание боковых смещений крышки фиксируют обычно установочными штифтами или втулками, либо призонными болтами. Посадка крышки по торцевым плоскостям, отфрезерованным в приливах картера, обеспечивает высокую жесткость всему узлу подшипника.

Смена вкладышей коренных и шатунных подшипников

Необходимый специальный инструмент и приспособления:

  • микрометр;
  • пассиметр;
  • динамометрический ключ с головками 15, 17 и 19 мм;
  • пластинка-щуп толщиной 0,08 мм.

При решении вопроса о необходимости смены вкладышей подшипников следует иметь в виду, что диаметральный износ вкладышей и шеек коленчатого вала не всегда служит определяющим критерием. В процессе работы двигателя в антифрикционный слой вкладышей вкрапливается значительное количество твердых частиц (продуктов износа деталей, абразивных частиц, засасываемых в цилиндры двигателя с воздухом и т. п.). Поэтому такие вкладыши, имея часто незначительный диаметральный износ, способны вызвать в дальнейшем ускоренный и усиленный износ шеек коленчатого вала. Следует также учитывать, что шатунные подшипники работают в более тяжелых условиях, чем коренные. Интенсивность их износа несколько превышает интенсивность износа коренных подшипников. Таким образом, к решению вопроса о замене вкладышей необходим дифференцированный подход в отношении коренных и шатунных подшипников.

Во всех случаях удовлетворительного состояния поверхности антифрикционной заливки вкладышей коренных подшипников критерием необходимости их замены служит величина диаметрального зазора в подшипнике.

При решении вопроса о замене вкладышей шатунных подшипников нужно руководствоваться следующим правилом.

Если вкладыши шатунных подшипников к моменту разборки или ремонта двигателя проработали время, соответствующее пробегу автомобиля 45000 км и более, их следует заменить новыми, независимо от состояния поверхности и степени износа. В таких случаях для замены пригодны вкладыши нормального или первого ремонтного размеров. Профилактическая замена вкладышей позволяет поддерживать шатунные шейки в состоянии сохранности длительное время.

При оценке состояния вкладышей осмотром следует иметь в виду, что поверхность антифрикционного слоя считается удовлетворительной, если на ней нет задиров, выкрашиваний антифрикционного сплава и вдавленных в сплав инородных материалов (включений). Темная окраска поверхности заливки не является браковочным признаком.

Для замены изношенных или поврежденных вкладышей в запасные части поставляются вкладыши коренных и шатунных подшипников нормального и шести ремонтных размеров. Вкладыши ремонтных размеров отличаются от вкладышей нормального размера уменьшенным на 0,05; 0,25; 0,50; 0,75; 1,00 и 1,25 мм внутренним диаметром. В продажу вкладыши поступают комплектно, в количествах, требующихся на один двигатель.

Читать еще:  Муфта холостого хода

После замены вкладышей как с одновременной перешлифовкой шеек коленчатого вала, так и без нее (а для коренных шеек также и в случае использования в двигателе прежних вкладышей) следует обязательно проверить диаметральный зазор в каждом подшипнике. Это позволит проверить правильность выбора ремонтных вкладышей.

Проверить диаметральный зазор в подшипнике можно измерением диаметров шейки коленчатого вала и вкладышей (в паре) данного подшипника с последующими несложными расчетами. Диаметр подшипника измеряют при вложенных вкладышах и затянутых с необходимым усилием болтов крышки подшипника.

Диаметральные зазоры в коренных подшипниках должны находиться в пределах 0,025—0,082 мм, а в шатунных — в пределах 0,025—0,076 мм.

Проверить диаметральный зазор в подшипнике можно также и с помощью пластинки-щупа а, закладываемой между шейкой вала и вкладышем.

Пластинка как для шатунного, так и коренного подшипника должна иметь толщину 0,08 мм, ширину 13 мм и длину на 5 мм меньше длины подшипника. По кромкам пластинку зачищают оселком, смазывают ее маслом, применяемым для двигателя, и укладывают на поверхность вкладыша так, чтобы длинной стороной она расположилась по продольной оси подшипника.

Рис. Укладка контрольной пластинки-щупа в шатунный подшипник: а — пластинка-щуп

При проверке затягивают болты крышки только того подшипника, в котором уложена пластинка-щуп, болты же крышек остальных подшипников остаются незатянутыми. Затягивать болты нужно осторожно, время от времени проворачивая коленчатый вал.

