Основная подготовка и балансировка

Основная подготовка и балансировка

При условии, что заводской коленвал подходит для модифицированного двигателя, нам необходимо проверить его, прежде чем приступать квыполнению работ. Если вы не обнаружили дефектов, осторожно полностью размагнитьте коленвал (то же касается и шатунов), так как любой остаточный магнетизм после проверки на наличие трещин «магнафлюкс» будет притягивать частички металла в этот участок, что очень скоро приведет к повреждению подшипников. Затем необходимо проверить прямолинейность коленвала. Конечно же, коленвал можно выровнять, но обычно это пустая трата времени, так как давление горения и инерционные нагрузки сведут на нет весь процесс выпрямления. Так как деформация коленвала более чем на 0,5 мм увеличивает нагрузку на подшипники, его необходимо обточить до меньшего размера на 0,25 мм или удалить.

Затем необходимо измерить каждый вкладыш коренного подшипника и шатунной шейки. Учтите, что вкладыши шатунных шеек подвержены овальному износу, измерьте диаметр под несколькими углами около вкладыша. Также выполните измерения по краям и в центральной части каждого вкладыша, так как степень износа может варьироваться по всей длине. Овальность и конусность должна составлять менее 0,008 мм вгоночном коленвале с высокими техническими характеристиками. Если степень износа выше, придется расточить вкладыши до меньшего размера. Однако расточка ослабит коленвал, поэтому, возможно, придется его заменить в высокомощных двигателях с высокой частотой вращения. Если вы решили подвергнуть коленвал расточке на станке, предупредите мастера, что необходимо обратить особое внимание на сохранение исходного значения радиуса внутренней галтели, указанного производителем (рис.19.2): любое уменьшение значения на данном участке ослабит коленвал. С другой стороны, увеличение радиуса сделает коленвал более прочным, однако тут важно не перестараться.

Рис.19.2. Коленвал необходимо подвергнуть обработке на станке с соблюдением необходимых галтелей.

Шлак от литья необходимо удалить с поверхности коленвала, так как впоследствии эти участки могут стать концентраторами напряжения, что приведет к возникновению повреждений.

Чтобы обеспечить плавную работу двигателя и снизить инерционные нагрузки на подшипники, коленвал необходимо подвергнуть динамической балансировке: это увеличит срок его службы из-за снижения ударных нагрузок и вибрации, которые могут быть вызваны несоответствующей балансировкой. Большинство производителей выполняет эти работы достаточно неплохо, поэтому, если вы не собираетесь использовать ваш автомобиль для участия в гонках или допускать постоянную работу при частоте вращения выше 6000 об/мин, скорее всего, не стоит тратить средства на повторную балансировку вала. Исключением в данном случае будут двигатели V8. Если они оснащены поршнями или шатунами, которые намного тяжелее стандартных, коленвал придется повторно отбалансировать независимо от сферы применения автомобиля.

Коленвалы для гоночных двигателей и двигателей с высокими техническими характеристиками

Если заводской коленвал не подходит для модифицированного двигателя, придется изучить рынок послепродажного обслуживания или приобрести коленвал для гоночных автомобилей. В Великобритании коленвалы для гоночных двигателей часто выкованы из стали EN40B, авСША чаще используется сталь 4340 или 5140 (сталь 5140 более низкого качества, чем сталь 4340). На данном этапе важно понять, что, даже если коленвал изготовлен из стали 4340, это еще не является гарантией его качества и усталостной прочности. Теоретически все изделия из стали 4340 должны обладать одинаковыми качествами, но это не так. Сталь может быть с примесями, а сплав может не соответствовать спецификациям. Также возникает вопрос, какой тип термической обработки применялся при изготовлении детали после ковки и обработки на станке, так как это имеет огромное значение для прочности металла и сопротивления усталостным нагрузкам. Некоторые виды термической обработки помогают добиться большей прочности и сопротивления усталостным нагрузкам, однако, так как при этом риск повреждения при выполнении процедуры возрастает, производители коленвалов часто выбирают более дешевый и безопасный метод обработки. Конечно же, подобный коленвал будет дешевле в производстве, но, так как он будет иметь меньшую усталостную прочность и, соответственно, более короткий эксплуатационный срок, он окажется в результате не дешевле.

