Motorcsapágyak (Mazda Capella GC)

Milyen csapágyak vannak a motorodban? Nem minden autós tud egyértelműen válaszolni erre a kérdésre.

Azonban vannak ott irányadó tényezők. És nem is akármilyeneket, hanem nagyon konkrétakat. Tartósak, de nem örökkévalók, és amikor kudarcot vallanak, nem lehet megtenni anélkül, hogy megértenénk az ügy lényegét. Nos, a profi szerelők számára ez a leggyakoribb probléma.

Hogyan működik egy csapágy?

A modern autómotorokban a siklócsapágyak szinte minden esetben a főtengelyek és a vezérműtengelyek támasztékaként szolgálnak. Gördülőcsapágyak (golyó, görgő, tű) csak kis motorkerékpár-motorokban használják ilyen célokra.

A siklócsapágyak szükséges teljesítményét az úgynevezett olajék-effektus alkalmazásával érik el. Amikor a sima tengely forog, olaj kerül a tengely és a furat közötti résbe. Mivel a tengelyre ható terhelés excentrikus elmozdulást okoz, az olaj a rés szűkülő részébe kerül, és olajéket képez, megakadályozva, hogy a tengely érintkezzen a furat falával. Minél nagyobb az olaj nyomása és viszkozitása a résben, annál nagyobb a terhelés (mielőtt a felületek érintkeznének) ellenáll a siklócsapágyazásnak.

Figyelem! Az ékzónában a tényleges olajnyomás eléri az 50–80 MPa-t (500–800 kg/cm²), egyes kivitelekben pedig még többet is. Ez több százszor magasabb, mint az ellátórendszerben (motorkenő rendszer). Azonban nem szabad azt gondolni, hogy a tápnyomásnak csekély hatása van a csapágy működésére. Minél magasabb, annál intenzívebben pumpálódik az olaj a csapágyon keresztül, és annál jobban hűl.

Bizonyos körülmények között alacsony súrlódású működés (folyadéknak is nevezik) megsérthető. Ez akkor fordul elő, amikor az olaj viszkozitása csökken, például a nem megfelelő ellátás miatti túlmelegedése miatt, és a főtengely fordulatszáma a terhelés növekedésével csökken.

Gyakran, különösen a motorjavítás után, az egység nem optimális geometriája is szerepet játszik. A hengeres felületi alaktól való enyhe eltérés, tengelyek eltolódása és az alkatrészek egyéb hibái esetén a fajlagos terhelés lokális növekedése lehetséges (azaz a terhelés a felületre vonatkoztatva) a megengedett határérték felett. Ezután az olajfilm ezeken a helyeken elvékonyodik, és a tengely és a csapágy felületei mikro-érdesség mentén kezdenek érintkezni. Félfolyékony kenési rendszer alakul ki, amelyet a súrlódás növekedése és a csapágy fokozatos felmelegedése jellemez. Ez aztán úgynevezett határsúrlódáshoz vezethet a súrlódó felületek teljes érintkezése esetén, ami a csapágy túlmelegedését, berágódását (karcolódását), beragadását, megolvadását és tönkremenetelét okozza.

Egyértelmű, hogy a határsúrlódási rendszer működés közben elfogadhatatlan. Azonban előfordul, ha az olajellátás megszakad, és ez leggyakrabban a forgattyúházban lévő olaj hiánya miatt következik be: akár a vezető figyelmetlensége, akár az olajteknő sérülése miatt, ha egy akadálynak ütközik.

A félfolyékony kenési mód csak rövid ideig megengedett, amikor nincs ideje befolyásolni a csapágy kopását. Példa: hideg motor indítása. Azonban van itt egy másik veszély is: nagyon alacsony hőmérsékleten az olaj túl viszkózussá válhat, és a normál áramlás helyreállítása túl sokáig tart (20-30 másodperc vagy több). Ebben az esetben még egy félfolyékony kenőanyag is jelentősen befolyásolhatja az alkatrész kopását.



Az autómotorok tervezésének fejlesztései a főtengely-sebesség állandó növekedésével és a motor teljesítményének növekedésével járnak. Ugyanakkor tendencia mutatkozik a tervek tömörségének növelésére, beleértve a csapágyak szélességének és átmérőjének csökkentését. Ez azt jelenti, hogy a súrlódó egységben a fajlagos feszültségek megnőnek. És mivel a csapágy terhelése a motor működése közben ciklikusan változik nagyságrendben és irányban, az alkatrészek úgynevezett fáradásos meghibásodásának valószínűsége növekszik. Az ilyen körülmények között a csapágyak teljesítményének biztosításához speciális tervekre, csavargokra és technológiákra van szükség.