Если при поворачивании коленчатого вала рукой за маховик будет ощущаться значительное сопротивление — диаметральный зазор в подшипнике находится в допустимых пределах. Если же коленчатый вал будет провертываться почти так же легко, как и без контрольной пластинки — зазор в подшипнике больше нормального.

Требуемая величина диаметрального зазора в подшипнике в отдельных случаях может быть обеспечена без перешлифовки шейки, лишь применением ремонтных вкладышей, уменьшенных на 0,05 мм. Во всех других случаях необходимые зазоры получают шлифованием шеек и установкой в подшипники ремонтных вкладышей.

Если же в результате многократных перешлифовок диаметры шеек коленчатого вала уменьшены настолько, что вкладыши последнего ремонтного размера окажутся непригодными, то при очередном ремонте необходимо собрать двигатель с новым валом. Для такого случая в запасные части поставляется комплект 408-1000107, состоящий из коленчатого вала из набора вкладышей нормального размера.

Тонкостенные сменные вкладыши шатунных и коренных подшипников коленчатого вала изготовлены с высокой точностью. Требуемая величина диаметрального зазора в подшипнике обеспечивается только надлежащими диаметрами шеек коленчатого вала, получаемыми при перешлифовке. Поэтому вкладыши при ремонте двигателя заменяют без каких-либо подгоночных операций и только попарно. Замена одного вкладыша из пары не допускается. Из сказанного также следует, что для получения требуемого диаметрального зазора в подшипнике категорически запрещается спиливать или пришабривать стыки вкладышей или крышек подшипников, напаивать баббитом стыки указанных деталей или устанавливать прокладки между вкладышем и его постелью.

Невыполнение этих указаний приводит к тому, что будет нарушена правильность геометрической формы подшипников, ухудшится теплоотвод от них и вкладыши быстро выйдут из строя. Но более опасно то, что в подшипники со спиленными или пришабренными крышками нельзя в дальнейшем устанавливать новые вкладыши ремонтных размеров. В то же время испорченные механической подгонкой крышки подшипников не могут быть заменены новыми, поскольку на заводе они обрабатываются совместно с блоком цилиндров и с шатуном. Так как крышки подшипников не взаимозаменяемы, они не поставляются в запасные части, а поэтому двигатель с поврежденными крышками не поддается последующему ремонту.

При установке шатунных и коренных подшипников нужно следить, чтобы фиксирующие выступы а на стыках вкладышей свободно (усилием руки) входили в гнезда b в крышке (или теле) подшипника.

Рис. Фиксирующий выступ вкладыша и гнездо для него в крышке подшипника

После замены вкладышей шатунных или коренных подшипников (или тех и других) и сборки двигателя необходимо соблюдать правила обкатки.

Коленчатые валы и коренные подшипники;

Коленчатый вал воспринимает через шатуны усилия, действующие на
поршни, и передает их механизмам трансмиссии. От него приводятся
в действие различные механизмы двигателя.

Коленчатый вал (рис. 61) состоит из следующих основных элемен-
тов:

а) коренных шеек /, которыми вал опирается на коренные подшип-
ники, расположенные в картере;

б) шатунных шеек 11,

в) щек 2 и 12, связывающих коренные и шатунные шейки; для
уменьшения концентрации напряжений места перехода шеек в щеки
выполнены в виде закруглений 13, называемых галтелями;

г) носка (переднего конца);

д) хвостовика (заднего конца).

При работе двигателя коленчатый вал нагружен периодически дей-
ствующими силами от давления газов и силами инерции возвратно-по-
ступательно движущихся и вращающихся частей. Эти силы вызывают
в элементах вала деформации изгиба, кручения и сжатия. Кроме того,
шейки вала подвергаются истиранию.

Коленчатые валы штампуют из высокоуглеродистой стали (СМД-60,
Д-240, ЯМЗ) или отливают из магниевого чугуна (ГАЭ-53 и 24Д).
Процесс изготовления литых чугунных валов проще и дешевле, чем
штампованных стальных. Все поверхности коленчатого вала, сопрягаю-
щиеся с другими деталями, подвергаются механической обработке,
причем с повышенной точностью обрабатываются шейки вала. У новых
валов овальность и конусность шеек не должны превышать 0,015 мм.

