Комплект шатунних підшипників

Комплект шатунних підшипників - це набір тонкостінних підшипників ковзання, які встановлюються в нижні головки шатунів і працюють на шатунних шийках колінчастого вала. Канонічна англійська назва деталі - Conrod Bearing Set. Також застосовуються терміни Connecting Rod Bearing Set і Rod Bearing Set.

У ремонтній практиці ці деталі називають шатунними вкладишами. Кожна шатунна опора складається з двох півкілець: одне встановлюється в тіло шатуна, друге - у його кришку. Під час роботи між шийкою колінчастого вала та поверхнею вкладиша формується масляна плівка, яка не допускає постійного контакту металу з металом.

Комплект підбирають за кодом двигуна, діаметром і шириною шатунних шийок, конструкцією шатуна, стандартним або ремонтним розміром і, для частини двигунів, за селективною групою товщини.

Головний принцип: встановлення нових вкладишів без вимірювання шатунних шийок, нижніх головок шатунів і фактичного масляного зазору не є повноцінним ремонтом.

Не підбирайте комплект лише за моделлю автомобіля.
Не встановлюйте стандартні вкладиші на прошліфовані шийки.
Не визначайте ремонтний розмір тільки за старим маркуванням.
Не міняйте місцями шатуни та їхні кришки.
Не перевертайте кришку відносно шатуна.
Не підпилюйте замки або краї вкладишів.
Не шліфуйте робоче покриття наждачним папером.
Не наносьте оливу між тильною стороною вкладиша та шатуном.
Не використовуйте старі одноразові болти шатуна.
Не запускайте двигун після складання без попереднього заповнення системи змащення.

Призначення шатунних підшипників

Під час згоряння паливної суміші поршень через шатун передає велике навантаження на шатунну шийку колінчастого вала. Напрям і величина цього навантаження постійно змінюються протягом робочого циклу.

Шатунні вкладиші виконують такі функції:

забезпечують обертання шатуна навколо шатунної шийки;
передають силу від поршня до колінчастого вала;
утримують розрахований масляний зазор;
розподіляють навантаження по поверхні шийки;
відводять тепло від зони тертя;
зменшують втрати на тертя;
частково поглинають дрібні забруднення робочим шаром;
захищають шатун і колінчастий вал від прямого контакту;
забезпечують подачу оливи до пари тертя;
підтримують точне положення шатуна на шийці.

Чим шатунні підшипники відрізняються від корінних

Тип підшипника	Місце встановлення	Основне завдання
Шатунний	Між нижньою головкою шатуна та шатунною шийкою	Передавання навантаження від поршня до колінвала
Корінний	Між блоком двигуна та корінними шийками	Утримання колінчастого вала в блоці
Втулка верхньої головки	Між шатуном і поршневим пальцем	Робота поршневого пальця у верхній частині шатуна

Втулки верхньої головки шатуна не входять до комплекту шатунних вкладишів, якщо це окремо не зазначено виробником.

Що входить до комплекту

Повний набір для рядного чотирициліндрового двигуна зазвичай містить вісім півкілець - по дві половини на кожен шатун. Для двигунів з іншою кількістю циліндрів комплектність відрізняється.

У наборі можуть бути:

однакові верхні й нижні половини;
окремо позначені вкладиші для тіла шатуна та кришки;
вкладиші з різним матеріалом робочого шару;
посилені верхні половини для навантаженої сторони;
вкладиші із захисним полімерним покриттям;
деталі однієї або кількох селективних груп.

Болти шатуна зазвичай до комплекту вкладишів не входять і замовляються окремо.

Верхня та нижня половини

У частини двигунів обидві половини мають однакову конструкцію. В інших верхній вкладиш, який установлюється в тіло шатуна та сприймає основне навантаження від згоряння, має інший матеріал або посилене покриття.

Відмінності можуть стосуватися:

товщини робочого шару;
кольору або маркування;
наявності полімерного покриття;
розташування замка;
масляного отвору;
ширини вкладиша;
форми країв і фасок.

Положення половин визначають за каталогом і документацією двигуна. Візуальна схожість не доводить взаємозамінність.

