Existujú však ložiská. A nie hocijaké, ale celkom isté. Sú trvácne, ale nie večné, a keď zlyhajú, bez pochopenia podstaty veci sa to nezaobíde. No pre profesionálnych opravárov je to najbežnejšia záležitosť.
Ako funguje ložisko
V moderných automobilových motoroch slúžia klzné ložiská takmer vo všetkých prípadoch ako podpery pre kľukové hriadele a vačkové hriadele. Valivé ložiská (gulička, valček, ihla) používané na takéto účely len v motoroch malých motocyklov.
Potrebný výkon klzných ložísk sa dosahuje využitím efektu takzvaného olejového klinu. Keď sa hladký hriadeľ otáča, olej sa dodáva do medzery medzi hriadeľom a otvorom. Keďže zaťaženie pôsobiace na hriadeľ spôsobuje jeho excentrický posun, olej sa akoby vťahuje do zužujúcej sa časti štrbiny a vytvára olejový klin, ktorý zabraňuje kontaktu hriadeľa so stenami otvoru. Čím väčší je tlak a viskozita oleja v medzere, tým väčšie je zaťaženie (kým sa povrchy nedotknú) odolá ložisku.
Pozor! Aktuálny tlak oleja v klinovej zóne dosahuje 50–80 MPa (500 – 800 kg/cm2), a v niektorých prevedeniach aj viac. To je stokrát viac ako v systéme zásobovania (systém mazania motora). Nemali by sme si však myslieť, že prívodný tlak má malý vplyv na činnosť ložiska. Čím je vyššia, tým intenzívnejšie je olej pumpovaný cez ložisko a tým lepšie je chladený.
Prevádzka s nízkym trením za určitých podmienok (nazývaná aj kvapalina) môže byť zlomený. Stáva sa to vtedy, keď viskozita oleja klesá, napríklad v dôsledku prehriatia v dôsledku nedostatočného zásobovania, a poklesu otáčok kľukového hriadeľa so zvyšujúcim sa zaťažením.
Často, najmä po oprave motora, ovplyvňuje aj neoptimálna geometria zostavy. Pri miernej odchýlke tvaru plôch od valcových, pri nesúososti osí a iných defektoch dielov je možné lokálne zvýšenie špecifického zaťaženia (tie. zaťaženie na plochu) nad povolenú hranicu. Potom sa olejový film na týchto miestach stenčí a povrchy hriadeľa a ložiska sa začnú dotýkať pozdĺž mikronerov. Nastáva polotekutý režim mazania, ktorý sa vyznačuje zvýšením trenia a postupným zahrievaním ložiska. Ďalej to môže viesť k takzvanému hraničnému treniu s úplným kontaktom trecích plôch, čo bude mať za následok prehriatie, zadretie (zlý), zadretie, roztavenie a zničenie ložiska.
Je zrejmé, že režim hraničného trenia je v prevádzke neprijateľný. Napriek tomu k nemu dochádza, keď dôjde k narušeniu dodávky oleja, a to najčastejšie v dôsledku jeho nedostatku v kľukovej skrini: buď v dôsledku prehliadnutia vodiča, alebo ak je olejová vaňa poškodená v dôsledku nárazu na prekážku..
Režim polotekutého mazania je prípustný len krátkodobo, keď nemá čas ovplyvniť opotrebovanie ložísk. Príkladom je štartovanie studeného motora. Je pravda, že tu existuje ďalšie nebezpečenstvo: pri veľmi nízkych teplotách môže byť olej príliš viskózny a jeho normálne zásobovanie sa obnoví príliš dlho (20–30 s alebo viac). V tomto prípade môže polotekuté mazanie výrazne ovplyvniť aj opotrebovanie dielov.
Zlepšenie konštrukcie automobilových motorov je spojené s neustálym zvyšovaním frekvencie otáčania kľukového hriadeľa a zvyšovaním výkonu motora. Zároveň je tu tendencia zvyšovať kompaktnosť konštrukcií, vrátane zmenšovania šírky a priemeru ložísk. To znamená, že špecifické napätia v trecej jednotke sa zvyšujú. A keďže zaťaženie ložiska počas chodu motora sa cyklicky mení vo veľkosti a smere, zvyšuje sa pravdepodobnosť takzvaného únavového zlyhania dielov. Na zabezpečenie výkonu ložísk za týchto podmienok sú potrebné špeciálne konštrukcie, materiály a technológie.
