Шатунные и коренные вкладыши представляют собой подшипники скольжения, которые получают дополнительную смазку моторным маслом из системы смазки двигателя. Это обеспечивает легкое и плавное движение нагруженных компонентов, создавая оптимальное сопряжение между ними без люфтов и зазоров. Такие подшипники изготавливаются из прочного стального листа особой формы с нанесённым антифрикционным слоем.
Проворот вкладышей шатуна или коленвала — это серьёзная неисправность, требующая немедленного вмешательства. Обычно водитель замечает проблему по характерному стуку, исходящему от шатуна или коленчатого вала. Продолжать эксплуатацию двигателя с провернутым вкладышем крайне нежелательно, поскольку подобная поломка способна привести к серьёзным повреждениям не только сопряжённых деталей, но и других элементов силового агрегата. В дальнейшем мы разберёмся, что делать при провороте шатунного вкладыша, каковы причины и возможные последствия такого дефекта.
Почему происходит проворот вкладышей?
Вкладыши устанавливаются в специальные посадочные места внутри двигателя, называемые постелью. Их монтаж требует точной фиксации, поскольку каждый вкладыш имеет масляное отверстие, через которое поступает моторное масло. Эти отверстия должны точно совпадать с каналами в корпусе двигателя, чтобы обеспечить полноценную смазку. Кроме того, надёжная фиксация критически важна, так как в процессе работы двигателя вкладыш испытывает значительное трение от сопряжённых поверхностей.
Исходя из этого, основные причины проворота шатунного вкладыша могут быть следующими:
- ненадёжная фиксация в постели;
- чрезмерное трение по его поверхности.
Трение возникает при скольжении двух тел под нагрузкой и напрямую зависит от силы давления и коэффициента трения между ними. Чтобы снизить уровень трения, при производстве вкладышей применяются антифрикционные материалы с низким коэффициентом трения, это позволяет уменьшить износ и повысить надёжность работы двигателя.
Почему вкладыши могут провернуться?
Антифрикционный слой наносится на поверхность вкладыша, обеспечивая его работу в условиях скольжения. Коленчатый вал вращается внутри вкладыша, и в месте их контакта возникает сила трения, стремящаяся сместить вкладыш относительно его посадочного места. Чтобы предотвратить это, вкладыши снабжены специальными фиксирующими усиками. Кроме того, они устанавливаются с заданным натягом, величина которого заранее рассчитывается инженерами при проектировании конкретного двигателя.
Таким образом, проворот вкладыша происходит, если:
- натяг оказался недостаточным;
- трение между поверхностями превысило допустимый уровень.
На практике слабый натяг крайне редко встречается в заводской сборке. Основные проблемы появляются после ремонта двигателя. Неправильный подбор ремонтных вкладышей, несоблюдение размеров или дефекты установки приводят к тому, что посадка теряет прочность. Под воздействием неравномерных нагрузок в кривошипно-шатунном механизме вкладыши начинают вибрировать, масляная плёнка между ними и шейкой коленвала разрушается, и возникает риск задиров. В результате вкладыш может «прихватить» и провернуться, особенно если фиксирующий усик не способен выдержать возникший крутящий момент.
Дополнительным фактором риска является нарушение условий нормальной работы подшипников скольжения. При исправной системе смазки между вкладышем и коленвалом поддерживается тонкий слой моторного масла, обеспечивая так называемое жидкостное трение. Это состояние позволяет избежать прямого контакта деталей, снижает износ и способствует их охлаждению. Когда масляная плёнка нарушается, например, из-за перегрева, загрязнения масла или его нехватки, возрастает сила сухого трения, что также может привести к проворачиванию вкладыша.
Влияние масляной плёнки и трения на проворачивание вкладышей
Если масляная плёнка между сопряжёнными поверхностями становится слишком тонкой или разрушается, коэффициент трения начинает расти. Это ведёт к увеличению момента, стремящегося провернуть вкладыш. Проще говоря, чем выше сила трения, тем выше риск проворачивания вкладышей коленчатого вала при возрастающих нагрузках.
Увеличение нагрузки в узле «вкладыш–коленвал» приводит к сжатию или разрушению масляного слоя, вплоть до возникновения сухого трения. Одновременно с этим возрастает тепловыделение, возникают локальные зоны перегрева. Из-за повышения температуры нарушается стабильность масла: вязкость снижается, а толщина масляной плёнки уменьшается ещё больше. Это создает условия для «прихвата» вкладыша к шейке коленвала.
Стоит учитывать и влияние скорости относительного движения сопряжённых деталей. При высоких оборотах коленчатого вала формируется так называемое гидродинамическое трение, при котором масло более эффективно поступает в зазор между деталями, образуя устойчивый масляный клин. Однако с ростом скорости одновременно увеличивается и трение, что приводит к дополнительному нагреву масла. Повышение температуры снижает вязкость, масляная плёнка становится тоньше и защита от сухого трения ухудшается.
