К конструкции подшипника предъявляют следующие требования: высокая жесткость; обеспечение условий создания масляного «клина»; хороший теплоотвод от вкладышей; минимальные перепады давлений в потоке масла через подшипник (для предотвращения кавитационных разрушений рабочего слоя); антифрикционный сплав должен выдерживать большие ударные нагрузки и давления (максимальное давление на подшипник от действия газовых и инерционных сил в МОД достигает 14-16 МПа, в форсированных СОД — 16-18МПа), малый коэффициент трения, высокая усталостная прочность, коррозионно-кавитационная и износостойкость, способность поглощать твердые частицы и хорошо прирабатываться.Материалом для изготовления вкладышей подшипников служит малоуглеродистая сталь марок 10 и 15 или бронза. Вкладыши подшипников МОД обычно заливают баббитом (Б83, Б89 и Б90), а вкладыши СОД средней мощности — бронзой (Бр. СЗО) или алюминиевым сплавом (ACM, А020-1). Для ускорения приработки рабочий слой вкладыша часто покрывают тонким слоем олова, свинца или индия (гальваническим способом).
Подшипники с тонкостенными вкладышами.
Рост нагрузок на подшипники, вызванный форсировкой двигателей наддувом, требование повышения их эксплуатационной надежности, в частности, увеличения усталостной прочности антифрикционного слоя, вызвали необходимость перехода от традиционно используемых в дизелях старых моделей подшипников с толстостенными вкладышами или с непосредственной заливкой в тело постели к подшипникам с тонкостенными трехслойными вкладышами.
Как известно, антифрикционные металлы должны обладать высокими усталостными характеристиками, хорошей прирабатываемостью, способностью удерживать масло на поверхности, вбирать в себя мелкие механические включения, противостоять задирам и пр. К сожалению, такого металла, который одновременно удовлетворял бы всем вышеперечисленным свойствам, не существует. В новых трехкомпонентных подшипниках перечисленные свойства отдельных подшипниковых сплавов объединены в единую конструкцию, состоящую чаще всего из стальной тонкостенной основы, обеспечивающей прочность и жесткость вкладыша, напрессованной ленты из антифрикционного алюминиевого сплава или свинцовистой бронзы, покрытых электролитически нанесенным тонким слоем меди или никеля (переходный барьер) и поверх него слоем баббита (≈75% РЬ, 14% Sb, 9% Sn) – см. рис.9.4. Баббит обеспечивает хорошую прирабатываемость, вбирает в себя небольшие твердые включения и препятствует появлению задиров.
Вкладыши вставляются в тщательно обработанную и очищенную поверхность тела подшипника (постель) на глухой посадке.
Глухая посадка с натягом необходима для того, чтобы воспрепятствовать проворачиванию вкладышей в корпусе подшипника и обеспечить им цилиндрическую форму и отсутствие каких бы то ни было деформаций в последующей эксплуатации, и хороший отвод тепла. Натяг создается за счет того, что длина окружности верхнего и нижнего вкладышей на определенную величину (SN * 2, рис.9.5) превышает длину окружности посадочного отверстия постели ( при укладке в постель вкладыш должен выступать над ее плоскостью на величину SN). При монтаже усилием затяга шпилек вкладыши сжимаются, в них в направлении окружности возникают напряжения сжатия, создающие необходимые силы прижатия вкладышей к постелям.
Внимание.
- При монтаже вкладышей тщательно проверять состояние поверхностей постелей и тыльных поверхностей вкладышей. Не допускается наличие грязи, следов коррозии и раковин.
- Затяг шпилек или болтов крышек подшипников обязательно осуществлять динамометрическим ключом или гидравлическим домкратом на величину рекомендованных в инструкции усилий.
- Обязательно проверять величину масляного зазора, используя пластмассовую или свинцовую выжимку.
- Проверка величины натяга в подшипниках двигателей небольших размеров осуществляется путем отдачи болтов крепления крышки с одной стороны и замера образующегося зазора.
В целях повышения несущей способности подшипников и их надежности фирма Катерпиллар-МАК применила подшипники, разработанные Австрийской фирмой «Миба». В отличие от широко применяемых трехслойных вкладышей со сплошной заливкой рабочей поверхности мягким сплавом в этом подшипнике (Рис 9.6) мягким оловяно-свинцовым сплавом заполнены только созданные в нем канавки, перемежающиеся с более твердыми и износостойкими ребрами из алюминиевого сплава, хорошо несущими нагрузку. Соотношение площадей – около 75% канавки, около 25% алюминиевые ребра и максимум 5% – никелевые перемычки между ними.
Чтобы лучше понять преимущества этого типа подшипников, рассмотрим наиболее типичные причины повреждений подшипников дизелей:
- Посторонние частицы, внедряющиеся в подшипник и вызывающие появление рисок и задиров как в самом подшипнике, так и на шейках;
- Задиры, возникающие при перегрузках, неудовлетворительном качестве масла и пр.;
- Усталостные повреждения с образованием трещин (ударные нагрузки при перегрузках);
- Кавитация;
- Коррозия
- Ошибки, допущенные при сборке и пр.
В рассматриваемом подшипнике:
- Возможность задиров по всей поверхности практически исключается, так как попадающие с маслом твердые включения легко вдавливаются в мягкий слой канавок и в них локализуются;
- Канавочная структура и наличие никелевых дамб ограничивает распространение аварийного износа вдоль оси (поперек канавок);
- Сплавы подшипника обладают значительно большей коррозионной стойкостью.
При эксплуатации состояние подшипников легко оценивать чисто визуально без применения измерительных средств. Так, если соотношение площадей превышает 50% / 50%, такой подшипник в ближайший срок его освидетельствования потребует замены. Появление трещин и выкрашивание отдельных канавок, если они не захватывают больших площадей, то не являются критичными.
