ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Износ коленчатых валов, коренных и шатунных подшипников из "Применение смазочных масел в двигателях внутреннего сгорания" Трудности подвода смазки к деталям ЦПГ известны. Вследствие своих конструктивных особенностей эти детали, как правило, смазываются лишь путем разбрызгивания масла, вытекающего из шатунных и коренных подшипников коленчатого-вала. Смазку под давлением для охлаждения днища поршня в основном подводят только в крупных судовых дизелях. В двигателях с относительно малыми диаметрами цилиндра это-трудно осуществимо. Относительно распространен подвод, смазки для охлаждения днища поршня путем подачи струи масла с верхней шатунной головки. Гидродинамический режим смазки возможен в парах трения кольцо — гильза и направляющая часть поршня — гильза на средней части хода поршня. Вблизи мертвых точек, когда движение поршня замедлено, гидродинамический режим, по-видимому, невозможен. Поэтому свойство масла образовывать на поверхностях трения граничные слои является для деталей ЦПГ наиболее важным. [c.33] Отметим некоторые особенности условий работы цилиндропоршневой группы, имеющие непосредственное отношение-к смазке и износостойкости. Ось поршня может располагаться под углом к оси цилиндра, и в связи с этим поверхности гильзы касаются поверхности направляющей части поршня неравномерно. Это вызвано, во-первых, наличием диаметрального зазора и односторонним действием нормального усилия, во-вторых, набеганием цепи допусков от шеек вала до поршневого-пальца и нарушениями макрогеометрии коленчатого вала, шатуна и поршня, вызывающими дополнительные перекосы. [c.33] Поршень в процессе работы деформируется в горизонтальном сечении и принимает форму эллипса с большой осью, направленной параллельно коленчатому валу. Деформирование-происходит под действием нормальной силы и тепловых деформаций, связанных с неравномерным распределением металла по сечению бобышек. Под влиянием давления газов цилиндрическая часть поршня принимает форму усеченного конуса с большим диаметром в нижней части. Перечисленные деформации способствуют созданию весьма неравномерных нагрузок на поверхности трения. [c.33] Для борьбы с этими явлениями осуществляют некоторые конструктивные изменения придают исходному сечению поршня форму овала, снимают часть металла, прилегающую к отверстиям в бобышках и др. В наибольшей степени на поршне изнашивается канавка, в которой находится верхнее поршневое кольцо. Износ этой канавки в ряде двигателей ограничивает долговечность поршня в целом. [c.33] Поршневые кольца изнашиваются по торцам и по радиусу. Износ по торцам связан с перемещением колец в радиальном направлении в связи с действием газовых сил и перекладкой поршня при изменении знака нормальной силы. Износ по радиусу обусловлен действием газов в закольцевом пространстве компрессионных колец и сил упругости в маслосбрасывающих кольцах, которые оказывают повышенные удельные давления на стенки гильзы. [c.34] Износ колец снижают путем пористого и гладкого их хромирования. Практикуется также покрытие колец молибденом. Такие покрытия применяют только для верхних одного или двух колец, но при этом повышается также износостойкость осталь-шых колец и гильзы цилиндров. При наличии пор условия -смазки поверхностей трения колец улучшаются, но эффект повышения износостойкости нижних колец и гильз связан, по-ви-.димому, с тем, что применяемые высокотвердые покрытия перетирают абразивные частицы, проникающие сверху, вследствие чего их агрессивность снижается. [c.34] Рассмотрим механизм изнашивания деталей цилиндропорш-нсБой группы. Известно, что при понижении температурного режима изнашивание интенсифицируется, в частности гильзы цилиндра, особенно ее верхней части. В старых автомобильных двигателях в наибольшей степени изнашивались те цилиндры, к которым поступала из радиатора наиболее холодная вода. В связи с этим в блоках цилиндров установили водораспределительную трубу. [c.34] Указанные наблюдения явились основанием для разработки теории коррозионного изнашивания деталей ЦПГ. В продуктах сгорания топлива содержатся пары воды, двуокись углерода, а также продукты окисления серы, содержащиеся в топливе. При их соединении с молекулами воды образуется серная и сернистая кислоты. В цилиндре существуют также условия для образования азотной и угольной кислот. Эти агрессивные соединения могут при контакте с металлическими поверхностями инициировать процессы электрохимической коррозии. В результате при относительном перемещении поверхностей будет интенсифицироваться снятие металла, связи которого ослаблены коррозией. [c.34] На интенсивность абразивного износа ЦПГ влияют в основном величина давления кольца на стенки цилиндра, концентрация абразива на стенках и особенности материалов цилиндра и колец. [c.35] Мы говорили об электрохимической коррозии, вызванной -минеральными кислотами, воздействующими непосредственно на металлические поверхности деталей ЦПГ. Но в масле имеются и органические кислые соединения, образующиеся главным образом в процессе его применения, которые в существенной степени не воздействуют на черные металлы. Абразивный износ деталей ЦПГ является ведущим видом изнашивания. Этим, в