Еще один фактор, влияющий на стоимость гоночного коленвала, – это его вес. Естественно, сложная обработка на станке стоит недешево; снижение веса на 20% может значительно увеличить стоимость коленвала. Однако любое уменьшение массы, совершающей возвратно-поступательное движение, оправдает себя благодаря улучшению технических характеристик ускорения, а также снижению нагрузок на подшипники.

Самыми дорогими и самыми прочными являются коленвалы, сделанные из заготовки высококачественной стали, которая была изготовлена посредством молотовой ковки. После обработки на станке заготовка под коленвал подвергается дробеструйной и термической обработке с целью упрочнения и повышения сопротивления усталостным нагрузкам.

Коленвалы в износостойких двигателях и двигателях с высокой рабочей частотой вращения должны быть полностью отбалансированы. Все коленвалы обычно подвергаются общей балансировке, но не на каждой шатунной шейке. В результате отдельные компоненты будут подвергаться воздействию сил, которые будут стремиться к скручиванию и деформации коленвала. Подобные увеличенные нагрузки на подшипники могут стать причиной их истирания при высокой частоте вращения, а в случае с износостойким двигателем может произойти его повреждение вследствие усталостных нагрузок на коленвал. Чтобы устранить подобные проблемы, необходимо отбалансировать каждую шатунную шейку. Это не изменит общую балансировку коленвала, но позволит достичь внутреннего баланса для каждой шатунной шейки. Конечно же, добавление балансиров увеличит массу коленвала, совершающую возвратно-поступательное движение, а это в свою очередь замедлит ускорение. Поэтому вспринтерских двигателях, где подшипники можно заменять часто и регулярно выполнять проверку коленвала на наличие трещин, можно спокойно использовать коленвал с общей балансировкой.

В двигателях с высокой рабочей частотой вращения модификации масляных каналов коленвала предпринимаются с целью предотвращения повреждения подшипников вследствие недостаточной смазки. Многие считают, что это значит, что в таких двигателях, как американские V8, оснащенные только верхними коренными подшипниками с канавками, необходимо подвергнуть обработке вкладыши подшипников. Это пустая трата средств и времени, если автомобиль используется в условиях городского движения, и далеко не самая главная модификация для гоночных автомобилей. Посмотрев на рис. 19.3, вы увидите, что можно сделать, чтобы улучшить качество смазки в нижней головке шатуна и в то же время снизить количество масла, которое будет прокачиваться от коренных подшипников. При использовании подобной системы, когда одно отверстие шатунной шейки будет заблокировано под воздействием центробежных сил на шатун, другое отверстие будет поставлять масло на подшипник шатунной шейки. При выполнении подобной модификации необходимо быть предельно внимательным и осторожным и убедиться, что все новые отверстия соединяются с оригинальными масляными каналами.

Рис. 19.3. В некоторых двигателях придется выполнить модификации масляных каналов коленвала.

Пока мы рассматривали коленвал только с точки зрения прочности двигателя, но он также может влиять на общие технические характеристики двигателя. Теоретически шатунные шейки коленвала должны иметь одинаковую длину и быть правильно расположены относительно друг друга. Незначительные вариации от цилиндра к цилиндру не будут серьезно влиять на технические характеристики, но неправильное расположение скажется на мощности. В четырехцилиндровом двигателе поршень должен возвращаться в верхнюю мертвую точку каждые 180°, вшестицилиндровом двигателе – каждые 120°, а в восьмицилиндровом двигателе – каждые 90°. Если в одном из цилиндров шатунная шейка смещена на 5°, последствия можно будет сравнить со смещением угла опережения зажигания или фаз газораспределения на 5°. В дорогих коленвалах для гоночных автомобилей расположение шатунных шеек относительно друг друга должно быть идеальным.

Нагрузки на шатуны и материалы, из которых они изготавливаются

Шатун обеспечивает механическую связь между поршнем и коленвалом, поэтому он подвергается переменным нагрузкам растяжения и сжатия. Можно сказать, что шатун в двигателе выполняет более сложную работу, чем любой другой компонент, поэтому неудивительно, что большое количество повреждений в гоночных двигателях и двигателях с высокими техническими характеристиками происходит именно из-за шатунов.

Нагрузка будет максимальной, когда поршень будет находиться в верхней мертвой точке на такте выпуска. Эта нагрузка растяжения может варьироваться от нескольких сот килограммов в двигателях, работающих на низкой частоте вращения, до 7000 кг в двигателях с высокой рабочей частотой вращения. Интересно то, что эта максимальная нагрузка происходит не на такте воспламенения топливовоздушной смеси, а вызвана она инерцией компонентов, совершающих возвратно-поступательное движение (верхняя головка шатуна, поршень и поршневой палец). В верхней мертвой точке поршень неожиданно останавливается, затем изменяет направление движения, и это резкое изменение становится причиной возникновения нагрузки растяжения. На такте сжатия нагрузка не будет слишком высокой (примерно до 5000кг), так как компрессия будет увеличиваться постепенно, и вскоре после прохождения верхней мертвой точки, когда процесс горения прекратится, шатун будет испытывать нагрузку сжатия.

И дело не только в том, что шатун подвергается значительным нагрузкам. Более важно то, что они постоянно изменяются каждый раз, когда двигатель совершает полный цикл. Это постоянное изменение намного хуже тех случаев, когда значительные нагрузки действуют постоянно, и именно по этой причине шатун подвергается усталостным повреждениям. Шатун должен выдерживать огромное количество циклов изменяющейся нагрузки на протяжении всего периода эксплуатации, поэтому он должен быть чрезвычайно прочным и подготовленным должным образом.

Большая часть шатунов изготовлена из углеродистой стали, но также при их изготовлении могут использоваться чугун, алюминий или титан. Чугунные шатуны не должны использоваться в модифицированном двигателе. Шатуны из титана стоят очень дорого и используются только вгоночных автомобилях при большом бюджете. Алюминиевые шатуны очень легкие и достаточно прочные, и, если в двигателе возникает детонация, они будут передавать меньше ударных нагрузок на подшипники и коленвал. Однако их можно использовать только в автомобилях для дрэг-гонок, где возможна частая замена компонентов.

Несколько лет назад компания Chevrolet обнародовала информацию о проверках усталостной прочности шатунов, которые она провела. Некоторые алюминиевые шатуны могли выдерживать до 150000 рабочих циклов. Шатун для высокомощного двигателя с коротким блоком цилиндров, подвергшийся полировке и дробеструйной обработке, выдерживал до 1–2 млн циклов при частоте вращения, эквивалентной 7500 об/мин, а шатуны Chevy Bow Tie могли выдержать до 10 млн циклов при частоте вращения 8000 об/мин. Если предположить, что стандартный двигатель должен оставаться в рабочем состоянии по крайней мере на протяжении 500–800 км, что эквивалентно 1–1,5 млн циклов, очевидным становится тот факт, что к выбору шатунов нужно подходить очень внимательно, к тому же в любом случае их необходимо постоянно проверять на наличие трещин изаменять.

Шатуны, предназначенные для работы при максимальных нагрузках, обычно изготавливаются на станке или методом ковки из стали 4340 или Е4340. Однако, как и в случае с коленвалами, тип стали, которая используется, не гарантирует высокое качество шатуна. Такие факторы, как чистота материала, точность изготовления, закалка, дробеструйная обработка, конструкция и вес, также влияют на конечный результат.