Читать еще:  Двухтактное синтетическое бездымное масло за полцены

У большинства двигателей на
переднем конце вала устанавли-
вается ведущая шестерня 35 при-
вода механизма газораспределе-
ния и других механизмов двига-
теля, а также храповик 3 для
проворачивания коленчатого ва-
ла, маслоотражательная шайба 5
и сальниковое уплотнение. За
задним коренным подшипником
на хвостовике коленчатого вала
имеется маелосгонная резьба
(спиральные витки) 41, которая
вместе с сальником 42 предотвра-
щает вытекание масла Из карте-
ра. У двигателя Д-160 масло-
сгонная резьба имеется и на пе-
реднем конце вала. Хвостовик ко-
ленчатого вала у многих двига-
телей оканчивается фланцем 19.

Продольные перемещения ко-
ленчатого вала ограничивают спе-
циальным устройством одного из
коренных подшипников или дру-
гим приспособлением. У двигате-
лей ЭИЛ’130, ЗМЗ-451, ГАЭ-53, ГАЗ-52 для ограничения продольных
перемещений коленчатого вала с обеих сторон первого коренного под-
шипника установлены стальные упорные шайбы 1 п 2 (рис. 63), каж-
дая из которых с одной стороны покрыта баббитом. Передняя упорная
шайба / баббитовой поверхностью обращена к стальной упорной шайбе
3, укрепленной при помощи шпонки 6 на валу и прижатой ведущей ше-
стерней 5 к торцу первой коренной шейки 4. Шайба 1 удерживается от
проворачивания двумя штифтами 7, запрессованными в основание пер-
вого коренного подшипника и в его крышку. Задняя упорная шайба 2
обращена баббитовой стороной к упорному бурту первой щеки вала и
удерживается от проворачивания выступом, входящим в прямоугольный
паз в торце крышки первого коренного подшипника. Осевой зазор опре-
деляется как разность длины первой коренной шейки и суммарного зна-
чения длины подшипника и толщины шайб 1 и 2.

В двигателях Д-50, СМД-60, А-41, А-01М и Д-240 продольные
перемещения коленчатого вала ограничиваются четырьмя полуколь-
цами 3 (см. рис. 61), изготовленными из сталеаЛюминиевой ленты и
установленными в проточках но торцам задней коренной опоры со-
вместного с вкладышами подшипника. Для этой же цели сталеалюмини-
евые полукольца установлены на третьей коренной опоре коленчатого
вала двигателя СМД-14. В двигателях ЯМЗ перемещение коленчатого
вала ограничивается бронзовыми кольцами, которые установлены в
выточки специального корпуса, прикрепленного к переднему торцу
блок-картера.

У большинства двигателей в коленчатом валу делаются сверления
для подвода смазочного масла к коренным и шатунным подшип-
никам.

Коленчатые валы многих автотракторных двигателей в шатунных
шейках имеют устройства для центробежной очистки масла (грязе-
уловители). У двигателей Д-240 такое устройство выполнено следую-
щим образом. В щеках и коренных шейках вала сделаны каналы 22, но
которым масло поступает в полости 24, находящиеся внутри шатунных
шеек вала. С торца каждая полость 24 закрыта пробкой 23, застопо-
ренной шплинтом. При вращении коленчатого вала тяжелые прнмеси
грязи н металлические частицы, имеющиеся в масле, под действием
центробежной силы отбрасываются к стенке полости 24, а очищенное
масло подается по трубке 25 в шатунный подшипник. Грязеуловители
28 (рис. 62, а) двигателей ЗИЛ-130, 24Д и ГАЭ-53 устроены и работа-
ют так же, как и у двигателя Д-240, но масло из полости грязеулови-
теля подается к наружной поверхности шатунной шейки не по трубке,
а по каналу 26.

В заднем торце коленчатого вала двигателя ЗИЛ-130 сделана вы-
точка, в которую запрессовывается шариковый подшипник 43 ведущего
вала коробки передач. Такие же выточки для подшипников ведущего
вала коробки передач или вала муфты сцепления имеются у коленча-
тых валов двигателей ГАЗ-52 и ГАЭ-53.