Кроме того, большое значение имеет точность обработки поверхностей и степень их шероховатости. Если, например, поверхность вкладыша или шейки коленчатого вала будет неровной, в этих микрозонах возможно разрушение плёнки и переход к граничному или сухому трению. Дополнительным негативным фактором является загрязнение масла — наличие твёрдых частиц также способствует локальным повреждениям, перегреву и разрушению смазочного слоя.
Зачем нужна обкатка двигателя и как влияет масло на работу вкладышей
По этим причинам после сборки нового двигателя или капитального ремонта силового агрегата необходим этап обкатки. Он включает в себя щадящий режим эксплуатации с пониженной нагрузкой и частую замену моторного масла. Это важно для того, чтобы сопряжённые детали притёрлись друг к другу, устранив возможные микродефекты и обеспечив стабильное формирование масляной плёнки на рабочих поверхностях.
Дополнительное влияние оказывает и вязкость моторного масла. С одной стороны, более вязкая смазка создаёт более толстую масляную плёнку, что положительно влияет на защиту трущихся деталей. С другой стороны, вязкое масло хуже проникает в узкие зазоры, особенно в условиях холодного пуска или недостаточного давления. В результате может происходить снижение эффективности смазки, разрыв плёнки и переход к сухому трению, несмотря на её изначально большую толщину.
Поэтому однозначно определить, какое масло будет лучшим выбором для предотвращения проворачивания вкладышей, только по вязкости невозможно. Помимо этого показателя, важнейшее значение имеют:
- Смазывающая способность масла — его способность надёжно удерживаться на металлических поверхностях;
- Стабильность масляной плёнки — устойчивость к разрушению при высоких температурах и нагрузках.
Выбирая масло, необходимо учитывать не только вязкость, но и условия эксплуатации, состояние двигателя, температурный режим и требования производителя.
Последствия проворачивания вкладышей
Следует отметить, что проворот шатунных вкладышей, выявленный на ранней стадии, обычно приводит к менее серьёзным последствиям по сравнению с аналогичной неисправностью коренных вкладышей коленвала. Однако при позднем обнаружении проблемы ущерб для двигателя может быть значительным, вплоть до необходимости проведения дорогостоящего капитального ремонта.
Иногда водители ограничиваются простой заменой провернувшегося шатунного вкладыша на новый и продолжают эксплуатацию двигателя. Тем не менее, такой подход не рекомендуется, поскольку срок службы сопряжённой пары «шейка коленвала – шатун» после подобного ремонта может сократиться на 60–70%. Более надёжным решением считается замена самого шатуна, особенно в случае, если в результате поломки был повреждён его замок.
Оптимальной стратегией восстановления является шлифовка (расточка) коленчатого вала с последующей установкой ремонтных вкладышей и, при необходимости, новых шатунов. Обычно после проворота вкладыша на шейке коленвала появляются задиры, которые требуют точных измерений. На основании этих замеров вал растачивают до ближайшего ремонтного размера и устанавливают вкладыши, соответствующие новой геометрии. Это позволяет восстановить необходимый натяг и обеспечить надёжную работу узла в дальнейшем.
Заключение
На основании изложенного можно сделать вывод, что появление постороннего стука в двигателе — серьёзный сигнал к немедленной остановке транспортного средства. Игнорирование такого симптома может привести к тяжёлым последствиям, особенно если речь идёт о перегреве мотора. Повышенная температура способна вызвать проворот как шатунных, так и коренных вкладышей, что в свою очередь может закончиться заклиниванием двигателя. В самых тяжёлых случаях выходят из строя коленчатый вал, блок цилиндров и постель вкладышей, после чего восстановление двигателя становится крайне затратным или вовсе невозможным.
Отдельное внимание следует уделить качеству моторного масла и соблюдению регламентов по его замене. Использовать необходимо только те масла, которые имеют все нужные допуски и соответствуют рекомендациям производителя. Несвоевременная замена масла или фильтра, попадание загрязнений в систему смазки, а также снижение давления масла из-за неисправностей — всё это приводит к масляному голоданию, что значительно повышает риск проворачивания вкладышей.
Также важно учитывать особенности эксплуатации двигателя в холодную погоду. Бензиновый мотор требует предварительного прогрева на холостом ходу, а в случае дизеля — прогрева в движении без резких нагрузок. Пока двигатель не достиг рабочей температуры, его элементы остаются уязвимыми. И, наконец, как новый, так и отремонтированный мотор нуждается в обкатке, только так возможно добиться надёжной притирки сопряжённых деталей и продлить срок службы узлов двигателя.