Стандартный шатун в форме буквы «I» (они получили такое название из-за формы сечения) может быть очень прочным, и такие производители, как Oliver и Crower, доказали, что их шатуны в форме буквы «I» могут смело применяться в двигателях с высокой рабочей частотой вращения, которые используются в гонках на выносливость.

Возможно, наиболее значимым производителем шатунов можно считать компанию Carrillo, которая использует Н-образную конструкцию, немного прочнее на участке после прилива для установки поршневого пальца. Однако настоящим секретом успеха компании Carrillo является жесткий контроль качества материалов, а также стандартов производства и обработки, что, конечно же, отражается на стоимости продукции.

Многие шатуны повышенной прочности являются более массивными, чем стандартные компоненты, поэтому при установке стоит учесть следующее. Так как они более тяжелые, коленвал придется подвергнуть балансировке. Поскольку нижняя головка шатуна будет больше, необходимо также убедиться, что болты крепления шатуна не соприкасаются с блоком цилиндров и распредвалом.

Как подготовить заводские шатуны

Если вы хотите отремонтировать заводские шатуны, их необходимо тщательно отсортировать вручную в индивидуальном порядке. Шатуны снеровностями после ковки или зазубринами не стоит использовать. Все выступы можно удалить, но зазубрины являются концентраторами напряжения и, скорее всего, станут причиной повреждения шатуна. Отверстие верхней головки шатуна должно располагаться четко в центре, при этом вокруг нее материал должен быть распределен равномерно. Нижняя головка шатуна также должна иметь правильную форму и быть симметричной. Выбирайте шатуны примерно одинакового веса: слишком тяжелый шатун может быть чрезмерно ослаблен, если он подвергался обработке, чтобы использовать его с более легкими шатунами. Если они еще не пронумерованы, пронумеруйте каждую крышку и шатун при помощи номерного штампа, чтобы не перепутать их при установке.

Эти зазубрины являются концентраторами напряжения, указывая на то, что не стоит использовать заводской шатун в высокомощных двигателях с высокой частотой вращения.

Стандартная подготовка шатуна всегда включает проверку на скручивание и деформацию, так как любое из этих условий станет причиной повреждения поршня и подшипников нижней головки шатуна. Также необходимо изменить размеры шатунов, чтобы сделать их примерно одинаковой длины. В то же время необходимо проверить размер и эксцентриситет внутреннего диаметра нижней головки шатуна, установив подшипники и затянув болты крепления указанным моментом затяжки. Втулку верхней головки шатуна необходимо подвергнуть хонингованию, чтобы обеспечить соответствующую посадку поршневого пальца.

Основным источником неисправности во многих шатунах является угол, образованный плоской установочной поверхностью для болта крепления шатуна и гайки. Эти углы необходимо скруглить, чтобы устранить концентрацию напряжения на этом участке. Каждый заводской шатун потребует определенных модификаций на этом участке (рис. 19.4).

Рис. 19.4. Заводской шатун может растрескаться по углам плоской поверхности, подготовленной для установки болта крепления шатуна и гаек. Чтобы устранить этот концентратор напряжения, крышка шатуна скругляется по углам, а в шатуне делается паз. В шатунах, где используются болты без гаек, паз делать не нужно.

Полировка шатуна и дробеструйная обработка

Жесткая поверхность, образующаяся на шатуне при ковке, придает ему большую прочность и сопротивление усталости, поэтому его ни в коем случае нельзя полировать, если только затем не последует дробеструйная обработка, чтобы создать закаленную сжатую рабочую поверхность. Не стоит полировать, а затем подвергать дробеструйной обработке весь шатун – это бесполезная трата времени. Если вы посмотрите на хвостовик шатуна, по краям вы увидите неровную кромку, где металл как будто был спилен. Именно здесь находится избыточное количество металла, именно в этом участке металл выжимался между ковочными штампами при изготовлении шатуна. Позже большая часть этого металла удаляется, однако, как видите, один слой все-таки остается. Конечно же, жесткой эту поверхность сложно назвать. На самом деле эта неровная поверхность является концентратором напряжения, поэтому ее необходимо удалить при помощи абразивной ленты. Затем отшлифуйте поверхность при помощи мелкозернистой наждачной бумаги и в завершение выполните дробеструйную обработку.

