Комплект підшипників колінчастого вала

Комплект підшипників колінчастого вала - це набір підшипників ковзання, у яких корінні шийки колінчастого вала обертаються відносно блока циліндрів і кришок корінних опор. Канонічна англійська назва деталі - Crankshaft Bearing Set. У технічній документації також використовуються терміни Main Bearing Set і Crankshaft Main Bearings.

У практиці ремонту ці деталі найчастіше називають корінними вкладишами. Це не кулькові та не роликові підшипники. Кожна опора складається з двох тонкостінних півкілець, між робочою поверхнею яких і шийкою колінчастого вала під час роботи утворюється масляна плівка.

Залежно від конструкції двигуна комплект може містити верхні й нижні корінні вкладиші, фланцевий упорний підшипник, окремі упорні півкільця або комбінацію цих деталей. Комплект підбирають за кодом двигуна, діаметром шийок, розмірами корінних постелей і ремонтною групою колінчастого вала.

Головний принцип: нові вкладиші не встановлюють лише тому, що старі зношені. Перед ремонтом обов'язково вимірюють шийки колінчастого вала, корінні постелі, масляні зазори, овальність, конусність і осьовий люфт.

Не підбирайте вкладиші тільки за моделлю автомобіля.
Не встановлюйте стандартний комплект на прошліфований колінчастий вал.
Не визначайте ремонтний розмір за написом на старому вкладиші без вимірювання.
Не шліфуйте робочу поверхню вкладиша наждачним папером.
Не підпилюйте замки та краї для зменшення натягу.
Не міняйте місцями кришки корінних опор.
Не встановлюйте нижній вкладиш замість верхнього, якщо їхня конструкція відрізняється.
Не наносіть мастило між тильною стороною вкладиша та постіллю.
Не запускайте двигун без попереднього створення тиску оливи після ремонту.
Не продовжуйте рух при низькому тиску оливи або сильному металевому стукоті.

Для чого потрібні корінні підшипники

Колінчастий вал сприймає сили від згоряння в циліндрах, інерційні навантаження поршнів і шатунів, крутильні коливання, навантаження від привода ГРМ, маховика та навісного обладнання. Корінні вкладиші передають ці сили на блок двигуна.

Комплект виконує такі функції:

утримує колінчастий вал у точному положенні відносно блока;
забезпечує його вільне обертання на масляній плівці;
сприймає радіальні навантаження від циліндрів і шатунів;
підтримує заданий масляний зазор;
розподіляє моторну оливу між опорами;
відводить тепло від шийок колінчастого вала;
поглинає дрібні частинки забруднення в м'якому робочому шарі;
частково демпфує ударні навантаження;
разом з упорними елементами обмежує осьове переміщення вала;
захищає дорожчий колінчастий вал і блок від прямого контакту металу.

Що входить до комплекту

Типова комплектація залежить від кількості корінних опор і конструкції осьової фіксації.

Верхні корінні вкладиші. Установлюються в постелі блока. Часто мають масляні отвори й канавки.
Нижні корінні вкладиші. Установлюються в кришки опор. Часто мають суцільну робочу поверхню без канавки.
Фланцевий вкладиш. Має бічні упорні поверхні для обмеження осьового руху колінчастого вала.
Упорні півкільця. Установлюються окремо з одного або двох боків визначеної корінної опори.
Селективні вкладиші. Можуть мати різне кольорове або буквене маркування товщини.

У комплект корінних підшипників зазвичай не входить комплект шатунних підшипників. Це окрема група деталей для шатунних шийок колінчастого вала.

Верхні та нижні вкладиші

Половини однієї опори можуть відрізнятися. Верхній вкладиш часто отримує оливу з каналу блока та передає її через отвір і канавку до шийки колінчастого вала.

Нижній вкладиш може бути без суцільної канавки. Це збільшує площу несучої поверхні в зоні максимального навантаження.

