устройство, особенности конструкции и эксплуатации

Вкладыш подшипника скольжения

26 Ноября 2019

Подшипники выступают в качестве опор валов и осей и воспринимают все прикладываемые к ним нагрузки. В зависимости от типа трения выделяют подшипники скольжения и качения. Подшипники скольжения состоят из корпуса, вкладышей и смазывающих устройств. Вкладыш – основной элемент подшипника, его задача – обеспечить наименьшее трение между взаимно перемещающимися в механизме деталями.

К достоинствам подшипников скольжения относятся следующие особенности:

• относительная простота конструкции и низкая стоимость изготовления
• надёжность и большой ресурс работы в высокоскоростных приводах
• высокая демпфирующая способность масляного слоя между вкладышем и валом
• устойчивость к большим динамическим нагрузкам
• практически бесшумная работа во всех диапазонах скорости

Перечисленные плюсы выделяют рассматриваемые изделия от подшипников скольжения, которые менее долговечны, более шумны и могут не справиться с высокими нагрузками. И если применение таких деталей в машиностроении нецелесообразно или невозможно, то на помощь приходят подшипники скольжения.

Изготовление вкладышей подшипников скольжения

Компания «Компрессорные технологии» изготавливает вкладыши подшипников скольжения на заказ по чертежам или образцам. Такие устройства востребованы в валах машин с высокими вибрационными или ударными нагрузками. Мы предлагаем продукцию, способную оптимальным образом решить вашу задачу при использовании различных машин:

• в валах с большим диаметром или высокой скоростью вращения
• в коленчатых валах с разъёмными подшипниками
• в устройствах, к которым выдвигаются требования высокой точности или равномерности вращения
• при работе в агрессивной среде

Материал вкладышей подшипников скольжения

При изготовлении подшипников скольжения материал вкладыша должен соответствовать следующим требованиям:

1. Высокая износостойкость и ресурс работы.
2. Сопротивляемость заеданию в периоды пуска, разгона и торможения.
3. Низкий коэффициент трения.
4. Высокая теплопроводность и низкий коэффициент теплового расширения.
5. Достаточное сопротивление усталости материала.

В процессе работы изнашиваться должны именно вкладыши подшипника, иначе износу будут подвержены цапфы вала, замена которого несравнимо дороже. Поэтому цапфы валов изготавливаются закалёнными и упрочнёнными. Для их сохранности важно правильно подобрать вкладыш подшипник скольжения.

Существует три основных типа вкладышей подшипников скольжения: металлические, металлокерамические и неметаллические.

Металлические вкладыши изготавливают из бронзы, антифрикционных чугунов, баббитов (сплавов на основе олова или свинца), алюминиевых и цинковых сплавов.

Металлокерамические вкладыши производит посредством прессования и последующего спекания порошков железа или меди с добавлением олова, свинца или графита. Благодаря пористости такие изделия могут долгое время работать без подвода смазки, а также в устройствах, к которым такой подвод затруднителен вследствие конструктивных особенностей.

Неметаллические вкладыши производят из антифрикционных пластмасс, древеснослоистых пластиков или специальной резины. Такие изделия устойчивы к заеданиям, могут смазываться водой и, соответственно, применяются в подшипниках насосов, гребных винтов и т.п.

Обратитесь к специалистам нашей компании, и мы изготовим для вас вкладыши подшипника скольжения с доставкой в любую точку России.

Вкладыши подшипников скольжения, подшипники скольжения / НЕВА-диз

Работоспособность подшипника скольжения в значительной степени определяется материалом вкладышей. Материал вкладыша должен быть выбран так, чтобы в сочетании с материалом цапфы была образована антифрикционная пара. В свою очередь, подшипники работают тем надежнее, чем выше твердость поверхностей цапф.

К подшипниковым материалам могут быть предъявлены следующие комплексные требования, соответствующие основным критериям работоспособности подшипников:

а) низкий коэффициент трения;

б) высокая сопротивляемость изнашиванию и заеданию;

в) достаточная усталостная прочность (при пульсирующей нагрузке).

Для обеспечения этих требований наиболее важны следующие основные свойства подшипниковых материалов:

а) теплопроводность, обеспечивающая интенсивный теплоотвод от поверхностей трения, и малый коэффициент линейного расширения во избежание больших изменений зазоров в подшипниках;

б) прирабатываемоcть, обеспечивающая умень-шение кромочных и местных давлений, связанных с упругими деформациями и погрешностями изготовления;

в) хорошая смачиваемость маслом и способность образовывать на поверхностях стойкие и быстро восстанавливаемые масляные пленки;

г) коррозионная стойкость.

Кроме того, существенное значение имеют технологические свойства: литейные, хорошая обрабатываемость резанием и т. д. Хорошим антифрикционным свойствам материала благоприятствует структура, характеризуемая пластической основой и более твердыми вкрапленными в неё составляющими.

Подшипниковые антифрикционные материалы по своему химическому составу делятся на следующие группы: баббиты, бронзы, сплавы на цинковой основе, сплавы на алюминиевой основе, антифрикционные сплавы на железной основе.

Баббиты

Наиболее давними подшипниковыми материалами являются мягкие сплавы на оловянной и свинцовой основах. Первый подшипниковый сплав был разработан в 1839 г. англичанином
И. Баббитом. Он содержал 82–84 % Sn, 5–6 % Сu и 11–12 % Sb. Этот сплав положил начало использо-ванию мягких белых антифрикционных сплавов в технике, и поэтому все последующие сплавы на оловянной и свинцовой основах стали называть баббитами. Баббиты обладают низкой твердостью (НВ 13–32), имеют невысокую температуру плавления (240–320 °С), повышенную размягчаемость (НВ 9–24 при 100 °С), отлично прирабатываются и обладают высокими антифрикционными свойствами. В то же время они обладают низкой усталостной прочностью, что сказывается на работоспособности подшипников. В России стандартизованы две группы баббитовых сплавов, их состав приведен в табл. 20.1. Наиболее распространенные баббиты в зарубежной практике (США) даны в табл. 20.2. В табл. 20.15 приведены некоторые свойства отдельных баббитовых сплавов и допустимые режимы работы.

К выбору подшипниковых сплавов необходимо подходить с учетом толщины баббитового слоя подшипника. Гетерогенное микростроение сплавов типа Б83 с крупными твердыми кубическими кристаллами химического соединения SnSb (β-фазы) не способствует удовлетворительной сопротивляемости усталостным повреждениям под действием циклических нагрузок в тонкослойных подшипниках (толщина слоя менее 1 мм). В отдельных локальных объемах кристаллов β-фазы накапливается пластическая деформация, и в слое баббита возникают остаточные напряжения. В тонком слое внедрение в пластичную основу кристаллов твердой составляющей, принимающей на себя нагрузку, затруднительно. Размеры таких кристаллов нередко соизмеримы с толщиной слоя (достигают нескольких десятых мм). Слой мягкой пластичной основы под кристаллами твердой составляющей приобретает способность больше сопротивляться пластической деформации за счет влияния подложки (корпуса цапфы). На отдельных участках скопления хрупких кристаллов β-фазы возникает вероятность непосредственной передачи давления через эти кристаллы от шейки вала на корпус подшипника. В таких условиях β-фаза оказывается слабым участком, по кристаллам SnSb развиваются трещины. Эти микроскопические повреждения при дальнейших циклических нагружениях являются очагами развития усталостных трещин.

Гетерогенная структура, состоящая из мягкой легкоприрабатывающейся основы и твердых включений, способствует удержанию пленки смазки, что снижает коэффициент трения.

Баббиты применяются в подшипниках в виде слоя, залитого по корпусу вкладыша из бронзы, латуни, стали или чугуна. Наиболее прочное соединение заливаемого слоя баббита с корпусом вкладыша достигается специальным процессом заливки, включающим очистку поверхности корпуса и его облуживание. Тонкостенные вкладыши двигателя легкового автомобиля изготовляются штамповкой из биметаллической ленты, получаемой непрерывной заливкой баббита по движущейся стальной калиброванной ленте.

При правильной подготовке поверхности вкладыша и его заливке прочное соединение баббита и металла корпуса (бронза, сталь, чугун) происходит по всей поверхности вкладыша, что позволяет значительно уменьшить толщину слоя баббита. Способ механического крепления баббита к вкладышу (путем устройства во вкладыше пазов и отверстий, заполняемых баббитом при заливке) пригоден лишь для малонапряженных баббитов.

Таблица 20.1

Химический состав баббитов (%), используемых в РФ

А. Баббиты по ГОСТ 1320–98

Б. Сплавы по ГОСТ 1209–99

Таблица 20. 2

Химический состав (%) наиболее употребительных баббитов, используемых в США

Примечание. Примесей < 0,2%.

Для тонкослойных вкладышей баббит должен удовлетворять следующим требованиям:

• не иметь резко выраженной неоднородной структуры. Для них возможно использование однофазных сплавов при достаточном сопротивлении металла смятию;

• обладать повышенной сопротивляемостью усталостному разрушению, поскольку работа тонкослойных прецезионных вкладышей должна протекать, в основном, в условиях жидкостного трения;

• баббитовый антифрикционный слой желательно применять с пониженной твердостью — до НВ 15–20. При этом улучшается прирабатываемость. Это важно в связи с тем, что сопротивляемость смятию в тонком слое повышается за счет влияния подложки;

• для обеспечения надлежащей долговечности подшипников существенное значение имеет прочность соединения баббита с корпусом, определяемая способностью слоя полуды сопротивляться усталостному разрушению.

В России разработаны и применяют для тонкослойных подшипников сплавы Б88, БК2 с добавкой переплава и другие, состав которых приведен в табл. 20.3.

Подшипники с толщиной баббитового слоя > 3 мм используют при сравнительно легких условиях работы. Баббитовый слой таких подшипников (Б83, Б16, БН, БКА) обладает хорошей способностью прирабатываться и является своеобразным компенсатором всякого рода неточностей, образованных при обработке и монтаже трущихся деталей и возникающих в процессе эксплуатации. К такому типу относятся подшипники скольжения вагонов, вкладыши тихоходных мощных судовых двигателей, компрессоров и др.

Таблица 20.3

Химический состав (%) баббитов, используемых для тонкослойных подшипников

Сплавы на медной основе

Из сравнительно большого количества сплавов на медной основе в качестве антиффикционных используются обычно бронзы (оловянные и безоловянные) и латуни. Подшипники изготовляют из бронзы в монометаллическом и биметаллическом исполнении. Монометаллические подшипники (вкладыши, втулки и др.) изготовляют из бронз, обладающих достаточной прочностью и твердостью. Бронзы, употребляемые в таких подшипниках, подразделяются на сплавы с высоким (до 10 %) и низким (до 3 %) содержанием олова. В состав легирующих добавок входят Zn, Pb, Ni, P и др. Стандартом (ГОСТ 613–79) определены составы малооловянистых бронз. Бронзы же с высоким содержанием олова используют в ответственных случаях по ведомственным техническим условиям. Состав наиболее употребительных оловянных бронз приведен в табл. 20.4.

Для изготовления свертных втулок, торцовых дисков и других антифрикционных деталей применяют деформируемые оловянные бронзы. Состав некоторых из таких сплавов приведен в табл. 20.5.

Для биметаллических подшипников в качестве антифрикционного слоя употребляются бронзы, содержащие повышенное количество свинца, без олова или с небольшим количеством олова. Распространенным сплавом первого вида является бронза БрСЗО, содержащая 30 % Pb. Сплав второго вида содержит 22 % Pb и 1 % Sn. Для монометаллических подшипников иногда используется свинцовистая бронза БрОС5-25 (5 % Sn и 25 % Pb).

Помимо оловянных бронз сравнительно широко используют сплавы, не содержащие олово (безоловянные). Некоторые из сплавов по свойствам не уступают, а иногда и превосходят оловянные бронзы. Химический состав и области применения ряда таких бронз приведены в табл. 20.6.

В тяжелонагруженных трущихся деталях (дорожные машины, тяжелое станочное оборудование, скользящие соединения теплопередаточного оборудования и др.) с успехом применяют высокопрочные алюминиевые бронзы. Состав и механические свойства ряда алюминиевых бронз, применяемых в отечественном машиностроении, даны в табл. 20.7.

В меньшей степени, чем бронзы, употребляются в качестве антифрикционных материалов латуни (сплавы меди с цинком и другими металлами). В качестве антифрикционных используются так называемые кремнистые и марганцовистые латуни и находят применение алюминиевожелезные латуни (ГОСТ 17711–93).

Химический состав, свойства и области использования наиболее употребительных антифрикционных латуней приведены в табл. 20.8.

Сплавы на медной основе широко распространены во всем мире. Составы их мало отличаются один от другого. Для примера в табл. 20.9 приведены составы стандартных бронз, применяемых в ФРГ и США.

В табл. 20.15 приведены некоторые свойства отдельных бронзовых и латунных сплавов, а также допустимые режимы их работы.

Таблица 20.4

Химические составы (%) наиболее употребительных оловянных литейных бронз

*¹ Содержит 0,5–2,0 % Ni.

*² Содержит 0,4–1,0 % Р.

*³ Содержит 3,0–4,0 % Ni.

Таблица 20.5

Химический состав (%) деформируемых подшипниковых бронз, содержащих олово

*Содержит 3,0–5,0 % Zn и 1,5–3,5 % Pb.

Таблица 20.6

Химический состав (%) безоловянных подшипниковых бронз

Примечание. Бронза марки БрСуНб-2 также содержит 2,0 % Ni и 0,7 % Zn, a марки БрКМцЗ-1 — 3,0 % Si и 1,0 % Мn и БрСуНЦСФ-3-3-3-20-0,2 содержат 3,5 % Zn и 3,5 % Ni.

Таблица 20.7

Химический состав (%) и механические свойства алюминиевых бронз

Примечание. Условные обозначения: К — литье в кокиль; 3 — литье в песчаные формы.

Таблица 20.8

Химический состав (%) и механические свойства антифрикционных латуней

*¹ Содержит 0,8–1,5 % Аl; 0,8–1,5 % Fe.

*² Содержит 2,5–4,5 % Si.

Таблица 20.9

Химический состав (%) бронз, применяемых за рубежом

Сплавы на алюминиевой основе

За последнее время в нашей стране и за рубежом резко возросло использование алюминиевых подшипниковых сплавов. Они обладают достаточной усталостной прочностью, коррозионной стойкостью в маслах, имеют сравнительно высокую задиростойкость и хорошие антифрикционные свойства. Эти качества во многом определили тенденцию замены ими антифрикционных сплавов на свинцовой и оловянной основе, а также свинцовистой бронзы.

