Почему вкладыши коленвала не виноваты: правда о гидродинамическом трении и вязкости масла

Тема: Вкладыши коленвала и их эксплуатация · Мифы о вкладышах и роль вязкости масла

Кратко

Статья опровергает миф о ненадежности вкладышей коленвала. Объясняется, что их долговечность зависит от соблюдения условий гидродинамического трения, которое обеспечивается правильной вязкостью моторного масла. Приводятся примеры двигателей с пробегом более миллиона километров.

Главное

  • Вкладыши коленвала не являются слабым местом двигателя; они выдерживают нагрузки до 600 атм.
  • Главный фактор износа вкладышей — недостаточная вязкость моторного масла, приводящая к граничному или сухому трению.
  • Конструкция вкладышей не менялась с 1839 года, и современные сплавы не дают принципиальных преимуществ.
  • При использовании масла нужной вязкости пробеги 500 000–1 500 000 км без вмешательства в двигатель — реальность.
  • Мифы о «слабых» вкладышах и чудодейственных полимерных покрытиях не имеют под собой основы.

Вкладыши. Многострадальные вкладыши.

Какую кучу, совсем не заслуженной, критики они принимают на себя. Застучал мотор - виноваты вкладыши. С какого перепугу они вдруг стали виноватыми ? Когда они самые первые пострадавшие. Какого только бреда не встретишь в тырнетах, про бедных вкладышей. Естественно абсолютно не заслуженного.

Впервые вкладыши, в таком виде как они есть, были изобретены в 1839-м году. С тех пор конструкция вкладыша никак не изменилась. Каких-то абсолютно новых, конструктивных, решений нет и по нынешний день. Это всё так же стальная лента с нанесённым на неё одним или двумя слоями сплавов с антифрикционными свойствами. Это всё так же Олово, Медь, Свинец, Сурьма и Алюминий. Меняется лишь пропорции металлов в сплавах. Но как-то радикально изменить качество это не способно. Некоторые производители начали лепить антифрикционный слой из полимеров. Но никакой, значимой, пользы от этого особо и нет. Короче, за последние 185 лет ничего, принципиально, нового изобретено не было. Это всё так же стальная лента и несколько слоёв сплавов одних и тех же металлов.

Возникает резонный вопрос: а есть ли вообще смысл изобретать что-то новое в области вкладышей для подшипников коленвала ДВС? И довольно простой ответ на него: НЕТ!!!

Ну нет никакой необходимости изобретать что-то новое в области вкладышей. Почему? Да потому, что даже самый простой биметаллический вкладыш выдерживает нагрузки, которые в принципе недостижимы в современных, гражданских ДВС. Усталостная прочность (максимальная нагрузка) биметаллических подшипников (вкладышей) составляет 40–50 МПа, у триметаллических материалов — 60–70 МПа. В переводе на понятные атмосферы, бары это будет 400 и 600 атм. На современных дизелях на ХХ давление составляет... ну, с запасом возьмём — 30 атм. Ну, если мотор турбированный, то на максимальной мощности пусть там будет в несколько раз больше, чисто гипотетически. Но всё равно до 400, а уж тем более до 600 атм — как до Луны. Правда, есть одно «НО». Всё это справедливо, если в гидродинамическом подшипнике соблюдаются условия для гидродинамического (жидкостного) трения. То есть когда поверхности подшипника разделены слоем рабочей жидкости — моторного масла. Выше я приводил ФОРМУЛУ

Из которой видно, что основным условием, в заданных параметрах подшипника, является вязкость рабочей жидкости.

То есть если применяется моторное масло с достаточной вязкостью для создания условий гидродинамического трения, то поверхности коленвала и вкладышей НИКОГДА

не соприкасаются. По мере снижения вязкости мы будем иметь сначала граничное (полужидкостное) трение, а если и дальше снижать вязкость применяемой рабочей жидкости, то мы получим сухое трение. Когда происходит трение металла о металл с выделением большого количества тепла, что приводит к привариванию вкладыша к поверхности вала и его провороту в корпусе (постели) подшипника.

Поэтому... поэтому НЕТ никакого смысла изобретать что-то новое. Это всё чистый МАРКЕТИНГ и борьба за ваши кошельки. Даже самый простой вкладыш вполне прекрасно справится со своими задачами, если применять моторное масло НУЖНОЙ вязкости. И у вас никогда не будет проблем с вкладышами. И они всегда будут как на этом фото.