Процедура дробеструйной обработки играет важную роль в подготовке шатуна. Усталостные повреждения практически всегда начинаются на поверхности под воздействием двух факторов. Во-первых, при любых формах нагрузки максимальное напряжение будет возникать на поверхности, а во-вторых, несовершенства поверхности являются главными концентраторами напряжения. Выполняя дробеструйную обработку поверхности, мы уплотняем ее, делая структуру более равномерной. Это означает, что, когда компонент будет подвергаться нагрузке, любое напряжение при растяжении на поверхности будет снижаться, а любое напряжение при сжатии будет увеличиваться. Однако, так как дробеструйная обработка может закрывать любые поверхностные трещины, предварительно необходимо провести проверку на наличие трещин. Также любое упрочнение необходимо выполнять до дробеструйной обработки, в противном случае все результаты будут сведены на нет. После дробеструйной обработки проверьте размеры компонента, так как они, возможно, будут несколько больше, а если дробеструйная обработка была выполнена неправильно, возможна деформация.

Отношение длины шатуна к ходу коленвала

Отношение между длиной шатуна и ходом коленвала имеет огромное значение в гоночных двигателях с высокими техническими характеристиками. В большинстве случаев это отношение составляет от 1,5 до 2,0:1, средним является значение от 1,65 до 1,75.

На протяжении многих лет идею о том, что длина шатуна напрямую влияет на технические характеристики двигателя, подвергали сомнению. Суть заключается в том, что длинный шатун позволяет оптимизировать технические характеристики в верхнем диапазоне мощности, а также снизить степень износа поршня и цилиндра. Короткий шатун будет также увеличивать технические характеристики в верхней части диапазона мощности, однако из-за увеличения нагрузки на стенки цилиндров степень износа поршней и цилиндров возрастет.

Конечно же, более длинный шатун позволит поршню дольше оставаться в верхней мертвой точке и перемещаться от верхней мертвой точки медленнее, поэтому произойдут изменения в том, как именно будет происходить сгорание топливовоздушной смеси. В любом случае это не повлияет на мощность на выходе в двигателях с поршнями с плоской или вогнутой камерой сгорания. Это возможно только в двигателях свпрыском закиси азота и в атмосферных гоночных двигателях с высокой степенью сжатия, в которых качество горения будет настолько низким, что мы заметим это влияние при увеличении мощности в верхнем диапазоне частоты вращения.

Это не означает, что, если двигатель оснащен поршнями с плоской камерой сгорания, мы можем забыть о длине шатуна. При использовании более коротких шатунов мы столкнемся с проблемой износа двигателя. В то время как в автомобилях для спринтерских гонок, где двигатель работает свысокой частотой вращения, повода для беспокойства не будет, увеличение нагрузок на стенки цилиндров и поршни в двигателях с короткими шатунами сделает проблему очевидной из-за снижения герметичности поршневых колец и, соответственно, снижения мощности. Поэтому япредпочитаю не использовать отношение шатуна менее 1,65:1 и предпочтительным считаю значение 1,8:1. Об этом стоит подумать, прежде чем вы установите коленвал с длинным ходом, так как биение поршня в цилиндре также увеличится при снижении отношения длины шатуна к ходу коленвала. Поршни с меньшим расстоянием от днища поршня до оси поршневого пальца и более короткой юбкой необходимо использовать сколенвалом, ход которого меньше, в противном случае верхняя часть поршня будет выступать из цилиндра, а юбка поршня будет соприкасаться сбалансирами коленвала. Это увеличит интенсивность износа и создаст проблемы с герметичностью поршневых колец, так как короткие поршни более склонны к биению, чем поршни стандартной длины.

