Коленчатый вал двигателя при работе испытывает высокие знакопеременные нагрузки, преобразуя поступательные движения поршней во вращение маховика. Сам он тоже немало весит, к тому же не всегда механизм идеально сбалансирован даже теоретически. Ситуация требует применения крепких и надёжных подшипников. Имеющие малую опорную поверхность подшипники качения применяются крайне редко, валу и шатунам приходится опираться на скользящие поверхности. С целью обеспечения ремонтопригодности они выполняются в виде сменных цилиндрических деталей — вкладышей.
Устройство подшипников
Каждый из них состоит из двух половинок, изготовленных из структурно сложной многослойной металлической ленты. Вместе они образуют тонкостенный цилиндр, выполненный с соблюдением очень точных размеров. Прецизионность обусловлена необходимостью обеспечить строго равномерный зазор между валом и вкладышами в несколько сотых долей миллиметра. При работе двигателя зазор заполняется маслом под давлением, в результате вал вращается по тончайшей масляной плёнке, не изнашивая поверхности. Аналогичная конструкция применена и в соединении шатуна с соответствующей шейкой коленвала.
Так бывает не всегда. В переходных режимах масло всё же продавливается и наступает ситуация полусухого трения, поэтому материал вкладыша должен иметь высокие антифрикционные характеристики. Иначе большое удельное давление и скорость вращения мгновенно перегреет и уничтожит геометрию узла.
Вкладыши закрыты бугельными крышками на болтах. Для предотвращения проворачивания на вкладышах отформованы замки, входящие в углубления бугелей и гнёзд блока или шатуна. Одна из половинок подшипника имеет отверстие для подачи масла в зазор. Часто с этой же целью вдоль внутренней окружности вкладыша протачивается канавка.
Виды вкладышей
Изготовители всегда стремятся улучшить свойства своих изделий, которые могут быть противоречивыми. Основные требования к вкладышам вытекают из их назначения.
- Подшипник должен обладать высокой прочностью. По нему фактически постоянно колотят взрывы, происходящие в цилиндрах Такое может выдержать только один из самых стойких материалов – сталь.
- Чередование режимов жидкостного и полусухого трения требует хорошей износоустойчивости. Излишне мягкий металл просто быстро исчезнет и унесётся с масляным потоком.
- Минимальное выделение тепла может быть обеспечено только низким коэффициентом трения. Следовательно, материал поверхности должен быть выбран из наиболее антифрикционных.
Результат получился сложным. Каждый вкладыш содержит несколько слоёв, обычно от двух до четырёх. Самые простые – двухслойные. Это стальная лента, покрытая сплавом на основе меди или алюминия с присадками мягких металлов. Применяются в бюджетных низкофорсированных моторах.
Трёхслойные вкладыши имеют промежуточный по прочности переходный слой, служащий для защиты узла при частичном износе верхнего уровня поверхности. Именно этот верх и обеспечивает низкое трение, одновременно являясь слабым местом, которое без двух нижних долго бы не прожило. Там применяются наименее твёрдые металлы, а медь и алюминий уже не являются основой, а лишь легирующими добавками. Часто даже добавляется четвёртый уровень с особыми антифрикционными свойствами. Такое решение позволяет избавиться от применения свинца, который в силу своей ядовитости иногда даже законодательно запрещён к использованию.
Выбор
Всё определяется конкретным мотором. Типоразмер вкладышей задан жёстко, и остаётся только применить изделие одной из известных фирм с безукоризненной репутацией. Желательно специализирующейся на подобной продукции. Высокие технологии немногие могут себе позволить. А современный двигатель с тонкими шейками вала, малыми масляными зазорами, где всё посвящено минимальным потерям на трение, а значит нет возможностей для большого отвода тепла, требует именно особых свойств от материала вкладышей.
Теперь ясно, что не стоит считать вкладыши простыми кусочками металлической ленты между валом и его постелями. Это сложное изделие, требующее внимательного подхода как при покупке, так и при монтаже. Времена баббита и «портянок», то есть подкладок из фольги для компенсации износа, закончились.