Форма коленчатого вала, то есть характер размещения кривошипов,
определяется числом и расположением цилиндров, а также требова-
ниями равномерности чередования тактов расширения и уравновешен-
ности двигателя.

Чередование тактов в наиболее распространенных моделях
двухцилиндровых четырехтактных двигателей показано на рисун-
ке 64.

Коленчатые валы (см. рис. 61) четырехцилиндровых четырехтакт-
ных двигателей представляют собой два симметрично соединенных вала
двухцилиндрового двигателя с коленами под углом 180°. Такой вал
обеспечивает равномерное чередование тактов расширения и удовлет-
ворительную уравновешенность двигателя.

У двигателей Д-37Е, Д-50, Д-240, СМД-14, Д-160 и А-41 последо-
вательность тактов расширения, т. е. порядок работы цилиндров 1—3—
4—2 (рис. 65), а у двигателей 24Д и ЗМЗ-451 1—2—4—3 (рис. 66).

В двигателях ГАЗ-52 и А-01М колена вала располагаются под уг-
лом 120° друг к другу н симметрично относительно середины вала, чем
достигается равномерное чередование тактов расширения и хорошая
уравновешенность двигателя. Эти двигатели имеют порядок работы

В V-образных двигателях СМД-60 с углом развала 90° и с нумера-
цией цилиндров правого ряда 1—2—3 и левого 4—5—6, считая назад
к маховику, порядок работы 1—4—2—5—3—6.

У V-образных восьмицилиндровых четырехтактных двигателей
ГАЭ-53, ЗИЛ-130, ЯМЭ-238 и ЯМЭ-238НБ порядок работы 1—5—4—

2— 6—3—7—8 (рис. 68). Перекрытие тактов расширения происходит в
течение поворота коленчатого вала на 90°. Это создает равномерное
вращение коленчатого вала.

Двигатель ЯМЗ-240Б V-образный двенадцатицилиндровый четырех-
тактный. Порядок его работы 1—12—5—8—3—10—6—7—2—11—4—9.
Схема нумерации цилиндров приведена на рисунке 69.

Коренные подшипники в двигателях могут быть двух видов: сколь-
жения и качения.

Подшипники скольжения (см. рис. 62,а) представляют
собой взаимозаменяемые вкладыши 8 и 34, 13 и 32, 16 и 25. Это отрезки
стальной ленты 36, покрытые тонким слоем антифрикционного сплава.
Как правило, антифрикционный сплав на вкладышах коренных подшип-
ников такой же, как и на вкладышах шатунных подшипников.

Читать еще:  Замена подшипников сцепления на скутере

У тракторных дизелей вкладыши коренных подшипников изгото-
влены из облуженной сталеалюминиевой ленты. Толщина слоя АСМ
0,5—0,9 мм, толщина слоя олова 0,003—0,009 мм.

Верхние вкладыши коренных подшипников имеют сквозные отвер-
стия 1 (рис. 70, а, б), которые при установке вкладышей в постели со-
впадают с каналами в блок-картере. По этим каналам масло из глав-
ной масляной магистрали подводится к подшипникам,

Маневровые локомотивы

Подшипники коленчатого вала

Надежность работы вкладышей коленчатого вала в значительной степени определяет надежность работы дизеля и зависит от правильного подбора конструктивных параметров вкладышей, материала и условий смазывания, жесткости коленчатого вала, блока и постелей под вкладыши, а также от многих других факторов.

Вкладыши коренных подшипников бывают толсто- и тонкостенные. В современных быстроходных дизелях толстостенные вкладыши постепенно уступили место тонкостенным, имеющим меньшие размеры и массу, более экономичным в серийном производстве, позволяющим обеспечить взаимозаменяемость при сборке и ремонте без пришабровки и пригонки. Благодаря постановке тонкостенных вкладышей в постели подшипника с некоторым натягом достигается необходимая плотность их прилегания к шейке вала, что плохо обеспечивается при толстостенных вкладышах.