Болты крепления шатуна и соответствующая затяжка

Конечно же, стандартная подготовка шатунов должна включать тщательный подбор высококачественных болтов крепления. Болты крепления крышки шатуна должны выдерживать значительные нагрузки, чтобы предотвратить отсоединение крышки от шатуна. Иногда необходимо устанавливать болты крепления большего диаметра, чем предусмотрено заводскими спецификациями. Независимо от диаметра предел прочности на растяжение болтов крепления должен составлять не менее 12760 бар. Перед сборкой тщательно проверьте каждый болт крепления нижней головки шатуна при помощи лупы, убедившись в отсутствии задиров и других изъянов поверхности. Проверьте отсутствие острых углов в месте соединения головки и удлиненной части болта (скорее, там должно быть закругление). Учтите, что заводские болты крепления нижней головки шатуна ни в коем случае нельзя использовать повторно, но высококачественные болты крепления из борсодержащей стали можно заменять через несколько раз.

Часто причиной повреждения болтов крепления шатуна является неправильная техника затяжки. Если болты крепления будут затянуты слишком сильно, они могут прийти в негодность намного быстрее, чем вы ожидаете. С другой стороны, если преднатяг болтов крепления нижней головки шатуна будет слишком маленьким, их крепление ослабнет, и они также будут повреждены.

Существует три аспекта, благодаря которым вы можете получить необходимый преднатяг болтов крепления. Прежде всего, используйте только рекомендованное смазочное средство и наносите его не только на резьбу болтов крепления, но также на резьбу шатуна (или гайки). Также смажьте область под болтом крепления (или основание гайки крепления), где он соприкасается с крышкой шатуна. Если производитель болтов крепления рекомендует использовать моторное масло, а вы нанесете масло для дифференциала, молибденовую смазку для распредвала или молибденовую смазку для болтов крепления шатуна, болты могут удлиниться слишком сильно. Все эти смазочные средства будут устранять трение между резьбой намного эффективнее, чем моторное масло, поэтому момент затяжки в 61 Н•м удлинит болт крепления до момента затяжки 75 Н•м. Инаоборот: если производитель болтов рекомендует использовать молибденовую смазку для болтов, а вы нанесете моторное масло, болты крепления не будут затянуты необходимым моментом затяжки, так что их крепление может ослабиться.

Во-вторых, выполните должным образом процедуру затяжки болтов крепления при помощи точного динамометрического ключа. Это подразумевает затяжку болтов крепления в три этапа. После выполнения первого этапа затяжки болты крепления необходимо отвернуть, затем затянуть еще раз и снова отвернуть. Эти два действия позволяют отполировать резьбу и контактную поверхность головки болта (или гайки) икрышки шатуна. На третьем этапе необходимо затянуть болты крепления указанным в спецификациях моментом затяжки.

Естественно, метод, описанный выше, будет эффективным только при использовании новых болтов крепления, соответствующих спецификациям. Если вы установите болты, использовавшиеся ранее, которые удлинились больше допустимого значения, их повреждение будет неизбежным. Поэтому все новые болты крепления необходимо тщательно измерить при помощи микрометра, а затем зафиксировать их длину и установочное положение. Позже, во время разборки двигателя, длину всех болтов крепления шатуна можно сравнить с длиной новых болтов. Болт крепления, который удлинился более чем на 0,025мм (сверьтесь со спецификациями производителя, так как они могут варьироваться), можно выбросить. Втаком случае болт крепления либо подвергся работе при слишком высокой частоте вращения, либо не был затянут должным образом во время установки.

Материалы, из которых изготавливаются подшипники, и зазоры

Подшипники в мощных двигателях с нагнетателями помимо обеспечения поверхности износа с низким коэффициентом трения также призваны поглощать значительные ударные нагрузки. Поэтому необходимо использовать только высококачественные триметаллические подшипники вкачестве коренных подшипников и подшипников нижней головки шатуна, хотя баббитовые подшипники могут использоваться в качестве опоры для распредвала.