Hogyan működik egy siklócsapágy

A modern motorokban a főtengely-csapágyakat jellemzően vékony falú, 1,0–2,5 mm vastagságú betétek vagy perselyek formájában gyártják (ritkán több). A főtengely főcsapágycsészéi vastagabbak, mivel kör alakú hornyot kell elhelyezni bennük, hogy olajat szállítsanak a hajtórúd csapágyaihoz. Az általános tendencia a csapágycsészék vastagságának csökkenése, amely jelenleg átlagosan 1,8–2,0 mm a főcsapágyaknál és 1,4–1,5 mm a hajtórúdcsapágyaknál. Minél vékonyabbak a csapágybetétek, annál jobban illeszkednek a csapágyház felületéhez (ágyhoz), annál jobban elvezeti a hőt a csapágy, annál pontosabb a geometria, annál kisebb a megengedett hézag és a zaj üzem közben, és annál hosszabb az egység élettartama.

Annak érdekében, hogy a betét beszereléskor pontosan felvegye az ágy alakját, szabad állapotban az ágy átmérőjének megfelelően kell megfeszíteni (úgynevezett kiegyenesítés) és egy változó sugarú, nem hengeres alakú. Ezenkívül a felülethez való jó illeszkedés biztosítása és az elfordulás megakadályozása érdekében a bélés hosszában feszültségre is szükség van – ezt kiemelkedésnek nevezik. Mindezek a paraméterek a csapágycsészék vastagságától, szélességétől és átmérőjétől függenek. Az átlagos kiegyenesedés 0,5–1,0 mm, a kiemelkedés pedig 0,04–0,08 mm. Ez azonban nem elegendő a csapágy megbízható működéséhez. Az elválasztó vonal közelében a bélés vastagságát 0,010–0,015 mm-rel csökkentik, hogy elkerüljék a karcolásokat ezeken a területeken. A barázdálódás a hengerblokkban lévő csapágyház furatának deformációja miatt fordulhat elő üzemi terhelés alatt, ha a csapágy üzemi hézaga kicsi.



A bélésanyagok eltérőek lehetnek. Választásuk a főtengely csavargának és hőkezelésének megválasztásától, a motor teljesítményének mértékétől és a megadott élettartamtól függ. Bizonyos mértékig az autógyártó cég hagyományai is szerepet játszanak itt.

A bélésanyagok mindig többrétegűek. A csapágycsésze magja egy acélszalag, amely biztosítja az erős és biztonságos illeszkedést a csapágyházban. Egy réteget különféle módszerekkel visznek fel az alapra (vagy több réteg) egy speciális súrlódásgátló csavarg, amelynek vastagsága 0,3–0,5 mm. A súrlódásgátló csavarggal szemben támasztott fő követelmények a tengelyen fellépő alacsony súrlódás, a nagy szilárdság és a hővezető képesség (azaz a tengelyfelületről a csapágyházra történő hatékony hőelvezetés képessége). Az első követelményt legjobban a lágy fémek, például a magas ón- és ólomtartalmú ötvözetek elégítik ki (különösen a széles körben ismert babbittok).

A múltban a babbitteket széles körben használták kis teljesítményű, alacsony fordulatszámú motorokban. A terhelés növekedésével az ilyen vastag babbitt réteggel ellátott bélések szilárdsága elégtelennek bizonyult. A problémát úgy oldották meg, hogy ezt a teljes réteget egyfajta "szendvicsre" cserélték – ólom-ón bronzra, amelyet egy vékony (0,03–0,05 mm) réteg ugyanolyan babbitt borított. A bélés többrétegűvé vált.

A modern motorokban az acél-bronz-babbitt betéteket általában négy rétegben gyártják (a babbitt alatt egy nagyon vékony nikkelréteg is található) vagy akár ötrétegű, amikor a polírozás javítása érdekében egy nagyon vékony ónréteget visznek fel a munkafelületre a tetején. Pontosan így néznek ki a csapágyak sok külföldi motoron.



Ezzel együtt az acél-alumínium bélések is széles körben elterjedtek. A súrlódásgátló csavarg itt alumínium ötvözet ónnal, ólommal, szilíciummal, cinkkel vagy kadmiummal, bevonattal és anélkül is. A világgyakorlatban a leggyakrabban használt ötvözet az alumínium 20% ónnal bevonat nélkül. Jól ellenáll a modern motorok nagy terhelésének és fordulatszámának, beleértve a

dízelmotorok, és ugyanakkor kielégítő "puhasággal" rendelkezik. Az acél-alumínium csapágyak azonban merevebbek, mint a babbitt csapágyak (vagy babbitt bevonattal), ezért elégtelen kenés esetén hajlamosabb a berágásra.

A segéd- és vezérműtengely-motorok általában alacsonyabb fordulatszámon forognak, mint a főtengelyek, és sokkal kisebb terhelést is elviselnek, így üzemi körülményeik könnyebbek. Ezen tengelyek bélései és perselyei általában a leírtakhoz hasonló csavargokból készülnek. Ezenkívül néha babbitt vagy bevonat nélküli bronzot is használnak itt. Ezeknek a csapágyaknak gyakran nincsenek perselyeik vagy betéteik, és közvetlenül a hengerfejben fúrt furatokkal alakítják ki őket. Ilyen kivitelekben a fej alumínium-szilícium ötvözetből készül, amely jó súrlódásgátló tulajdonságokkal rendelkezik.