Як вкладиш утримується в шатуні

Незатягнутий вкладиш має трохи більший радіус, ніж постіль нижньої головки. Після встановлення його краї незначно виступають над площиною роз'єму.

Коли кришка затягується, виникає розрахований натяг - crush. Він:

щільно притискає вкладиш до шатуна;
утримує його від провертання;
забезпечує відведення тепла;
формує правильну внутрішню геометрію опори.

Замок на краю вкладиша переважно задає положення під час складання. Основне утримання забезпечує натяг у затягнутій нижній головці.

Будова вкладиша

Сталева основа. Надає деталі форму та жорсткість.
Несучий шар. Виготовляється з алюмінієвого або мідного сплаву.
Проміжний бар'єрний шар. Стабілізує багатошарову конструкцію.
М'яке покриття. Полегшує припрацювання та утримує дрібні частинки.
Полімерний шар. Зменшує тертя при запуску й короткочасному дефіциті оливи.

Високонавантажені дизельні, турбовані або спортивні двигуни можуть використовувати спеціальні матеріали, які не слід замінювати зовні схожим стандартним комплектом.

Як утворюється масляна плівка

Під час обертання шатунна шийка затягує оливу в клиноподібний зазор. Гідродинамічний тиск відокремлює поверхні. За нормального режиму шийка не повинна постійно торкатися вкладиша.

Стабільність плівки залежить від:

масляного зазору;
в'язкості та температури оливи;
тиску й продуктивності насоса;
частоти обертання;
навантаження на двигун;
геометрії шийки та шатуна;
чистоти масляних каналів;
наявності пального, антифризу або абразиву в оливі.

Надто малий зазор викликає перегрів, недостатній потік оливи та прихоплення. Надмірний зазор знижує тиск, створює ударне навантаження й викликає стукіт.

Стандартні та ремонтні розміри

Стандартний розмір

Вкладиші з позначенням STD застосовуються з шатунними шийками заводського номінального діаметра.

Ремонтний розмір

Після шліфування шийки її діаметр зменшується. Для компенсації встановлюються товстіші ремонтні вкладиші.

Поширені позначення:

0,25 мм;
0,50 мм;
0,75 мм;
1,00 мм;
US або Undersize;
перша, друга та наступні ремонтні групи.

Важливо: позначення 0,25 мм зазвичай стосується зменшення діаметра шийки. Система маркування конкретного виробника повинна бути перевірена за каталогом.

Селективні групи

Частина двигунів із заводу використовує кілька близьких класів товщини. Групи визначаються кодами на колінчастому валу й шатуні або результатами точних вимірювань.

Різниця між класами може становити кілька тисячних міліметра. Довільне змішування груп змінює масляний зазор.

Основні причини зношування

низький рівень моторної оливи;
низький тиск масла;
затримка подачі оливи після запуску;
несправний масляний насос;
засмічений маслоприймач або фільтр;
перекриті канали колінчастого вала;
розрідження оливи пальним;
потрапляння антифризу;
абразивне забруднення;
невідповідна в'язкість оливи;
перегрів двигуна;
детонація або передчасне займання;
надмірний тиск наддуву;
різке навантаження непрогрітого двигуна;
гідроудар;
овальні або конусні шийки;
деформована нижня головка шатуна;
неправильний масляний зазор;
помилки встановлення;
повторне використання розтяжних болтів.

Типові пошкодження

Рівномірне стирання

Робочий шар поступово зношується по всій поверхні. Причинами можуть бути великий пробіг, забруднена олива або постійно недостатня товщина масляної плівки.

Поздовжні подряпини

Зазвичай вказують на тверді частинки в оливі, неочищені канали або залишки абразиву після шліфування.

Знос одного краю

Можливі конусність шийки, перекіс шатуна, деформація нижньої головки, переплутана кришка або вигин шатуна.

Втомне відшарування

На поверхні з'являються тріщини й ділянки відокремленого шару. Причиною можуть бути детонація, перевантаження, надмірний зазор або неправильний матеріал вкладиша.

Перегрів і прихоплення

Покриття темніє, розмазується або переноситься на шийку. Це ознака руйнування масляної плівки.

Провертання вкладиша

Вкладиш зміщується в нижній головці, перекриває подачу оливи та пошкоджує шатунну шийку. Часто деформується сам шатун, а його подальше використання стає неможливим.