Ознака	Верхній вкладиш	Нижній вкладиш
Місце встановлення	Постіль блока	Кришка корінної опори
Масляний отвір	Часто є	Часто відсутній
Масляна канавка	Повна або часткова	Зазвичай відсутня або коротша
Робоче навантаження	Залежить від схеми двигуна	Часто має максимальну несучу ділянку

Орієнтацію кожної половини визначають за документацією, отворами, канавками й маркуванням. Замок вкладиша допомагає позиціюванню, але не є головним засобом захисту від провертання.

Як вкладиш утримується в постелі

Радіус незатягнутого вкладиша трохи більший за радіус постелі. Після встановлення його краї виступають над площиною стику. Під час затягування кришки виникає розрахований натяг, який щільно притискає тильну поверхню до блока.

Цей ефект називають обтисканням або crush. Він:

утримує вкладиш від переміщення;
забезпечує відведення тепла в блок;
підтримує точну форму внутрішньої поверхні;
не допускає контакту оливи між вкладишем і постіллю.

Якщо натяг недостатній через деформовану постіль, неправильний вкладиш, підпиляні краї або розтягнуті болти кришок, підшипник може провернутися.

Будова корінного вкладиша

Сучасний вкладиш може складатися з кількох шарів:

Сталева основа. Надає жорсткість і форму.
Проміжний несучий шар. Виготовляється з алюмінієвого або мідного сплаву.
Бар'єрний шар. Обмежує дифузію матеріалів і стабілізує покриття.
М'який верхній шар. Полегшує припрацювання й утримує дрібні частинки.
Полімерне покриття. Може знижувати тертя під час запуску та короткочасного дефіциту оливи.

Матеріал підбирається під навантаження, жорсткість блока, робочу температуру, систему змащення та характеристики колінчастого вала.

Гідродинамічна масляна плівка

Під час обертання шийка затягує моторну оливу в клиноподібний зазор. Тиск у плівці відокремлює вал від вкладиша. У нормальному режимі поверхні не повинні постійно контактувати металом.

На стабільність масляної плівки впливають:

фактичний зазор;
в'язкість і температура оливи;
тиск і продуктивність масляного насоса;
частота обертання двигуна;
навантаження на шийку;
шорсткість і геометрія поверхонь;
наявність пального, антифризу або абразиву в оливі;
чистота каналів колінчастого вала.

Занадто малий зазор не залишає достатнього простору для оливи та теплового розширення. Надмірний зазор знижує тиск, збільшує витік оливи через опору й посилює ударні навантаження.

Стандартні та ремонтні розміри

Стандартний комплект

Вкладиші розміру STD застосовують із колінчастим валом, корінні шийки якого відповідають заводському номінальному діаметру.

Ремонтний комплект

Після шліфування діаметр шийки зменшується. Для відновлення потрібного зазору встановлюють товстіші ремонтні вкладиші.

У каталогах можуть зустрічатися позначення:

0,25 мм;
0,50 мм;
0,75 мм;
1,00 мм;
US або Undersize;
перша, друга або наступна ремонтна група.

Уточнення: значення 0,25 мм зазвичай описує зменшення діаметра шийки, а не товщину одного вкладиша. Система маркування залежить від виробника деталей.

Селективні розмірні групи

У деяких двигунах із заводу використовуються кілька близьких класів товщини. Їх підбирають за кодами блока, колінчастого вала або результатами точних вимірювань.

Різниця між групами може становити лише кілька тисячних міліметра. Змішування кольорових класів без розрахунку змінює робочий зазор.

Упорні підшипники та осьовий люфт

Колінчастий вал повинен мати обмежене осьове переміщення. Його контролює фланцевий корінний вкладиш або окремі упорні півкільця.

Осьове навантаження створюють:

натискання педалі зчеплення;
гідротрансформатор автоматичної коробки;
косозубі передачі та приводи;
теплове розширення деталей;
помилки встановлення коробки передач;
несправність гідротрансформатора або зчеплення.