Конечно, износ всё равно будет присутствовать, но это уже будет не так катастрофично и через довольно много км. Как показывают сайты продаж авто в Европе (не распиаренные, а захолустные), то пробеги 500–800–900 тыс. км вообще не проблема для их авто. Были статьи про машины с пробегом 1 500 000 км. В частности про дизельную е39 в Голландии. У моего товарища детства автобус Фиат Дукато проехал уже порядка 1 500 000 км и в мотор ещё ни разу не лазили.

Поэтому сказки про слабые вкладыши не стоит слушать от слова совсем. Равно как и сказки про супернадёжные вкладыши с полимерным, рыжим, покрытием. Все они точно так же намотаются на коленвал при отсутствии условий для жидкостного трения в подшипнике.

ВЯЗКОСТЬ моторного масла — залог долголетия вашего мотора. Всё до безобразия просто!!!

Фрагменты

Вкладыши — стальная лента с одним или двумя слоями антифрикционных сплавов (олово, медь, свинец, сурьма, алюминий). Конструкция не меняется с 1839 года.

Биметаллические вкладыши выдерживают 40-50 МПа (400 атм), триметаллические — 60-70 МПа (600 атм). Максимальное давление в дизелях на ХХ около 30 атм, на мощности до ~100 атм — значительно ниже запаса прочности.

Вкладыши не виноваты в стуке мотора: при достаточной вязкости масла они работают в режиме гидродинамического трения и не изнашиваются.

Если застучал мотор, следует проверить вязкость масла — вероятно, она недостаточна для создания жидкостного трения, что приводит к провороту вкладышей.

Для продления жизни вкладышей используйте моторное масло рекомендованной вязкости. Избегайте масел с низкой вязкостью, не соответствующих требованиям двигателя.

Примеры больших пробегов: Fiat Ducato проехал 1 500 000 км без ремонта двигателя, BMW e39 дизель в Голландии — 1 500 000 км. Это опровергает миф о слабых вкладышах.

Вопросы и ответы

Почему стучат вкладыши коленвала?
Из-за отсутствия гидродинамического трения при низкой вязкости масла, что приводит к контакту металла с металлом.
Что такое гидродинамическое трение в подшипнике?
Режим, при котором поверхности вкладыша и вала разделены слоем моторного масла, исключающим прямой контакт.
Какие нагрузки выдерживают современные вкладыши?
Биметаллические — до 40-50 МПа, триметаллические — до 60-70 МПа, что значительно превышает реальное давление в гражданских ДВС (30-100 атм).
Какой максимальный пробег возможен без ремонта вкладышей?
При правильной вязкости масла возможны пробеги 500 000 – 1 500 000 км, как показано на примере Fiat Ducato.

Комментарии

  1. Вы пишете, что конструкция вкладышей не менялась с 1839 года - но современные триметаллические вкладыши с гальваническим покрытием по технологии принципиально отличаются от тех первых стальных лент с баббитом, разве это не изменение конструкции?

  2. И чем они отличаются? Принципиально? Способ нанесения металла на поверхность это не принципиально. Это частный случай одного и того же. Там вон фото есть триметаллических. Это всё те же вкладыши. Основа и покрытие. Как оно туда попало, вообще не важно. Важно, что оно там есть. Никакие свойства вкладыша от этого не поменялись.

  3. А разве усталостная прочность не выросла с триметаллом? В статье же указано 60-70 МПа против 40-50 - это вроде разные свойства, разве нет

  4. НУ вот сильно легче от того, что вкладыш выдерживает 60-70, если для нормальной работы двигателя, при использовании рабочей жидкости правильной вязкости, с лихвой достаточно и 40-50МПа? Для чего мне эти 60-70 нужны? Используй масло с достаточной вязкостью и всё. Это чисто маркетинговый ход и не более того.

  5. Про полтора миллиона и " мотор ещё ни разу не лазили", ведь есть ещё цилиндро-поршневая группа, где всё не так, как с коленвалом. Ну и газораспределительный механизм, полтора миллиона многовато будет.

  6. Это не единичный случай. Масло решает всё. Ну и керамическая присадка от правильного производителя.