частности, объясняется широкое применение в фильтрах для очистки воздуха бумаги и других современных материалов. [c.36] Подшипники коленчатого вала работают, как правило, в ус- ловиях гидродинамического режима. Следовательно, антифрикционные и противоизносные свойства масла определяются в этом узле в основном только его вязкостью. Нарушения гидродинамического режима возможны в процессе пуска, при мгновенных перегрузках, а также при понижении вязкости масла, нарушении его подачи и др. В процессе нормальной работы в гидродинамическом режиме при определенных углах поворота коленчатого вала, как правило, происходят опасные сближения шейки с вкладышами. При наличии стабильного гидродинамического режима износ поверхностей трения не исключается, поскольку давления, развиваемые масляным клином, в 2,5—3,0 раза превышают среднее давление внешних сил. В связи с этим возможна пластическая деформация приповерхностных слоев. Кроме того, наличие масляной прослойки, как было указано выше, предопределяет появление разности потенциалов между шейками и вкладышами. В результате возникает электростатическая составляющая износа. [c.36] Износостойкость вкладышей определяется жесткостью их конструкции, формой расточки, схемой подвода масла, устройством каналов, зазорами, а также антифрикционными свойствами материалов. Под антифрикционными свойствами подразумеваются коэффициент трения и температуропроводность антифрикционного слоя, его прирабатываемость, антикоррозионные свойства, усталостная прочность. Большое значение имеет микрогеометрия приповерхностных слоев. [c.37] Надежность работы подшипниковых узлов в значительной степени определяется качеством масла. Помимо правильно выбранной вязкости масла и его пологой вязкостно-температурной зависимости большое значение имеют его антикоррозионные свойства и электропроводимость. [c.37] Современные форсированные двигатели предъявляют особо высокие требования к надежности вкладышей коленчатых валов. В связи с этим баббитовые вкладыши неперспективны их применяют в основном лишь на тихоходных судовых дизелях при небольших нагрузках на подшипники коленчатого вала. [c.37] В настоящее время широко применяют твердые подшипниковые сплавы, в том числе свинцовистую бронзу, обладающую существенно более высокими механическими качествами и твердостью, чем баббиты. Недостатки твердых сплавов — относительно трудная прирабатываемость и отсутствие способности к поглощению твердых абразивных частиц из масла. Кроме того, при использовании таких сплавов необходимо повысить точность обработки поверхностей трения. Одновременно для снижения износа контртела, т. е. шеек коленчатого вала, в ряде случаев применяют закалку шеек и их азотирование. Свинцовистая бронза под действием органических кислот подвержена коррозии в значительной степени. В автомобильных двигателях распространены трехслойные подшипники с антифрикционным сплавом СОС-6-6 (сурьма — олово — свинец). Под заливкой находится металлокерамический или медно-никелевый подслой. Все это плакируется на стальной тонкостенной основе, которая вследствие своей малой жесткости хорошо прилегает к массивной постели подшипника. [c.37] Широко используют алюминиевые подшипники, для которых характерна высокая усталостная и механическая прочность. Сплавы для подшипников обычно легируют медью, оловом или никелем. Применяют лужение вкладышей, повышающее их противозадирные и приработочные свойства. В тракторных дизелях широко используют биметаллические вкладыши с антифрикционным сплавом АСМ (сурьма — магний — алюминий). Этот сплав наносят прокаткой на жесткое стальное основание при этом накладывают промежуточный подслой из чистого алюминия или из алюминиевой фольги. В некоторых автомобильных двигателях имеются сталеалюминиевые вкладыши различного состава. Поскольку выплавление вкладышей является довольно распространенным явлением, особенно в тракторных дизелях, проводят исследования по изысканию новых видов антифрикционных материалов, обеспечивающих высокую надежность подшипникового узла. В частности, перспективно применение сплава АСТМ, одним из компонентов которого является теллур. Такие вкладыши обладают высокой износостойкостью, усталостной прочностью, но одновременно пониженной проти-возадирной стойкостью. Поэтому для дальнейшего повышения надежности работы узлов шейка вала — вкладыш необходимо провести исследования по введению в моторные масла высокоэффективных противозадирных присадок, а также по повышению маслоемкости антифрикционного слоя, что позволит обеспечить наличие некоторых количеств резервного масла, которое может поступить в опасную зону при локальном повышении температуры. [c.38] Коленчатые валы изготовляют из стали 45, которая хорошо подвергается термической обработке. Применяют также легированные стали. В последнее время в некоторых двигателях устанавливают валы, отлитые из высокопрочных чугу-нов, легированных магнием. Широко используют валы из высокопрочного чугуна, в котором путем специальной термообработки графит приобретает глобулярную форму. Износ шеек весьма неравномерен, что связано прежде всего с недостаточной жесткостью коленчатых валов, а также с работой противовесов и местом их установки. [c.38] Вернуться к основной статье