Надмірний осьовий люфт може спричинити зміщення колінчастого вала, знос сальників, помилки датчика положення, нерівномірну роботу зчеплення та руйнування упорних поверхонь.

Упорні півкільця встановлюють правильною стороною. Розташування канавок і робочого покриття визначається конструкцією конкретного двигуна.

Причини зношування

низький рівень моторної оливи;
низький тиск масла;
затримка подачі оливи після запуску;
зношений або несправний масляний насос;
засмічений маслоприймач чи фільтр;
перекриті масляні канали;
неправильний зазор;
овальні або конусні шийки колінчастого вала;
деформація корінних постелей;
забруднення оливи абразивом;
розрідження оливи пальним;
потрапляння антифризу;
перегрів двигуна;
детонація та надмірне навантаження;
різке навантаження непрогрітого двигуна;
помилки складання;
неправильна орієнтація вкладишів;
бруд між тильною поверхнею й постіллю;
невідповідні болти або момент кришок;
дефект балансування колінчастого вала.

Типові види пошкодження

Рівномірне стирання робочого шару

Пов'язане з великим пробігом, недостатньою товщиною масляної плівки або забрудненням. На поверхні поступово відкривається нижній шар іншого кольору.

Поздовжні подряпини

Виникають через тверді частинки в оливі, неочищені канали або абразив, що залишився після механічної обробки.

Локальне стирання з одного краю

Може вказувати на перекіс постелі, конусність шийки, деформацію колінчастого вала або неправильне встановлення кришки.

Втомне відшарування

Поверхня вкривається тріщинами, плямами й ділянками відокремленого матеріалу. Причинами бувають ударні навантаження, детонація, неправильний зазор і перевищення допустимого моменту двигуна.

Перегрів і прихоплення

Робочий шар темніє, розмазується або приварюється до шийки. Це ознака руйнування масляної плівки.

Провертання вкладиша

Вкладиш зміщується в постелі, перекриває масляний отвір і може приваритися до шийки. Часто пошкоджуються блок, кришка та колінчастий вал.

Електроерозійні пошкодження

У рідкісних випадках струм через двигун може залишати дрібні кратери. Перевіряють масові з'єднання, стартер, генератор і електричне обладнання.

Ознаки несправності

глухий металевий стукіт із нижньої частини двигуна;
посилення стукоту під навантаженням;
зниження тиску моторної оливи на прогрітому двигуні;
миготіння індикатора тиску на холостому ходу;
металеві частинки в оливі або фільтрі;
мідний, бронзовий або сріблястий пил у піддоні;
повільне створення тиску після холодного запуску;
шум двигуна після холодного запуску;
збільшений осьовий рух колінчастого вала;
зміна шуму при натисканні педалі зчеплення;
заклинювання або важке обертання двигуна;
повне руйнування двигуна після втрати тиску оливи.

Небезпека: якщо загорівся індикатор тиску оливи та з'явився металевий стукіт, двигун потрібно негайно зупинити. Подальша робота може знищити колінчастий вал і корінні постелі блока.

З чим плутають знос корінних підшипників

знос шатунних вкладишів;
стукіт поршнів у циліндрах;
несправний двомасовий маховик;
стукіт привода ГРМ;
шум гідрокомпенсаторів;
несправний демпфер шківа колінчастого вала;
детонацію під навантаженням;
люфт навісного агрегату;
пошкодження опор двигуна;
несправний датчик тиску оливи.

Діагностика без розбирання

Перевірити рівень і стан моторної оливи.
Переконатися у правильній в'язкості й допуску.
Виміряти тиск механічним манометром.
Порівняти тиск на холодному й прогрітому двигуні.
Перевірити датчик тиску масла та його проводку.
Розрізати масляний фільтр і оглянути складки.
Перевірити оливу на металеві частинки.
Оцінити осьове переміщення колінчастого вала індикатором.
Локалізувати шум механічним стетоскопом.
Перевірити роботу масляного насоса й редукційного клапана.

