Комплект коренных и шатунных вкладышей Perkins: подберите размер по шейкам

При обычном ремонте двигателя с цилиндрами, расточенными непосредственно в блоке, под увеличенный ремонтный размер цилиндр растачивается до большего диаметра и устанавливается соответствующий поршень увеличенного размера. Ремонт коленчатого вала выполняется по противоположному принципу: повреждённая шейка шлифуется до меньшего диаметра, после чего устанавливается вкладыш Undersize с соответственно меньшим внутренним диаметром в собранном состоянии, чтобы восстановить предусмотренный масляный зазор.

Например, вкладыш 0,25 мм Undersize обычно соответствует шейке коленчатого вала, диаметр которой на 0,25 мм меньше стандартного. Это не означает, что каждый отдельный полувкладыш на 0,25 мм толще.

Верхний и нижний полувкладыши вместе образуют внутренний диаметр подшипника после сборки. По мере увеличения размера Undersize толщина стенки вкладыша обычно увеличивается, чтобы собранный внутренний диаметр соответствовал перешлифованной шейке. Точное соотношение всё равно необходимо подтверждать по официальному номеру детали, измеренному диаметру шейки и сервисным данным конкретного двигателя, а не рассчитывать по упрощённому эмпирическому правилу.

Вкладыши двигателя работают за счёт масляной плёнки, а не потому, что они «достаточно плотно сидят»

При нормальной работе вращающаяся шейка коленчатого вала не должна постоянно находиться в прямом контакте с поверхностью вкладыша.

Вращение шейки затягивает смазочное масло в небольшой зазор между шейкой и вкладышем, образуя несущую масляную плёнку, которая разделяет две металлические поверхности. Размер вкладыша, диаметр шейки, подача масла и геометрия сборки должны работать совместно, чтобы сформировать и поддерживать эту плёнку. Если одно из этих условий нарушено и масляная плёнка разрушается, может возникнуть прямой контакт металла с металлом и последующее повреждение вкладыша.

Из этого принципа следует важное правило закупки:

Подбор вкладышей нельзя сводить к установке более толстого вкладыша всякий раз, когда зазор кажется слишком большим.

Если шейка овальная, имеет конусность или повреждена, либо деформирована постель коренного подшипника или отверстие нижней головки шатуна, более толстый вкладыш не восстановит требуемую геометрию. Толщина вкладыша может компенсировать утверждённое изменение диаметра шейки, но не может исправить неправильную форму шейки или корпуса.

Главный вопрос заключается в том, обеспечат ли после окончательной сборки коленчатый вал, постель подшипника и выбранные полувкладыши предусмотренный для двигателя масляный зазор и необходимые условия смазки, а не просто станет ли коленчатый вал ощущаться более тугим при проворачивании вручную.

Масляный зазор необходимо проверять в собранном состоянии

После правильной установки полувкладышей и затяжки крышки подшипника в соответствии с предусмотренной процедурой можно измерить внутренний диаметр собранного подшипника. Если из этого значения вычесть измеренный диаметр шейки коленчатого вала, получится фактический масляный зазор:

Внутренний диаметр собранного подшипника − измеренный диаметр шейки = масляный зазор

Если соответствующая сервисная процедура это допускает, также может использоваться Plastic Gauge. Во время такого измерения коленчатый вал нельзя проворачивать, а полученный результат необходимо сравнить с допустимым диапазоном, указанным в сервисной информации конкретного двигателя.

Натяг вкладыша при установке является отдельным условием сборки.

Длина дуги полувкладыша в свободном состоянии и его выступание в плоскости разъёма рассчитаны таким образом, чтобы после затяжки крышки обеспечивался плотный контакт наружной поверхности вкладыша с постелью. Такой натяг помогает предотвратить перемещение вкладыша и обеспечивает передачу тепла в корпус.

Правильный масляный зазор сам по себе не доказывает, что натяг вкладыша правильный. Точно так же правильный натяг не заменяет измерение масляного зазора. Это отдельные условия, и их нельзя считать взаимозаменяемыми проверками.

Поэтому решение о закупке нельзя принимать только по модели коленчатого вала. Необходимо совместно учитывать фактические диаметры шеек, состояние постелей и требуемую спецификацию вкладышей.

Standard и Undersize описывают текущее размерное соотношение

Вкладыш Standard предназначен для шейки коленчатого вала, которая сохраняет предусмотренный стандартный диаметр, при соответствующей стандартной конфигурации постели.