A modern motorok csapágyaira, különösen a főtengely-csapágyakra jellemző, hogy a csapágyak csavargának és kialakításának meg kell egyeznie a tengely csavargával és üzemi körülményeivel (forgási sebesség, terhelések, kenési feltételek stb.). Ezért az alkatrészek önkényes cseréje, például javítások során, amikor egy másik motor betéteit szerelik be, nem ajánlott. Ellenkező esetben a javított egység tartóssága nagyon rövid lehet. egy ilyen lépés meghozatalához rendelkeznie kell a vonatkozó információkkal.



A siklócsapágyperselyek nagyon precízek (pontosság) a kis, de jól meghatározott (átlagosan 0,03–0,06 mm) csapágyüzemi hézagok biztosítása érdekében a csapágycsésze vastagságát a gyártás során körülbelül 5–8 µm pontossággal, a csapágycsésze hosszát pedig 10–20 µm pontossággal tartják. Ezen követelmények be nem tartása a csapágy üzemi hézagának vagy a csapágycsésze házban való illeszkedésének szorosságának megváltozásához vezethet, ami elfogadhatatlan, mivel csökkentheti a teljes motor megbízhatóságát és élettartamát.

Ki gyárt siklócsapágyakat?

A kiváló minőségű autóipari siklócsapágyak gyártásával kapcsolatos problémák teljes skálájának összetettsége oda vezetett, hogy gyártásukat fokozatosan szakosodott cégek kezébe helyezték át. Külföldön ezek közül a vállalatok közül sok egyidejűleg más motoralkatrészeket is gyárt, a szállítások pedig mind az autógyárak összeszerelő soraiba, mind pedig alkatrészek formájában kerülnek értékesítésre. Néhány ilyen cég jól ismert transznacionális gyártó és kereskedelmi-ipari vállalatok része. A világ vezető motorok siklócsapágy-gyártói közül a legjelentősebbek a Kolbenschmidt (KS), a Glyco, a TRW, a Sealed Power, a Glacier, a Clevite és a Bimet. Az utóbbi években olyan nagy múltú cégek is elkezdték gyártani a csapágyakat, mint a Mahle és a Goetze. Az újabb cégek közül érdemes megemlíteni a King (Izrael) szakosodott céget, amely az 1980-as évek elején kezdte meg a csapágyak gyártását. A felsorolt gyártók többsége széles választékban gyárt csapágyakat, és termékeiket alkatrészként szállítja mindenhová, beleértve a mi piacunkat is (kereskedőkön vagy nagykereskedelmi cégeken keresztül). Alapvetően természetesen ezek külföldi autók – európai, japán és amerikai – motorjainak csapágyai.



Akciósan standard és különféle javítási méretű béléseket is találhat (általában legfeljebb 0,75 mm-rel tér el a szabványosaktól) a leggyakoribb modellekhez. Kevésbé elterjedt modellek esetén, valamint amikor nagyobb javítási méretű béléseket kell vásárolni, általában meg kell rendelni, és átlagosan 5-10 napot kell várni (ezek a feltételek a különböző kereskedelmi vállalatoknál eltérőek).

Az ilyen termékek minősége általában nem vet fel kétségeket sem geometria, sem csavargok tekintetében. Ha azonban van választás és kétség merül fel azzal kapcsolatban, hogy melyik gyártót részesítse előnyben, akkor a következőket kell szem előtt tartania. Az olyan cégek, mint a Kolbenschmidt, a Glyco és a Glacier, a tömegtermelés fő beszállítói közé tartoznak. Termékeik vásárlásakor akár ugyanazokat a csapágyakat is beszerelheti, amelyeket a motorokba "születéskor" szerelnek be. Az egyetlen különbség az, hogy az új alkatrészeken nincs feltüntetve a járműgyártó logója. Egyébként, "rokonok" keresése (vagy úgynevezett eredeti) a javítási méretű bélések problémásnak bizonyulhatnak. Nem minden autógyártó szállít javítócsapágyakat alkatrészként, és az "eredeti" csomagolású csapágyak ára általában lényegesen magasabb, mint a közvetlenül a gyártótól származó csapágyaké.

Más, kevésbé jó hírű cégek betétjei általában olcsóbbak, bár nehéz lesz észrevenni a gyártási minőségbeli különbségeket. Sőt, ha van választás, akkor itt megpróbálhatja figyelembe venni az autó üzemeltetési körülményeit. Tehát a viszonylag olcsó betétek, furcsa módon, valamivel jobban ellenállnak az üzleteinkben és piacainkon található alacsony minőségű olajoknak és olajszűrőknek, mint a drágább acél-bronz-babbitt betétek. Ezt különösen a King acél-alumínium csapágyak használata bizonyította a javításokban a szokásos bronz-babbitt csapágyak helyett: egy ilyen csere nem befolyásolja a motorok megbízhatóságát, de jelentős megtakarítást tesz lehetővé.