Нормальний тиск не гарантує ідеального стану вкладишів, а низький тиск не доводить їхній знос. Причиною можуть бути насос, фільтр, маслоприймач, редукційний клапан, неправильна олива або інші внутрішні витоки.

Перевірка після розбирання

стан усіх верхніх і нижніх вкладишів;
характер зношування кожної опори;
діаметр корінних шийок;
овальність і конусність шийок;
шорсткість та подряпини;
радіальне биття колінчастого вала;
діаметр корінних постелей;
співвісність постелей;
стан кришок і замків;
чистота масляних каналів;
осьові поверхні колінчастого вала;
наявність тріщин і слідів перегріву.

Вимірювання шийок колінчастого вала

Кожну корінну шийку вимірюють мікрометром у кількох перерізах і двох взаємно перпендикулярних напрямках.

Це дозволяє визначити:

фактичний діаметр;
овальність;
конусність;
нерівномірне зношування;
відповідність стандартній або ремонтній групі.

Вимірювання штангенциркулем недостатньо точне для підбору вкладишів.

Вимірювання корінних постелей

Кришки встановлюють у правильному положенні та затягують штатними болтами за встановленою процедурою. Вкладиші при перевірці геометрії постелі не встановлюють, якщо методика не передбачає іншого.

Нутроміром перевіряють:

діаметр кожної постелі;
овальність;
деформацію після затягування;
співвісність усіх опор;
вплив нових болтів або нижньої плити.

Якщо постелі деформовані, заміна вкладишів без ремонту блока не забезпечить правильного зазору.

Як визначають масляний зазор

Мікрометр і нутромір

Найточніший спосіб - виміряти діаметр шийки та внутрішній діаметр затягнутої опори з установленими вкладишами. Різниця між значеннями є масляним зазором.

Калібрована пластична нитка

Plastigage або аналогічний матеріал дозволяє перевірити фактичний зазор у зібраній опорі.

Поверхні очищають від оливи.
Нитку кладуть уздовж шийки.
Кришку встановлюють і затягують за процедурою.
Колінчастий вал не провертають.
Кришку знімають.
Ширину розплющеної смуги порівнюють зі шкалою.

Plastigage корисний для контрольної перевірки, але не замінює вимірювання овальності, конусності та геометрії постелі.

Підбір комплекту

VIN автомобіля;
код і серійний номер двигуна;
дату виробництва;
OE-номер комплекту;
кількість корінних опор;
діаметр і ширину шийок;
стандартний або ремонтний розмір;
величину ремонтного зменшення;
кольорову або буквено-цифрову групу;
наявність масляних отворів і канавок;
положення упорної опори;
окремі півкільця або фланцевий вкладиш;
матеріал робочого шару;
наявність полімерного покриття;
технічну ревізію блока та колінчастого вала.

Комплект не підбирають лише за зовнішнім виглядом. Вкладиші з однаковим діаметром можуть відрізнятися шириною, замками, канавками, отворами, товщиною та положенням упорного елемента.

Коли достатньо полірування шийок

Полірування можливе лише тоді, коли діаметр, овальність, конусність і поверхнева твердість залишаються в допуску, а пошкодження обмежені дрібними слідами.

Полірування не усуває:

глибокі задири;
овальність;
конусність;
тріщини;
перегрів і втрату твердості;
сильне зменшення діаметра;
викривлення колінчастого вала.

Коли потрібне шліфування

Шийки шліфують до визначеного ремонтного розміру, якщо це дозволено виробником і після обробки зберігаються необхідні радіуси галтелей, твердість та геометрія.

Після шліфування потрібно:

підібрати відповідний ремонтний комплект;
перевірити всі діаметри;
відновити правильний напрям мікрорельєфу поверхні;
ретельно очистити внутрішні масляні канали;
перевірити биття;
за потреби виконати балансування;
контролювати радіуси переходів.

Для деяких колінчастих валів із поверхневим зміцненням звичайне шліфування може бути обмежене або заборонене.