Коренные подшипники дизеля ПД1М (рис. 9) состоят из двух одинаковых бронзовых канавочных вкладышей 2, крышки 3, установленной на шпильках 4 на раме дизеля, и трубки, подводящей масло к отверстию а подшипника. Вкладыши установлены с натягом 0,26 мм, удерживающим их от проворачивания. От осевого смещения вкладыши фиксируются выступами д, входящими в пазы постелей рамы и крышек. По толщине вкладыши имеют десять градационных размеров. Толщина вкладыша нулевого градационного размера 7,5 мм, а десятого 10 мм. Толщина баббитовой заливки вкладышей 0,75 мм.

Вкладыши подшипников отличаются также по ширине. У четвертого она равна 179, у седьмого — 208, а у остальных — 146 мм. Вкладыши седьмого подшипника имеют бурты (см. поз. 5 рис. 9), которые ограничивают перемещение вала в подшипнике. Рабочие поверхности буртов также залиты баббитом. Плотная посадка крышки в опоре разгружает шпильки 4 от срезывающих и изгибающих усилий.

Величину натяга и прилегание каждого вкладыша к постели 1 проверяют в специальном приспособлении. Проверяется также отсутствие трещин и выкрашиваний баббитовой заливки. Вкладыши, имеющие натяг, выходящий за пределы допускаемых размеров, наклеп на поверхности стыков, выкрашивание баббитовой заливки более 20 % поверхности, трещины в теле, износ баббита по толщине 0,25 мм и риски шириной более 3 мм, заменяют.

При замене единичных рабочих нижних вкладышей коренных подшипников, когда полная разборка всех коренных подшипников не производится, необходимо замерить величину зазоров «на масло». Разность зазоров «на масло» определяется как разность между наибольшим и наименьшим зазорами для всех коренных подшипников данного вала. Под зазорами «на масло» понимается зазор между шейкой вала и крышечным (верхним) вкладышем. Зазор у каждого подшипника измеряют щупом по оси коленчатого вала в верхней плоскости с двух сторон (со стороны генератора и вентилятора), при этом за фактический зазор принимается полусумма величин этих зазоров. Зазор между рабочим вкладышем и коренной шейкой коленчатого вала («провисание») у всех опор допускается не более 0,05 мм.

Если невозможно установить фактическую толщину заменяемого вкладыша, толщину нового вкладыша принимают равной средней толщине соседних, а для первого и седьмого подшипников — двух рядом расположенных. При этом ступенчатость указанных трех подшипников допускается не более 0,08 мм. Под «ступенчатостью» рабочих (нижних) вкладышей коренных подшипников понимается наибольшая разность между толщинами рабочих вкладышей у всех разобранных подшипников. Для определения «ступенчатости» должно быть разобрано не менее трех подшипников.

Измеряют вкладыши в средней части по одной линии с двух сторон на расстоянии 30 мм от торца.

При полной замене рабочих вкладышей (переукладка вала), а также при ремонте ТР-3 толщину рабочих вкладышей подбирают так, чтобы ступенчатость их не превышала 0,04 мм, а зазоры «на масло» были в пределах допуска и разность их для всех опор была не более 0,10 мм.

Крышки коренных подшипников осматривают и проверяют, нет ли трещин. Крышки, имеющие сквозные трещины, заменяют. Крышки с несквозными трещинами разрешается восстанавливать сваркой.

Прилегание крышки по картеру в плоскости разъема должно быть не менее 80 % поверхности соприкосновения.

Крышка коренного подшипника должна устанавливаться в рамке картера с натягом 0,01-0,06 мм. Допускается суммарный зазор до 0,08 мм между крышкой подшипника и рамкой картера. Разрешается оставлять без исправления на поверхности постелей коренных подшипников по перечные риски глубиной до 1 мм и шириной до 2 мм в количестве 5 шт., а также круговые задиры глубиной до 2 мм.

Медные трубки подвода смазки к подшипникам коленчатого вала отжигают, внутренние полости трубок промывают в осветлительном керосине. Уменьшение проходного сечения трубок более чем на 30 % не допускается.

Рис. 9. Коренные подшипники коленчатого вала дизеля ПД1М:

1 — опора (постель) вкладыша; 2 — вкладыши опорных подшипников; 3 — крышка; 4 — шпилька крепления крышки; 5 — вкладыш опорно-упорного подшипника; а — отверстие для подвода масла; б — карман для захвата и равномерного распределения масла по трущимся поверхностям; в — канавка кольцевая; г — отверстие;

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector