Шатунний підшипник: пристрій, призначення, технічні характеристики, особливості експлуатації та ремонту

Двигун внутрішнього згоряння працює за рахунок обертання колінчастого вала. Він обертається під впливом шатунів, які передають зусилля на колінвал від поступальних рухів поршнів в циліндрах. Щоб шатуни могли працювати в парі з колінчастим валом, застосовується шатунний підшипник. Це підшипник ковзання у вигляді двох півкілець. Він забезпечує можливість обертання колінчастого вала і довгу експлуатацію двигуна. Давайте детально розглянемо цю деталь.

Загальний опис

Підшипник шатуна (він же вкладиш) являє собою підшипник ковзання. Він встановлюється в нижній голівці шатуна і охоплює шийку колінчастого вала. Деталь являє собою два півкільця зі сталі з спеціальним напиленням - воно знижує тертя. У півкільцях є канавки для змащення, а в одному півкільці є отвір для подачі масло.

Безпосереднього контакту з шийкою колінчастого вала шатунний підшипник не має. Деталі труться в особливому гідродинамічному режимі за рахунок масляної плівки, що утворюється в зазорі між шийкою вала і підшипником.

Умови роботи вкладишів двигуна

Завдяки утворенню масляної плівки запобігає локальна концентрація навантажень. Але якщо будуть створені певні умови, то нормальний для підшипника гідродинамічний режим буде змінений на змішаний. Це може статися, якщо в двигуні недостатній тиск масла, вузол відчуває величезні навантаження, в`язкість масла низька, мастило перегрівається, на поверхні вала і підшипника є підвищена шорсткість. Також змішаний режим може виникнути через брудного масла, деформації і геометричних дефектів підшипників.

У цьому змішаному режимі у шатунного підшипника може виникнути контакт з поверхнею шийки колінчастого вала, що може в подальшому стати причиною задирів, підвищеного зносу, спікання вала з підшипником.

Матеріали та їх характеристики

Матеріал для виготовлення цих деталей зобов`язані мати масу іноді суперечливих характеристик і властивостей. Взагалі матеріал визначає надійність і якість підшипника. Різниця між різними моделями - в матеріалі і антифрикційному напиленні.

Так, матеріал повинен мати достатню втомну міцність-це максимальні циклічні навантаження, які елемент здатний витримувати протягом необмеженого числа циклів. Якщо перевищити це навантаження, то почнуть з`являтися тріщини через втому металу.

Ще одна важлива властивість-опір матеріалу схоплюванню. Це здатність матеріалу для корінних і шатунних підшипників чинити опір спікання з металом вала в процесі безпосереднього контакту.

Стійкість до зношування-це властивість матеріалу зберігати свої геометричні розміри, незважаючи на наявність абразивів в мастилі, а також за умови прямого контакту з колінчастим валом. Матеріал повинен мати прирабатываемость. Це означає, що підшипник повинен компенсувати незначні дефекти колінчастого вала і гнізда в шатуні за рахунок локального зносу або деформації. Матеріал повинен мати властивість захоплювати абразив і бруд, яка циркулює в маслі. Також важлива якість-стійкість до корозії.

Довга і надійна робота шатунних підшипників двигунів досягається тільки за допомогою з`єднання фахівцями високої міцності матеріалу з м`якістю. Вкладиш повинен бути одночасно м`яким і в той же час твердим. Це може здаватися парадоксальним, але сучасні вироби з`єднують всі ці характеристики.

Пристрій підшипника

Насправді матеріал, з якого виготовляють дані деталі, набагато важливіше, ніж геометричні характеристики. Підшипник ковзання влаштований з декількох шарів. Можна виділити Біметалічні елементи і триметалеві.

Біметалічний вкладиш

Вкладиші шатунного підшипника виготовлені зі сталевої основи. Сталь забезпечує деталі необхідну жорсткість, а також натяг.

Далі йде другий шар-антифрикційне напилення. Воно досить товсте-товщина становить 0,3 міліметра. Товщина цього шару дуже важлива для підшипника. Він може прироблятися навіть до великих дефектів вала. Підшипник має високі абсорбційні властивості. Склад антифрикційного шару - від шести до двадцяти відсотків олова, а також від двох до чотирьох відсотків кремнію. У сплаві можуть міститися і такі елементи, як нікель, мідь, марганець, ванадій.

Триметаллический вкладиш

Тут крім підстави зі сталі є ще й проміжний мідний шар-він містить крім міді до 25% свинцю і до 5% олова. Антифрикційне напилення виконується зі сплаву на основі свинцю і олова. Покриття не товсте-близько 20 мкм. Така товщина надає втомну міцність, але антифрикційні властивості знижений. Також між основним і проміжним шаром вкладиш покривається нікелем-товщина становить не більше 2 мкм.

Особливості експлуатації

В процесі експлуатації шатунний підшипник зношується, і це перша причина, по якій його змінюють. Як би не намагався автовласник зберегти ці елементи, але закони фізики беруть своє, і уникнути цього ніяк не можна. Антифрикційний шар стирається, у колінчастого вала з`являється вільний хід, знижується тиск масла і кількість мастила. В результаті через підвищеного тертя виникають поломки.

Ще одна ситуація-провертання вкладишів. Це також причина заміни. Вкладиш просто злипається з шийкою колінчастого вала. Двигун глухне. Серед причин-густе мастило з великою кількістю сміття, відсутність масла, недотримання моментів затягування шатунних підшипників.

Укладення

Як видно, Вкладиші-це невеликі, але дуже важливі деталі для безпроблемної роботи двигуна. Без них би двигун просто не працював. Це технологічні вироби, здатні витримувати високі навантаження, великі температури і позамежні обороти. І саме через наявність вкладишів в двигуні потрібно частіше міняти масло-бруд вбиває підшипники. Самі елементи коштують не так дорого, проте для їх заміни потрібно повністю розбирати двигун. Ця робота не з легких, що вимагає знань, досвіду і наявності великої кількості часу.