Підготовка до встановлення

Повністю очистити блок, кришки й колінчастий вал.
Промити масляні канали.
Перевірити відсутність абразиву після механічної обробки.
Звірити маркування комплекту.
Розкласти вкладиші за опорами.
Перевірити верхні й нижні половини.
Звірити масляні отвори.
Перевірити кришки та напрям їх установлення.
Підготувати нові болти, якщо вони одноразові.
Перевірити сервісну процедуру затягування.

Установлення вкладишів

тильна сторона вкладиша та постіль повинні бути чистими й сухими;
між вкладишем і блоком не повинно бути оливи, герметика чи бруду;
замок повинен повністю увійти у відповідну виїмку;
краї вкладиша не пошкоджують інструментом;
масляні отвори повинні точно збігатися;
робочу поверхню змащують чистою моторною оливою або монтажним мастилом;
упорні елементи орієнтують за документацією;
кришки встановлюють тільки на свої місця;
болти наживляють вручну;
затягування виконують у визначеній послідовності.

Перевірка обертання під час складання

Після затягування кожної опори або перед переходом до наступного етапу перевіряють, чи обертається колінчастий вал плавно. Точна послідовність залежить від конструкції блока та нижньої плити.

Різке збільшення опору може вказувати на:

неправильний розмір вкладиша;
бруд під тильною поверхнею;
переплутані кришки;
неправильну орієнтацію;
деформовану постіль;
викривлений колінчастий вал;
надто малий зазор;
зміщене упорне півкільце.

Затягування корінних опор

Конструкція може використовувати окремі кришки, спільну нижню плиту, поперечні болти або комбінацію вертикального й бокового кріплення.

Потрібно дотримуватися:

послідовності затягування;
попередніх моментів;
основного моменту;
кутового довороту;
порядку бокових болтів;
вимог до мастила різьби;
правил повторного використання болтів;
процедури центрування упорного підшипника.

У частині двигунів перед остаточним затягуванням упорної опори колінчастий вал переміщують вперед і назад, щоб вирівняти упорні поверхні. Виконують лише процедуру конкретного двигуна.

Що перевірити одночасно

шатунні підшипники;
корінні й шатунні шийки колінчастого вала;
корінні постелі блока;
шатуни та їхні кришки;
масляний насос і його привод;
редукційний клапан;
маслоприймач;
масляні форсунки поршнів;
масляні канали блока й колінчастого вала;
комплект прокладок картера;
сальники колінчастого валу;
осьовий люфт і упорні поверхні;
маховик, демпфер і балансування обертового вузла.

Перший запуск після ремонту

Заповнити масляні канали й насос відповідно до процедури.
Установити новий масляний фільтр.
Залити оливу правильного допуску й в'язкості.
Провернути двигун вручну.
Створити тиск оливи без запуску, якщо це можливо.
Переконатися, що індикатор тиску гасне за допустимий час.
Запустити двигун без різкого підвищення обертів.
Перевірити фактичний тиск механічним манометром.
Прослухати нижню частину двигуна.
Перевірити оливу й фільтр після встановленого періоду обкатки.

Практичні випадки

Нові вкладиші швидко почали стукати

Їх установили на овальні шийки без шліфування. У частині кола зазор був нормальним, а в іншій зоні значно перевищував допустимий.

Після складання колінчастий вал обертався туго

Одна кришка корінної опори була встановлена не на своє місце. Геометрія постелі змінилася після затягування.

Новий вкладиш провернувся

Між його тильною поверхнею та постіллю залишилася олива. Відведення тепла й утримувальний натяг погіршилися.

Після ремонту залишився низький тиск оливи

Корінні зазори були в нормі, але редукційний клапан масляного насоса залишався відкритим.

Один вкладиш мав подряпини одразу після запуску

Після шліфування не очистили внутрішній канал колінчастого вала. Звідти в опору потрапив абразив.

Упорні півкільця швидко зносилися

Несправність зчеплення створювала постійне осьове навантаження на колінчастий вал.