Алюминиевые сплавы употребляют для изготовления монометаллических деталей (втулок, подшипников, шарниров и др.) и биметаллических подшипников. Последние изготовляют штамповкой из биметаллической полосы или ленты со слоем алюминиевого сплава, соединенного со сталью в процессе совместного пластического деформирования при прокатке. Для монометаллических подшипников употребляются сравнительно твердые прочные сплавы, а слой биметаллических вкладышей изготовляют из менее твердого пластичного металла.

Алюминиевые сплавы классифицируют преимущественно по микроструктурному признаку. Эта классификация отражает в большей степени антифрикционные свойства сплавов, так как общепризнанной является роль мягких структурных составляющих в уменьшении износа и увеличении сопротивляемости задиру трущейся пары. К I группе относят сплавы, имеющие включения твердых структурных составляющих (FеАl₃, Аl₃Ni, CuAl₂, Mg₂Si, AlSb, кремний и др.) в пластичной основе металла. В сплавах II группы, наряду с твердыми составляющими, имеются мягкие включения.

В РФ сплавы на алюминиевой основе стандартизованы ГОСТ 14113–78. Их состав приведен в табл. 20.10.

В зарубежной практике получили большее распространение сплавы II группы, но в последние годы сравнительно широко используют и сплавы I группы. Подробные сведения о составах приведены в табл. 20.11.

За последние годы в связи с появлением тяжелонагруженных двигателей в автомобилестроении, тракторостроении, транспортном машиностроении и других появилась острая необходимость в материалах подшипников, обладающих повышенной задиростойкостью. В связи с этим в РФ, Японии, Англии и Америке разрабатываются алюминиевооловянные сплавы, содержащие до 30 и даже 40 % Sn и отрабатывается технология изготовления сплавов, содержащих свинец. Такие сплавы обладают способностью хорошо сопротивляться задиру при ультратонких смазочных слоях, однако эта особенность достигается наиболее полно при содержании 14 % Pb. В России разработан метод получения алюминиевосвинцовых (до 30 % Pb) сплавов из гранул. Отливка гранул производится во вращающемся стакане с круглыми отверстиями при частоте вращения 1500 об/мин. Струя разбивается на капли, которые через отверстия попадают в воду и кристаллизуются.

Последующее прессование гранул производят различными способами. Хорошие результаты были получены при прессовании на шнековых прессах. Прессованные заготовки достаточно хорошо обрабатываются давлением и соединяются с помощью прокатки со стальными полосами для последующего изготовления биметаллических подшипников.

В табл. 20.15 приведены некоторые свойства отдельных алюминиевых сплавов и допустимые режимы их работы.

Таблица 20.10

Химический состав (%) алюминиевых антифрикционных сплавов

Таблица 20. 11

Химический состав (%) сплавов на алюминиевой основе, применяемых за рубежом

Сплавы на цинковой основе

Цинковые сплавы в качестве антифрикционных, хотя и известны с давних времен, не получили достаточно широкого распространения. В то же время цинковые сплавы обладают рядом ценных свойств, которые дают возможность использовать их во многих случаях взамен бронз и баббитов.

Сплавы на цинковой основе, обладая низкой температурой плавления (»  400 °С), в большей степени, чем бронзы и алюминиевые сплавы, размягчаются с нагревом, благодаря чему легче прирабатываются. По этой причине подшипники из цинковых сплавов меньше изнашивают сопряженные поверхности цапфы при попадании абразивов. Частицы абразивов легче внедряются в трущуюся поверхность и меньше повреждают за счет микрорезания цапфу.

Цинковые сплавы являются весьма технологичными при изготовлении как монометаллических, так и биметаллических трущихся деталей. Легко достигается соединение цинкового сплава со сталью литейным способом и совместной прокаткой со стальной заготовкой. Соединение жидкого цинкового сплава со сталью достигается за счет слоя жидкого цинка, наносимого способом горячего цинкования.

Подшипники и другие детали из цинковых сплавов употребляются в литом и обработанном давлением (прокатка, прессование) состояниях. Составы стандартных сплавов (ГОСТ 21438–95) и свойства их в литом и прокатанном виде приведены в таблицах 18.6 и 18.7 гл. 18. В этой главе представлены особенности изготовления деталей из антифрикционных цинковых сплавов.

Особенностью цинковых сплавов в отличие от алюминевых и бронз является повышение прочности и пластичности сплавов после горячей обработки давлением при 250–300 °С. Это сказывается и на показателях усталостной прочности. Так,
например, для литого сплава ЦАМ9-1,5 предел выносливости при переменном изгибе вращающихся круглых образцов 5,0 кгс/мм², а для прессованного металла — 10–11 кгс/мм².

Цинковые сплавы в качестве антифрикционных материалов больше всего используют в нашей стране, причем опыт их массового применения накоплен на железнодорожном транспорте. В других странах цинковые сплавы используют в сравнительно небольших количествах. Состав наиболее употребительных сплавов дан в табл. 20.12.

Таблица 20.13

Химический состав (%) зарубежных цинковых сплавов

Сплавы на железной основе

Как антифрикционные материалы стали используют сравнительно редко и при очень легких условиях работы (при небольших удельных давлениях и невысоких скоростях скольжения). Будучи твердыми и имея высокую температуру плавления, стали плохо прирабатываются, сравнительно легко схватываются с сопряженной поверхностью цапфы и образуют задиры. Обычно используют так называемые «медистые стали», содержащие малое количество углерода, либо «графитизированные стали», имеющие включения свободного графита. Состав некоторых сталей, рекомендуемых к использованию взамен бронз в легких условиях работы, приведен в табл. 20.13.

Чугуны применяют для подшипников и других трущихся деталей в большем количестве и ассортименте, чем стали. Антифрикционные свойства чугунов представлены в табл. 20.15. Они определяются в значительной степени строением графитовой составляющей.

Чугун с глобулярной формой графита и с тол-стыми пластинками более износостоек, чем чугун с тонкими пластинками. В структуре антифрикционного чугуна желательно иметь минимальное количество свободного феррита (не более 15 %) и должен отсутствовать свободный цементит. Состав антифрикционных чугунов приведен в табл. 7.13 главы 7.

Таблица 20.13

Химические составы (%) антифрикционных сталей

Области использования антифрикционных чугунов ограничиваются легкими условиями работы. Рекомендуемые границы применения чугунов в узлах трения представлены в табл. 7.14 главы 7.

Сплавы, изготовляемые методом порошковой металлургии

Изготовляемые методом порошковой металлургии подшипниковые материалы выполняются путем спекания заготовок, спрессованных предварительно (в пресформах) из надлежащим образом обработанных металлических порошков, часто с добавкой небольшого количества графита. Степень пористости обычно около 25 %. В качестве обязательной добавки к железным и медным пористым изделиям, помимо графита, используют самосвязывающие порошки дисульфита молибдена, нитрита бора и др.

Готовые втулки калибруются обжатием (резанием со стороны рабочей поверхности не обрабатываются) и пропитываются в вакууме маслом. Главное их назначение — подшипники малого размера, работающие при малых нагрузках, без подвода смазки. Срок службы ограничен запасом смазки в слоях, прилегающих к поверхности трения.

Составы наиболее распространенных пористых сплавов на железной, алюминиевой и медной основах и некоторые их свойства приведены в табл. 20.14.

Таблица 20.14

Состав и основные характеристики металлокерамических подшипниковых материалов

Примечание. ПФ — перлитно-ферритная структура.

Таблица 20.15

Сравнительные характеристики антифрикционных материалов

Вкладыши для двигателя – детали критические

На первый взгляд вкладыши – это просто штамповка. Но впечатление обманчиво: подшипники скольжения представляют собой высокотехнологические изделия из сложного композитного материала, имеющие специфическую геометрию и точные размеры. И, что немаловажно – они являются критическими деталями двигателя, отказ которых ведет к его остановке и очень дорогому ремонту…

Функции подшипников

Вращающиеся компоненты двигателей внутреннего сгорания оборудованы подшипниками скольжения, которые выполняют разные функции:

• коренные вкладыши поддерживают коленчатый вал и обеспечивают его вращение. Устанавливаются в блоке цилиндров. Каждый вкладыш состоит из верхней и нижней половин. На внутренней поверхности верхней половины, как правило, есть канавка для смазки и отверстие для подачи масла.

• шатунные вкладыши обеспечивают вращение шейки шатуна, который, в свою очередь, вращает коленвал. Устанавливаются в нижней головке шатуна.

• упорные кольца предотвращают осевое движение вала. Часто упорные кольца являются частью одного из коренных вкладышей – такие комбинированные подшипники называются буртовыми или фланцевыми вкладышами.

• втулки верхней головки шатуна обеспечивают вращение поршневого пальца, соединяющего поршень с шатуном.

• вкладыши распредвала поддерживают распредвал и обеспечивают его вращение. Устанавливаются в верхней части головки блока цилиндров (или в блоке цилиндров – у двигателей с нижним расположением распредвала).

Биметаллические (а) и триметаллические подшипники
со свинцовистым покрытием (б, в)

Подшипники скольжения смазываются моторным маслом, постоянно подающимся к их поверхности и обеспечивающим гидродинамический режим трения.

Непосредственный контакт между трущимися в гидродинамическом режиме поверхностями отсутствует – благодаря масляной пленке, которая образуется в сходящемся зазоре (масляном клине) между поверхностями подшипника и вала.

Условия работы подшипников скольжения

Масляная пленка предотвращает локальную концентрацию нагрузки. Однако при определенных условиях гидродинамический режим трения сменяется на смешанный. Это происходит, если имеются:

• недостаточный поток масла;

• высокие нагрузки;

• низкая вязкость масла;

• перегрев масла, дополнительно снижающий его вязкость;

• высокая шероховатость поверхностей подшипника и вала;

• загрязнение масла;

• деформация и геометрические дефекты подшипника, его гнезда или вала.

В смешанном режиме трения возникает непосредственный физический контакт поверхностей, чередующийся с гидродинамическим трением. А это может привести к задирам, повышенному износу подшипника и даже к схватыванию с валом.

ДВС характеризуются циклическими нагрузками подшипников, об­условленными переменным давлением в цилиндрах и инерционными силами, вызванными движущимися частями. И эти циклические нагрузки на подшипник могут привести к его разрушению. Отсюда – высочайшие требования к материалам, из которого он производится.

Структура подшипников скольжения

Материалы подшипников скольжения

Материалы, из которых делают подшипники, должны обладать многими, иногда противоречивыми, свойствами.

• Усталостная прочность (максимальная нагрузка) – максимальная циклическая нагрузка, которую подшипник выдерживает в течение неограниченного числа циклов. Превышение этой нагрузки приводит к образованию усталостных трещин в материале.

• Сопротивление схватыванию (совместимость) – способность материала подшипника сопротивляться свариванию с материалом вала во время прямого физического контакта между ними.

• Износостойкость – способность материала подшипника сохранять свои размеры несмотря на присутствие абразивных частиц в масле, а также в условиях механического контакта с валом.

• Прирабатываемость – способность материала подшипника компенсировать небольшие геометрические дефекты вала и гнезда за счет незначительного локального износа или пластической деформации.

• Абсорбционная способность – способность материала подшипника захватывать мелкие чужеродные частицы, циркулирующие с маслом.

• Коррозионная стойкость – способность материала подшипника сопротивляться химическим воздействиям окисленных или загрязненных масел.

• Кавитационная стойкость – способность материала подшипника выдерживать ударные нагрузки, производимые схлопывающимися кавитационными пузырьками (пузырьки образуются в результате резкого падения давления в текущем масле).

Эксцентриситет подшипника
скольжения

Соответственно длительная и надежная работа подшипника скольжения достигается соединением высокой прочности (усталостной прочности, износостойкости, кавитационной стойкости) с мягкостью (прирабатываемостью, сопротивлением схватыванию, абсорбционной способностью).

То есть материал должен быть одновременно и прочным, и мягким. Это звучит парадоксально, однако существующие подшипниковые материалы соединяют эти противоположные свойства – правда, с определенным компромиссом.

Для достижения этого компромисса используются композитные структуры, которые могут быть или слоистыми (мягкое покрытие, нанесенное на прочное основание) или дисперсными (мягкие частички, распределенные внутри прочной матрицы).

Биметаллические подшипники имеют стальное основание, обеспечивающее жесткость и натяг в тяжелых условиях повышенной температуры и циклических нагрузок.

Второй слой материала состоит из антифрикционного сплава. Его толщина относительно велика: она составляет около 0,3 мм. Толщина антифрикционного слоя – важная характеристика биметаллических подшипников, способных прирабатываться и приспосабливаться к относительно большим геометрическим дефектам. Биметаллический подшипник также обладает хорошей абсорбционной способностью, поглощая как мелкие, так и крупные включения в масле.

Обычно рабочий слой делают из алюминия, содержащего 6–20% олова в качестве твердого смазочного материала: именно олово обеспечивает антифрикционные свойства. Кроме этого, сплав часто содержит 2–4% кремния в виде мелких включений, распределенных в алюминии. Твердый кремний упрочняет сплав и обладает способностью полировать поверхность вала – поэтому его присутствие особенно важно при работе с валами из ковкого чугуна. Сплав может быть дополнительно упрочнен небольшими добавками меди, никеля, марганца, ванадия и других элементов.

Триметаллические подшипники, помимо стального основания, имеют промежуточный слой из медного сплава, содержащего 20–25% свинца в качестве твердой смазки и 2–5% олова для упрочнения меди.

Третий слой представляет собой покрытие на основе свинца, которое также содержит около 10% олова, повышающего коррозионную стойкость сплава и несколько процентов меди для упрочнения. Толщина покрытия составляет всего 12–20 мкм. Низкая толщина покрытия повышает его усталостную прочность, однако снижает антифрикционные свойства (прирабатываемость, абсорбционную способность, сопротивление схватыванию), особенно если мягкое покрытие было подверг­нуто износу. Между промежуточным слоем и свинцовистым покрытием наносится очень тонкий (1–2 мкм) слой никеля, служащий барьером, предотвращающим диффузию олова из покрытия в промежуточный слой.

Измерение высоты выступа стыка
подшипника

Инновационные материалы для подшипников скольжения постоянно разрабатываются производителями подшипников. Это новые материалы, способные работать в тяжело нагруженных двигателях (дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива, двигатели с турбонаддувом), а также в гибридных и старт-стоп двигателях, в том числе:

• высокопрочные алюминиевые биметаллические материалы;

• прочные металлические покрытия для триметаллических подшипников;

• полимерные композитные покрытия, содержащие частицы твердых смазочных мате­риалов;

• бессвинцовые экологически чистые безвредные материалы.

Свойства подшипниковых материалов

Свойства материалов подшипников, характеризующие прочность и мягкость, сочетаются в различных пропорциях у разных материалов.