Ako je to s klzným ložiskom
Ložiská kľukového hriadeľa v moderných motoroch sa zvyčajne vyrábajú vo forme tenkostenných vložiek alebo puzdier s hrúbkou 1,0 až 2,5 mm (málokedy viac). Plášte hlavných ložísk kľukového hriadeľa sú vyrobené hrubšie kvôli potrebe umiestniť do nich kruhovú drážku na privádzanie oleja do ojničných ložísk. Všeobecným trendom je zmenšovanie hrúbky vložiek, ktorá je teraz v priemere 1,8–2,0 mm pre hlavné ložiská a 1,4–1,5 mm pre ojničné ložiská. Čím tenšie sú škrupiny, tým lepšie priľnú k povrchu puzdra ložiska (posteľ), čím lepšie sa teplo odvádza z ložiska, geometria je presnejšia, prípustná vôľa a hluk počas prevádzky sú menšie a zdroj zostavy je dlhší.
Aby vložka pri inštalácii do lôžka presne zaujala svoj tvar, musí mať vo voľnom stave uloženie s presahom pozdĺž priemeru lôžka (takzvané narovnávanie) a nevalcový tvar s premenlivým polomerom. Okrem toho, pre dobré priliehanie k povrchu a zabránenie jeho otáčaniu je potrebný aj presah pozdĺž dĺžky vložky - nazýva sa to výstupok. Všetky tieto parametre závisia od hrúbky, šírky a priemeru vložiek, narovnanie je v priemere 0,5–1,0 mm a výstupok je 0,04–0,08 mm. Na spoľahlivú prevádzku ložiska to však stále nestačí. V blízkosti deliacej čiary je hrúbka vložiek znížená o 0,010–0,015 mm, aby sa predišlo odieraniu v týchto miestach. K zadretiu môže dôjsť v dôsledku deformácie vývrtu v puzdre ložiska v bloku valcov pri pôsobení prevádzkového zaťaženia, keď je prevádzková vôľa v ložisku malá.
Materiály vložiek sa môžu líšiť. Ich výber závisí od výberu materiálu kľukového hriadeľa a jeho tepelného spracovania, stupňa vynútenia motora a daného zdroja. Do určitej miery sem zasahujú aj tradície automobilky.
Vložky sa vyrábajú vždy viacvrstvové. Základom vložky je oceľová páska, ktorá zaisťuje pevnosť a bezpečné uchytenie v puzdre ložiska. Vrstva sa nanáša na základňu rôznymi spôsobmi (alebo viac vrstiev) špeciálny antifrikčný materiál, ktorého hrúbka je 0,3–0,5 mm. Hlavnými požiadavkami na antifrikčný materiál sú nízke trenie hriadeľa, vysoká pevnosť a tepelná vodivosť (tie. schopnosť dobre viesť teplo z povrchu hriadeľa do puzdra ložiska). Prvú požiadavku najlepšie spĺňajú mäkké kovy, ako sú zliatiny s vysokým obsahom cínu a olova (najmä známe babbitky).
V minulosti boli babbity široko používané na nízkovýkonných nízkootáčkových motoroch. S rastúcim zaťažením sa pevnosť takýchto vložiek s hrubou vrstvou babbitu ukázala ako nedostatočná. Problém bol vyriešený nahradením celej tejto vrstvy zvláštnosťou «sendvič» - oloveno-cínový bronz, pokrytý tenkou (0,03–0,05 mm) vrstva toho istého babbittu. Vložka sa stala viacvrstvovou.
V moderných motoroch sa oceľovo-bronzové vložky babbitt zvyčajne vyrábajú so štyrmi vrstvami (pod babbitom je este velmi tenka vrstva niklu) alebo dokonca päťvrstvové, keď sa na pracovnú plochu nanesie najtenšia vrstva cínu, aby sa zlepšil zábeh. Takto vyzerajú ložiská na mnohých zahraničných motoroch.
Spolu s tým sa široko používajú aj oceľovo-hliníkové vložky. Antifrikčným materiálom sú tu hliníkové zliatiny s cínom, olovom, kremíkom, zinkom alebo kadmiom, s povlakom aj bez neho. Vo svetovej praxi sa najčastejšie používa hliníková zliatina s 20% cínu bez povlaku. Dobre znáša vysoké zaťaženie a otáčky moderných motorov, vrátane
dieselové motory, a zároveň má vyhovujúci «mäkkosť». Oceľovo-hliníkové vložky sú však tuhšie ako vložky babbitt (alebo babbitt coated), takže sú náchylnejšie na odieranie v nedostatočne namazaných podmienkach.
Pomocné a vačkové hriadele motorov sa spravidla otáčajú nižšou frekvenciou ako kľukové hriadele a majú oveľa nižšie zaťaženie, takže ich pracovné podmienky sú jednoduchšie. Puzdrá a puzdrá týchto hriadeľov sú zvyčajne vyrobené z materiálov podobných tým, ktoré sú opísané. Okrem toho sa tu niekedy používa nepotiahnutý babbitt alebo bronz. Často tieto ložiská vôbec nemajú puzdrá alebo vložky a sú tvorené priamo vyvŕtanými otvormi v hlave valcov. V takýchto prevedeniach je hlava vyrobená zo zliatiny hliníka s kremíkom, ktorá má dobré vlastnosti proti treniu.