Вкладыш Undersize предназначен для шейки коленчатого вала, которая была перешлифована до утверждённого диаметра меньше стандартного значения.

Эти термины описывают текущее размерное соотношение. Они не являются надёжным описанием истории ремонта.

Даже если ремонтная документация отсутствует, требуемый размер следует определять по текущим измерениям, а не исходя из предположения, что коленчатый вал никогда не обрабатывался.

Распространённая ошибка — считать номер детали коленчатого вала и его текущее состояние одной и той же информацией. Два коленчатых вала с одинаковым исходным номером детали могут требовать вкладыши разных размеров, если один остаётся в стандартном размере, а другой перешлифован до 0,25 мм Undersize.

Коренные и шатунные шейки также могут иметь разную историю ремонта. Например, коренные шейки коленчатого вала могут оставаться стандартными, а шатунные шейки быть 0,25 мм Undersize. В таком случае комплекты коренных и шатунных вкладышей необходимо заказывать в разных размерах и отдельно указывать в коммерческом предложении.

Вкладыши Undersize для уменьшенных шеек также нельзя путать с вкладышами, имеющими увеличенный наружный диаметр для утверждённого ремонта постели. Уменьшенный диаметр шейки и увеличенный наружный диаметр вкладыша решают разные размерные задачи и должны идентифицироваться отдельно.

Состояние шейки определяет не только размер вкладыша

Проверка шейки должна включать не только одно измерение диаметра.

К важным параметрам проверки могут относиться:

• диаметр шейки;
• овальность;
• конусность;
• качество поверхности;
• задиры или питтинг;
• следы перегрева;
• состояние масляных отверстий;
• радиус галтелей;
• соосность и биение коленчатого вала, если это требуется.

Износ шейки не всегда равномерный. Шейка может стать овальной или конусной, поэтому измерение только в одном направлении или в одной точке может не выявить значительное отклонение размеров.

Состояние поверхности также имеет значение. Шейка может оставаться близкой к номинальному диаметру, но при этом иметь задиры, питтинг или тепловые повреждения, из-за которых установка нового вкладыша становится недопустимой.

Радиус галтели между шейкой и щекой коленчатого вала также требует внимания при шлифовке. Неправильный радиус или переход после шлифовки может создать концентрацию напряжений и снизить усталостную прочность коленчатого вала. Вкладыш не может компенсировать такую ошибку механической обработки.

Если коленчатый вал уже достиг максимального утверждённого размера Undersize, а шейки больше непригодны к эксплуатации, следующим решением может стать вопрос о возможности ещё одного утверждённого ремонта или необходимости замены коленчатого вала. Это определяется при проверке и механической обработке коленчатого вала, а не только при подборе вкладышей.

Верхний и нижний полувкладыши могут выполнять разные функции

Два полувкладыша, используемые на одной позиции шейки, могут выглядеть почти одинаково, но не всегда являются взаимозаменяемыми.

В некоторых конструкциях коренных подшипников верхний полувкладыш имеет масляное отверстие или канавку, тогда как нижний обеспечивает более непрерывную несущую поверхность. Их перестановка может физически не препятствовать установке, но способна изменить путь подачи масла и уменьшить эффективную рабочую площадь подшипника.

Поэтому при приёмочном контроле необходимо подтвердить:

• какой полувкладыш устанавливается в блок или корпус шатуна;
• какой полувкладыш устанавливается в крышку подшипника;
• совмещается ли масляное отверстие с каналом подачи масла;
• находится ли масляная канавка в правильном положении;
• используются ли на разных позициях шеек разные полувкладыши;
• имеются ли на полувкладышах маркировки направления или положения.

Комплект вкладышей нельзя принимать только потому, что в нём имеется по два полувкладыша на каждую шейку.

Установочный усик не является противовращательным замком

Некоторые вкладыши имеют установочный усик или выступ, другие выполнены без него.

Усик помогает правильно расположить вкладыш в поперечном направлении во время сборки. Он не является основным элементом, предотвращающим проворачивание вкладыша в постели.

Удержание вкладыша зависит от правильной геометрии постели, установки крышки, соответствующей спецификации вкладыша и необходимого монтажного натяга.

Поэтому два полувкладыша нельзя считать взаимозаменяемыми только потому, что их установочные усики находятся в одинаковом месте. Аналогично, попадание усика в соответствующий паз само по себе не доказывает надёжность установки вкладыша.