Отличные мягкие антифрикционные свойства триметалла ограничены толщиной покрытия (12 мкм). Если геометрический дефект или чужеродные частицы превышают толщину покрытия, ее антифрикционные свойства резко падают.

Мягкие свойства биметалла несколько ниже, чем у триметалла, однако они не ограничены толщиной покрытия, поэтому биметаллические подшипники способны прирабатываться к относительно крупным несоосностям и другим геометрическим дефектам. С другой стороны, усталостная прочность (максимальная нагрузка) биметаллических подшипников ниже (40–50 МПа), чем у триметаллических материалов (60–70 МПа). Также биметаллические подшипники без кремния хуже работают с чугунным валом.

Геометрические характеристики подшипников скольжения

Масляный зазор – это основной геометрический параметр подшипников скольжения. Он равняется разнице между внутренним диаметром подшипника и диаметром вала (внут­ренний диаметр подшипника измеряется под углом 90° к линии, разделяющей верхний и нижний вкладыши).

Величина масляного зазора – очень важный показатель. Большой зазор приводит к увеличению потока масла, что снижает его нагрев в подшипнике, однако вызывает неоднородное распределение нагрузки (она концентрируется на меньшей площади поверхности и увеличивает вероятность разрушения вследствие усталости). Также большой зазор производит значительную вибрацию и шум. А слишком маленький зазор вызывает перегрев масла и резкое падение его вязкости.

Типичные величины масляного зазора С: для пассажирских автомобилей Cмин = 0,0005D, Cмакс = 0,001D, для гоночных автомобилей Cмин = 0,00075D, Cмакс = 0,0015D (где D – диаметр вала).

Эксцентриситет является мерой, определяющей некруглость подшипника. Действительно, внутренняя поверхность подшипника не является абсолютно круглой. Она имеет форму, напоминающую лежащий на боку лимон. Это достигается за счет переменной толщины стенки подшипника, имеющей максимальное значение (Т) в центральной части и постепенно уменьшающейся в направлении стыка.

Принято измерять минимальное значение толщины (Te) на определенной высоте h для того, чтобы исключить зону выборки в области стыка. Разница между максимальным и минимальным значениями толщины называется эксцентриситетом: Т – Те.

Эксцентриситет, образованный переменной толщиной стенки вкладыша, добавляется к эксцентриситету, вызванному смещением вала относительно центра подшипника. Наличие эксцентриситета позволяет стабилизировать гидродинамический режим смазки за счет создания масляного клина с большим углом схождения. Рекомендуемые величины эксцентриситета: для пассажирских автомобилей 5–20 мкм, для гоночных автомобилей 15–30 мкм.

Посадочный натяг необходим для обеспечения надежной посадки подшипника в гнезде. Прочно посаженный подшипник имеет равномерный контакт с поверхностью гнезда – это предотвращает смещение подшипника во время работы, обеспечивает максимальный отвод тепла из области трения и увеличивает жесткость гнезда. Поэтому наружный диаметр подшипника и его периметр всегда больше диаметра гнезда и его периметра.

Поскольку прямое измерение наружного периметра подшипника – трудная задача, обычно измеряется другой параметр: высота выступа стыка (выступание). Высота выступа стыка равна разнице между наружным периметром половины подшипника и периметром половины гнезда.

Проверяемый вкладыш устанавливают в измерительный блок и прижимают с определенным усилием F, величина которого пропорциональна площади сечения стенки подшипника. Оптимальная величина высоты выступа стыка зависит от диаметра подшипника, жесткости и теплового расширения гнезда и температуры. Типичные значения высоты выступа стыка для подшипников диаметром 40–65 мм: для пассажирских автомобилей 25–50 мкм, для гоночных автомобилей 50–100 мкм.

Несмотря на самые совершенные конструкцию, материалы и технологии, в эксплуатации ДВС встречаются случаи износов и повреждений подшипников. Чтобы найти и устранить их причины, знание конструкции подшипников необходимо, но недостаточно. Об этом – в следующей статье.

Дмитрий Копелиович

Особенности конструкции вкладыша подшипника скольжения

23.07.2013. Для удержания коленчатого вала и шатунов используются подшипники скольжения, состоящие из двух полувкладышей. В осевом направлении коленчатый и распределительный валы удерживаются на месте при помощи фланцевых подшипников или упорных шайб. Шатунные подшипники направляются щеками кривошипа.

Основные размеры и терминология
Основные внешние габариты вкладышей гладких и фланцевых подшипников приведены на Рисунках 3—5, на которых также показаны высверленные масляные и смазочные канавки. Более подробно особенности конструкции описаны в разделе, посвященном смазке. Кроме габаритов существуют и другие основные характеристики полувкладышей подшипников.

Установочная втулка
Наиболее очевидной из таких особенностей является установочная втулка, обеспечивающая правильность расположения вкладыша подшипника в корпусе (Рисунок 6). Правильное расположение подшипника в корпусе — это единственное назначение установочной втулки.

Однако она не защищает вкладыш подшипника от скручивания или перекашивания внутри корпуса. Защита от такого воздействия обеспечивается за счет припуска на длину вкладыша подшипника скольжения (см. ниже). Установочная втулка может быть выполнена либо в виде стандартной втулки, либо в виде вытисненной втулки (Рисунок 7). В настоящее время признанными производителями при массовом производстве используются оба варианта установочных втулок. В отличие от стандартных вытисненные втулки не изменяют поверхность скольжения, что при использовании вместе с диагонально расположенными шатунными подшипниками предоставляет пусть и небольшое, но все же преимущество, т.к. вытисненные втулки не нарушают течение смазки. Подшипники, использующиеся в более современных двигателях, часто не имеют установочной втулки. Поэтому при установки подшипника внутри корпуса требуется особое внимание.

Установочные втулки не применяются по причине их высокой стоимости. Для того чтобы вставить установочную втулку, в корпусе должно быть углубление. Но наиболее рентабельным является производство корпуса без углубления. Кроме своих размеров и наличия установочной втулки вкладыш подшипника также характеризуются тремя дополнительными конструкционными особенностями, которые нельзя увидеть невооруженным глазом, а именно: припуском на длину вкладыша, диаметром распрямления вкладыша и припуском на толщину вкладыша подшипника скольжения.

[Рис. 3] Размеры и характеристики подшипника двигателя
[1] Наружный диаметр
[2] Длина подшипника
[3] Толщина стенки
[4] Поверхность скольжения
[5] Смазочное отверстие
[6] Длина установочной втулки
[7] Ширина установочной втулки
[8] Глубина установочной втулки
[9] Выступ втулки
[10] Частичная смазочная канавка
[11] Посадочная поверхность подшипника

[Рис. 4] Характеристики собранного фланцевого подшипника
[1] Длина
[2] Длина фланца
[3] Толщина стенки фланца
[4] Выступы снижения напряжения
[5] Сочлененный выступ упорной поверхности
[6] Установочная втулка
[7] Сочлененный выступ упорной поверхности
[8] Смазочное отверстие
[9] Смазочная канавка
[10] Сочлененный выступ поверхности скольжения

[Рис. 5]
Характеристики собранного фланцевого подшипника. Размеры см. на Рис. 4.

[Рис. 6]
Единственное назначение установочной втулки подшипника — предотвращение неправильного расположения подшипника в корпусе. Посадочное гнездо снабжено углублением, в которое входит установочная втулка. Установочная втулка не предотвращает проворачивания подшипника внутри корпуса.

[Рис. 7]
[A] Ст андартные установочные втулки производят путем штамповки и, в некоторых случаях, фрезеровки ее внутреннего профиля.
[B] Вытисненные установочные втулки производят путем осадки давлением за один проход. В настоящее время такой тип установочных втулок использует большинство ведущих производителей.

Припуск на длину вкладыша подшипника скольжения

Внешняя окружность полувкладыша длиннее внутренней окружности замкнутого посадочного гнезда. Эту разницу называют «припуском на длину вкладыша подшипника скольжения» (Рисунок 8).
При затяжке болтов крышки шатуна или коренного подшипника подшипники эластично сжимаются, что позволяет подогнать подшипники под внутренний диаметр менее эластичного посадочного гнезда. Эластичное сжатие создает тугую посадку между подшипником и посадочным гнездом, удерживающую подшипник на месте во время работы двигателя.

Диаметр распрямления вкладыша
Диаметр распрямления вкладыша (Рисунок 9) представляет собой разность между наружным расстоянием между двумя торцами вкладыша подшипника (т.е. поверхностями разъема) и внутренним диаметром посадочного гнезда. Диаметр распрямления вкладыша составляет от 0,5 до 1,5 мм для подшипников легковых и грузовых автомобилей. Диаметр распрямления заставляет вкладыш подшипника сохранять соприкосновение со стенкой корпуса по всей окружности. Такое соприкосновение необходимо для того, чтобы шатунные шейки и вкладыш подшипника не могли соприкасаться в зоне поверхностей разъема, т.к. такой контакт мог бы снять масляную пленку и вызвать износ и повреждение подшипника.
Соприкосновение между подшипником и корпусом необходимо и еще по одной причине. Когда масло перетекает по смазочному зазору трение между молекулами масла вызывает его нагрев. Тепло частично передается через вкладыш подшипника в корпус. Хорошее соприкосновение между вкладышем подшипника и корпусом необходимо для надлежащего переноса тепла. Положительный момент диаметра распрямления вкладыша заключается в том, что он обеспечивает удержание вкладыша подшипника в корпусе во время сборки.

Припуск на толщину вкладыша подшипника скольжения
Во время сборки подшипника может возникнуть смещение между крышкой и корпусом подшипника, и в ряде случаев такое смещение может вызвать соприкосновение вкладыша подшипника с шатунными шейками, что приведет к износу и повреждение подшипника (Рисунок 10, также см. «Припуск на длину вкладыша подшипника скольжения»). Чтобы избежать такого вредного воздействия, стенка вкладыша подшипника под областью поверхностей разъема имеет меньшую толщину (Рисунок 11). Такая область с меньшей толщиной стенки носит название «припуск на толщину вкладыша подшипника скольжения».

Толщина стенки
Толщину стенки измеряют в венце подшипника. У цилиндрических подшипников она постоянная, за исключением припуска по толщине вкладыша подшипника скольжения. Допуск по отклонению толщины стенки очень незначительный и составляет порядка 3 μм в осевом направлении и порядка 6 μм по окружности.
Что же касается эксцентриковых подшипников, то и у них толщина стенки также измеряется в венце. Обычно толщина стенки уменьшается на 20 μм от венца к поверхностям разъема до начала области припуска по толщине вкладыша подшипника. Размер такой конусности зависит от конструкции посадочного гнезда. 

Вкладыши ремонтного размера
Для капитального ремонта двигателей используют ряд вкладышей ремонтного размера с увеличенной толщиной стенки, подходящих под уменьшенный диаметр шейки коленчатого вала. Наружный диаметр вкладыша ремонтного размера тот же самый, что и у вкладыша со стандартными размерами. Чем меньше диаметр коленчатого вала, тем больше должна быть толщина стенки. Габариты вкладышей ремонтного размера зависят от того, насколько уменьшился диаметр коленчатого вала.
Например, ремонтный размер 0,50 мм означает, что толщина стенки вкладышей подшипника на 0,25 мм больше, чем у стандартного подшипника.

[Рис. 8]
Припуск на длину вкладыша подшипника скольжения увеличивает наружный диаметр пары вкладышей таким образом, что он становится больше внутреннего диаметра посадочного гнезда. Припуск на длину сжимается болтами шатуна или болтом крышки коренного подшипника. Такое сжатие подшипника создает тугую посадку, предотвращающую проворот и перемещение пары вкладышей внутри посадочного гнезда.

[Рис. 9]
Необходимо обеспечить соприкосновение больших площадей посадочной поверхности подшипника и поверхности посадочного гнезда по двум причинам. С одной стороны, хорошее соприкосновение гарантирует хорошую передачу тепла, создаваемого трением внутри подшипника. С другой стороны, хорошее соприкосновение минимизирует риск прямого контакта между поверхностями подшипника и шейкой коленчатого вала. Расстояние между двумя линиями разъема больше внутреннего диаметра посадочного гнезда. Следствием такой разницы размеров является хорошее соприкосновение между посадочной поверхностью подшипника и поверхностью посадочного гнезда.

[Рис. 10]
При смещении верхних и нижних вкладышей пары внутренний диаметр подшипника частично уменьшается, т.е. частично уменьшается и зазор подшипника. В крайних случаях поверхности подшипника и шейки коленчатого вала начинают соприкасаться, что через короткое время работы приводит к повреждению подшипника.

[Рис. 11]
Сгорание в цилиндре и инерционные силы вызывают циклическую деформацию больших головок шатуна и изменение их формы на овальную. Овальная форма уменьшает зазор между подшипником и шейкой коленчатого вала в области линий разъема. Уменьшение диаметра повышает риск соприкосновения поверхностей этих двух частей. Чт обы не допустить прямого контакта, ряд подшипников снабжен тонкой стенкой в области линий разъема (припуск на толщину вкладыша подшипника).

По материалам компании Federal-Mogul

вкладыш подшипника — это… Что такое вкладыш подшипника?

вкладыш подшипника

4.1. вкладыш подшипника : Деталь радиального подшипника скольжения, поверхность скольжения которой составляет 180° окружности опоры (рисунки 9, 10)

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации.
academic.ru.
2015.

• Вкладыш патрона
• Вкладыш цоколя

Смотреть что такое «вкладыш подшипника» в других словарях:

• вкладыш подшипника — (4.1) Деталь радиального подшипника скольжения, поверхность скольжения которой составляет 180° окружности опоры. [ГОСТ ИСО 4378 1 2001] вкладыш подшипника [Лугинский Я. Н. и др. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике. 2 е …   Справочник технического переводчика

• вкладыш (подшипника) — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN box …   Справочник технического переводчика

• вкладыш (подшипника качения) — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN half liner …   Справочник технического переводчика

• вкладыш подшипника скольжения — įvorė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. bush; bushing; sleeve vok. Buchse, f; Hülse, f rus. вкладыш подшипника скольжения, m; втулка, f; гильза, f pranc. bague, f; douille, f; manchon, m; moyeu, m …   Automatikos terminų žodynas

• толстостенный вкладыш подшипника — Вкладыш подшипника скольжения, толщина стенки которого так велика, что отклонения от правильной геометрической формы посадочной поверхности не влияют на форму рабочей поверхности подшипника скольжения. [ГОСТ ИСО 4378 1 2001] Тематики подшипники… …   Справочник технического переводчика

• тонкостенный вкладыш подшипника — (4.1.1) Вкладыш подшипника скольжения, толщина стенки которого так мала, что отклонения от правильной геометрической формы посадочной поверхности влияют на форму рабочей поверхности подшипника скольжения. [ГОСТ ИСО 4378 1 2001] Тематики… …   Справочник технического переводчика

• толстостенный вкладыш подшипника — 4.1.2. толстостенный вкладыш подшипника : Вкладыш подшипника скольжения, толщина стенки которого так велика, что отклонения от правильной геометрической формы посадочной поверхности не влияют на форму рабочей поверхности подшипника скольжения… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• тонкостенный вкладыш подшипника — 4.1.1. тонкостенный вкладыш подшипника : Вкладыш подшипника скольжения, толщина стенки которого так мала, что отклонения от правильной геометрической формы посадочной поверхности влияют на форму рабочей поверхности подшипника скольжения (рисунок… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• буртовый вкладыш подшипника — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN flanged bearing liner …   Справочник технического переводчика

• верхний вкладыш подшипника — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN upper bearing …   Справочник технического переводчика

Проблемы подшипников скольжения | Спектральная вибродиагностика

«Диагностика дефектов вращающегося оборудования по вибрационным сигналам» 2012 г.