Spoločnou vecou pre ložiská moderných motorov, najmä pokiaľ ide o ložiská kľukového hriadeľa, je zhoda materiálu a konštrukcie ložísk s materiálom a prevádzkovými podmienkami hriadeľa (rýchlosť, zaťaženie, podmienky mazania atď.). Svojvoľnú výmenu dielov, keď sa pri opravách namontujú napríklad vložky z iného motora, preto nemožno odporučiť. V opačnom prípade môže byť životnosť opravenej jednotky veľmi krátka. na takýto krok potrebujete mať príslušné informácie.
Plášte klzných ložísk sú veľmi presné (presnosť) podrobnosti. zaručiť malé, ale dobre definované (v priemere 0,03–0,06 mm) pracovné vôle v ložiskách, pri výrobe sa hrúbka vložky udržiava s presnosťou približne 5–8 mikrónov a dĺžka je 10–20 mikrónov. Porušenie týchto požiadaviek môže viesť k zmene pracovnej vôle v ložisku alebo tesnosti vložky v skrini, čo je neprijateľné, pretože môže viesť k zníženiu spoľahlivosti a životnosti celého motora ako celku..
Kto vyrába klzné ložiská
Zložitosť celej škály problémov spojených s tvorbou kvalitných automobilových klzných ložísk viedla k tomu, že ich výroba sa postupne presunula do špecializovaných firiem. V zahraničí mnohé z týchto firiem súčasne vyrábajú iné diely pre motory a dodávky smerujú tak na dopravníky automobilových závodov, ako aj na predaj - vo forme náhradných dielov. Niektoré firmy tohto druhu sú súčasťou známych nadnárodných výrobných a obchodných korporácií. Zo svetových výrobcov klzných ložísk pre motory treba spomenúť predovšetkým Kolbenschmidta (KS), Glyco, TRW, Sealed Power, Glacier, Clevite, Bimet. V posledných rokoch začali ložiská vyrábať takéto spoločnosti «svietidlá», ako Mahle a Goetze. Medzi «mladý» za zmienku stojí špecializovaná firma King (Izrael), ktorá začala vyrábať ložiská začiatkom 80. rokov minulého storočia. Väčšina uvedených výrobcov vyrába obrovský sortiment ložísk a dodáva svoje výrobky na náhradné diely všade, vrátane nášho trhu (prostredníctvom predajcov alebo veľkoobchodníkov). V zásade ide samozrejme o ložiská pre motory zahraničných automobilov - európskych, japonských a amerických.
V predaji nájdete vložky v štandardných aj rôznych opravných veľkostiach (odlišné od štandardných spravidla nie viac ako 0,75 mm) pre najobľúbenejšie modely. V prípade menej bežných modelov, ako aj v prípade potreby zakúpenia väčších vložiek na opravu, musíte zvyčajne zadať objednávku a počkať v priemere 5-10 dní (rôzne spoločnosti majú rôzne časové rámce).
O kvalite takýchto produktov sa zvyčajne nepochybuje ani z hľadiska geometrie, ani materiálov. Ak však existuje výber a pochybnosti o tom, ktorému výrobcovi uprednostniť, mali by ste mať na pamäti nasledujúce. Spoločnosti ako Kolbenschmidt, Glyco, Glacier sú jednými z hlavných dodávateľov pre hromadnú výrobu. Pri nákupe ich produktov môžete dokonca získať rovnaké vložky, ktoré sa dávajú na motory «pri narodení». Rozdiel spočíva len v absencii na nových častiach znaku spoločnosti - výrobcu automobilu. Mimochodom, hľadajte «príbuzných» (alebo takzvaný originál) nadrozmerné vložky môžu byť problematické. Nie všetky automobilky dodávajú opravné vložky na náhradné diely a cena vložiek v «originálny» balenie je zvyčajne výrazne vyššie ako priamo od ich výrobcu.
Vložky vyrobené inými, menej známymi spoločnosťami sú zvyčajne lacnejšie, aj keď rozdiely v spracovaní bude ťažké odhaliť. Navyše, ak máte na výber, tu sa môžete pokúsiť zohľadniť prevádzkové podmienky vozidla. Takže relatívne lacné vložky, napodiv, o niečo lepšie odolávajú nekvalitným olejom a olejovým filtrom, «chôdze» v našich predajniach a na trhoch ako drahšie oceľovo-bronzové babbitty. Ukázala to najmä prax používania oceľovo-hliníkových vložiek King pri oprave namiesto štandardných bronzovo-babbittových vložiek: takáto výmena nepoškodzuje spoľahlivosť motorov, umožňuje však značné úspory.