ПЕРЕЙТИ К НАЧАЛУ СТРАНИЦЫ
Интернет магазин запчастей: +7 (495) 984 3220
Адреса доставки запчастей

Москва, Ленинградский проспект, 64, институт МАДИ


Московская область, Ленинградское ш. 34-й км. Полигон МАДИ

Поиск запчастей

Код запчасти:

Сортировать:   


Вход в магазин

Логин:

Пароль:


Ремонт и обслуживание


Каталоги запчастей


Свежие темы форума



Новости



Результаты опроса по BMW
Сколько Вы тратите на обслуживание своего в год?
Какой расход масла у Вашего авто?
Сколько лет Вашему авто?
С какой периодичностью (по пробегу) Вы обслуживаете свое авто?
Перейти на главную страницу сайта


Узлы и детали дизельного двигателя. Компоненты системы Часть 3

06 июня 2011

Подшипники

Как уже упоминалось, коленчатый вал в дизельном двигателе BMW устанавливается в подшипники с обеих сторон шатунной шейки. Эти коренные подшипники удерживают коленчатый вал в блок-картере. Нагруженная сторона находится в крышке подшипника. Здесь воспринимается сила, возникающая в процессе сгорания.
Для надежной работы двигателя требуются малоизнашивающиеся коренные подшипники. Поэтому используются вкладыши подшипников, поверхность скольжения которых покрыта специальным подшипниковым материалам. Поверхность скольжения находится внутри, т. е. вкладыши подшипников не вращаются вместе с валом, а закреплены в блок-картере.
Малый износ обеспечивается в том случае, если поверхности скольжения разделяются тонкой масляной пленкой. Значит, должна быть обеспечена достаточная подача масла. Идеально это осуществляется с ненагруженной стороны, т. е. в данном случае со стороны постели коренного подшипника. Смазка моторным маслом происходит через смазочное отверстие. Круговая канавка (в радиальном направлении) улучшает распределение масла. Однако, она уменьшает поверхность скольжения и, тем самым, увеличивает действующее давление. Точнее говоря, подшипник делится на две половинки с меньшей несущей способностью. Поэтому масляные канавки обычно находятся только в ненагруженной зоне. Моторное масло, кроме того, охлаждает подшипник.

Подшипники с трехслойным вкладышем
Коренные подшипники коленчатого вала, к которым предъявляются высокие требования, часто выполняются, как подшипники с трехслойным вкладышем. На металлическое покрытие подшипников {например, свинцовистая или алюминиевая бронза) на стальной вкладыш дополнительно гальванически наносится слой баббита. Это дает улучшение динамических свойств. Прочность подобного слоя тем выше, чем тоньше слой. Толщина баббита составляет ок. 0,02 мм, толщина металлического основания подшипника - между 0,4 и 1 мм.

Подшипники с напылением
Другим типом подшипников коленчатого вала является подшипник с напылением. При этом речь идет о подшипнике с трехслойным вкладышем с напыленным на поверхность скольжения слоем, выдерживающим очень высокие нагрузки. Такие подшипники находят применение в высоконагруженных двигателях.
Подшипники с напылением по свойствам материала очень твердые. Поэтому такие подшипники, как правило, используются в местах, в которых имеют место самые большие нагрузки. Это значит, что подшипники с напылением устанавливаются только с одной стороны (со стороны давления). С противоположной стороны всегда устанавливается более мягкий подшипник, а именно подшипник с трехслойным вкладышем. Более мягкий материал такого подшипника в состоянии вбирать из детали частицы грязи. Это чрезвычайно важно для предотвращения его повреждения.
При вакуумировании отделяются мельчайшие частицы. С помощью электромагнитных полей эти частицы наносятся на поверхность скольжения подшипника с трехслойным вкладышем. Такой процесс называют напылением. Напыленный слой скольжения отличается оптимальным распределением отдельных составляющих.
Подшипники с напылением в районе коленчатого вала устанавливаются в дизельных двигателях BMW с максимальной мощностью и в ТОР-вариантах.

Рис. 27 - Подшипники с напылением
1- Стальной вкладыш
2- Свинцовистая бронза или высокопрочный алюминиевый сплав
3- Напыленный слой

Осторожное обращение с вкладышами подшипников имеет большое значение, т. к. очень тонкий металлический слой подшипника не в состоянии компенсировать пластическую деформацию.
Подшипники с напылением можно различить по выбитой букве „S" на обратной стороне крышки подшипника.