Вкладиші мали різний характер зношування

Центральні опори були перевантажені через викривлення колінчастого вала та порушення співвісності постелей.

Після заміни двигун заклинив

Установили ремонтні вкладиші на шийки стандартного діаметра. Масляний зазор виявився надто малим.

Типові помилки діагностики

вважати будь-який стукіт несправністю корінних вкладишів;
оцінювати тиск лише за індикатором панелі;
не вимірювати тиск механічним манометром;
не оглядати масляний фільтр;
не перевіряти шатунні підшипники;
не вимірювати осьовий люфт;
робити висновок лише за зовнішнім виглядом одного вкладиша;
не аналізувати причину руйнування масляної плівки;
не перевіряти пальне або антифриз в оливі;
ігнорувати геометрію блока й колінчастого вала.

Типові помилки ремонту

встановлення нового комплекту без вимірювання шийок;
плутанина між STD і ремонтним розміром;
змішування селективних груп;
перестановка кришок корінних опор;
переплутані верхні й нижні половини;
перекритий масляний отвір;
бруд або олива під тильною поверхнею;
пошкодження вкладиша при встановленні;
неправильне положення упорних півкілець;
повторне використання одноразових болтів;
неправильний момент або кут затягування;
відсутність перевірки зазору;
неочищені масляні канали;
запуск без попереднього змащування;
неусунена несправність масляного насоса.

Пов'язані товарні групи

Часті питання

Чи входять шатунні вкладиші до комплекту?

Зазвичай ні. Комплект підшипників колінчастого вала означає корінні опори, а шатунні вкладиші продаються окремим набором.

Чи можна встановити нові вкладиші без шліфування колінвала?

Можна лише тоді, коли діаметри, овальність, конусність, поверхня шийок і робочі зазори відповідають нормативам.

Як визначити стандартний або ремонтний розмір?

Мікрометром вимірюють усі шийки та звіряють їх із документацією. Маркування старого вкладиша використовується лише як додаткова інформація.

Чи можна перевірити зазор Plastigage?

Так, але цей метод не показує овальність і конусність шийки. Для повної дефектації потрібні мікрометр і нутромір.

Чи потрібно змащувати вкладиші?

Робочу поверхню змащують чистою моторною оливою або монтажним мастилом. Тильну сторону й постіль залишають чистими та сухими.

Для чого потрібен замок на вкладиші?

Він позиціонує деталь під час складання. Основне утримання забезпечує натяг вкладиша в затягнутій постелі.

Чому вкладиш може провернутися?

Через втрату масляної плівки, перегрів, неправильний зазор, недостатній натяг, деформацію постелі, забруднення або помилки складання.

Чи можна замінити лише один пошкоджений вкладиш?

Потрібно дефектувати всі опори й колінчастий вал. Локальне пошкодження часто є наслідком системної проблеми зі змащенням або геометрією.

Чому після заміни залишається низький тиск?

Причиною можуть бути насос, редукційний клапан, маслоприймач, інші підшипники, неправильний зазор, забруднені канали або невідповідна олива.

Що перевірити після ремонту?

Фактичний тиск оливи, відсутність стукоту, плавність обертання, осьовий люфт, чистоту оливи й фільтра, герметичність та роботу системи змащення.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Висновок

Комплект підшипників колінчастого вала забезпечує обертання колінчастого вала на гідродинамічній масляній плівці та передає навантаження на блок двигуна. Комплект може містити верхні й нижні корінні вкладиші, фланцеву опору або окремі упорні півкільця.

Надійний ремонт починається не з вибору упаковки, а з дефектації. Потрібно виміряти шийки, постелі, радіальні зазори, осьовий люфт, перевірити масляні канали, насос і причину попереднього зношування.

Нові вкладиші не виправлять овальні шийки, деформовані постелі, забруднену систему змащення або недостатній тиск оливи. Точний підбір розміру, чисте складання, правильне затягування й попереднє створення тиску оливи визначають ресурс відремонтованого двигуна.