3.1. Диагностика дефектов уровня «подшипник»

Подшипники
скольжения являются неотъемлемой частью многих крупных, и очень ответственных
агрегатов, широко применяются в энергетическом оборудовании, мощных насосах,
компрессорах, электродвигателях и т. д.

При
кажущейся внешней простоте конструкции, а подшипник скольжения состоит всего из
трех элементов — из антифрикционного вкладыша, части поверхности вала – подшипниковой
шейки, и слоя масла между ними, на самом деле это сложный и ответственный узел,
в котором возможно возникновение опасных дефектов.

С
целью обеспечения высокой надежности работы оборудования с подшипниками
скольжения, а это обычно самое ответственное и дорогое оборудование, необходимо
обеспечивать необходимый уровень мониторинга технического состояния и
диагностики возникающих дефектов. Это одна из основных оперативных задач,
которые приходится постоянно решать сотрудникам обслуживающего и
диагностического персонала предприятия.

Вибрационные
методы диагностики и оценки технического состояния подшипников скольжения
являются в настоящее время наиболее эффективными и широко распространенными.
Они позволяют контролировать техническое состояние подшипников в процессе работы,
не прибегая к разборке агрегатов.

3.1.2.1.
Общие вопросы диагностики подшипников скольжения

Физические
процессы, протекающие в подшипниках скольжения, достаточно сложны, зависят от
особенностей конструкции подшипника, а также от соотношения многих внешних и
внутренних факторов, определяющих условия работы подшипника.

Все
возникающие в процессе эксплуатации подшипников скольжения проблемы состояния,
могут быть объединены в три основные группы. Это:

• Проблемы общего технического состояния рабочих поверхностей подшипника
  скольжения.
• Проблемы, связанные с увеличением или уменьшением величины зазора между галтелью
  вала и антифрикционным вкладышем.
• Проблемы несущей способности масляного клина, выполняющего функции опорного
  элемента подшипника скольжения.

Прежде,
чем начать обсуждать вопросы оценки технического состояния, и диагностики
дефектов подшипников скольжения, необходимо сказать несколько слов об
особенностях динамических процессов в них. Это нужно сделать потому, что именно
они оказывают основное влияние на особенности протекания вибрационных процессов,
сопровождающих работу подшипника скольжения. Без знания этих особенностей
невозможно составление корректных диагностических алгоритмов и правил, на
основании которых необходимо проводить работы с такими подшипниками.

В
первую очередь необходимо определиться с особенностями возникновения и работы
масляного клина, поддерживающего вращающийся ротор контролируемого механизма. Несущая
способность масляного клина подшипника скольжения, его основной эксплуатационный
параметр, является сложной нелинейной функцией от величины зазора между валом и
антифрикционным вкладышем. С одной стороны, чем тоньше слой масла между валом и
вкладышем, тем выше несущая способность подшипника. Но с другой стороны, чрезмерное
уменьшение толщины слоя масла снижает устойчивость подшипника к динамическим нагрузкам,
что увеличивает вероятность возникновения механического задевания шейки вала об
вкладыш.

Рабочий
слой масла в подшипнике качения вполне обоснованно называют масляным клином потому,
что на радиальном разрезе подшипника несущий слой масла очень похож на клин,
изогнутый вокруг шейки ротора. Толщина рабочего слоя масла в подшипнике является
максимальной в месте входа рабочей поверхности вращающегося вала в несущую зону
подшипника и минимальна на выходе из нее. Чем больше величина вертикальной нагрузки
на подшипник скольжения, тем тоньше становиться рабочий слой масла, несущего
радиальную нагрузку, и наоборот.

Такая
особенность работы подшипников скольжения может привести к тому, что роторы
агрегатов, опирающиеся на такие подшипники, при определенных конструктивных и
эксплуатационных условиях, могут потерять устойчивость и перейти в режим
автоколебаний в радиальном направлении. Наиболее часто это может произойти при
значительном уменьшении нагрузки вала ротора на подшипник, что может являться
следствием многих причин. Уменьшение (!) нагрузки на подшипник может перевести
его в режим колебаний толщины масляного клина.

Поскольку
этот эффект тоже оказывает влияние на проведение диагностики технического
состояния подшипников скольжения, попробуем немного пояснить причину
возникновения этих автоколебаний, естественно стараясь, по возможности, не
вдаваться при этом далеко в сложные формулы и описания.

На
схематическом рисунке 3.1.2.1. представлено поперечное сечение подшипника
скольжения, в котором для наглядности показан увеличенный рабочий зазор. Ротор
механизма, показанный на рисунке окружностью  вращается в зазоре подшипника скольжения в направлении «по часовой стрелке».

Рассмотрим,
как нагрузка на подшипник изменять положение ротора в зазоре подшипника.
Неподвижный ротор (как и максимально нагруженный ротор) будет находиться в
нижнем положении зазора подшипника, а вращающийся абсолютно ненагруженный
ротор, теоретически, должен находиться в центре зазора подшипника. Это две
крайние точки положения ротора. При изменении нагрузки положение центра вала
будет смещаться относительно центра подшипника, будет изменяться рабочий зазор
в подшипнике.

При
изменении нагрузки на подшипник от нуля, и до предельно допустимой, центр (вращения)
ротора опишет траекторию, которую иногда называют линией нагрузки подшипника. Линия
нагрузки похожа на дугу, опирающуюся на две крайние точки, выгнутую на нашем
рисунке влево. Если изменить направление вращения ротора, то дуга выгнется вправо.

Участок
от нижней точки дуги до точки перегиба есть участок устойчивой работы
подшипника, когда ответная силовая реакция подшипника на возмущающий импульс нагрузки
однозначно соответствует величине возмущающего импульса. Например, при увеличении
нагрузки на ротор на «N» процентов рабочая точка подшипника сместится по своей
траектории настолько, чтобы несущая способность подшипника выросла также пропорционально.
Подшипник адекватно реагирует на все возмущающие воздействия, которые сопровождают
работу контролируемого механизма.

На
участке от точки перегиба до центра зазора подшипника картина динамических
процессов несколько иная. Здесь, при увеличении нагрузки, происходит не только
радиальное смещение ротора, но и значительное смещение ротора «вниз», к точке,
в которой будет находиться ротор, если его вращение остановить. Вследствие такой
траектории движения центра ротора, здесь существует специфический эффект, который
можно назвать «перерегулированием» в реакции подшипника на внешние возбуждения.
Здесь на единичное увеличение нагрузки на подшипник ротор переместится по
траектории на существенно большее расстояние, причем основной составляющей
будет угловое, а не радиальное перемещение ротора.

Смысл
этой фразы в том, что в ответ на возмущающий импульс, например единичной силы,
ответная реакция подшипника может равняться не единице, а, например, двум.
Ротор вернется обратно, но «переместится» по траектории дальше, чем нужно.
Далее на ротор, «зашедший» за точку равновесия, будет воздействовать импульс от
масляного слоя подшипника, но направленный в радиальном направлении. Ротор
«приподнимется», и сместится в направлении стандартной траектории, на которую
он попадет несколько выше точки установившегося равновесия, соответствующего
данной нагрузке на подшипник, и все повториться снова.  Результатом этого явления «перерегулирования»
может стать бесконечное автоколебание ротора на масляном клине, относительно
точки статического равновесия.

Картина
этого автоколебания, возникающая обычно при малой нагрузке на подшипник, и
вблизи точки перегиба траектории ротора, очень своеобразна и чем — то
напоминает попытку выспаться на «не полностью накачанном надувном матраце»
человеку с небольшой массой. Происходит «переваливание» человека с одной части
матраца на другую. В форме масляного клина появляются, если смотреть в разрезе,
своеобразные «волны», перемещающиеся с входа на выход. В конечном итоге такие
колебания наводят специфические, достаточно низкочастотные вибрации как в
вертикальном, так и в поперечном радиальных направлениях.

Приведенная
интерпретация причин возникновения вибрации в масляном клине подшипника
скольжения достаточно наивна, и не является физически строгой. Но поскольку она
позволяет лучше понять процессы в подшипнике, ее использование, на наш взгляд,
вполне оправданно.

Интересным
для диагностики является то, что частота этого автоколебания примерно одинакова
у всех роторов и обычно составляет примерно 0,42 — 0,48 от оборотной частоты
ротора. Именно такое же значение имеет частота, свойственная дефектам
сепаратора у подшипников качения. Такое сходство говорит о том, что скорость
движения слоя масла, точнее говоря масляных волн, в зазоре подшипника
скольжения, практически равна скорости перемещения сепаратора в подшипниках
качения. Эта частота есть показатель относительной скорости перемещения масла в
зазоре между неподвижным вкладышем и вращающимся ротором. Средняя скорость
движения масла в зазоре подшипника, в идеальном случае, должна равняться половине
частоты вращения вала. На практике она всегда немного меньше, т. к. имеет место
вытекание масла в боковые зазоры подшипника.

Численное
значение частоты масляных вибраций в одном и том же подшипнике может меняться в
указанном диапазоне 0,42 — 0,48 в процессе изменения состояния элементов
подшипника.

Это
дает возможность по величине этой частоты косвенно судить об относительном
состоянии каждой из рабочих поверхностей подшипника. Если частота масляной
вибрации, с течением времени, смещается ближе к 0,5 от оборотной частоты, то,
наверное, можно говорить о хорошем состоянии внешней поверхности вкладыша и о
худшем состоянии поверхности шейки вала. Масло в большей степени тяготеет к
шейке вала и перемещается быстрее обычного.

Если
частота масляной вибрации снижается и стремится ближе к величине 0,4 от частоты
вращения вала, то тогда все наоборот. Лучшим по качеству является состояние
поверхности шейки вала. Масло тяготеет к вкладышу, имеющему поверхностные
дефекты, и сильно тормозиться.

В
некоторых случаях уменьшение частоты вибрации масляного клина говорит об увеличении
зазоров в подшипнике, в основном боковых.

Эти
рассуждения о влиянии состояния подшипника на изменение частоты масляной
вибрации справедливы достаточно часто, но не всегда. Они приведены здесь для
примера, и мы надеемся, принесут пользу читателям при более глубоком изучении
вопроса и анализе опыта уже имеющейся практической работы.

При
выполнении диагностики подшипника скольжения обязательно следует хорошо знать
конструкцию подшипника или, как минимум, спектральную историю развития вибраций
на данном подшипнике. Очень нужен здесь практический навык специалиста по вибрационной
диагностике.

Для
уменьшения вероятности возникновения автоколебаний масляного клина в подшипниках
скольжения применяются различные меры, такие как использование подшипников
скольжения с вкладышами специальной формы и с секционированными вкладышами, такими
как:

• с некруглой формой расточки — лимонной, трехцентровой и т. д.;
• с подвижными секционированными и независимыми рабочими поверхностями -
  кольцами, вкладышами и т. д.

При
наличии секционирования вкладышей в спектре могут появиться вибрации от
масляной гармоники, пропорциональные числу сегментов. Диагностирование таких подшипников,
конечно, имеет свои отличия, но они не очень значительны. Необходимо просто
хорошо изучить конструкцию такого подшипника и у Вас будет достаточно
предварительного материала для постановки верного диагноза при помощи спектров
вибросигналов.

В
общем случае ротор «соприкасается» через масляный клин с вкладышем подшипника
не по всей окружности, а на некоторой, не очень большой, дуге в нижней части
вкладыша. В результате основные динамические нагрузки действуют на этом
участке. Если построить «розу вибраций», то этот контактный участок будет виден
достаточно хорошо. Об этом следует помнить при диагностике и этим следует пользоваться
при составлении собственных диагностических правил, повышая тем самым информативность
диагнозов.

3.1.2.2. Увеличенный
зазор в подшипнике скольжения

При
монтаже подшипника скольжения всегда тщательно контролируются зазоры со всех
сторон вкладыша и галтели ротора, т. к. все они, а не только нижняя часть
вкладыша, в той или иной мере участвуют в работе подшипника. Даже зазор в
верхней части подшипника важен для стабилизации положения ротора в зазоре
подшипника.

В
процессе работы из-за естественного износа рабочие зазоры постепенно возрастают,
и наступает такой момент, когда это начинает сказываться на состоянии агрегата
и, соответственно проявляться в спектре вибрации. Достаточно часто при этом в
агрегате должен присутствовать еще один, какой — либо, дефект другой природы
возникновения, например небаланс или расцентровка. Этот дефект возбуждает
вибрации, которые должны привести к обкатыванию ротора по внутренней окружности
подшипника. Не редки случаи, когда зазор увеличен, а в вибрационных сигналах это
не проявляется, нет возмущающего воздействия, приводящего к повышению вибрации.

Это
может быть возбуждающая сила и другой природы возникновения, например,
технологической. Говоря просто, должна быть внешняя сила, которая в
определенные фазы вращения будет приподнимать ротор и прижимать его к боковым
поверхностям и даже к верхнему вкладышу подшипника, или хотя бы на какую — то
долю момента времени разгружать подшипник скольжения.

Спектральная
картина последней стадии увеличенного зазора в подшипнике скольжения имеет
стандартный вид, свойственный  механическому ослаблению. На спектре появляется целая гамма оборотных
гармоник с номерами до 8-10, а иногда даже и до 20. Поскольку при увеличении
зазора ротор обычно имеет перемещения в вертикальном направлении, дефект
проявляется в большей степени в виде повышенных вертикальных вибраций, более
значительных по сравнению с поперечными колебаниями. В диагностике этой
особенности увеличенного зазора в подшипнике скольжения хорошо помогает проведение
кругового замера вибрации, и построение «розы вибраций».

В
некоторых случаях все происходит с точностью до наоборот. Например, при увеличенных
боковых зазорах в подшипнике скольжения может резко возрасти именно поперечная
составляющая вибрации, что так же легко объяснимо — сдвинуть ротор «вбок»
легче, чем приподнять его.

