23.07.2013. Для удержания коленчатого вала и шатунов используются подшипники скольжения, состоящие из двух полувкладышей. В осевом направлении коленчатый и распределительный валы удерживаются на месте при помощи фланцевых подшипников или упорных шайб. Шатунные подшипники направляются щеками кривошипа.

Основные размеры и терминология
Основные внешние габариты вкладышей гладких и фланцевых подшипников приведены на Рисунках 3—5, на которых также показаны высверленные масляные и смазочные канавки. Более подробно особенности конструкции описаны в разделе, посвященном смазке. Кроме габаритов существуют и другие основные характеристики полувкладышей подшипников.

Установочная втулка
Наиболее очевидной из таких особенностей является установочная втулка, обеспечивающая правильность расположения вкладыша подшипника в корпусе (Рисунок 6). Правильное расположение подшипника в корпусе — это единственное назначение установочной втулки.

Однако она не защищает вкладыш подшипника от скручивания или перекашивания внутри корпуса. Защита от такого воздействия обеспечивается за счет припуска на длину вкладыша подшипника скольжения (см. ниже). Установочная втулка может быть выполнена либо в виде стандартной втулки, либо в виде вытисненной втулки (Рисунок 7). В настоящее время признанными производителями при массовом производстве используются оба варианта установочных втулок. В отличие от стандартных вытисненные втулки не изменяют поверхность скольжения, что при использовании вместе с диагонально расположенными шатунными подшипниками предоставляет пусть и небольшое, но все же преимущество, т.к. вытисненные втулки не нарушают течение смазки. Подшипники, использующиеся в более современных двигателях, часто не имеют установочной втулки. Поэтому при установки подшипника внутри корпуса требуется особое внимание.

Установочные втулки не применяются по причине их высокой стоимости. Для того чтобы вставить установочную втулку, в корпусе должно быть углубление. Но наиболее рентабельным является производство корпуса без углубления. Кроме своих размеров и наличия установочной втулки вкладыш подшипника также характеризуются тремя дополнительными конструкционными особенностями, которые нельзя увидеть невооруженным глазом, а именно: припуском на длину вкладыша, диаметром распрямления вкладыша и припуском на толщину вкладыша подшипника скольжения.

[Рис. 3] Размеры и характеристики подшипника двигателя
[1] Наружный диаметр
[2] Длина подшипника
[3] Толщина стенки
[4] Поверхность скольжения
[5] Смазочное отверстие
[6] Длина установочной втулки
[7] Ширина установочной втулки
[8] Глубина установочной втулки
[9] Выступ втулки
[10] Частичная смазочная канавка
[11] Посадочная поверхность подшипника

[Рис. 4] Характеристики собранного фланцевого подшипника
[1] Длина
[2] Длина фланца
[3] Толщина стенки фланца
[4] Выступы снижения напряжения
[5] Сочлененный выступ упорной поверхности
[6] Установочная втулка
[7] Сочлененный выступ упорной поверхности
[8] Смазочное отверстие
[9] Смазочная канавка
[10] Сочлененный выступ поверхности скольжения

[Рис. 5]
Характеристики собранного фланцевого подшипника. Размеры см. на Рис. 4.

[Рис. 6]
Единственное назначение установочной втулки подшипника — предотвращение неправильного расположения подшипника в корпусе. Посадочное гнездо снабжено углублением, в которое входит установочная втулка. Установочная втулка не предотвращает проворачивания подшипника внутри корпуса.

[Рис. 7]
[A] Ст андартные установочные втулки производят путем штамповки и, в некоторых случаях, фрезеровки ее внутреннего профиля.
[B] Вытисненные установочные втулки производят путем осадки давлением за один проход. В настоящее время такой тип установочных втулок использует большинство ведущих производителей.

Припуск на длину вкладыша подшипника скольжения

Внешняя окружность полувкладыша длиннее внутренней окружности замкнутого посадочного гнезда. Эту разницу называют «припуском на длину вкладыша подшипника скольжения» (Рисунок 8).
При затяжке болтов крышки шатуна или коренного подшипника подшипники эластично сжимаются, что позволяет подогнать подшипники под внутренний диаметр менее эластичного посадочного гнезда. Эластичное сжатие создает тугую посадку между подшипником и посадочным гнездом, удерживающую подшипник на месте во время работы двигателя.

Диаметр распрямления вкладыша
Диаметр распрямления вкладыша (Рисунок 9) представляет собой разность между наружным расстоянием между двумя торцами вкладыша подшипника (т.е. поверхностями разъема) и внутренним диаметром посадочного гнезда. Диаметр распрямления вкладыша составляет от 0,5 до 1,5 мм для подшипников легковых и грузовых автомобилей. Диаметр распрямления заставляет вкладыш подшипника сохранять соприкосновение со стенкой корпуса по всей окружности. Такое соприкосновение необходимо для того, чтобы шатунные шейки и вкладыш подшипника не могли соприкасаться в зоне поверхностей разъема, т.к. такой контакт мог бы снять масляную пленку и вызвать износ и повреждение подшипника.
Соприкосновение между подшипником и корпусом необходимо и еще по одной причине. Когда масло перетекает по смазочному зазору трение между молекулами масла вызывает его нагрев. Тепло частично передается через вкладыш подшипника в корпус. Хорошее соприкосновение между вкладышем подшипника и корпусом необходимо для надлежащего переноса тепла. Положительный момент диаметра распрямления вкладыша заключается в том, что он обеспечивает удержание вкладыша подшипника в корпусе во время сборки.

Припуск на толщину вкладыша подшипника скольжения
Во время сборки подшипника может возникнуть смещение между крышкой и корпусом подшипника, и в ряде случаев такое смещение может вызвать соприкосновение вкладыша подшипника с шатунными шейками, что приведет к износу и повреждение подшипника (Рисунок 10, также см. «Припуск на длину вкладыша подшипника скольжения»). Чтобы избежать такого вредного воздействия, стенка вкладыша подшипника под областью поверхностей разъема имеет меньшую толщину (Рисунок 11). Такая область с меньшей толщиной стенки носит название «припуск на толщину вкладыша подшипника скольжения».

Толщина стенки
Толщину стенки измеряют в венце подшипника. У цилиндрических подшипников она постоянная, за исключением припуска по толщине вкладыша подшипника скольжения. Допуск по отклонению толщины стенки очень незначительный и составляет порядка 3 μм в осевом направлении и порядка 6 μм по окружности.
Что же касается эксцентриковых подшипников, то и у них толщина стенки также измеряется в венце. Обычно толщина стенки уменьшается на 20 μм от венца к поверхностям разъема до начала области припуска по толщине вкладыша подшипника. Размер такой конусности зависит от конструкции посадочного гнезда. 

Вкладыши ремонтного размера
Для капитального ремонта двигателей используют ряд вкладышей ремонтного размера с увеличенной толщиной стенки, подходящих под уменьшенный диаметр шейки коленчатого вала. Наружный диаметр вкладыша ремонтного размера тот же самый, что и у вкладыша со стандартными размерами. Чем меньше диаметр коленчатого вала, тем больше должна быть толщина стенки. Габариты вкладышей ремонтного размера зависят от того, насколько уменьшился диаметр коленчатого вала.
Например, ремонтный размер 0,50 мм означает, что толщина стенки вкладышей подшипника на 0,25 мм больше, чем у стандартного подшипника.

[Рис. 8]
Припуск на длину вкладыша подшипника скольжения увеличивает наружный диаметр пары вкладышей таким образом, что он становится больше внутреннего диаметра посадочного гнезда. Припуск на длину сжимается болтами шатуна или болтом крышки коренного подшипника. Такое сжатие подшипника создает тугую посадку, предотвращающую проворот и перемещение пары вкладышей внутри посадочного гнезда.

[Рис. 9]
Необходимо обеспечить соприкосновение больших площадей посадочной поверхности подшипника и поверхности посадочного гнезда по двум причинам. С одной стороны, хорошее соприкосновение гарантирует хорошую передачу тепла, создаваемого трением внутри подшипника. С другой стороны, хорошее соприкосновение минимизирует риск прямого контакта между поверхностями подшипника и шейкой коленчатого вала. Расстояние между двумя линиями разъема больше внутреннего диаметра посадочного гнезда. Следствием такой разницы размеров является хорошее соприкосновение между посадочной поверхностью подшипника и поверхностью посадочного гнезда.

[Рис. 10]
При смещении верхних и нижних вкладышей пары внутренний диаметр подшипника частично уменьшается, т.е. частично уменьшается и зазор подшипника. В крайних случаях поверхности подшипника и шейки коленчатого вала начинают соприкасаться, что через короткое время работы приводит к повреждению подшипника.

[Рис. 11]
Сгорание в цилиндре и инерционные силы вызывают циклическую деформацию больших головок шатуна и изменение их формы на овальную. Овальная форма уменьшает зазор между подшипником и шейкой коленчатого вала в области линий разъема. Уменьшение диаметра повышает риск соприкосновения поверхностей этих двух частей. Чт обы не допустить прямого контакта, ряд подшипников снабжен тонкой стенкой в области линий разъема (припуск на толщину вкладыша подшипника).

По материалам компании Federal-Mogul