Упорный подшипник
Коленчатый вал имеет только один упорный подшипник, который часто называют центрирующим или упорным подшипником. Подшипник удерживает коленчатый вал в осевом направлении и должен воспринимать силы, действующие в продольном направлении. Эти силы возникают под действием:

  •    шестерни с косыми зубьями для привода масляного насоса;
  •    привода управления сцеплением;
  •    ускорения автомобиля.

Упорный подшипник может иметь форму подшипника с буртиком или составного подшипника с упорными полукольцами.
Упорный подшипник с буртиком имеет 2 шлифованные опорные поверхности для коленчатого вала и опирается на постель коренного подшипника в блок-картере. Подшипник С буртиком - это одночастная половинка подшипника, с плоской поверхностью, перпендикулярной или параллельной оси. На более ранние двигатели устанавливалась только одна половинка подшипника с буртиком. Коленчатый вал имел осевую опору только 180°.
Составные подшипники состоят из нескольких деталей. При такой технологии на обеих сторонах устанавливается по одному упорному полукольцу. Они обеспечивают стабильное, свободное соединение с коленчатым валом. Благодаря этому упорные полукольца подвижны и прилегают равномерно, что уменьшает износ. В современных дизельных двигателях для направления коленчатого вала устанавливаются две половинки составного подшипника. Благодаря этому коленчатый вал имеет опору 360°, что обеспечивает очень хорошую устойчивость к осевому перемещению.
Важно, чтобы обеспечивалась смазка моторным маслом. Причиной отказа упорного подшипника, как правило, является перегрев.
Изношенный упорный подшипник начинает шуметь, прежде всего, в районе демпфера крутильных колебаний. Другим симптомом могут быть неисправности датчика коленчатого вала, что у автомобилей с автоматической коробкой передач проявляется через жесткие толчки при переключении передач.

Шатуны с подшипниками Общая информация
Шатун в кривошипно-шатунном механизме соединяет поршень с коленчатым валом. Он преобразует прямолинейное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кроме того, он передает силы, возникающие при сгорании топлива и действующие на поршень, от поршня на коленчатый вал. Т. к. он является деталью, которая испытывает очень большие ускорения, то его масса оказывает непосредственное влияние на мощность и плавность работы двигателя. Поэтому при создании максимально комфортно работающих двигателей придается большое значение оптимизации массы шатунов. Шатун испытывает нагрузки сил воздействия газов в камере сгорания и инерционных масс (включая свою собственную). На шатун действуют переменные нагрузки сжатия и растяжения. В высокооборотных бензиновых двигателях нагрузки растяжения являются определяющими. Кроме того, вследствие боковых отклонений шатуна возникает центробежная сила, которая вызывает изгиб.

Особенностями шатунов являются:

  •    двигатели М47/ М57/ М67: части подшипников на стержне шатуна выполняются в виде подшипников с напылением;
  •    двигатель М57: шатун такой же, как у двигателя М47, материал С45 V85;
  •    двигатель М67: трапециевидный шатун с нижней головкой, выполненной методом разлома, материал С70;
  •    M67TU: толщина стенок вкладышей шатунных подшипников увеличена до 2 мм. Шатунные болты впервые устанавливаются с герметиком.



Шатун передает усилие и дниже-ние oт поршня на коленчатый вал. Шатуны сегодня изготавливают из ковкой стали, а разъем на большой головке делают методом разлома. Разлом, кроме прочего, имеет те преимущества, что плоскости разьема не требуют дополнительной обработки и обе части точно позиционируются относительно друг друга.