Я использую только подшипники компании Vandervell из сплава свинца и индия и подшипники Clevite 77 из-за их особых спецификаций. Оба типа подшипников могут выдерживать значительные нагрузки во время гоночных заездов при условии соответствующей установки. Эти подшипники оснащены задней стальной пластиной, затем следует промежуточный слой из сплава меди и свинца, который обеспечивает отличную усталостную прочность подшипника, способен выдерживать значительные нагрузки и обладает кавитационной стойкостью. Рабочая поверхность подшипников Vandervell представляет собой наружный слой из сплава свинца и индия, а в подшипниках Clevite 77 используется сплав свинца и жести.

Соответствующий зазор в подшипниках является необходимым условием их правильной работы. Слишком большой зазор станет причиной дробления и стуков, а также приведет к увеличению количества масла, которое будет попадать в гильзы цилиндров. Это в свою очередь приведет кувеличению потерь на трение в цилиндрах и увеличит расход моторного масла. Слишком большой зазор в подшипниках нижней головки шатуна приведет к недостаточной подаче смазки в коренные подшипники и в результате к их повреждению. Недостаточный зазор станет причиной быстрого разрушения подшипников вследствие увеличения температуры из-за недостаточной смазки или слишком тонкой масляной пленки (таблица 19.1). Эмпирическое правило гласит, что зазор должен составлять 0,02 мм на каждый миллиметр диаметра вала для коренных подшипников и 0,03мм на каждый миллиметр диаметра подшипников шатуна в случае использования синтетического моторного масла 15W-50 при температуре 100–110°С. При использовании более жидкого масла, например 0W-30, зазоры в подшипниках будут несколько меньше. Боковой зазор шатуна (осевой люфт) также влияет на смазку подшипников, поэтому его необходимо проверять на каждой нижней головке шатуна, чтобы обеспечить соответствующую смазку.

Таблица 19.1. Зазоры в подшипниках для триметаллических подшипников из сплава меди и свинца

Примечание:
В двигателях с двумя шатунами на одной шатунной шейке, например в двигателях V8, необходимо умножить боковой зазор на три для стальных шатунов и на четыре для алюминиевых шатунов.

Ситуация изменится при использовании алюминиевого блока цилиндров в гоночном двигателе. Так как алюминий расширяется больше, чем чугун, при увеличении температуры, идеальные при комнатной температуре зазоры в подшипниках могут стать слишком большими при рабочей температуре гоночного двигателя. Например, зазор в 0,05 мм может увеличиться до 0,08 мм и даже до 0,1 мм при увеличении температуры. Чтобы устранить такую возможность, в двигателе необходимо использовать меньшие зазоры подшипников, приближенные к заводским значениям. Поэтому, если в гоночном автомобиле с чугунным блоком цилиндров стандартным является зазор 0,05 мм, я бы рекомендовал использовать зазоры 0,025–0,033 мм в коренных подшипниках в алюминиевом блоке цилиндров. Однако при использовании таких маленьких зазоров масло и воду необходимо предварительно нагревать перед запуском двигателя.

Процедура установки подшипников

Существует всего несколько правил, которые необходимо соблюдать, чтобы установить подшипники должным образом. Точно измерьте изапишите значение внутреннего диаметра каждого корпуса коренного подшипника и подшипника нижней головки шатуна, не устанавливая подшипники. Теперь выполните те же действия с опорными шейками коленвала и шатунных шеек. Разверните все подшипники и осторожно промойте их в растворителе, чтобы удалить защитную пленку, но ни в коем случае не полируйте их наждачной бумагой и другими абразивными материалами, так как вы можете легко их повредить. Не переживайте, если обнаружите небольшие выпуклости на рабочей поверхности: после запуска двигателя они будут устранены. Затем измерьте толщину вкладыша подшипника и умножьте полученное значение на два, так как вкладыши устанавливаются с обеих сторон вала. Разница между диаметрами вала и корпуса и толщиной вкладышей подшипников, умноженной на два, и будет составлять рабочий зазор. При измерении толщины вкладышей подшипников постарайтесь выполнить измерения как можно дальше от линии разъема, так как в подшипниках гоночных автомобилей очень часто на этом участке выполняется скос. Эксцентриситет у подшипников гоночных автомобилей будет больше.