Ознаки несправності

ритмічний металевий стукіт із нижньої частини двигуна;
посилення стукоту під навантаженням;
шум при різкому наборі або скиданні обертів;
зниження тиску оливи на прогрітому двигуні;
миготіння індикатора тиску на холостому ходу;
мідний, бронзовий або сріблястий пил у піддоні;
металеві частинки в масляному фільтрі;
запізнення появи тиску після запуску;
раптовий сильний стукіт після втрати оливи;
заклинювання двигуна;
руйнування шатуна та блока в критичному випадку.

Небезпека: поєднання металевого стукоту й індикатора низького тиску оливи вимагає негайної зупинки двигуна. Подальша робота може завершитися провертанням вкладиша та руйнуванням блока.

З чим плутають шатунний стукіт

знос корінних вкладишів;
стукіт поршня в циліндрі;
зношування поршневого пальця;
детонацію під навантаженням;
несправний двомасовий маховик;
шум привода ГРМ;
несправний демпфер шківа колінвала;
зношені опори двигуна;
шум паливної форсунки;
несправність навісного агрегату.

Діагностика без розбирання

Перевірити рівень і стан моторної оливи.
Уточнити її в'язкість і допуск.
Виміряти тиск механічним манометром.
Перевірити датчик тиску масла.
Порівняти шум холодного й прогрітого двигуна.
Визначити залежність стукоту від обертів і навантаження.
Оглянути оливу та розрізати масляний фільтр.
Перевірити оливу на пальне й антифриз.
Локалізувати звук механічним стетоскопом.
Перевірити масляний насос, маслоприймач і редукційний клапан.

Відключення окремого циліндра іноді змінює шатунний стукіт через зменшення навантаження, але такий тест не є остаточним доказом і повинен виконуватися безпечним способом.

Перевірка після розбирання

вигляд обох половин кожного підшипника;
характер зношування по циліндрах;
діаметр шатунних шийок;
овальність і конусність;
шорсткість, задири й тріщини;
ширина шийок;
внутрішній діаметр нижніх головок шатунів;
овальність і конусність постелей;
бічний зазор шатунів;
стан кришок і площин роз'єму;
стан болтів і різьби;
чистота масляних каналів колінчастого вала.

Вимірювання шатунних шийок

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

Так визначають:

фактичний діаметр;
овальність;
конусність;
локальне зношування;
відповідність стандартному або ремонтному розміру.

Штангенциркуль не має достатньої точності для підбору шатунних вкладишів.

Перевірка нижньої головки шатуна

Кришку встановлюють тільки на свій шатун і в правильному напрямку. Болти затягують за штатною процедурою, після чого нутроміром вимірюють постіль.

Перевіряють:

внутрішній діаметр;
овальність;
конусність;
деформацію після затягування;
зміщення площин роз'єму;
стан поверхні під вкладишем;
натяг нового вкладиша.

Кришки шатунів із фрактурним роз'ємом мають унікальну поверхню стику. Їх не переставляють, не шліфують довільно та не замінюють кришкою від іншого шатуна.

Вимірювання масляного зазору

Мікрометр і нутромір

Зазор визначають як різницю між внутрішнім діаметром затягнутої нижньої головки з установленими вкладишами та діаметром відповідної шатунної шийки.

Plastigage

Очистити шийку та вкладиш від оливи.
Покласти калібровану нитку вздовж шийки.
Установити кришку.
Затягнути болти за процедурою.
Не провертати колінчастий вал.
Зняти кришку.
Порівняти ширину смуги зі шкалою.

Plastigage зручний для контрольної перевірки, але не показує овальність шийки та деформацію шатуна.

Бічний зазор шатуна

Між шатуном і щоками колінчастого вала залишається визначений бічний зазор. Він забезпечує рух шатуна й відведення оливи.

Надто малий зазор може спричинити прихоплення після нагрівання. Надмірний зазор збільшує витік оливи й може супроводжуватися механічним шумом.

