Как отремонтировать постели коленвала и заменить вкладыши? Проблемы постелей

При проведении ремонта кривошипно-шатунного механизма силового агрегата механикам не всегда удается обойтись заменой вкладышей или шлифовкой шеек коленвала. Очень часто они вынуждены еще и восстанавливать постель (опорные поверхности) вала.
Все нагрузки, которые появляются в процессе работы кривошипно-шатунного механизма, на себя воспринимают поверхности постели коленвала, находящейся в блоке образованной опорами к прикрепляющимися к ним коренными крышками. Благодаря этому конструкция постели обладает хорошей жесткостью и высокой прочностью. Но даже несмотря на все это, опорные поверхности отделяются подшипниками скольжения от вращающихся частей вала, поэтому постели обычно и подвергаются разным повреждениям, как и остальные детали силового агрегата.
Самым распространенным дефектом цилиндрических поверхностей, на которые опираются шейки коленвала, стало отклонение формы от окружности поперечного сечения, проявляется такой дефект эллипсностью. Данное явление имеет несколько разных причин. В первую очередь это относится к эллипсности отверстий опор, что возникает в процессе продолжительной, но нормальной эксплуатации мотора. Вызывается такая эллипсность слишком долгим воздействием цилиндрических нагрузок. В таких ситуациях еще можно наблюдать почти одинаковое увеличение диаметра на всех отверстиях по сравнению с номинальными значениями в тех направлениях, которые совпали с направлениями перемещения поршней. И что самое главное обычно деформации подвергаются именно коренные крышки, которые считаются наименее жесткими частями опор.
Подобную картину можно назвать характерной для подавляющего большинства силовых агрегатов с чугунными блоками независимо от марки и производителя. У тех моторов, блоки которых являются легкосплавными после 200-300 тыс. км можно наблюдать совсем другую картину. Там эллипсность отверстий возникает из-за увеличения размера в плоскости коренных крышек и разъема опор блока. Зачастую в отмеченных случаях наблюдается разность диаметров, а изменения в плоскостях разъема опоры, а также перпендикулярно ей могут быть до 0,05 мм.
Но эллипсность постели может возникать не только из-за длительной эксплуатации. Наблюдать такую проблему можно и на незначительных пробегах в результате нарушенного процесса смазки подшипников. На начальной стадии такого процесса возникает резкое повышение температуры в районе контакта вкладыша и шейки, что в свою очередь ведет к нагреву опорных поверхностей вала, имеющего непосредственный контакт с подшипниками. Из-за термических воздействий конструкционные элементы постелей ослабевают, и в первую очередь это относится к крышкам и болтам. При всем этом происходит нарушение геометрии отверстия опорных поверхностей.
У многих силовых агрегатов, особенно тех, которые были укомплектованы чугунным блоком, такая температурная деформация может приводить к парадоксальным последствиям. Диаметр отверстий на разогретых опорах, замеренный в перпендикулярной плоскости к разъему начинает уменьшаться по сравнению с начальной величиной. Подобную неприятность можно наблюдать у двигателей таких марок как Ауди, Фольксваген и Сааб. Именно по таким признакам, с огромной вероятностью можно определять имел ли место аварийный износ подшипников на коленвале или нет, причем даже не имея для этого других подтверждающих фактов или «свидетельств». Моторы с легкосплавными блоками цилиндров тоже могут страдать перегревом. Но обычно у них искажение формы отверстий постели происходит из-за изменений геометрии на алюминиевых частях опор.
Более существенные повреждения опорных поверхностей вала возникают при повышении температуры в районе трения подшипника с шейкой, это ведет к «прихвату» вкладыша и расплавлению антифрикционного слоя. В процессе проворачивания вкладыша происходит чрезмерно быстрое стирание опорных поверхностей на шейке. При слишком сильной и равномерной их выработке (0,3-0,4 мм и более) случаются аварии. Слабым утешением может стать то, что подобная неприятность обычно не случается одновременно на всех опорах, обычно повреждения получает одна опора с наихудшими условиями смазки.
Когда требуется восстановление постели вала? Чтобы дать ответ на такой вопрос придется вспомнить, что на диаметр отверстия опорной поверхности допуск составляет 0,02 мм. Разрезной вкладыш при этом создает необходимый натяг, именно он и служит препятствием от проворачивания и способствует отводу в тело блока тепла из зоны трения. Но с другой стороны, нам хорошо известно, что именно при увеличении зазоров соединения вкладыш-шейка до 0,04-0,05 мм, и появляется опасность поворота подшипника. Получается что даже несущественные изменения диаметра отверстий опор до 0,02-0,04 мм способны приводить к негативным последствиям. Если форма отверстия искажается, приводя к уменьшению диаметра, то это уже грозит увеличением снижения натяжения подшипника и подклиниванием шейки вала. Что уже вообще говорить о том факте, что любые отклонения в формах отверстия опорной поверхности вала по окружности приводят к неравномерным нагрузкам на подшипник. Подводя итог, можно сказать, что для нормального восстановления работоспособности коленвала, необходимо устранять все отклонения отверстий опорных поверхностей вала, если они отличаются от номинала, хотя бы на 0,02 мм.