Если старый вкладыш сместился, отполировал наружную поверхность или повредил область установочного усика, проверку следует расширить и включить:

• постель коренного подшипника или отверстие нижней головки шатуна;
• идентификацию и ориентацию крышки;
• деформацию постели;
• размер вкладыша и его наружную геометрию;
• чистоту наружной поверхности вкладыша и постели;
• состояние крепежа и процедуру затяжки.

Осевое перемещение не всегда контролируется отдельным комплектом упорных шайб

В двигателе необходимо контролировать как радиальное, так и осевое перемещение коленчатого вала.

В двигателях Perkins могут использоваться разные варианты упорных элементов, включая:

• отдельные упорные шайбы, используемые вместе с обычными вкладышами;
• фланцевые коренные вкладыши со встроенными упорными поверхностями;
• комбинации полувкладышей и отдельных упорных элементов;
• специальную конструкцию упорного подшипника на определённой позиции коренной шейки.

Функция контроля осевого перемещения обычно сосредоточена на одном коренном подшипнике, однако его положение зависит от конструкции двигателя.

Покупателю не следует предполагать, что для каждого двигателя Perkins обязательно требуется отдельно заказывать комплект упорных шайб.

В коммерческом предложении необходимо подтвердить:

• тип упорной конструкции;
• позицию коренного подшипника, контролирующего осевое перемещение;
• входят ли упорные элементы в комплект коренных вкладышей;
• имеют ли упорные детали определённое направление установки;
• существует ли утверждённая ремонтная толщина для упорных поверхностей;
• каким образом после сборки будет проверяться осевой люфт коленчатого вала.

После установки осевой люфт коленчатого вала всё равно необходимо измерить и сравнить с соответствующей сервисной спецификацией.

Маркировка и характер износа старых вкладышей дают подсказки, но не окончательный ответ

На обратной стороне старого вкладыша могут быть указаны:

• номер детали;
• производитель;
• маркировка Standard или Undersize;
• код партии или производства;
• обозначение верхнего или нижнего положения;
• другие производственные обозначения.

Эта маркировка полезна, поскольку показывает, что было установлено при предыдущем ремонте.

Однако маркировка может быть стёрта, повреждена коррозией или скрыта отложениями. Цветовые обозначения и системы кодов также различаются у разных производителей.

Даже если один производитель вкладышей использует цветовую кодировку для обозначения ремонтных размеров, такая система относится только к соответствующему бренду и линейке продукции. Её нельзя автоматически применять к деталям Perkins Genuine или вкладышам другого производителя без подтверждающей документации.

Если маркировку невозможно идентифицировать, более безопасный подход — измерить диаметр шейки коленчатого вала и, где это уместно, точно измерить толщину стенки вкладыша.

Характер износа необходимо оценивать с такой же осторожностью.

Задиры, изменение цвета, потеря верхнего слоя, усталостные повреждения или локальная полировка могут помочь определить объём дальнейшей проверки, но сами по себе не указывают первоначальную причину отказа.

Схожие повреждения вкладышей могут возникать из-за:

• недостаточной подачи масла;
• загрязнённых масляных каналов;
• повреждённых поверхностей шеек;
• неправильного масляного зазора;
• деформации постелей подшипников;
• деформации шатуна;
• загрязнения при сборке;
• перегрузки или ненормального сгорания;
• неправильного материала вкладыша или неправильного положения полувкладыша.

Старый вкладыш фиксирует результат условий нагрузки и смазки. Он не показывает автоматически, какое из условий нарушилось первым.

Вкладыш, коленчатый вал, геометрию постели и систему смазки необходимо оценивать совместно.

В коммерческих предложениях часто скрываются важные различия в составе поставки

Коммерческие предложения на коренные и шатунные вкладыши часто различаются по нескольким параметрам.

В одном комплекте коренных вкладышей упорные элементы могут быть включены, а в другом предлагаться отдельно. Коренные и шатунные вкладыши могут быть объединены в одном предложении, даже если для них требуются разные размеры Undersize. Одно предложение может охватывать все шейки двигателя, тогда как другое — только одну шейку или один шатун.