Підбір комплекту

VIN автомобіля;
код і серійний номер двигуна;
дата виробництва;
OE-номер комплекту;
кількість циліндрів;
діаметр і ширина шатунної шийки;
стандартний або ремонтний розмір;
величина ремонтного зменшення;
селективна група товщини;
розташування замків;
матеріал робочого шару;
наявність посиленого верхнього вкладиша;
наявність полімерного покриття;
конструкція шатуна та кришки;
технічна ревізія колінчастого вала.

Коли потрібне шліфування колінвала

Шатунні шийки шліфують до ремонтного розміру, якщо це дозволено виробником і неможливо відновити поверхню простим поліруванням.

Після обробки необхідно:

перевірити діаметр кожної шийки;
контролювати овальність і конусність;
зберегти правильні радіуси галтелей;
відновити потрібну шорсткість;
очистити внутрішні масляні канали;
перевірити радіальне биття;
підібрати точний ремонтний комплект;
за потреби виконати балансування.

Для колінчастих валів із поверхневим зміцненням можливість шліфування перевіряють окремо.

Ремонт або заміна шатуна

Якщо нижня головка втратила геометрію, нові вкладиші не забезпечать правильний зазор і натяг.

Залежно від конструкції можливі:

контроль і калібрування постелі;
відновлення традиційного шатуна з подальшим хонінгуванням;
заміна втулок і болтів;
заміна окремого шатуна;
заміна комплекту шатунів за ваговими групами.

Фрактурно-розділений шатун часто не допускає звичайного ремонту площин. Рішення приймають за документацією конкретного двигуна.

Підготовка до встановлення

Очистити колінчастий вал, шатуни й кришки.
Промити масляні канали.
Видалити залишки абразиву після обробки.
Звірити розмір і маркування комплекту.
Розкласти вкладиші за шатунами.
Перевірити верхні та нижні половини.
Звірити положення замків.
Підготувати нові болти, якщо вони одноразові.
Перевірити процедуру затягування.
Підготувати чисте монтажне мастило або моторну оливу.

Правила встановлення

тильна сторона вкладиша та постіль мають бути чистими й сухими;
замок повністю встановлюється у виїмку;
між вкладишем і шатуном не залишають оливу чи герметик;
робочу поверхню змащують чистою оливою або монтажним мастилом;
кришку встановлюють тільки на свій шатун;
орієнтацію шатуна й кришки не змінюють;
болти наживляють вручну;
виконують точний момент і кут затягування;
після складання перевіряють вільне обертання колінвала;
контролюють бічний зазор кожного шатуна.

Болти шатуна

Болт шатуна працює при великих змінних навантаженнях. У багатьох двигунах застосовуються розтяжні болти TTY.

Під час складання враховують:

можливість повторного використання;
загальну довжину болта;
стан різьби;
умови змащування;
попередній момент;
кутовий доворот;
порядок затягування;
метод контролю подовження болта, якщо він передбачений.

Гайковерт не забезпечує точне затягування шатунного кріплення.

Перевірка під час складання

Після встановлення кожної кришки колінчастий вал повинен обертатися плавно. Різке збільшення опору може означати:

неправильний розмір вкладиша;
бруд під тильною стороною;
переплутану кришку;
неправильну орієнтацію;
деформований шатун;
овальну шийку;
надто малий зазор;
неправильне затягування болтів.

Що перевірити одночасно

комплект корінних підшипників;
шатунні та корінні шийки колінчастого вала;
нижні й верхні головки шатунів;
втулки верхніх головок шатунів;
поршневі пальці;
масляний насос і редукційний клапан;
маслоприймач;
масляні форсунки охолодження поршнів;
канали колінчастого вала;
комплект прокладок картера;
масляний піддон і фільтр;
причину забруднення або розрідження оливи.

Перший запуск після ремонту

Заповнити масляний насос і канали за процедурою.
Установити новий масляний фільтр.
Залити оливу потрібного допуску й в'язкості.
Провернути двигун вручну.
Створити тиск оливи без запуску, якщо це можливо.
Запустити двигун без різкого збільшення обертів.
Перевірити тиск механічним манометром.
Прослухати двигун на різних обертах без великого навантаження.
Оглянути оливу та фільтр після початкової роботи.
Дотримуватися рекомендованого режиму обкатки.

