Istnieją jednak łożyska. I to nie żadne, ale całkiem pewne. Są trwałe, ale nie wieczne, a kiedy zawiodą, nie da się tego zrobić bez zrozumienia istoty sprawy. Cóż, dla profesjonalnych mechaników jest to najczęstsza sprawa.
Jak działa łożysko
W nowoczesnych silnikach samochodowych łożyska ślizgowe prawie we wszystkich przypadkach służą jako podpory wałów korbowych i wałków rozrządu. Łożyska toczne (piłka, wałek, igła) używane do takich celów tylko w małych silnikach motocyklowych.
Niezbędne osiągi łożysk ślizgowych uzyskuje się poprzez wykorzystanie efektu tzw. klina olejowego. Gdy gładki wał się obraca, olej jest dostarczany do szczeliny między wałem a otworem. Ponieważ obciążenie działające na wał powoduje jego mimośrodowe przemieszczenie, olej jest niejako wciągany w zwężającą się część szczeliny i tworzy klin olejowy, który zapobiega zetknięciu się wału ze ściankami otworu. Im większe ciśnienie i lepkość oleju w szczelinie, tym większe obciążenie (aż powierzchnie się zetkną) wytrzymuje łożysko.
Uwaga! Rzeczywiste ciśnienie oleju w strefie klina sięga 50–80 MPa (500–800 kg/cm2), aw niektórych projektach nawet więcej. To setki razy więcej niż w systemie zasilania (układ smarowania silnika). Nie należy jednak sądzić, że ciśnienie zasilania ma niewielki wpływ na pracę łożyska. Im jest wyższy, tym intensywniej olej jest pompowany przez łożysko i tym lepiej jest chłodzony.
Praca przy niskim tarciu w określonych warunkach (zwany także cieczą) może być uszkodzony. Dzieje się tak, gdy lepkość oleju spada, na przykład z powodu przegrzania z powodu niewystarczającego zasilania i spadku prędkości wału korbowego wraz ze wzrostem obciążenia.
Często, zwłaszcza po naprawie silnika, wpływ ma również nieoptymalna geometria zespołu. Przy niewielkim odchyleniu kształtu powierzchni od cylindrycznego, przy niewspółosiowości osi i innych wadach części możliwy jest lokalny wzrost obciążenia właściwego (te. obciążenie na powierzchnię) powyżej dopuszczalnej granicy. Następnie film olejowy w tych miejscach staje się cienki, a powierzchnie wału i łożyska zaczynają stykać się wzdłuż mikronierówności. Występuje półpłynny reżim smarowania, charakteryzujący się wzrostem tarcia i stopniowym nagrzewaniem się łożyska. Ponadto może to prowadzić do tzw. tarcia granicznego przy pełnym kontakcie powierzchni trących, co spowoduje przegrzanie, zatarcie (skurczybyk), zatarcie, stopienie i zniszczenie łożyska.
Oczywiste jest, że reżim tarcia granicznego jest niedopuszczalny w działaniu. Niemniej jednak występuje, gdy dochodzi do naruszenia dopływu oleju, a najczęściej dzieje się tak z powodu jego braku w skrzyni korbowej: albo z powodu niedopatrzenia kierowcy, albo w przypadku uszkodzenia miski olejowej w wyniku uderzenia w przeszkodę.
Reżim smarowania półpłynnego jest dopuszczalny tylko przez krótki czas, kiedy nie ma czasu wpłynąć na zużycie łożyska. Przykładem jest uruchomienie zimnego silnika. To prawda, że istnieje tu inne niebezpieczeństwo: w bardzo niskich temperaturach olej może stać się zbyt lepki, a jego normalne zasilanie zostaje przywrócone na zbyt długo (20–30 sekund lub więcej). W takim przypadku smarowanie półpłynne może również znacząco wpłynąć na zużycie części.
Udoskonalanie konstrukcji silników samochodowych wiąże się ze stałym wzrostem częstotliwości obrotów wału korbowego i wzrostem mocy silnika. Jednocześnie występuje tendencja do zwiększania zwartości konstrukcji, w tym zmniejszania się szerokości i średnicy łożysk. Oznacza to, że naprężenia właściwe w jednostce tarcia wzrastają. A ponieważ obciążenie łożyska podczas pracy silnika zmienia się cyklicznie pod względem wielkości i kierunku, wzrasta prawdopodobieństwo tak zwanego uszkodzenia zmęczeniowego części. Aby zapewnić wydajność łożysk w tych warunkach, wymagane są specjalne projekty, materiały i technologie.