Характерный
спектр такого дефекта показан на рис. 3.1.2.2. По внешнему виду этого спектра
хорошо видно, что он не имеет существенных отличий от стандартного спектра при
дефекте «ослабление механической посадки элемента на вращающемся роторе». Тот
же лес целых гармоник оборотной частоты, достигающее число 15 — 20. То же
большое количество, хотя и при много меньшей амплитуде, дробных гармоник с
кратностью 1/2 от оборотной частоты вращения вала. Глядя на этот спектр следует
признать, что этот дефект подшипника скольжения трудно спутать с дефектами
другого типа.

Очень
своеобразно увеличенный зазор может проявиться в механизмах с наличием
собственных частот вибрации, отличных от оборотной. Наиболее наглядно это видно
в насосах и редукторах. В этих механизмах, при увеличении зазоров в подшипниках
скольжения, очень значительно могут возрасти лопаточная, или зубцовая
гармоники. Причина этого достаточно легко объяснима, если представить,
например, рабочее колесо насоса как рычаг, один конец которого есть точка
«касания лопатки с выступающим элементом улитки», а второй конец закреплен в
подшипнике. Увеличение зазора в подшипнике приведет к тому, что удары в первом
узле крепления рычага приведут к ударам в подшипнике, и частота этих ударов
будет соответствовать лопаточной частоте.

Последнее
замечание по диагностике увеличенных зазоров в подшипниках скольжения. Большое
число практических специалистов все еще работают с виброперемещением, по спектру
которого диагностировать увеличение зазоров в подшипнике скольжения сложнее,
чем по спектру виброскорости. Предпочтение в диагностике дефектов подшипников
скольжения нужно отдавать использованию виброскорости.

3.1.2.3.
Вибрации масляного клина в подшипнике скольжения

Рассмотрим
наиболее общие и часто встречающиеся в практике особенности диагностирования вибраций
масляного клина в подшипниках скольжения, описанию причин возникновения которой
мы уже сделали выше.

Как
уже было сказано, очень характерно, что этот дефект  проявляется в спектре вибросигнала в виде
увеличения амплитуды субгармоники с частотой 0,42 — 0,48 от оборотной частоты
вала. Если амплитуда этой субгармоники превышает 50 % от величины первой оборотной
гармоники частоты вращения вала, то следует говорить о серьезном характере данного
дефекта и об опасном влиянии его на общее состояние агрегата. Цифра приведена
при диагностике состояния подшипника по величине виброскорости.

Вибрации
масляного клина проявляются обычно там, где имеется значительное отклонение от
нормальной кондиции одного из следующих основных параметров:

• Нагрузка от ротора на подшипник не соответствует расчетной несущей способности
  масляного клина, наиболее «опасно» сниженное значение нагрузки.
• В контролируемом агрегате, как минимум, присутствует еще одна возмущающая динамическая
  сила, возникшая не как результат проблем контролируемого подшипника, но
  способная возбудить колебания ротора в подшипнике.
• Произошло значительное изменение рабочих параметров масла, по сравнению с расчетными
  значениями, влияющих на несущую способность масляного клина. Это может быть
  изменение вязкости, температуры, давления, появление в масле посторонних
  примесей.

Повторим
так же диагностические особенности изменения параметров субгармоники с частотой
масляной вибрации, перечисленные выше:

• Если частота масляной вибрации смещается ближе к значению 0,5 (от оборотной
  частоты), то, наверное, можно говорить о хорошем состоянии внешней поверхности
  антифрикционного вкладыша или о плохом состоянии поверхности шейки вала. Дефект
  сосредоточен на поверхности шейки вала.
• Если частота масляной вибрации располагается сравнительно ближе к величине 0,4
  от частоты вращения вала, то тогда все наоборот. Лучшим является состояние рабочей
  поверхности шейки вала.

В
заключение хочется повторить еще раз, что, чем выше практический опыт специалиста
по вибрационной диагностике, тем больше у него шансов на успех при диагностике
состояния подшипников скольжения.

3.1.2.4.
Неправильный монтаж подшипника скольжения

Под
этим термином понимается такое дефектное состояние подшипника скольжения, когда
повышенная вибрация обусловлена неправильной установкой антифрикционных (баббитовых)
вкладышей, их пространственным перекосом, или подвижностью внутри подшипниковой
стойки. В спектре вибрационного сигнала этот дефект проявляется усилением первой
и второй гармоник оборотной частоты ротора. Значительно возрастает осевая составляющая
общей вибрации, часто до недопустимых значений.

Рассмотрим
основные диагностические особенности данного монтажного дефекта подшипника
скольжения.

Как
правило, при перекосе вкладыша в подшипниковой опоре уровень вибрационного
сигнала в различных измерительных проекциях значительно различается. Кроме
того, в зависимости от места измерения уровень вибрации одного и того же
подшипника может различаться. Когда внутренняя часть вкладыша подшипника,
расположенная со стороны ротора, перемещается, условно говоря «вверх», внешняя
часть вкладыша, со стороны муфты, может перемещаться с меньшей скоростью, или оставаться
на месте, или даже перемещаться в обратном направлении, т. е. «вниз». Понятно,
что вибрационные сигналы на двух сторонах подшипниковой опоры, имея в виду
продольную координату, могут не только отличаться по общему уровню, но и иметь
фазовый сдвиг друг от друга.

Основных
причин возникновения такой вибрационной картины две. С одной стороны должен
иметь место перекос вкладыша в подшипниковой опоре, а с другой стороны необходимо
наличие изгиба шейки вала в районе подшипника. Не нужно представлять это как реальный
изгиб вала, здесь речь идет скорее о неравномерном износе шейка вала, или, что
бывает чаще, о технологическом прогибе ротора, приводящем к появлению эффекта
изгиба в районе шейки вала.

Эти
два дефекта, в совокупности, и приводят к сложному характеру прецессии во
времени различных точек подшипника. Под изгибом шейки (галтели) вала здесь мы
понимаем не идеальность поверхности галтели относительно геометрической оси
вала.

Если
вкладыши являются самоустанавливающимися, то они перемещаются в точку нового
равновесного состояния и вибрации могут уменьшиться. Если такой возможности свободного
смещения у них нет, то вибрация так и останется повышенной. Максимальное
значение она обычно имеет в осевом направлении. Это происходит не потому, что
наибольшие силы действуют вдоль оси агрегата, просто конструктивная
податливость подшипниковой стойки в данном направлении наибольшая. Как уже было
сказано выше «колебания есть возмущающая сила, умноженная на податливость опоры
в соответствующем направлении».

Сравнение
вибраций в вертикальном и поперечном направлениях, особенно построение «розы вибраций»
в этой плоскости позволяет достаточно корректно выявить ось перекоса
вкладыша.  

Частотный
состав вибраций при таком дефекте прост и обычно ограничивается первой
гармоникой. При сегментных вкладышах возможно появление гармоники с частотой,
равной произведению оборотной частоты на число сегментов.

Необходимо
отделять эту причину повышенной вибрации от дефекта типа «изгиб вала», который
в спектре дает примерно одинаковую картину. Разделить их можно, используя две
особенности, хотя достаточно часто это есть одно и тоже.

Первая
диагностическая особенность. В «розе вибраций», построенной в плоскости,
перпендикулярной оси агрегата, при изгибе вала нет четко выраженного максимума.
При перекосе вкладыша он всегда есть.

Второй
способ немного сложнее, и требует для диагностики синхронно зарегистрированных,
или синхронизированных вибрационных сигналов. При их наличии дальнейшее уже
достаточно просто. Если фаза первой гармоники всех вибраций, включая осевую,
является достаточно устойчивой, то можно с большой достоверностью предполагать
изгиб вала. Это хорошо согласуется с физической картиной вращения изогнутого
вала. Если же фаза первой гармоники, хотя бы в одной из радиальных проекций,
обычно в поперечной, является неустойчивой, то нужно говорить о перекосе
вкладыша подшипника скольжения. 

При
излишней подвижности вкладыша подшипника скольжения в опоре наряду с эффектом
перекоса на спектре возникает «резонансное поднятие» в диапазоне средних и высоких
частот в виде небольшого «купола» с небольшой мощностью, создающее картину «затирания»
и в основном диагностируемого на резонансной частоте конструкции подшипника
скольжения.

Последней
стадией развития «большой подвижности вкладыша подшипника скольжения» характеризуется
спектральной картиной ослабленной посадки элементов с большим количеством целых
и дробных гармоник в спектре. Подробнее об этом можно прочитать в разделе «механические
ослабления», т. к. это уже будет интегральный дефект, общий для многих
первопричин, а не только относящийся к подшипникам скольжения.

Возможно,
что такая причина будет на спектре похожа на причину «увеличенный зазор в подшипнике
скольжения». Разделить эти причины можно, если конечно есть история развития
вибраций на данном подшипнике за необходимый период времени. Это даст возможность
проанализировать тренд развития выявленной неисправности, начиная с самых начальных
стадий.

3.1.2.5.
Эллипсность шейки вала

В
процессе работы шейка вала, являющаяся частью подшипника скольжения, может
неравномерно износиться, и ее поперечное сечение, первоначально являющееся  кругом, может приобрести признаки эллипса. При
определенных условиях износа сечение шейка вала может иметь в себе некоторую
трехгранность, четырехгранность и т. д.

При
работе такого подшипника толщина масляного клина будет модулироваться нелинейностью
кривизны шейки вала. В итоге радиальные, в основном вертикальные, вибрации
будут иметь в своем составе гармоники, пропорциональные произведению оборотной
частоты вала на «порядок эллипсности» шейки вала. При эллипсе это будет вторая
гармоника оборотной, при трехгранности — третья и т. д.

При
эллипсности происходит некоторое увеличение частоты вибрации масляного клина,
т. к. масло в большей мере увлекается в своем движении ротором. Она может доходить
до 0,45 — 0,46 от оборотной частоты ротора.

Следует
сказать несколько слов о том, что особенно трудно выявлять эллипсность шейки
вала в электрических машинах с частотой вращения 3000 об/мин, в которых практически
всегда есть гармоника электромагнитной силы, по частоте равная второй гармонике
оборотной частоты ротора. Кроме того, у турбогенераторов, в силу особенностей
конструкции, всегда имеет место вторая гармоника оборотной частоты, вызванная
неодинаковой жесткостью ротора в поперечном сечении.

Ремонт подшипников (перезаливка баббитом)

АО «Уралкомпрессормаш»  производит ремонт и перезаливку баббитом, вкладышей (подшипников) скольжения, упорных и опорных колодок компрессоров.

Баббиты — это специальные сплавы на основе олова с добавками свинца и других металлов. Они названы по имени американского изобретателя И. Баббита. Такие сплавы обладают высокими антифрикционными свойствами, т.е. низким коэффициентом трения. Их используют для заливки вкладышей подшипников скольжения. Характерной особенностью баббитовых сплавов является то, что они представляют собой пластичную массу с равномерно вкрапленными твердыми кристаллами, которые служат опорными точками для шеек валов и при неравномерной нагрузке вдавливаются вглубь мягкой основы. Давление вала на вкладыш в этом случае равномерно распределяется по всей поверхности скольжения, что позволяет подшипнику выдерживать большую нагрузку. Твердость баббитов всегда меньше твердости материала шейки вала, поэтому поверхность баббитового подшипника подвергается более интенсивному износу.

Основными показателями работы баббитовых подшипников являются низкий коэффициент трения и гетерогенность структуры. Роль баббитовой заливки в упорных и опорных подшипниках различна. В опорных вкладышах баббит играет роль антифрикционного материала, эксплуатируемого в режиме полусухого трения. В большинстве упорных подшипников сегменты расположены в масляной ванне, и режима полусухого трения практически не возникает. Износ баббитовой заливки вызывает увеличение радиального зазора в подшипниках и появление при работе двигателя глухих металлических стуков; чтобы устранить этот дефект, производят перезаливку баббита или замену вкладышей.

Толщину баббитовой заливки принимают обычно 3 — 6 мм для чугунных, 2 — 4 мм для стальных и 0, 5 — 3 мм для бронзовых вкладышей. Меньшие значения относятся к диаметрам валов порядка 50 мм, большие — к диаметрам валов 150 — 2005 мм. Ширину и количество пазов выбирают по конструктивным соображениям. Толщина заливки определяется из расчета, чтобы в случае перемещения ротора, при расплавлении баббита, не произошло задевания его за диафрагмы. Отставание баббитовой заливки и трещины на ней не допускаются.

Заливка подшипников баббитом не является простым делом. Разные баббиты имеют разные свойства. Каждый из них требует точного соблюдения режимов плавки и заливки. Строгое соблюдение всех технологических требований дает возможность получить подшипники скольжения более высокого качества. Такую качественную заливку можно получить только на оборудовании, которое специально спроектировано для этих целей.

Удаляют изношенную баббитовую заливку путем нагрева вкладыша в горне ( в противне) лампой или газовой горелкой с тыльной стороны вкладыша до 240 — 260 °С, что соответствует началу его размягчения. В результате удара вкладыша о плиту баббит легко отстает.

Типичной для современных российских условий является повторная заливка удаленного баббита с добавлением небольшого количества нового материала. Именно это и приводит к большинству типовых проблем — посторонние включения, окислы, каверны, пустоты и расслоения, которые ведут к снижению коэффициента трения, преждевременному выходу из строя подшипникового узла, аварийной остановке механизма.

Опыт, накопленный АО «Уралкомпрессормаш», позволяет с уверенностью гарантировать высочайшее качество восстановления подшипников скольжения, упорных и опорных колодок.

Высокое качество изготовления достигается благодаря следующим факторам:

— входной контроль качества баббита;

— предварительная подготовка вкладышей к заливке;

— современное оборудование для заливки баббитом;

— точные токарные и фрезерные работы;

— опытный высококвалифицированный персонал;

— проверка качества продукции с помощью УЗК.

Типы повреждений подшипников двигателя

Подшипники двигателя уменьшают трение между вращающейся частью двигателя и неподвижной частью и поддерживают кривошип. Материал подшипника должен быть чрезвычайно прочным из-за напряжений, вызванных взрывами внутри двигателя внутреннего сгорания. Уменьшение трения частично достигается за счет того, что разнородные металлы скользят друг относительно друга с меньшим трением и износом, чем аналогичные материалы.

Рисунок 1: Подшипник из медного сплава с покрытием, залитый обломками чугуна.На врезке показаны мелкие детали выбоин.

Таким образом, материал подшипников из сплава гораздо лучше удерживает стальной коленчатый вал в движении, чем стальной или чугунный подшипник.

Хотя сам материал может придавать подшипнику двигателя некоторые свойства снижения трения, его характеристики улучшаются за счет смазки между подвижной и неподвижной поверхностями. Еще одна задача подшипников — создавать и поддерживать масляную пленку.

