Что приводит к износу вкладышей двигателя и как это исправить

Причины проворота вкладышей коленчатых валов, возможность дальнейшей эксплуатации и способы устранения неисправности

Что такое вкладыши в двигателе

Вкладыши, также известные как подшипники скольжения, представляют собой тонкие, зеркально отшлифованные полукольца (иногда кольца), изготовленные из мягкого сплава. Они предназначены для обеспечения плавного вращения валов без механического трения. Шатунные вкладыши, в свою очередь, обеспечивают бесконтактное перемещение между шатунами и коленчатым валом.

Сразу после запуска между вкладышами и валом формируется масляный клин, обеспечивающий взаимное скольжение деталей без непосредственного соприкосновения металлических поверхностей. Вал, по сути, перемещается в очень тонком слое масла, не касаясь деталей. Это гарантирует длительный срок службы, минимальный локальный нагрев и незначительный износ.

Конструкция вкладышей предполагает наличие нескольких слоев: стальная основа, затем слой из меди или алюминиевого сплава, и сверху – мягкое антифрикционное покрытие. Данное устройство обеспечивает высокую прочность, устойчивость к износу и способность эффективно удерживать масляную пленку.

Для чего нужны вкладыши в двигателе

Фактически, это необходимо для нормальной работы кривошипно-шатунного и газораспределительного механизмов, а также других внутренних валов и осей, где используются подшипники скольжения. Они гарантируют:

минимизацию механического трения между деталями (тот самый масляный клин);
частичное поглощение нагрузок, возникающих при работе — за счет амортизации слоя масла;
поддержание осевого положения валов, не позволяя им «гулять» и создавать дисбаланс;
защиту от задиров и перегрева более дорогих деталей (например, блока цилиндров), если масляная пленка временно проседает.

Данная функция является нестандартной, своего рода «аварийной». Однако, благодаря доступности и простоте замены вкладышей, в случае падения давления масла они позволяют избежать повреждения блока цилиндров (или других элементов, где они установлены). Это, в свою очередь, избавляет от необходимости проведения капитального ремонта, который обходится значительно дороже и сложнее.

Какие бывают вкладыши в двигателе

Их не так уж много, но каждый из них предназначен для решения определенной задачи.

Вкладыши коленчатого вала фиксируют деталь в блоке цилиндров, гарантируя тем самым равномерное вращение.
Шатунные вкладыши коленчатого вала устанавливаются в местах соединения коленвала и шатунов, которые передают усилие, и обеспечивают работу в условиях самых высоких нагрузок.
Вкладыши распределительного вала выполняют ту же функцию, что и вкладыши коленвала, но предназначены для распределительного вала в головке блока цилиндров.
Вкладыши, используемые в валах и вращающихся элементах, включая балансировочные валы (при их наличии), оси привода масляного насоса и других деталей, нередко имеют кольцевую, а не полукруглую форму.

Не пропустите: Lada Aura от АвтоВАЗа для работы в такси

При восстановлении многих двигателей применяются ремонтные вкладыши коленчатого вала. Их толщина больше стандартной, чтобы восполнить износ шейки коленвала.

В двигателях внутреннего сгорания также применяются вкладыши, которые не функционируют как гидродинамические подшипники, упомянутые ранее. К ним относятся, например, упорные вкладыши-полукольца распредвала. Эти компоненты необходимы для предотвращения бокового смещения валов. Однако в настоящий момент они не являются предметом нашего рассмотрения.

Где находятся вкладыши в двигателе

В кривошипно-шатунном механизме вкладыши располагаются между коренными шейками коленчатого вала и поверхностями коренных опор, а также ответных крышек. Кроме того, они находятся между шатунными шейками и шатунами, включая их крышки. По сути, вкладыши обеспечивают соприкосновение с коленчатым валом в нескольких зонах, подверженных нагрузкам, формируя масляный зазор, который предотвращает механическое трение при вращении. Нормативный рабочий зазор между шейками и вкладышами обычно составляет от 0,1 до 0,3 мм.

Подобные размеры, соответствующие обхвату вкладышей, наблюдаются на распредвале, балансировочном вале и других внутренних валах и осях двигателя, использующих подшипники скольжения.

Почему проворачивает вкладыши в двигателе

Проворот вкладышей характеризуется тем, что полукольца (или кольца) подшипников смещаются с места установки вдоль оси вращения вала. Это приводит к потере эффективной подачи масла, так как масляный клин разрушается или значительно истончается. В результате возникает сухое трение и ускоренный износ как вкладышей, так и вала. За исключением случаев, связанных с естественным износом и очень больших пробегов, основная причина проворота обычно кроется в ошибках при обслуживании или в условиях эксплуатации. Наиболее распространенные факторы, способствующие этому, включают.