Jak to jest z łożyskiem ślizgowym
Zazwyczaj łożyska wału korbowego we współczesnych silnikach wykonywane są w postaci cienkościennych tulei lub tulei o grubości od 1,0 do 2,5 mm (rzadko więcej). Panewki łożysk głównych wału korbowego są pogrubione ze względu na konieczność umieszczenia w nich okrągłego rowka doprowadzającego olej do łożysk korbowodu. Ogólną tendencją jest zmniejszanie się grubości tulei, która obecnie wynosi średnio 1,8–2,0 mm dla łożysk głównych i 1,4–1,5 mm dla łożysk korbowodu. Im cieńsze panewki, tym lepiej przylegają do powierzchni obudowy łożyska (łóżko), im lepiej ciepło jest odprowadzane z łożyska, geometria jest dokładniejsza, dopuszczalny luz i hałas podczas pracy są mniejsze, a zasób zespołu jest dłuższy.
Aby wkładka dokładnie przybrała swój kształt po zamontowaniu w łożu, w stanie swobodnym musi mieć pasowanie ciasne wzdłuż średnicy łoża (tak zwane prostowanie) i niecylindryczny kształt o zmiennym promieniu. Dodatkowo dla dobrego dopasowania do powierzchni i uniemożliwienia jej obracania się potrzebny jest również wcisk na całej długości linera - nazywa się to występem. Wszystkie te parametry zależą od grubości, szerokości i średnicy wkładek, wyprostowanie wynosi średnio 0,5–1,0 mm, a występ 0,04–0,08 mm. To jednak wciąż za mało do niezawodnej pracy łożyska. W pobliżu linii podziału grubość wkładek zmniejsza się o 0,010–0,015 mm, aby uniknąć zarysowań w tych miejscach. Zatarcie może wystąpić z powodu odkształcenia otworu w obudowie łożyska w bloku cylindrów pod działaniem obciążenia roboczego, gdy luz roboczy w łożysku jest mały.
Materiały wkładek mogą się różnić. Ich dobór zależy od wyboru materiału wału korbowego i jego obróbki cieplnej, stopnia obciążenia silnika oraz zadanego zasobu. W pewnym stopniu wpływają na to również tradycje firmy samochodowej.
Wkładki są zawsze wielowarstwowe. Podstawą tulei jest taśma stalowa, która zapewnia wytrzymałość i pewne osadzenie w obudowie łożyska. Warstwę nakłada się na bazę na różne sposoby (lub wiele warstw) specjalny materiał przeciwcierny, którego grubość wynosi 0,3–0,5 mm. Główne wymagania stawiane materiałom przeciwciernym to niskie tarcie wału, wysoka wytrzymałość i przewodność cieplna (te. zdolność dobrego przewodzenia ciepła z powierzchni wału do obudowy łożyska). Pierwszemu wymaganiu najlepiej odpowiadają metale miękkie, takie jak stopy z dużą zawartością cyny i ołowiu (w szczególności dobrze znane babbity).
W przeszłości babbity były szeroko stosowane w niskoobrotowych silnikach o małej mocy. Wraz ze wzrostem obciążeń wytrzymałość takich wkładek z grubą warstwą babbitu okazała się niewystarczająca. Problem został rozwiązany przez zastąpienie całej tej warstwy osobliwością «kanapka» - brąz ołowiowo-cynowy, pokryty cienką warstwą (0,03–0,05 mm) warstwa tego samego babbitta. Wkładka stała się wielowarstwowa.
W nowoczesnych silnikach tuleje babbitt ze stali i brązu są zwykle wykonane z czterech warstw (pod babbitem jest jeszcze bardzo cienka warstwa niklu) lub nawet pięciowarstwowy, gdy na wierzchu powierzchni roboczej nakładana jest najcieńsza warstwa cyny, aby poprawić docieranie. Tak wyglądają łożyska w wielu zagranicznych silnikach.
Oprócz tego szeroko stosowane są również wkładki stalowo-aluminiowe. Materiałem przeciwciernym są tutaj stopy aluminium z cyną, ołowiem, krzemem, cynkiem lub kadmem, zarówno z powłokami, jak i bez. Najczęściej w światowej praktyce stosuje się stop aluminium z 20% cyną bez powłoki. Dobrze wytrzymuje duże obciążenia i prędkości nowoczesnych silników, w tym
silniki Diesla, a jednocześnie ma zadowalającą «miękkość». Jednak wkładki stalowo-aluminiowe są sztywniejsze niż wkładki babbitt (lub babbitt powlekane), więc są bardziej podatne na zacieranie w warunkach niedostatecznego smarowania.
Wałki pomocnicze i wałki rozrządu silników obracają się z reguły z mniejszą częstotliwością niż wały korbowe i doświadczają znacznie mniejszych obciążeń, dzięki czemu warunki ich pracy są łatwiejsze. Tuleje i tuleje tych wałów są zwykle wykonane z materiałów podobnych do opisanych. Ponadto czasami stosuje się tu niepowlekany babbitt lub brąz. Często łożyska te nie mają w ogóle tulei ani tulei i są formowane bezpośrednio przez wywiercenie otworów w głowicy cylindrów. W takich konstrukcjach głowica wykonana jest ze stopu aluminium z krzemem, który ma dobre właściwości przeciwcierne.