В коммерческом предложении, где применимо, следует отдельно указывать:

• Комплект коренных вкладышей — Standard;
• Комплект шатунных вкладышей — 0,25 мм Undersize;
• Упорная шайба или фланцевый упорный вкладыш — указанного размера;
• количество охватываемых коренных шеек;
• количество охватываемых шатунных шеек;
• входят ли верхние и нижние полувкладыши;
• расположение масляных отверстий и канавок;
• исполнение с установочным усиком или без него;
• количество на одну шейку или на весь двигатель.

Строка, в которой указано только:

Комплект вкладышей Perkins × 1

недостаточна для подтверждения типа вкладышей, ремонтного размера, состава упорных элементов или количества на двигатель.

Информация, необходимая для проверки вкладышей

Полезная информация включает:

• полную модель двигателя Perkins;
• полный Engine Serial Number;
• Build List при наличии;
• номер детали коленчатого вала;
• имеющиеся данные о предыдущей шлифовке коленчатого вала;
• известные размеры Undersize;
• измеренные диаметры коренных шеек;
• измеренные диаметры шатунных шеек;
• результаты измерения овальности и конусности шеек;
• измеренный диаметр постели коренного подшипника или отверстия нижней головки шатуна, если доступен;
• фотографии обеих сторон старых полувкладышей;
• все видимые номера деталей и маркировки размеров;
• требуемое количество коренных, шатунных и упорных элементов.

Если измерения неполные, поставщик может предоставить ориентировочную стоимость, исходя из вкладышей Standard и исходной конфигурации двигателя. Такое предложение нельзя воспринимать как подтверждение того, что текущий коленчатый вал по-прежнему подходит под вкладыши Standard.

ZEB Power может использовать идентификационные данные двигателя, маркировку старых вкладышей, измерения шеек и объём ремонта, чтобы помочь сравнить размеры коренных и шатунных вкладышей, упорные конструкции, положения верхних и нижних полувкладышей, количество комплектов и конкурирующие коммерческие предложения.

Возможность повторной шлифовки коленчатого вала, пригодность поверхности шеек, необходимость ремонта постелей и соответствие окончательного зазора после сборки спецификации должны определяться в ходе проверки, механической обработки и сборки.

Предоставьте шильдик двигателя Perkins и полный серийный номер, Build List, фотографии старых вкладышей и имеющиеся результаты измерений шеек коленчатого вала. ZEB Power может помочь превратить общий запрос на «Main and Conrod Bearing Kit» в чётко определённый состав вкладышей, который можно рассчитать, сравнить и проверить при получении.

Часто задаваемые вопросы

Какой размер вкладыша обычно используется после шлифовки шейки до 0,25 мм Undersize?

Обычно требуется вкладыш 0,25 мм Undersize.

Значение 0,25 мм относится к ремонтному уменьшению диаметра шейки или соответствующему внутреннему диаметру собранного подшипника относительно стандартного размера. Оно не означает, что каждый отдельный полувкладыш на 0,25 мм толще.

Перед заказом всё равно необходимо подтвердить измеренный диаметр шейки, официальный номер детали и утверждённую ремонтную спецификацию.

Означает ли нормальное сопротивление при проворачивании, что масляный зазор правильный?

Нет.

Ощущение при проворачивании не позволяет точно определить масляный зазор и не доказывает правильность монтажного натяга вкладыша.

Масляный зазор должен определяться по внутреннему диаметру собранного подшипника и измеренному диаметру шейки либо проверяться с помощью Plastic Gauge, если это допускает сервисная процедура. Натяг вкладыша является отдельным условием сборки.

Означает ли чёрная маркировка на старом вкладыше размер 0,25 мм Undersize?

Не обязательно.

Цветовые коды зависят от производителя и не могут переноситься между разными брендами или линейками продукции. Если маркировку невозможно идентифицировать, надёжнее измерить диаметр шейки или толщину стенки вкладыша.

Можно ли устанавливать похожие верхний и нижний полувкладыши в любом положении?

Не автоматически.

В некоторых конструкциях верхний полувкладыш имеет масляное отверстие или канавку, а нижний обеспечивает более непрерывную несущую поверхность. Их перестановка может изменить условия смазки и рабочую площадь подшипника, даже если детали физически подходят.

Для каждого двигателя Perkins требуется отдельный комплект упорных шайб?

Нет.

Функция упора может обеспечиваться отдельными шайбами, фланцевыми коренными вкладышами или другой комбинированной конструкцией. Перед отдельным заказом комплекта упорных элементов необходимо проверить конфигурацию двигателя и подробный BOM комплекта вкладышей.