Конструкция
Шатун имеет две головки. Через малую головку шатун соединяется с поршнем с помощью поршневого пальца. Из-за боковых отклонений шатуна во время вращения коленчатого вала он должен иметь возможность вращаться в поршне. Это осуществляется с помощью подшипника скольжения. Для этого в малую головку шатуна запрессовывается втулка.
Через отверстие в этом конце шатуна (со стороны поршня) к подшипнику подводится масло. Со стороны коленчатого вала находится большая разъемная головка шатуна. Большая головка шатуна разделяется для того, чтобы шатун можно было соединить с коленчатым валом. Работа этого узла обеспечивается подшипником скольжения. Подшипник скольжения состоит из двух вкладышей. Смазочное отверстие в коленчатом вале обеспечивает подшипник моторным маслом.
На следующих рисунках показана геометрия стержней шатунов с прямым и косым разъемами. Шатуны с косым разъемом применяются в основном в V-образных двигателях.
V-образные двигатели вследствие больших нагрузок имеют большой диаметр шатунных шеек. Косой разъем позволяет сделать блок-картер компактнее, т. к. при вращении коленвала он описывает меньшую кривую в нижней части.

Рис. 28 - Шатун трапециевидной формы
1- Поршни
2- Поверхности, передающие силы
3- Поршневой палец
4- Стержень шатуна

Шатун трапециевидной формы
В случае трапециевидного шатуна малая головка в поперечном сечении имеет форму трапеции. Это значит, что шатун становится тоньше от основания, прилегающего к стержню шатуна, к концу у малой головки шатуна. Это позволяет дополнительно уменьшить массу, т. к. с „ненагруженной" стороны экономится материал, в то время как на нагруженной стороне сохраняется полная ширина подшипника. Кроме того, это позволяет уменьшить расстояние между бобышками, что, в свою очередь, уменьшает прогиб поршневого пальца. Другое преимущество - отсутствие смазочного отверстия в малой головке шатуна, т. к. масло поступает через скошенную боковину подшипника скольжения. Вследствие отсутствия отверстия исключается его отрицательное влияние на прочность, что позволяет сделать шатун в этом месте еще тоньше. Таким образом не только экономится масса, но и получается выигрыш в пространстве поршня.

Рис.29 Шатун с косым разъемом
1- Смазочное отверстие
2- Подшипник скольжения
3- Стержень шатуна
4- Вкладыш подшипника
5- Вкладыш подшипника
6- Крышка шатуна
7- Шатунные болты

Изготовление и свойства
Заготовка шатуна может быть выполнена различными способами.

Горячая штамповка
Исходным материалом для изготовления заготовки шатуна служит стальной стержень, который нагревается прим. до 1250-1300 "С. Прокаткой осуществляется перераспределение масс в сторону головок шатуна. При образовании основной формы во время штамповки за счет лишнего материала образуется облой, который затем снимается. При этом также проде-лываются отверстия головок шатуна. В зависимости от легирования стали после штамповки свойства улучшаются с помощью термической обработки.

Литье
При литье шатунов используется модель из пластмассы или металла. Эта модель состоит из двух половинок, которые вместе образуют шатун. Каждая половинка формуется в песке, так что соответственно получаются обратные половинки. Если их теперь соединить, получается форма для отливки шатуна. Для большей эффективности в одной литейной форме отливают рядом друг с другом много шатунов. Форма заполняется жидким чугуном, который затем медленно остывает.

Обработка
Независимо от того, как были изготовлены заготовки, они обрабатываются резанием до окончательных размеров.
Для обеспечения равномерной работы двигателя шатуны должны иметь заданную массу в узких пределах допуска. Раньше для этого задавались дополнительные размеры на обработку, которые затем при необходимости фрезеровались При современных способах изготовления технологические параметры контролируются настолько точно, что это позволяет изготавливать шатуны в допустимых пределах по массе.
Обрабатываются лишь торцевые поверхности большой и малой головок и сами головки шатуна. Если разъем головки шатуна выполняется резанием, то поверхности разъема необходимо обрабатывать дополнительно. Внутренняя поверхность большой головки шатуна после этого высверливается и хонингуется.

Выполнение разъема методом разлома
В этом случае большая головка делится в результате разлома. При этом заданное место разлома намечается кернением протяжкой или с помощью лазера. Затем головка шатуна зажимается на специальной оправке из двух частей и разделяется запрессовкой клина.
Для этого необходим материал, который ломается, не вытягиваясь перед этим слишком сильно (деформация < 30 мм). С помощью продувки сжатым воздухом с поверхности разлома удаляются посторонние частицы.
При разломе крышки шатуна, как в случае стального шатуна, так и в случае шатуна из порошковых материалов, образуется поверхность разлома. Такая структура поверхности точно центрирует крышку коренного подшипника при установке на стержень шатуна.
Разлом имеет то преимущество, что не требуется никакой дополнительной обработки поверхности разъема. Обе половинки точно совпадают друг с другом. Позиционирование с помощью центрирующих втулок или болтов не требуется. Если крышка шатуна перепутана стороной или устанавливается на другой стержень шатуна, структура разлома обоих частей разрушается, и крышка не центрируется. В этом случае необходимо заменить весь шатун на новый.

