Полукольцо опорное коленвала: надежный упор коленчатого вала
Нормальная работа двигателя возможна только в том случае, если его коленчатый вал не имеет значительного осевого смещения — люфта. Стабильное положение вала обеспечивают специальные детали — упорные полукольца. О полукольцах коленвала, их типах, конструкции, выборе и замене — читайте в этой статье.
Что такое опорное полукольцо коленвала?
Упорные полукольца коленчатого вала (опорные полукольца, шайбы коленвала, полукольца упорного подшипника коленвала) — специальные подшипники скольжения в виде полуколец, устанавливающие рабочее осевое смещение (люфт, зазор) коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания.
В двигателях внутреннего сгорания остро стоит проблема трения, особенно актуальная для коленчатого вала — в обычном четырехцилиндровом двигателе вал имеет как минимум пять опорных точек (коренных шеек) с довольно большой площадью контакта. Еще большие силы трения могут возникать при контакте щек вала с опорами. Чтобы избежать этой ситуации коренные шейки коленвала выполняются более широкими, чем их опоры. Однако такое решение вызывает осевой люфт коленвала, что совершенно недопустимо — осевые перемещения вала приводят к интенсивному износу деталей кривошипно-шатунного механизма и могут стать причиной их поломок.
Чтобы устранить люфт коленвала, на одной из его опор устанавливается упорный подшипник. Данный подшипник отличается от обычного вкладыша наличием боковых упорных поверхностей в виде бурта, съемных колец или полуколец. На щеках коленвала в месте установки данного подшипника выполняются упорные кольцевые поверхности — именно они и контактируют с полукольцами. Сегодня упорными подшипниками оснащаются все поршневые двигатели, при этом все детали имеют принципиально одинаковое устройство и принцип работы.
Типы и конструкция опорных полуколец коленвала
Для снижения люфта коленвала используется два типа деталей:
- Упорные полукольца;
- Шайбы.
Шайбы — это неразъемные кольца, которые монтируются в опору задней коренной шейки коленчатого вала. Полукольца — половины колец, которые монтируются на опору задней или одной из средних коренных шеек коленвала. Сегодня наибольшее применение находят полукольца, так как они обеспечивают наилучшее прилегание к упорным поверхностям коленвала и более равномерно изнашиваются, и удобны для монтажа/демонтажа. Кроме того, шайбы можно установить только на задней коренной шейке вала, а полукольца допускают монтаж на любой шейке.
Конструктивно полукольца и шайбы очень просты. Их основу составляет цельное бронзовое или штампованное стальное полукольцо/кольцо, на которое нанесено антифрикционное покрытие, снижающее трения об упорную поверхность на щеке вала. На антифрикционном слое выполняется две или более вертикальных (в некоторых случаях — радиальных) канавок для свободного пропуска масла. Также на кольце/полукольце могут быть предусмотрены отверстия и фиксирующие штифты различной формы, предотвращающие проворачивание детали.
По материалу изготовления полукольца бывают:
- Цельные бронзовые;
- Сталеалюминиевые — в качестве антифрикционного слоя используется алюминиевый сплав;
- Металлокерамические — в качестве антифрикционного слоя используется бронзографитовое напыление.
Бронзовые полукольца
Сталеалюминиевые полукольца
Металлокерамические полукольца
Сегодня наиболее широко используются сталеалюминиевые и металлокерамические полукольца, причем зачастую они устанавливаются в один двигатель с разных сторон опорной шейки.
Полукольца имеют два типа размера:
- Номинальный;
- Ремонтные.
Детали номинального размера устанавливаются на новые двигатели и на двигатели с небольшим износом упорных поверхностей коленчатого вала и опоры. Детали ремонтного размера имеют увеличенную толщину (обычно с шагом +0,127 мм) и позволяют компенсировать износ упорных поверхностей коленвала и опоры.
Вариант установки упорных полуколец в задней опоре коленвала
Упорный подшипник коленвала может располагаться на различных его шейках:
- На одной из центральных шеек (в четырехцилиндровых двигателях — на третьей);
- На задней шейке (со стороны маховика).
При этом используется два или четыре полукольца. В случае двух полуколец — они монтируются в проточках нижней крышки подшипника (бугеля). В случае четырех полуколец — они монтируются в проточках нижней крышки и верхней опоры. Также встречаются двигатели только с одним полукольцом или одной шайбой.
Как выбрать и заменить полукольца коленчатого вала?
Со временем упорные полукольца, как и любые подшипники скольжения, изнашиваются, вследствие чего увеличивается осевой люфт коленвала. Рабочий люфт (зазор) коленчатого вала лежит в пределах 0,06-0,26 мм, максимальный — как правило, не должен превышать 0,35-0,4 мм. Большой люфт может стать причиной интенсивного износа деталей КШМ, выдавливания сальника коленвала, повышения расхода масла и падения мощностных характеристик мотора. Данный параметр измеряется с помощью специального индикатора, устанавливаемого на торец коленчатого вала. Если люфт превышает максимально допустимый, упорные полукольца необходимо заменить.
При выборе полуколец необходимо учитывать важный нюанс: износу подвергаются не только полукольца, но и упорные поверхности коленчатого вала. Поэтому в новых двигателях при увеличении зазора коленвала обычно приходится менять только изношенные полукольца — в этом случае необходимо приобретать детали номинального размера. А в двигателях с большим пробегом становится заметным износ упорных поверхностей коленвала — в этом случае необходимо приобретать упорные кольца ремонтного размера.
Выбирать новые полукольца необходимо тех же типов и каталожных номеров, что и старые. Важно, чтобы они полностью соответствовали установочным размерам, и имели соответствующее антифрикционное покрытие. Особенно последнее обстоятельство важно для моторов, в которых изначально установлены полукольца с разным антифрикционным покрытием. Например, на многих ВАЗовских двигателях заднее полукольцо — металлокерамическое, а переднее — сталеалюминиевое, причем они не взаимозаменяемы.
Замену полуколец следует выполнять в соответствии с указаниями инструкции по ТО и ремонту автомобиля. На некоторых двигателях для этого необходимо снять поддон и демонтировать нижнюю крышку упорного подшипника, на других моторах придется произвести более серьезную разборку. При монтаже новых колец необходимо соблюдать их ориентацию — антифрикционное покрытие (на котором обычно предусмотрены канавки) должно устанавливаться в сторону щек коленвала.
При верном выборе и монтаже полуколец упорные подшипники будут обеспечивать нормальный люфт коленчатого вала и надежную работу всего двигателя.