Недостаточное качество масла или несоответствие его параметров. В результате смазка не обеспечивает необходимого давления и характеристик в зонах повышенной нагрузки.
Значительное снижение уровня масла. Возникает захват воздуха насосом, не формируется масляный клин, что приводит к сухому трению.
При перегреве масло теряет свои характеристики, превращается в жидкость или начинает пениться, что приводит к снижению давления.
Истирание или овальная форма шеек коленчатого вала. В процессе эксплуатации появляется вибрация, которую не удается нейтрализовать за счет масляной плёнки.
Засорение масляных каналов и маслоприемника, а также недостаточная производительность маслонасоса — возможные причины масляного голодания.
Неправильно затянутые или недостаточно затянутые болты крышек коренных или шатунных подшипников приводят к нарушению зазора.
Мотор подвергается воздействию пиковых нагрузок, превышающих допустимые значения, что приводит к агрессивному типу тюнинга.

Не пропустите: Проверка машин при покупке за границей: опыт SpecAutoTrade

Признаки проворота вкладышей

Точную диагностику проворачивания вала можно установить лишь при проведении частичной разборки двигателя. Тем не менее, есть ряд признаков, свидетельствующих о наличии данной поломки.

Необычный металлический звук при запуске двигателя в холодное время года может стать первым признаком надвигающейся проблемы. Важно отличать его от стука, производимого холодными гидрокомпенсаторами, который сам по себе не представляет серьёзной опасности, хотя и не является нормальным явлением).
Постоянный глухой стук, напоминающий работу дизельного двигателя, присутствует даже на прогретом двигателе. Этот звук усиливается по мере развития неисправности. Если причиной является износ вкладышей коленчатого вала (что встречается наиболее часто), то его часто описывают как «стук снизу», поскольку звук исходит от средней нижней части блока, где находится коленчатый вал и его вкладыши.
Снижение давления масла, в том числе до срабатывания аварийной индикации.
Металлическая стружка в поддоне.
Полная остановка двигателя — это критическая ситуация, после которой ремонтные работы капитального уровня становятся необходимыми.

Что предпринять, если вкладыши двигателя провернулись

Решение здесь очевидно и не допускает альтернатив: автомобиль следует немедленно вывести из эксплуатации и не запускать до полного устранения неисправности. Если износ вкладышей коленчатого вала выявлен на ранней стадии, возможно ограничиться их заменой. Однако в большинстве случаев это потребует выполнения комплекса дополнительных работ:

шлифовку или фрезеровку коленвала. Фрезеровка — только под ремонтный размер вкладышей;
установку ремонтных вкладышей нужной толщины (при фрезеровке или глубокой шлифовке);
промывку масляных каналов и чистку маслоприемника;
проверку коленвала и шатунов на геометрию.

Когда мотор работал с поврежденными вкладышами в течение продолжительного времени (несколько часов или дней), часто бывает экономически целесообразнее заменить его на заведомо исправный, чем приступать к ремонту и восстановлению.

Не пропустите: Первые продажи Lada Iskra: статистика и отзывы владельцев

Частые вопросы

Каким образом вкладыши воздействуют на давление масла в двигателе?

Повышенный зазор в подшипниках скольжения вызывает снижение давления. Это можно сравнить с ситуацией, когда насос подает масло через отверстие слишком большого диаметра, из-за чего не формируется устойчивая масляная пленка вокруг вала.

Какие последствия ожидают при эксплуатации автомобиля с поврежденными вкладышами?

Мягкие слои вкладыша будут стремительно разрушаться, после чего возникнет прямой контакт металла с металлом. Это приведет к повреждению шейки вала, расплавлению вкладыша, и, как следствие, спайке шатуна, остатков вкладыша и коленчатого вала. В результате шатун может сломаться, повредив блок цилиндров. Другой вариант развития событий – заклинивание двигателя в процессе эксплуатации.

Возможна ли замена только одного вкладыша?

Нет. Их меняют комплектом.

Поможет ли густое масло?

Нет. Это может временно уменьшить шум, однако не устранит проблему. Более того, износ в течение этого периода только увеличится.

Главное о вкладышах в двигателе

Вкладыши представляют собой полукольца, которые создают масляный зазор между двигателем и валами.
Вкладыши предназначены для предотвращения непосредственного соприкосновения металлических деталей вала и пар «коленвал/шатуны.
Существуют вкладыши коренные, шатунные, предназначенные для распредвалов, балансвалов, а также для других валов и осей.
Причины проворота могут быть связаны с недостаточным давлением масла, неправильным выбором масла, перегревом, износом деталей и модификациями двигателя.
Первым признаком изношенных вкладышей является стук, который слышен из нижней части двигателя при его прокрутке без запуска.
Существует единственный способ ремонта: демонтаж, шлифовка или фрезеровка вала, а также замена вкладышей.
Постоянные удары во время движения неизбежно приводят к заклиниванию и капитальному ремонту.

Илья Калинчиков