Резьбовое крепление

Резьбовое крепление шатуна требует особого подхода, т. к. оно подвергается очень высоким нагрузкам.
Резьбовые крепления шатунов подвергаются при вращении коленвала очень быстро изменяющимся нагрузкам. Т. к. шатун и болты его крепления относятся к подвижным деталям двигателя, их масса должна быть минимальной. Кроме того, ограниченность места требует компактного резьбового крепления. Отсюда следует очень высокая нагрузка на резьбовое крепление шатуна, которое требует особенно осторожного обращения.
Подробные данные по резьбовым креплениям шатунов такие, как резьба, порядок затяжки и т. п. см. TIS и ЕТК.
При установке нового комплекта шатунов:
шатунные болты можно затягивать при установке шатуна только один раз для проверки зазора подшипника и затем при окончательной установке. Т. к. шатунные болты уже трижды затягивались при обработке шатуна, они уже достигли своей максимальной прочности при растяжении.
Если шатуны используются еще раз, а заменяются только шатунные болты: шатунные болты нужно затянуть еще раз после проверки зазоров подшипников, снова ослабить и затянув в третий раз довести до максимальной прочности при растяжении.
Если шатунные болты затягивались не менее трех раз или более пяти раз, это ведет к повреждению двигателя.

Нагрузка
Максимальная нагрузка на резьбовое крепление шатуна имеет место при максимальной частоте вращения без нагрузки, например, в режиме принудительного холостого хода. Чем больше частота вращения, тем выше действующие силы инерции. В режиме принудительного холостого хода топливо не впрыскивается, т. е. сгорание отсутствует. В рабочем такте не поршни воздействуют на коленчатый вал, а наоборот. Коленчатый вал тянет поршни против их инерции вниз, что ведет к нагрузке шатунов на растяжение. Эта нагрузка воспринимается резьбовым креплением шатунов.
Даже при таких условиях нужно, чтобы в разъеме между стержнем шатуна и крышкой не образовывалось зазора. По этой причине шатунные болты при сборке двигателя на заводе затягиваются до предела текучести. Предел текучести означает: болт начинает пластически деформироваться. При продолжении затяжки усилие прижима не увеличивается. При сервисном обслуживании это обеспечивается затяжкой с заданным моментом и на заданный угол.

Поршень с кольцами и поршневым пальцем

Поршни преобразуют давление газа, возникающее при сгорании, в движение Форма днища поршня является определяющей для смесеобразования. Поршневые кольца обеспечивают тщательное уплотнение камеры сгорания и регулируют толщину масляной пленки на стенке цилиндра.
Общая информация
Поршень - это первое звено в цепи деталей, передающих мощь двигателя. Задача поршня состоит в том, чтобы воспринять возникающие при сгорании силы давления и передать их через поршневой палец и шатун на коленчатый вал. Т. е. он преобразует термическую энергию сгорания в механическую энергию. Кроме того, поршень должен вести верхнюю головку шатуна. Поршень вместе с поршневыми кольцами должен препятствовать выбросу из камеры сгорания газов и расхода масла, и делать это надежно и при всех режимах работы двигателя. Имеющееся на поверхностях контакта масло помогает герметизации. Поршни дизельных двигателей BMW изготавливаются исключительно из алюминиево-кремниевых сплавов. Устанавливаются так называемые автотермические поршни со сплошной юбкой, у которых включенные в отливку стальные полоски служат для уменьшения установочных зазоров и регулирования количества тепла, выделяемого двигателем. Для подборки материала в пару к стенкам цилиндров из серого чугуна на поверхность юбки поршня наносится слой графита (методом полужидкостного трения), благодаря которому уменьшается трение и улучшаются акустические характеристики.