Рисунок 2: Баббитовый подшипник, залитый механическим мусором.На врезке показаны микроскопические детали обломков.

Подшипники обычно очень хорошо удерживают движущиеся части в движении; однако, если подшипник выходит из строя, результаты могут быть катастрофическими.

Рисунок 3: Этот алюминиевый подшипник был поврежден заделкой стеклянных шариков. На этой фотографии показан размер повреждений.

Даже если они выходят из строя, это обычно не ошибка подшипника. Проведя небольшое исследование, специалист по двигателям или техник может обнаружить и устранить одну из буквально десятков причин преждевременного износа или выхода из строя.

Грязь или мусор

Мусор, например грязь или пыль, может вызвать серьезные повреждения поверхности подшипника. Если она находится в системе смазки, грязь обычно оставляет периферийные царапины и часто остается на поверхности подшипника.

Рисунок 4: Посторонние частицы в футеровке подшипника могут быть результатом неправильной очистки или невозможности замены фильтра и могут включать дорожную грязь и песок.

Обязательно тщательно промывайте систему смазки перед повторной сборкой двигателя, чтобы избежать повреждения подшипников двигателя.

Еще одна причина, по которой грязь может нанести ущерб, — это неочищенные детали двигателя. Посторонние частицы, попавшие между задней частью подшипника и корпусом, вызывают приподнятую поверхность подшипника.

Этот небольшой выступ может привести к контакту подшипника с шейкой кривошипа. Всегда следите за тем, чтобы подшипники устанавливались на чистые поверхности.

Недостаточная смазка

Полное отсутствие смазки в картере обычно приводит к заклиниванию подшипника и полному выходу из строя двигателя.Но эксперты говорят, что более частая проблема со смазкой — это просто недостаточная смазка. Отсутствие надлежащей масляной пленки приведет к контакту металла с металлом, иногда только с одним подшипником или часто с несколькими из них.

Рисунок 5: Смазка жизненно необходима. Это показывает результат сухого старта. Подшипники слева от масляного насоса подвержены наибольшему износу.

Если подшипник поврежден из-за масляного голодания, вы обнаружите очень блестящую поверхность и следы протирания.

Помните, что разрыв масляной пленки на подшипниках можно увидеть по-разному.Проверьте такие вещи, как заблокированные масляные каналы, неисправный масляный насос, неправильный выбор или установка подшипника, неисправность масляного уплотнения, разбавление топлива (часто вызываемое выбросом топлива и воздуха через поршневые кольца) или пенообразование или аэрация, вызванные, по иронии судьбы, переполненный коленвал.

Разборка

Иногда сбои являются результатом простых ошибок установки. Например, если половина подшипника без отверстия для масла неправильно помещена в положение, в котором отверстие необходимо, эта цапфа не будет смазываться.

Рисунок 6: Низкая подача масла или масляное голодание — это не просто плохо, это плохо работает внутри двигателя.

Могут наблюдаться и другие типы ошибок сборки. Если шатун или крышка коренного подшипника установлены в неправильном положении или подшипник не установлен на место надежно, смазки будет недостаточно, что приведет к поломке.

Тщательные процедуры установки, конечно, важны во всех аспектах двигателестроения — небрежные ошибки всегда обходятся дорого.

Разрушение подшипника

Термин «раздавливание» относится к внешней силе, создаваемой частью подшипника, которая выступает над отверстием корпуса, когда половины подшипника устанавливаются на место.Этот «дополнительный» материал плотно прижимает наружный диаметр подшипников к отверстию корпуса, когда узел затягивается в соответствии со спецификацией.

За счет увеличения поверхностного контакта между подшипником и отверстием корпуса шатуна раздавливание сводит к минимуму перемещение подшипника, помогает компенсировать деформацию отверстия и способствует теплопередаче.

Рисунок 7: Слишком богатая смесь или прорыв через поршневое кольцо могут привести к разбавлению масла. Этот ущерб можно увидеть здесь.

Проще говоря, раздавливание подшипника — это то, что удерживает подшипник на месте.Думайте об этом, как о том, как положить 10 фунтов чего-то в пятифунтовую сумку. Хвостовик или фиксатор на кожухе, который подходит к седлу, предназначен только для фиксации подшипника во время сборки.

Если сжатие правильное, слегка эллиптические вкладыши подшипников образуют идеальный круг, когда они затягиваются на место. Таким образом, коленчатый вал правильно вращается.

Однако, когда происходит чрезмерное сжатие, дополнительная сжимающая сила заставляет подшипник выпирать внутрь на линиях разъема, вызывая боковой защемление.

Чрезмерное раздавливание может быть результатом попытки снизить расход масла путем опрессовки крышки подшипника, слишком плотной сборки крышек подшипника путем чрезмерного затягивания крепежных деталей или, в некоторых случаях, использования слишком малого количества регулировочных шайб.

Недостаточное сжатие, с другой стороны, приведет к тому, что подшипники не будут надежно удерживаться в отверстии и будут свободно перемещаться вперед и назад внутри корпуса.

Рисунок 8: Чрезмерный износ, наблюдаемый возле линий разъема верхнего и нижнего вкладышей, был вызван смещением крышки подшипника.Это приводит к контакту металла с металлом и износу, вызывающему чрезмерное давление.

Поскольку контакт между задней частью подшипника и отверстием корпуса необходим для охлаждения, это условие означает, что отвод тепла от подшипника затруднен, что приводит к перегреву и износу поверхности подшипника.

Недостаточное сжатие может быть вызвано неправильной попыткой добиться лучшего прилегания путем опиливания разделяющих поверхностей, грязью или заусенцами, удерживающими крышки подшипников открытыми, неправильным затягиванием крепежных деталей во время установки, неправильным размером отверстия в корпусе или (при необходимости) использованием слишком много регулировочных шайб в процессе сборки.

Рисунок 9: Скругление происходит, если радиус скругления в углу каждой шейки кривошипа больше необходимого. В этом случае края подшипника могут скользить по этим галтелям, а не аккуратно вставляться между ними.

Другие ключи к выходу из строя подшипников

— На задней части подшипника будут видны блестящие участки из-за его трения взад и вперед. В некоторых случаях обесцвечивание можно увидеть там, где масло пробилось между двумя поверхностями и сгорело.

— Перегрузка может быть вызвана ошибкой оператора транспортного средства.Чрезмерный холостой ход может привести к образованию масляной пленки, которая не сможет выдержать необходимую нагрузку.

— Буксировка двигателя может деформировать картер и / или коленчатый вал, что может повлиять на шатун и / или коренные подшипники.

— Горячая штанга или чрезмерные нагрузки могут аналогичным образом повлиять на подшипники. Всегда следует соблюдать настройку двигателя и условия эксплуатации и выбирать подходящие материалы подшипников для конкретного применения.

У автомобиля с утечкой масла есть свои проблемы. Но некоторые владельцы транспортных средств, у которых есть легковые или грузовые автомобили, в которых нет утечек масла, находятся в еще более потенциально серьезной ситуации.По крайней мере, утечка дает вам знать, что ему время от времени нужно добавлять масло, при этом свежее масло поддерживает его уровень.

Двигатель, который кажется герметичным, можно не заметить, но по прошествии определенного времени масло начинает разлагаться. Кислоты в масле разрушают поверхность подшипника.

Правильный выбор подшипников будет иметь большое значение для создания успешного двигателя. А проверка зазоров подшипников в сборе, чтобы убедиться, что подшипники не слишком затянуты или не слишком ослаблены, всегда должна выполняться в качестве окончательной проверки, чтобы убедиться, что зазоры масла находятся в пределах желаемого диапазона для двигателя.

Рис. 10: Когда происходит чрезмерное сжатие, дополнительная сжимающая сила заставляет подшипник выпирать внутрь на линиях разъема, вызывая боковой защемление.

Внимание к процессам обработки и выбора материала на передней части должно помочь снизить вероятность выхода подшипников из строя в будущем. Но если произойдет таинственная неисправность подшипника, вы легко сможете найти причину.

Главный подшипник — обзор

Подшипники

Снижение количества зарегистрированных отказов коренных подшипников было отмечено с 1998 года, когда был внесен ряд особенностей в конструкцию подшипника, регулировку подшипника и установку двигателя / вала.

Эти важные обновления включали введение коренного подшипника оптимальной формы лимона (OLS) в качестве эволюции подшипника типа Mark 5 с уменьшенными верхними и боковыми зазорами. Опыт обслуживания подтвердил эффективность нового типа подшипников, что выразилось в значительном сокращении количества зарегистрированных отказов. Однако иногда повреждение коренного подшипника все же может произойти, например, из-за плохого сцепления металла подшипника. Почти во всех случаях повреждение коренного подшипника возникает из-за усталостной трещины на краю подшипника, причем задняя кромка / сторона маневрирования являются наиболее частой точкой возникновения.Геометрические несоответствия, часто возникающие в этих случаях, еще больше увеличивают частоту повреждений, так как запасы, установленные на этапе проектирования, уменьшаются.

Расчеты, сочетающие динамику всего коленчатого вала с гидродинамическими и упругими свойствами подшипника, предоставили подробную информацию о механизмах, приводящих к локальным нагрузкам на кромки коренных подшипников. Расчеты показали, что небольшая радиальная гибкость опорной кромки значительно увеличивает общую минимальную толщину масляной пленки.В то же время будет снижено максимальное давление масляной пленки.

Конструкция подшипника с гибкими передней и задней кромками вкладыша подшипника была успешно протестирована, гибкость была достигнута за счет устранения контакта между вкладышем и опорной плитой на концевых частях вкладыша. Ширина оболочки без опоры равна ее толщине. За исключением гибких кромок, свойства подшипника аналогичны характеристикам подшипника типа OLS, а конструкция обеспечивает больший запас прочности в случае геометрических несоответствий.

Конструкция с тонким вкладышем подшипника была введена в более новые типы двигателей. Коренные подшипники моделей малого и среднего диаметра (от S46MC-C до S70MC-C) футерованы AlSn40 и в стандартной комплектации имеют покрытие из ПТФЭ для приработки. Подшипники моделей с большим проходным отверстием облицованы белым металлом. Сообщалось о нескольких случаях повреждения коренных подшипников с тонкой оболочкой.

Пересмотренные рекомендации по установке двигателя, включая обновленную процедуру центровки вала и дифференцированную высоту подшипников в задней части двигателя, позволили устранить случаи повторяющихся повреждений задних подшипников.Предположительно, это было вызвано отсутствием статической нагрузки, особенно во втором крайнем коренном подшипнике при нормальных условиях эксплуатации. Новая процедура центровки, использующая заранее рассчитанный прогиб опорной плиты, а также вертикальные смещения относительно опор коренных подшипников, позволила значительно снизить количество зарегистрированных случаев повреждения задних подшипников.

Подшипники крейцкопфа двигателей MC и MC-C в целом работают очень удовлетворительно, но наблюдались случаи протирания.Такое протирание носит косметический характер, но иногда может вызвать засорение масляных клиньев, которые обычно создают масляную пленку на «подушках» внутри подшипника. Нарушение образования масляной пленки может привести к небольшому усталостному повреждению сразу за заблокированной зоной масляного клина. Однако, если это будет обнаружено на ранней стадии во время осмотра, проблема может быть решена путем удаления протертого свинца с масляного клина.

Упорный подшипник коленчатого вала, представленный на двигателях Mark 5, решил проблему трещин в горизонтальных опорных плитах.Сделав эту пластину (которая соединяет опоры переднего и заднего упорных подшипников) как одно целое и придав ей форму суппорта, можно получить значительно больший расчетный запас, даже несмотря на то, что мощность двигателя (и, следовательно, тяга гребного винта) была увеличена. На двигателях с так называемым упорным подшипником типа «суппорт» (рис. 10.32) не сообщалось о трещинах. Седла подшипников остались без трещин в соответствии с предварительно рассчитанными уровнями напряжений.

Рисунок 10.32. Упорный подшипник с суппортом

Подшипник коленчатого вала — обзор

1.4 Алюминий серии

Производство подшипников коленчатого вала во всем мире примерно поровну делится между медно-свинцовыми и алюминиевыми сплавами, хотя серия алюминия охватывает более широкий диапазон сплавов и типов двигателей.

Алюминиевые сплавы подшипников коленчатого вала устойчивы к коррозии и поэтому не требуют покрытия для защиты от коррозии. Так, в двигателях легковых автомобилей подшипники с алюминиевой футеровкой без покрытия используются в Европе, США и Японии.

В Европе сетчатый олово-алюминий AlSn20Cu1, разработанный в Великобритании в конце 1950-х годов, оказался очень успешным и получил широкое признание.Термин «ретикулярный» относится к сети островков олова, соединенных между собой по границам тригональных зерен, распределенных по матрице алюминий – 1% меди. В Японии разработаны производные сетчатого олова – алюминия с добавками сурьмы или кремния, свинца и хрома.

В США была обнаружена проблема износа этого сплава, связанная с чистотой поверхности коленчатых валов из чугуна с шаровидным графитом на ранних стадиях их разработки, при этом алюминий-свинец заменил алюминий-олово.Содержание свинца в алюминий-свинце составляет 4-8%, и есть небольшая добавка олова в размере 0,5-1,5%, связанная с фазой свинца.

Сплав также включает 4% кремния, обеспечивающего упомянутую выше полировку коленчатого вала и предотвращающую износ подшипников. Для повышения усталостной прочности в сплав вносятся незначительные добавки меди и магния или марганца.

Ранние версии сплава алюминий – свинец – кремний изготавливались методом непрерывной разливки с низкой скоростью закалки или методом порошковой металлургии.Оба показали плохую микроструктуру, связанную с металлургией системы алюминий-свинец, и, как следствие, неидеальную усталостную прочность. Совсем недавно был разработан процесс непрерывной разливки сплава с высокой скоростью закалки, который приводит к получению гораздо более мелкой фазы свинца. Для увеличения кремниевой фазы до оптимального размера для полирования коленчатого вала была разработана термическая обработка.

В Японии были разработаны сплавы алюминий – олово – кремний с пониженным содержанием олова с 20 до 12% и 2.Вводится 5% кремния и 1,5–2,0% свинца. Было добавлено 0,7–1,0% меди вместе с другими незначительными легирующими добавками для повышения усталостной прочности. Подобные сплавы внедрены в Европе и США. В США процесс литья с высокой скоростью закалки использовался для производства сплава AlSn8Si2,5Pb2 с упрочняющими добавками меди и хрома. В Великобритании были разработаны сплавы AlSn10–12Si4Cu1, причем сплавы подвергаются термообработке на твердый раствор, так что дополнительное упрочнение достигается во время старения в двигателе.