Практичні випадки

Нові вкладиші швидко почали стукати

Їх установили на овальні шийки без шліфування. В окремих положеннях зазор значно перевищував допустимий.

Після затягування один шатун заклинив

Кришку встановили від іншого шатуна. Внутрішня геометрія нижньої головки порушилася.

Вкладиш провернувся після короткого пробігу

Між його тильною стороною та шатуном залишилася олива, а болти не створили розрахованого натягу.

Новий комплект отримав подряпини

Після шліфування не промили канал колінчастого вала. Абразив потрапив безпосередньо в опору.

Низький тиск після ремонту не зник

Шатунні зазори були правильними, але редукційний клапан масляного насоса залишався відкритим.

Знос був тільки на одному краї

Шатун був зігнутий після гідроудару, тому нижня головка працювала з перекосом.

Двигун заклинив після встановлення

Ремонтні вкладиші встановили на шийки стандартного діаметра. Робочий зазор виявився недостатнім.

Повторно пошкодився один циліндр

Масляний канал відповідної шатунної шийки залишався частково перекритим забрудненням.

Типові помилки діагностики

вважати будь-який нижній стукіт шатунним;
оцінювати тиск тільки за лампою;
не перевіряти масляний фільтр;
не аналізувати пальне або антифриз в оливі;
не перевіряти корінні підшипники;
не вимірювати шийки мікрометром;
оцінювати стан тільки одного вкладиша;
не перевіряти деформацію шатуна;
не шукати причину втрати масляної плівки;
не перевіряти насос і маслоприймач.

Типові помилки ремонту

встановлення без вимірювання шийок;
плутанина між STD і ремонтним розміром;
змішування селективних груп;
перестановка шатунних кришок;
неправильний напрям кришки;
переплутані верхні й нижні половини;
олива або бруд під вкладишем;
повторне використання болтів TTY;
неправильний момент або кут;
відсутність перевірки зазору;
неочищені канали колінвала;
відсутність контролю бічного зазору;
запуск без попереднього змащування;
невідремонтований масляний насос;
неусунена причина первинного руйнування.

Пов'язані товарні групи

Часті питання

Чи входять корінні вкладиші до комплекту?

Зазвичай ні. Шатунні та корінні вкладиші постачаються окремими наборами.

Чи можна замінити вкладиші без шліфування колінвала?

Так, якщо діаметр, овальність, конусність і поверхня шийок відповідають нормативам, а робочий зазор залишається допустимим.

Як визначити ремонтний розмір?

Усі шатунні шийки вимірюють мікрометром і порівнюють із заводськими розмірами. Напис на старому вкладиші є лише додатковою інформацією.

Чи можна перевірити зазор Plastigage?

Так, але цей метод не замінює вимірювання овальності, конусності та геометрії нижньої головки шатуна.

Чи потрібно змащувати вкладиші?

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

Чому не можна міняти кришки шатунів місцями?

Кожна кришка обробляється разом зі своїм шатуном. Перестановка порушує форму й співвісність нижньої головки.

Чому провертає шатунний вкладиш?

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

Чи можна замінити тільки один пошкоджений комплект на одному шатуні?

Спочатку дефектують усі шийки, шатуни, корінні опори та систему змащення. Пошкодження одного циліндра може мати загальну причину.

Чому після заміни залишається низький тиск?

Причиною можуть бути корінні зазори, насос, редукційний клапан, маслоприймач, забруднені канали або невідповідна олива.

Що перевірити після ремонту?

Фактичний тиск оливи, відсутність стукоту, плавність обертання, чистоту фільтра, герметичність і стан оливи після початкової роботи.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Висновок

Комплект шатунних підшипників забезпечує роботу нижніх головок шатунів на шатунних шийках колінчастого вала. Під час обертання між поверхнями повинна постійно підтримуватися гідродинамічна масляна плівка.

Перед установленням потрібно виміряти шийки, нижні головки шатунів, робочі й бічні зазори, перевірити болти, масляні канали, насос і причину зношування старих деталей.

Нові вкладиші не виправлять овальну шийку, деформований шатун, забруднену систему змащення або недостатній тиск оливи. Ресурс ремонту визначають точний підбір розміру, чистота складання, правильне затягування та попереднє заповнення системи оливою.