Wspólną cechą łożysk nowoczesnych silników, zwłaszcza łożysk wału korbowego, jest zgodność materiału i konstrukcji łożysk z materiałem i warunkami pracy wału (prędkość, obciążenia, warunki smarowania itp.). Dlatego nie można zalecić samowolnej wymiany części, gdy na przykład podczas naprawy wkładane są tuleje z innego silnika. W przeciwnym razie żywotność naprawianego urządzenia może być bardzo krótka. aby podjąć taki krok, musisz mieć odpowiednie informacje.
Panewki łożysk ślizgowych są bardzo precyzyjne (precyzja) Detale. aby zagwarantować małe, ale dobrze zdefiniowane (średnio 0,03–0,06 mm) luzy robocze w łożyskach, podczas produkcji grubość tulei jest utrzymywana z dokładnością do około 5-8 mikronów, a długość 10-20 mikronów. Naruszenie tych wymagań może prowadzić do zmiany luzu roboczego w łożysku lub szczelności tulei w obudowie, co jest niedopuszczalne, gdyż może prowadzić do obniżenia niezawodności i żywotności całego silnika jako całości.
Kto produkuje łożyska ślizgowe
Złożoność całej gamy problemów związanych z tworzeniem wysokiej jakości samochodowych łożysk ślizgowych doprowadziła do tego, że ich produkcja stopniowo została przeniesiona do wyspecjalizowanych firm. Za granicą wiele z tych firm produkuje jednocześnie inne części do silników, a dostawy trafiają zarówno na przenośniki zakładów samochodowych, jak i na sprzedaż - w postaci części zamiennych. Niektóre firmy tego typu są częścią znanych ponadnarodowych korporacji produkcyjnych i handlowych. Spośród światowych producentów łożysk ślizgowych do silników należy przede wszystkim wymienić Kolbenschmidt (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. W ostatnich latach takie firmy zaczęły produkować łożyska «luminarze», jak Mahle i Goetze. Wśród «młody» warto wspomnieć o wyspecjalizowanej firmie King (Izrael), która rozpoczęła produkcję łożysk na początku lat 80-tych ubiegłego wieku. Większość wymienionych producentów produkuje szeroką gamę łożysk i dostarcza swoje produkty na części zamienne na całym świecie, w tym na nasz rynek (przez dealerów lub hurtowników). Zasadniczo są to oczywiście łożyska do silników samochodów zagranicznych - europejskich, japońskich i amerykańskich.
W sprzedaży można znaleźć wkładki zarówno w standardowych, jak i różnych rozmiarach naprawczych (różnią się od standardowych z reguły o nie więcej niż 0,75 mm) dla najpopularniejszych modeli. W przypadku mniej popularnych modeli, a także w przypadku konieczności zakupu większych wkładek naprawczych, zwykle trzeba złożyć zamówienie i czekać średnio 5-10 dni (różne firmy mają różne ramy czasowe).
Jakość takich produktów zwykle nie budzi wątpliwości ani pod względem geometrii, ani materiałów. Chociaż, jeśli istnieje wybór i wątpliwości co do tego, któremu producentowi dać pierwszeństwo, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie. Firmy takie jak Kolbenschmidt, Glyco, Glacier są jednymi z głównych dostawców do masowej produkcji. Kupując ich produkty, można nawet dostać te same wkładki, które są nakładane na silniki «przy urodzeniu». Różnica polega jedynie na braku na nowych częściach godła firmy - producenta samochodu. Swoją drogą, szukaj «krewni» (lub tak zwany oryginał) zbyt duże wkładki mogą być problematyczne. Nie wszystkie firmy motoryzacyjne dostarczają wkładki naprawcze do części zamiennych, a cena wkładek w «oryginalny» opakowania jest zwykle wyraźnie wyższa niż bezpośrednio od producenta.
Wkładki wykonane przez inne, mniej znane firmy są zwykle tańsze, choć trudno będzie wykryć różnice w wykonaniu. Co więcej, jeśli istnieje wybór, tutaj możesz spróbować wziąć pod uwagę warunki eksploatacji samochodu. Tak więc, co dziwne, stosunkowo tanie wkładki są nieco lepiej odporne na oleje i filtry oleju niskiej jakości, «pieszy» w naszych sklepach i na rynkach niż droższe babbitty ze stali i brązu. Pokazała to w szczególności praktyka stosowania w naprawie tulei stalowo-aluminiowych King zamiast standardowych tulei brązowo-babbittowych: taka wymiana nie szkodzi niezawodności silników, ale pozwala na znaczne oszczędności.