Алюминий – олово – кремний в настоящее время является самым популярным сплавом во всем мире для двигателей легковых автомобилей с коленчатым валом NCI. Он сочетает в себе хорошую усталостную прочность, полируемость коленчатого вала и сопротивление заеданию с дополнительным преимуществом, заключающимся в том, что он почти или полностью не содержит свинца.

Алюминий-кремний без покрытия также успешно используется в среднеоборотных судовых двигателях. Однако для более нагруженных подшипников коленчатого вала в высокоскоростных дизельных двигателях требуются более прочные алюминиевые сплавы с покрытием.Первые сплавы с низким содержанием олова AlSn6Ni1Cu1 и AlSn6Si1.5Ni0.5Cu1 все еще используются, но кадмийсодержащие сплавы AlSi4Cd1 и AlCd3Mn1.5Cu1Ni1 были исключены из соображений защиты окружающей среды. Бескадмиевый вариант последнего сплава успешно работает в США вместе с немного более прочным сплавом AlSi5Sn2Cu1Mn1Ni1.

Сплавы алюминия, цинка и кремния сопоставимой прочности были разработаны в Японии. Все они покрыты слоем свинца-олова или свинца-олова-меди на тонкой медной прослойке. Один крупный производитель двигателей предпочитает медную прослойку, а не никель, по соображениям защиты от заклинивания.

На другом конце спектра мягкий алюминий-олово, AlSn40, был разработан в Великобритании специально для судовых дизельных двигателей. Совместимость и устойчивость к заклиниванию имеют первостепенное значение в этих больших двигателях, где диаметр коленчатого вала и крестовины подшипников составляет от 400 до 900 мм. Заедание подшипников может привести к взрыву картера, и его следует избегать любой ценой. Этот сплав имеет твердость, сравнимую с твердостью белого металла на основе олова, без потери усталостной прочности при температуре двигателя, связанной с последним.

Как проверить зазоры в подшипниках

Проверка и регулировка зазоров подшипников — один из наиболее важных аспектов конструкции двигателя. В этом сегменте мы погрузимся в механику измерения вашей кривошипа, шатунов и подшипников.

Простой факт заключается в том, что установка зазора подшипника для высокопроизводительного двигателя — это то, что нельзя сократить. Не существует быстрых и простых способов установить этот критический зазор, независимо от того, является ли двигатель круизным двигателем или беговым животным, которое выдержит сотни миль жестокого обращения.

Мы рассмотрим основы измерения зазора подшипника и покажем, как избежать ошибок. Для этого также потребуются некоторые важные измерительные инструменты. Скажем прямо: измерить зазор в подшипнике мощного двигателя невозможно с помощью Plastigage. Эти маленькие кусочки восковой нити не являются прецизионными измерительными приборами и не должны использоваться для определения зазора подшипника. Это может задеть чувства некоторых людей, но установка зазоров подшипников — это слишком важный процесс, чтобы позволить что-либо, кроме ваших усилий.

Измерение зазора подшипника — один из тех шагов, которые предпринимают все хорошие производители двигателей для создания прочного и надежного основания вращающегося узла. Может быть утомительно пробовать разные ориентиры, чтобы поставить числа там, где вы хотите, но также полезно, когда вы все делаете правильно.

Для начала потребуются несколько инструментов и точных измерительных устройств. Это начинается с точного внешнего микрометра в диапазоне журналов, которые вы будете измерять. Существуют дешевые микрометры, которых следует избегать.Настаивайте на использовании микрометра, который будет измерять с точностью до 0,0001 дюйма. Это абсолютная необходимость.

Для измерения внутреннего диаметра коренного или стержневого подшипника потребуется индикатор внутреннего диаметра. Лучшие из них имеют точность до 0,0001 дюйма. С помощью этих двух инструментов вы можете быстро определить зазоры в любом двигателе.

Измерение зазора подшипника имеет смысл только в том случае, если числа точны, поэтому используйте качественные инструменты. Микрометр должен показывать показания с точностью до четвертого знака после запятой, а калибратор с круглой шкалой необходим.

Процесс несложный, но требует определенных навыков обращения с микрометром и снятия показаний. Также важно всегда обнулять микрометр перед его использованием. Стандарты обычно поставляются с микрометром вместе с инструментом для точной настройки микрофона. Все стандарты также откалиброваны для использования при температуре 68 градусов F.

Прежде чем мы перейдем к собственно процессу, было бы неплохо поговорить об общих допусках. Общепринятое правило, которое большинство производителей коленчатых валов предпочитают для уличных и высокопроизводительных двигателей, — 0.0010 дюймов на каждый 1 дюйм диаметра шейки. Таким образом, для основной шейки малого блока размером 2,45 дюйма зазор подшипника будет составлять 0,0024 дюйма. Для шейки стержня меньшего размера 2,100 дюйма приемлемый зазор будет 0,0021 дюйма. Допустимые заводские допуски на стандартном малоблочном Chevy намного шире, чем это.

Начните с измерения диаметра шатуна и коренной шейки коленчатого вала. Это означает использование качественного микрометра, способного измерять до 0,0001 дюйма. Это единственный способ убедиться, что ваши числа будут точными.

Начнем с измерения коренной шейки подшипника. Лучше всего измерять цапфу как минимум в двух разных плоскостях, чтобы определить диаметр и округлость. В идеале овальность должна быть равна нулю, но можно увидеть отклонение от 0,0001 дюйма, которое может зависеть или не зависеть от точности измерения. В зависимости от области применения новые спецификации коленчатого вала требуют биения и конуса не более 0,0002 дюйма как для шатунов, так и для сети.

Измерьте шейку коленчатого вала и запишите диаметр на листе для всех шейок.Для нового коленчатого вала вы обнаружите, что шатуны и сеть, вероятно, будут отличаться не более чем на +/- 0,0001 дюйма. Мы измерили наш коленчатый вал с малым блоком K1, и разница между шейками шатуна составила менее 0,0002 дюйма. Например, большинство наших цапф стержней имели размер 2,09951 дюйма.

После измерения шейки пора установить индикатор внутреннего диаметра подшипников штока. Для начала мы установили калибр с круговой шкалой чуть больше 2100 дюймов, чтобы установить нагрузку на манометр.Затем мы установили наш микрометр на 2,1000 дюйма и поместили его в защищенные тиски, чтобы удерживать его на месте, пока мы устанавливаем циферблатный индикатор на ноль (0) при этой спецификации 2,100 дюйма.

Лучше всего использовать тот же микрометр, который использовался для считывания показаний цапф, чтобы установить нулевой зазор на индикаторе с круговой шкалой.

После этого мы поместили стандартный набор шатунных подшипников в шатун и затянули болты до требуемого значения растяжения шатуна (от 0,0055 до 0,0060 дюйма). После того, как оба болта были вытянуты, мы помещаем индикатор круглого сечения для измерения вертикального масляного зазора непосредственно на уровне стержня.Важно всегда измерять масляный зазор в истинно вертикальной плоскости, поскольку все подшипники имеют эксцентриситет, обеспечивающий дополнительный зазор на линии разъема подшипников. Это сделано для компенсации нагрузки, поскольку стороны корпуса подшипника будут защемлены внутрь на линии разъема при высокой нагрузке.

Наше первое измерение с использованием стандартного подшипника для этого приложения показало, что зазор составляет всего 0,0010 дюйма. Мы установили наш циферблатный индикатор на 2,100 дюйма, так как цапфа стержня номер один измеряла 2.0994 дюйма, мы добавили это 0,0006 дюйма к внутреннему диаметру подшипника, указанному на стрелочном индикаторе. Это обеспечило истинный зазор подшипника 0,0016 дюйма, что меньше нашего минимального значения 0,0021. Это может быть связано с проблемой накопления допусков, которая очень распространена. Вот почему мы измеряем зазор подшипника.

Всегда измеряйте зазор подшипника в вертикальном положении. Все подшипники имеют встроенный эксцентриситет, который создает больший зазор на линии разъема. Рекомендуется измерить этот эксцентриситет на расстоянии примерно 15-20 градусов от линии разъема, чтобы вы знали, что зазор достаточно, но опубликованный зазор будет по вертикали.

К счастью, все производители высокопроизводительных подшипников, такие как Federal-Mogul (Speed-Pro), Mahle-Clevite, King и другие, предлагают вкладыши подшипников различного размера, большего или меньшего размера, чтобы производитель двигателей мог настраивать свои зазоры. В нашем случае Clevite предлагает подшипник 1X, который увеличивает зазор на 0,001 дюйма. Есть несколько методов, которые вы можете использовать для установки зазоров именно там, где вы хотите.

Например, добавление полного комплекта подшипников 1X теоретически добавит 0,001 дюйма, увеличивая зазор до 0.0026 дюймов. На этом двигателе мы решили установить зазоры в подшипниках шатуна прямо в соответствии со спецификацией шейки 0,001 дюйма на дюйм, что может быть достигнуто путем добавления только одной из двух половин вкладыша подшипника. Это приемлемая процедура, если вы никогда не смешиваете половинки скорлупы с разницей более 0,001 дюйма. Так, например, никогда не объединяйте половину 1X (+0,001 дюйма) с половиной -1 (0,001 дюйма), потому что толщина корпуса будет несовместимой.

При измерении зазора в коренном подшипнике в двигателях, таких как Chevys с малым и большим блоком, масляный насос установлен на задней главной крышке, всегда устанавливайте или моделируйте напряжение крутящего момента насоса на месте.Эта нагрузка обычно увеличивает зазор, особенно для литых главных крышек на складе. Необязательно монтировать насос целиком, подойдет только крепление.

При смешивании половинок гильзы более толстая половина гильзы должна находиться в нагруженной стороне отверстия корпуса. Таким образом, в случае коренного подшипника более толстая половина вкладыша будет помещена в основную крышку, а в шатуне более толстая половина будет помещена в верхнее положение со штоком. Это создает ситуацию, когда под нагрузкой масляный зазор уменьшается на нагруженной стороне, поэтому более тонкая половина кожуха дает больше места для масла, поступающего в зону подшипника и поддерживающего смазку.

Всегда проверяйте зазор на обоих концах широких основных крышек, таких как этот упорный подшипник. Однажды мы измерили большой блок Chevy, у которого была коническая крышка, которая изменила зазор между передней и задней частью почти на 0,001 дюйма!

После измерения всех восьми зазоров в подшипниках шатунов и использования половин корпуса для установки зазоров, очень часто возникает разброс зазора между шатунами от 0,0004 до 0,0005 дюйма. Допустим, наш самый свободный подшипник стержня имел размер 0,0028 дюйма, а самый плотный стержень — 0 мм.0023 дюйма — расширение 0,0005 дюйма. Мы обнаружили, что переключение самых жестких и слабых опор иногда может сблизить разброс. Для нашего двигателя мы измерили разброс всего 0,0003 дюйма.

Установка зазора подшипника не представляет особой сложности, если вы работаете аккуратно и дважды проверяете правильность всех цифр. Но как только вы это сделаете, вы просто убедитесь, что у двигателя есть большие шансы на получение мощности в течение очень долгого времени.

Стальные шатуны , такие как кривошипы K1, используют большие радиусы галтелей на шейках шатунов, для которых требуются зауженные подшипники.Эти подшипники обычно имеют фаску, которая требует, чтобы подшипник был правильно установлен в штоке, при этом фаска подшипника должна совпадать с фаской на штоке. По этой причине подшипники обычно маркируются как «верхний» и «нижний».

E200750010 | ОБОЛОЧКА ГЛАВНОГО ПОДШИПНИКА

БРЕНД:

SSQ имеет 35-летнюю историю производства. Выполнила ряд технических проектов, связанных с подшипниковой втулкой. Заказчиками являются все 5 новых производителей дизельных двигателей и 5 крупных ремонтных предприятий Китайской железной дороги, 14 железнодорожных бюро и десятки средних ремонтных участков.

В области подшипников для дизельных двигателей компания занимает около 70% доли внутреннего рынка Китая и добилась хороших результатов в локализации подшипников PS-26, DK-20 и других импортных подшипников для судовых дизельных двигателей.

ОПИСАНИЕ:

Вкладыши коренных подшипников изготовлены из алюминиевого сплава с высокой износостойкостью, а верхний и нижний вкладыши подшипника позиционируются с помощью кулачка.

ХАРАКТЕРИСТИКА:

Изделие производится в строгом соответствии с оригинальными техническими стандартами и чертежами Daihatsu Japan.Его характеристики такие же, как у оригинальной детали Daihatsu Japan, а также возможность обмена на оригинальную деталь Daihatsu Japan.

МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ:

1.1. Чтобы предотвратить самопроизвольное падение крышки кожуха, немедленно установите приспособление-1 крышки кожуха после снятия гайки крепления крышки коренного подшипника с одной стороны.

1.2. Будьте осторожны, чтобы приспособление для извлечения вкладыша коренного подшипника не вышло из масляного отверстия. Нанесение смазки на сторону вставки съемника затруднит его отрыв.

1.3. Будьте осторожны, чтобы не повернуть коленчатый вал в неправильном направлении. На вкладыше коренного подшипника имеется фиксатор, который выйдет из строя, если коленчатый вал повернуть в неправильном направлении.

1.4. Вкладыш коренного подшипника изготовлен из тонкостенного металла с соответствующим натягом (раздавливанием) и натяжением, чтобы он плотно прилегал к поверхности корпуса. Поэтому не ремонтируйте заднюю поверхность и стыковые поверхности напильником или скребком.

1) Длительное использование гильз приводит к снижению напряжения и упрочнению поверхностей гильз, вызывая трещины и отслаивание гильз, даже если износ ниже допустимого значения.Поэтому рекомендуется заменять корпуса каждые 16 000–24 000 часов (4–5 лет).

2) Обязательно одновременно заменяйте верхний и нижний кожухи как одну пару.

Объяснение загадочной неисправности стержневого подшипника

(Изображение / King Bearings)

Могу я узнать ваше мнение о проблеме с двигателем? Я крутил шатунный подшипник в своем шевроле с наддувом и большим блоком. Двигатель развивает большую мощность и разогнал мой Chevy ’55 года до 8-ки со скоростью более 170 миль в час.Я уже пару лет без проблем запускаю этот движок. Вся информация журнала данных из последнего запуска выглядит великолепно, но по-прежнему теряются два стержневых подшипника.

Подшипники штока, которые вышли из строя, имели номера 5 и 6. Я думаю, что сначала вышел из строя № 6, а затем вынул № 5. Мой поставщик подшипников считает, что двигатель взорвался, и вынул подшипники. Проблема в том, что все остальные подшипники выглядят новыми. Коренные подшипники по обе стороны от вышедших из строя штоков также выглядят отлично. Даже вилки выглядят неплохо.Темпы EGT были близки. Я приложил несколько фотографий подшипников. Мне выдвигали кучу теорий, но ни одна из них не кажется правильным ответом. Спасибо за вашу помощь. — D.T.