Многие подшипники Clevite 77 и Vandervell можно найти с тремя различными уровнями эксцентриситета: 0,012, 0,025 и 0,038 мм. В идеале подшипник должен изнашиваться примерно на 65–75% своей поверхности. Если контактная поверхность распространяется практически до линии разъема, необходимо использовать подшипники с большим значением эксцентриситета, но когда контактная поверхность слишком маленькая, нужно использовать подшипники с меньшим значением эксцентриситета.

Когда вы рассчитаете рабочий зазор для каждого подшипника, вы, скорее всего, обнаружите, что в некоторых случаях значение будет несколько больше, чем необходимо, а иногда оно будет приближаться к пограничному значению. Если данная модель двигателя довольно распространена ичасто используется в гоночных автомобилях, у производителей подшипников в наличии должны быть подшипники немного больших или меньших размеров (0,025 мм). Использование всего одной такой половинки вкладыша подшипника позволяет увеличить или уменьшить зазор до 0,012 мм. При установке одного вкладыша подшипника, меньшего на 0,025 мм, и стандартного вкладыша подшипника рекомендуется размещать подшипник с более плотными стенками вверху в нижней головке шатуна и внизу в коренном подшипнике.

Убедившись, что все постели подшипников и вкладыши абсолютно чистые и сухие, установите вкладыши и проверьте совмещение масляных отверстий, при необходимости используйте небольшой круглый напильник. После шлифовки осторожно удалите все осколки металла. Затем покройте все подшипники моторным маслом и установите коленвал (не используйте смесь масла и присадки STP в пропорции 50/50). Установите крышки коренных подшипников в соответствующем порядке таким образом, чтобы стрелки указывали в направлении передней части блока цилиндров, и постепенно затяните элементы крепления. Перед окончательной затяжкой постучите по коленвалу с каждой стороны молотком смягким бойком, чтобы совместить все крышки подшипников. Теперь проверьте осевой люфт коленвала: он должен составлять от 0,1 до 0,15мм вслучае с чугунным блоком цилиндров. Если значение осевого люфта больше, используйте опорные шайбы.

Когда дело доходит до установки подшипников нижней головки шатуна, выполните те же действия, что и при установке коренных подшипников. Существует всего несколько гоночных двигателей, в которых используются фиксирующие выступы для болтов крепления нижней головки шатуна. В таком случае их необходимо выбросить, иначе момент затяжки может быть неправильным. Нанесите герметик Loctite на резьбу, и у вас не возникнет проблем с ослаблением болтов крепления.

Учтите, что при установке вкладышей подшипников в соответствующие постели они должны пружинить, а затем защелкиваться на месте (в таком случае припуск на длину вкладыша подшипника скольжения выбран правильно). Если припуск недостаточный, значит, либо постель вкладыша деформирована, либо потребуются вкладыши подшипников большего размера для постелей подшипников, которые подверглись обработке. Вслучае с использовавшимися ранее подшипниками недостаточный припуск обычно указывает на повреждение подшипников вследствие детонации, но это также может свидетельствовать о том, что постель вкладыша деформирована.

Кроме использования различных присадок некоторые любители тюнинга рекомендуют использовать специальные составы, которые наносят на подшипники, а затем подвергают их воздействию высоких температур в течение нескольких часов. Эти средства призваны обеспечить защиту подшипников в случае, если смазка будет недостаточной. Я не рекомендую использовать подобную продукцию, так как, если температура подшипника будет превышать 200°С в течение продолжительного промежутка времени, он будет поврежден.