Механическая нагрузка
Возрастающие мощности двигателей увеличивают требования к поршням. Для разъяснения нагрузки на поршень приведем следующий пример: двигатель M67TU2 ТОР имеет частоту вращения, ограничиваемую регулятором, 5000 об/мин. Это значит, каждую минуту поршни 10000 раз проделывают путь вверх и вниз.

Как часть кривошипно-шатунного механизма поршень испытывает нагрузки:

  •    сил давления газов, образующихся при сгорании;
  •    подвижных инерционных деталей;
  •    силы бокового увода;
  •    момента в центре тяжести поршня, который вызван расположением поршневого пальца со смещением относительно центра.

Силы инерции движущихся возвратно-поступательно деталей возникают вследствие движения самого поршня, поршневых колец, поршневого пальца и детали шатуна. Силы инерции возрастают в квадратичной зависимости от частоты вращения. Поэтому в высокооборотных двигателях очень важна малая масса поршней вместе с кольцами и поршневыми пальцами. В дизельных двигателях днища поршней подвергаются особенно большой нагрузке вследствие давления воспламенения, достигающего 180 бар.
Отклонение шатуна создает боковую нагрузку поршня перпендикулярно к оси цилиндра. Это действует так, что поршень соответственно после нижней или верхней мертвой точки прижимается от одной стороны стенки цилиндра к другой. Такое поведение называется сменой прилегания или сменой стороны. Для уменьшения шумов в поршнях и износа поршневой палец часто располагается со смещением от центра прим. 1-2 мм (дезаксиально), Благодаря этому возникает момент, который оптимизирует поведение поршня при смене прилегания.

Термическая нагрузка
Очень быстрое превращение запасенной в топливе химической энергии в термическую ведет при сгорании к экстремальным температурам и увеличению давления. В камере сгорания возникают пиковые температуры газа до 2600 °С. Большая часть этого тепла передается стенкам, ограничивающим камеру сгорания. Снизу камеру сгорания ограничивает днище поршня. Остальное тепло выбрасывается вместе с отработавшим газом.
Тепло, образующееся при сгорании, передается через поршневые кольца стенкам цилиндра и затем охлаждающей жидкости. Остальное тепло через внутреннюю поверхность поршня отдается смазочному или охлаждающему маслу, которое через масляные форсунки подается на эти нагруженные места. В сильно нагруженных дизельных двигателях в поршне имеется дополнительный смазочный канал. Небольшая часть тепла при газообмене передается поршнем холодному свежему газу. Термическая нагрузка распределяется по поршню неравномерно. Самая высокая температура на верхней поверхности днища составляет ок. 380 °С, она уменьшается к внутренней стороне поршня. На юбке поршня температура прим. 150 °С.
Такой нагрев ведет к расширению материала и создает опасность задира поршня. Различное тепловое расширение компенсируется соответствующей формой поршня (например, овальным поперечным сечением или коническим поясом поршневых колец).

Конструкция

У поршня различают следующие основные области:

  •    днище поршня;
  •    пояс поршневых колец с каналом охлаждения;
  •    юбка поршня;
  •    бобышка поршня.

В дизельных двигателях BMW в днище поршня имеется полость камеры сгорания. Форма полости определяется процессом сгорания и расположением клапанов. Область пояса поршневых колец является нижней частью так называемого огневого пояска, между днищем поршня и первым поршневым кольцом, так же как и перемычка между 2-м поршневым кольцом и маслосъемным кольцом.

Рис.31 - Поршень
1- Днище поршня
2- Канал охлаждения
3- Вставка для поршневых колец
4- Канавка 1-го поршневого уплотнительного кольца
5- Канавка 2-го поршневого уплотнительного кольца
6- Юбка поршня
7- Поршневой палец
8- Бронзовый подшипник поршневого пальца
9- Канавка маслосъемного кольца

Дизельные двигатели и ДВС

  Способы оплаты
  Способы оплаты через электронные платежные системы
2005-2011 © Madi-AUTO
Все права защищены


Сделано в ТрэйдСофт

Москва, Ленинградский проспект, 64, МАДИ, ПЛТД.



Интернет магазин запчастей +7(495) 984-3220

Сервис и обслуживание +7(495) 507-0490

Кузовной цех +7(926) 602-2464



ICQ:
e-mail магазина запчастей: zakaz@madi-auto.ru

 

Rambler's Top100

TopList