…

Джефф Смит: Это один из тех вопросов, которые могут вызвать бессонные ночи в попытках выяснить, что же произошло.

Этот случай необычный и потребовал нескольких электронных писем, прежде чем мы остановились на ответе, поскольку его первоначальный вопрос не содержал всей необходимой информации.

Но включенные в него фотографии исправных стержневых подшипников, вышедших из строя стержневых подшипников и хороших коренных подшипников действительно дают подсказки.

Мы часто думаем, что решение должно быть экзотическим и одноразовым. Иногда бывает. Но обычно самое простое объяснение оказывается правильным. Часто решение оказывается менее сложным, чем мы думали. Так было с неисправным подшипником.

Первое, что нам подсказало, так это разница во внешнем виде между коренными подшипниками и шатунными подшипниками на фотографиях.

Это фото вышедшего из строя шатунного подшипника. Трудно сказать, что это за конструкция, потому что она была так сильно искалечена. (Image / D.T.)

Его фотография шатунных подшипников подозрительно напоминала стандартную замену алюминиево-кремниевого подшипникового материала. Это стандартные подшипники, изготовленные из сплава алюминия и кремния (Al-Si). Вкладыш подшипника сделан из стали, затем наносится алюминиевый связующий слой, а затем верхний слой из алюминиевого сплава.

Согласно King Bearings , от 2 до 4 процентов кремния добавляются как для упрочнения материала, так и для действия в качестве мягкого абразива, полирующего поверхность шейки.Это особенно полезно для чугунных кривошипов, которые при микроскопическом рассмотрении имеют тенденцию иметь очень шероховатую поверхность даже после окончательной обработки.

Этот алюминий-силиконовый материал твердый и очень прочный, что делает его пригодным для стандартных двигателей или двигателей с умеренными характеристиками.

Этот подшипник не подходит для высокопроизводительных двигателей или двигателей для дрэг-рейсинга.

Подобные приложения с высокой удельной мощностью работают на пределе возможностей двигателя и могут выходить за пределы смазывающего пограничного слоя масла, который отделяет вращающуюся шейку кривошипа от поверхности подшипника.В таких ситуациях необходим подшипник с высокими эксплуатационными характеристиками. Подшипник этого типа начинается со стальной основы, за которой следует слой из медного сплава с никелевым материалом поверх него. Верхний слой — это очень тонкий и очень мягкий материал для верхнего слоя.

Этот подшипник
разработан для более легкого ношения и допускает контакт с вращающейся рукояткой
в короткие сроки. Эти подшипники предназначены для износа, пока подшипники типа Al-Si
подшипник, потому что он более твердый, будет шелушиться, как лук. Когда это
происходит отслаивание, оно быстро загрязняет соседние подшипники, и оба
быстро выйдет из строя.

Мы столкнулись с похожей ситуацией несколько лет назад, когда установили центробежный нагнетатель на заводской двигатель Chevy с большим блоком 502, работающий в ящике.

Двигатель без наддува развивал 550 лошадиных сил и делал это несколько раз. Но после того, как мы добавили нагнетатель и увеличили мощность до 850 лошадиных сил (увеличение мощности на 55 процентов!), Кривошип немного изменился и начал отслаивать основной подшипник № 2.

Этот двигатель был оснащен комплектом заводских алюминиево-кремниевых биметаллических стержней и коренных подшипников.Эти подшипники были бы хороши и прослужили годы на уровне 550-600 л.с. Но с дополнительной мощностью от нагнетателя кривошип слегка отклонился и коснулся главного подшипника № 2. Алюминиевый подшипник отслоился небольшими частями, и этот мусор попал прямо в соседние стержни, быстро разорвав стержень и коренные шейки.

Трехметаллические подшипники, такие как Clevite , Speed-Pro , King и др., Спроектированы так, чтобы быть мягкими, поэтому при сильном толчке двигателя и контакте стержня коленчатого вала или главной шейки с поверхностью подшипника более мягкий свинец -медно-оловянный материал быстро деформируется и изнашивается, предотвращая или сводя к минимуму любые серьезные повреждения.Если зазор слишком мал или масляная пленка разрушается и допускает постоянный контакт, подшипник все равно выйдет из строя. Любой подшипник в этой ситуации выйдет из строя. Но при высоких оборотах и ​​высокой нагрузке, когда кривошип может просто целовать поверхность на микросекунду, подшипник будет слегка изнашиваться без повреждения кривошипа.

Это
причина, по которой более твердый биметаллический подшипник Al-Si не следует использовать в
приложение с высокой производительностью.

Таким образом, решение состоит в приобретении качественного набора из трехметаллического стержня с характеристиками и коренных подшипников .

Слева — трехметаллический стержневой подшипник Speed-Pro для большого блока, а справа — пара стержневых подшипников Federal-Mogul из алюминия и кремния. Небольшие царапины на трехметаллических подшипниках возникли в результате проверки зазоров с помощью стрелочного индикатора. (Изображение / Джефф Смит)

Похоже, вы, очевидно, знаете, как измерять и устанавливать зазоры подшипников, так что это был просто случай, когда вы не осознавали разницу в материалах подшипников. Биметаллические подшипники значительно дешевле, и это большая причина, по которой некоторые энтузиасты предпочитают их трехметаллическим версиям.Теперь, когда вы знаете, как и почему сконструированы трехметаллические подшипники, вы можете понять, почему они стоят дороже и почему они лучше всего подходят для двигателя с экстремальными характеристиками.

При повышенном уровне мощности вы также можете рассмотреть возможность использования высококачественного масла, предназначенного для гоночных двигателей. Стандартное масло даже при вязкости 20w50 не содержит противоизносных и противозадирных присадок, необходимых для двигателей соревнований. Гоночные масла, такие как Valvoline 20w50 или, возможно, Driven Racing Oil для нового GP1 20w50, были бы хорошим выбором.Я видел некоторые результаты испытаний нового масла GP1, и его вязкость остается высокой даже при повышенных температурах масла. Тестирование Driven показывает, что это новое масло может предложить небольшое увеличение мощности по сравнению с другими гоночными маслами аналогичной вязкости.

Мы также предполагаем, что у вас было хорошее давление масла на всех этапах работы двигателя. Опять же, на этих уровнях давление сплошного масла от 60 до 75 фунтов на квадратный дюйм помогает поддерживать масляную подушку между шейкой коленчатого вала и поверхностью подшипника. Чтобы подчеркнуть эту идею, мы изучили характеристики давления масла для двигателя Top Fuel.Эти нитро-сжигающие монстры сейчас вырабатывают примерно от 1200 до 1400 л.с. на цилиндр или чуть более 11000 л.с. На холостом ходу в холодном состоянии эти двигатели повышают давление масла до 200 фунтов на квадратный дюйм. Под нагрузкой на полной мощности давление масла все еще составляет от 160 до 170 фунтов на квадратный дюйм. Это необходимо, чтобы выдерживать огромную нагрузку на шток и коренные подшипники.

Было бы полезно также упомянуть подшипники с покрытием. Я смог присоединиться к тесту, проведенному Driven Racing Oil’s Lake Speed, Jr.который тестировал влияние подшипников с покрытием на подшипники без покрытия вместе с отдельной переменной синтетического и обычного масла, где пакеты присадок были точно такими же. Испытания проводились на 383 куб. малоблочный Chevy при высокой нагрузке и низкой скорости, что является отличным способом по-настоящему нагружать подшипники двигателя.

Используемый тест
покрытые и стандартные трехметаллические подшипники Clevite и показали, что покрытие
значительно улучшенный внешний вид подшипника и уменьшенный износ по сравнению с
подшипник без покрытия.Лучшее сочетание с точки зрения снижения износа было покрыто
подшипники в паре с синтетическим маслом, потому что синтетическое масло обеспечивает более высокий термический
стабильность, сохраняющая масляную пленку при экстремальных нагрузках и температурах. Все
три из этих компаний предлагают подшипники с покрытием для популярных характеристик
Приложения.

Если хотите
чтобы узнать больше о подшипниках или правильной установке и зазорах,
Каталог эксплуатационных подшипников Mahle-Clevite доступен на их веб-сайте для
скачать. King Bearings и Federal-Mogul (Speed-Pro) также предлагают материалы по
их сайты, что очень информативно.

Автор: Джефф Смит
Джефф Смит страстно увлекался автомобилями с тех пор, как в 10 лет начал работать на заправочной станции своего деда. После окончания Университета штата Айова со степенью журналистики в 1978 году он объединил свои две страсти: автомобили и писательство. Смит начал писать для журнала Car Craft в 1979 году и стал редактором в 1984 году. В 1987 году он взял на себя роль редактора журнала Hot Rod, прежде чем вернуться к своей первой любви к написанию технических рассказов.С 2003 года Джефф занимал различные должности в Car Craft (включая редактора), написал книги о характеристиках автомобилей Small Block Chevy и даже собрал впечатляющую коллекцию Chevelles 1965 и 1966 годов. Теперь он является постоянным автором OnAllCylinders.

Вкладыш коренного подшипника

— Перевод на французский — примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова, основанные на вашем поиске.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

Изобретение относится к вкладышу или втулке шатунного подшипника для двигателей внутреннего сгорания или к вкладышу коренного подшипника для крепления коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания.

L’invention Concerne une coquille de coussinet de bielle de moteurs à горение interne или une coquille de palier main destinée au vilebrequin de moteurs à гореть внутри.

БОЛЬШОЙ ПОДШИПНИК ИЛИ ВТУЛКА ИЛИ КОЛПАК ГЛАВНОГО ПОДШИПНИКА

КОЛПАК ПОДШИПНИКА СОЕДИНИТЕЛЬНОГО ШАТУНА ИЛИ ВТУЛКА ГЛАВНЫЙ ПОДШИПНИК ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ СГОРАНИЯ

Предложите пример

Другие результаты

Повреждения вынудили владельцев заменить несколько основных деталей, в том числе коленчатый вал, головку блока цилиндров, шатуны, поршни (корона и юбка), поршневые пальцы, вкладыши коренного подшипника , и гильзы.

Ces avaries ont declare les propriétaires à remplacer plusieurs pièces importantes, dont le vilebrequin, la culasse, des bielles, des поршни (Couronne et jupe), des axes de поршневые, des coussinets de palier major et des chemises.

ГЛАВНЫЙ -НАГРУЗКА- ПОДШИПНИК ОБЛОЖКА ОБОЛОЧКА И КОНСТРУКЦИОННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И КОРПУС, СОСТАВЛЯЮЩИЙ ТАКОЕ A ГЛАВНЫЙ -НАГРУЗКА- ПОДШИПНИК НАБИВКА ОБОЛОЧКА

КОНСТРУКТИВНЫЙ КОМПОНЕНТ, СОСТАВЛЯЮЩИЙ ПО крайней мере ОДИН ГЛАВНЫЙ -НАГРУЗКА- ПОДШИПНИК КРЫШКА ОБОЛОЧКА И КОНСТРУКЦИЯ НОСИТЕЛЯ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ГЛАВНОГО -НАГРУЗКА- ПОДШИПНИК КОМПЛЕКТАЮЩАЯ КОЛЕСА , КРЫШКА КОЛЕСА КОЛЕСА

ÉLÉMENT DE STRUCTURE COMPORTANT AU MOINS UN PANNEAU DE REVÊTEMENT SUPPORTANT LA CHARGE PRINCIPALE ET UNE STRUCTURE SUPPORT DESTINÉE À RENFORCER LE PANNEAU SUPORT DE REVTECTION 9013

Изобретение также относится к подшипнику , в частности к коренному подшипнику коленчатого вала , который содержит упомянутый вкладыш подшипника в сочетании с гладким вкладышем (100), в который входит смазываемый маслом вращающийся вал.

L’invention a également pour objet un palier , en specific un palier main de vilebrequin, comprenant un coussinet de ce type en combinaison avec un coussinet coulissant (100), dans lequel-rotorunun qui tourne et est lubrifié.

одна часть упорного подшипника в сборе содержит основной подшипник , имеющий дугообразный вкладыш подшипника с вогнутой внутренней поверхностью и выпуклой внешней поверхностью

Единая часть ансамбля palier de butée comprend un palier main présentant un coussinet incurvé ayant une surface intérieure вогнутый и другой внешний вид выпуклой

ободное кольцо и навинчивающийся фланец образуют внутренний вкладыш подшипника для основного подшипника нагрузка на обод колеса

Согласно предпочтительному варианту осуществления чувствительный элемент 1 размещен между основной оболочкой , , часть 5, и корпусом , частью 6, , закрепленным вкладышами подшипников 3 и 4.

Последующие двигатели имели четыре, а иногда и три основных подшипника , при этом шариковые подшипники были лучше, чем корпусные подшипники для этой конфигурации двигателя.

Главный подшипник для поддержки вращающегося коленчатого вала включает в себя верхний вкладыш (22) и нижний вкладыш .

Настоящее изобретение — это черта на palier permettant de supporter un vilebrequin rotatif, lequel palier inclut une coque supérieure (22) et une coque inférieure.

Способ определения коэффициента уменьшения несущей способности цилиндрической конструкции корпуса с осевой нагрузкой относится к проверке устойчивости тонкостенных элементов прочности коренной опоры аэрокосмических и архитектурных сооружений.

L’invention porte sur un procédé pour determiner un facteur de réduction d’une force portante d’une structure d ‘ enveloppe cylindrique de charge axiale qui Concerne vérification de stabilité d’éléments à paroi mince de force de support Principaux de Structures aérospatiales et architeurales.

Привод для поворота указанной одной выдвижной вкладыша подшипника соединен с выдвижным вкладышем подшипника посредством соединения.

Ввод, предназначенный для пивоварни, coque de palier , на подоконнике, на подъемнике , coque de palier , на основание для моей связи, и он был введен для подачи на вертушке и переходе на поддон.

вкладыш подшипника для гидростатической машины и гидростатической машины, содержащий указанный вкладыш подшипника

Установка вкладышей подшипников представляет собой производственный этап, который является потенциальным источником дефектов.

L’utilisation de coquilles de coussinets включает в себя сложную технику в условиях производства, которая является первоначальным источником ошибок.

Часть основной платы образована несущей конструкцией , несущей нагрузку.

Основная часть таблички образована в единой структуре структуры enveloppe porteuse de charge.

Раскрыт вкладыш подшипника двигателя с улучшенной боковой нагрузкой.

L’invention porte sur un demi-coussinet de moteur ayant une capacity de charge améliorée.

Кроме того, настоящее изобретение относится к вкладышу подшипника , изготовленному таким способом.

Настоящее изобретение, сделанное на выходе, coquille de coussinet fabriquée par un procédé de ce type.