Коленчатые валы некоторых небольших колесных тракторов поддерживаются двумя комплектами подшипников качения. Эти подшипники состоят из внутреннего кольца, внешнего кольца, элементов качения и сепаратора. Как внешняя поверхность внутреннего кольца, так и внутренняя поверхность внешнего кольца имеют дорожки качения, облегчающие плавное качение элементов. Внутреннее кольцо устанавливается на шейку коленчатого вала, а внешнее кольцо — на корпус подшипника или блок цилиндров двигателя. Обычно внутреннее кольцо вращается синхронно с валом, а внешнее кольцо остается неподвижным. Передний и задний главные шейки коленчатого вала закреплены на внутренних кольцах соответствующих подшипников качения. Внешнее кольцо заднего подшипника закреплено в отверстии корпуса подшипника блока цилиндров с помощью задней крышки подшипника, обеспечивая осевое позиционирование. Внешнее кольцо переднего подшипника установлено непосредственно в отверстии корпуса блока цилиндров без осевой фиксации, что обеспечивает пространство для осевого расширения, необходимое для компенсации теплового расширения коленчатого вала.

Выход из строя подшипников качения коленчатого вала двигателя напрямую влияет на техническое состояние двигателя, что требует тщательного исследования и устранения неисправностей подшипников. Ниже приведены распространенные неисправности подшипников качения и их причины:

I. Зазор подшипникового кольца и износ сопрягаемых деталей

1. Зазор внешнего кольца

Для облегчения сборки и разборки внешнее кольцо подшипника качения имеет переходную посадку в отверстии корпуса: максимальная посадка с натягом для внешнего кольца переднего подшипника составляет 0,035 мм, с максимальным зазором 0,013 мм; для внешнего кольца заднего подшипника максимальная посадка с натягом составляет 0,016 мм, с максимальным зазором 0,06 мм. Во время сборки необходимо измерить размеры отверстия корпуса, чтобы убедиться, что зазор или зазор не превышают указанные диапазоны. Если это так, отверстие корпуса требует исправления.

2. Зазор внутреннего кольца подшипника

Внутреннее кольцо подшипника качения имеет прессовую посадку на шейке вала: максимальный зазор для внутреннего диаметра переднего подшипника составляет 0,055 мм, минимальный зазор — 0,012 мм; для заднего подшипника максимальный зазор составляет 0,046 мм, а минимальный — 0,003 мм. Эти параметры указывают на то, что повторная разборка и сборка могут привести к образованию зазора между внутренним кольцом и шейкой вала, что потребует ремонта шейки вала перед дальнейшим использованием.

Когда между подшипником и валом возникает свободная посадка, некоторые специалисты по техническому обслуживанию прибегают к тиснению или штамповке поверхности вала, чтобы сделать ее шероховатой, пытаясь добиться более плотного соприкосновения поверхностей. Такая практика не только искажает геометрическую форму вала, приводя к смещению подшипника при установке, но и приводит к тому, что шероховатые участки со временем сглаживаются, в результате чего снова возникает свободная посадка. Правильная процедура ремонта включает в себя: сначала шлифование шейки для восстановления точности, а затем обработку поверхности методом гальваники или напыления для восстановления требуемой точности посадки.

II. Износ, деформация или разрушение сепараторов подшипников качения

1. Повреждения, вызванные чрезмерным зазором при сборке

При сборке внутреннего и внешнего колец подшипника чрезмерный зазор может привести к заклиниванию шариков в дорожке качения, что приведет к повреждению сепаратора во время работы. Поэтому для обеспечения зазора в пределах стандартных спецификаций необходимо точное измерение во время сборки.

2. Неисправность из-за недостаточной смазки

Подшипники коленчатого вала используют смазку разбрызгиванием. Недостаток или отсутствие смазки в подшипнике (особенно при больших нагрузках) приводит к повышению температуры подшипника. Обычно температура внутреннего кольца превышает температуру внешнего кольца примерно на 10 °C. Из-за разницы в коэффициентах теплового расширения кольца зазор между шариками и дорожками качения уменьшается, что может привести к повреждению сепаратора в результате сжатия во время работы. Следовательно, во время установки подшипника на дорожки качения необходимо наносить чистую смазку, чтобы предотвратить сухое трение, возникающее в результате недостаточной смазки разбрызгиванием.

III. Отслоение поверхности дорог качения и тел качения подшипников

1. Отслоение, вызванное ударными нагрузками и циклическими напряжениями

Тела качения и поверхности дорог качения подшипников подвергаются периодическим пульсирующим нагрузкам, создающим циклически изменяющиеся контактные напряжения. Когда количество циклов напряжения достигает определенного порога, на рабочих поверхностях тел качения или дорог качения может произойти усталостное отслоение. Чрезмерные нагрузки на подшипники усугубляют это усталостное повреждение. Кроме того, неправильная установка подшипника или изгибная деформация вала также могут вызвать отслоение дорожек качения. Балансировочные грузы, установленные на маховиках и шкивах двигателя, служат для уравновешивания собственного момента инерции вращения с моментом, создаваемым вращающимися компонентами двигателя. Если моменты инерции остаются несбалансированными, при запуске двигателя возникают сильные вибрации, которые увеличивают переменные напряжения и количество циклов напряжения, что приводит к преждевременному отслоению поверхностей дорожек качения и тел качения.

Чтобы предотвратить отслоение поверхностей дорожек качения и тел качения, избегайте подвергать подшипники дополнительным нагрузкам и ненужным вибрациям во время работы: контролируйте дроссельную заслонку и скорость во время работы, чтобы предотвратить сильную вибрацию трактора; регулярно проверяйте крепежные болты двигателя, чтобы предотвратить вибрацию, вызванную их ослаблением.

2. Отслоение, вызванное попаданием посторонних предметов

Попадание внешних твердых частиц (например, металлических частиц с сопрягаемых поверхностей или втулок, песчинок или пыли в смазочном масле) в дорожку качения приводит к деформации ее профиля. В этом месте катящиеся элементы оказывают максимальное давление, что приводит к ускоренному износу и отслоению металла на дорожке качения подшипника. Как высокоточные компоненты, подшипники качения очень чувствительны к загрязнениям: при техническом обслуживании используйте чистые ткани без ворса; никогда не заменяйте их старой хлопчатобумажной нитью (волокна могут загрязнить смазку и попасть в подшипник, вызвав серьезные повреждения). Перед сборкой тщательно очистите шейки вала, отверстия корпуса и поверхности внутреннего/наружного кольца подшипника, чтобы предотвратить попадание загрязнений на сопрягаемые поверхности.

3. Повреждение дорожки качения из-за неправильной установки

Если во время установки давление передается через наружное кольцо и шарики, в точках соприкосновения дорожки качения и шариков могут образоваться вмятины. Эти вмятины являются основной причиной выхода подшипника из строя и быстро расширяются, приводя к отслаиванию и преждевременному выходу из строя в течение короткого периода времени. Поэтому при разборке и сборке необходимо использовать специальные инструменты, чтобы обеспечить правильное и равномерное приложение силы.

IV. Увеличение радиального и осевого зазора в подшипниках

Помимо чрезмерного сухого трения и износа при запуске, основной причиной увеличения радиального и осевого зазора в подшипниках является абразивный износ тел качения и дорожек качения из-за загрязнений, таких как металлические частицы с поверхностей компонентов, песок в смазочных материалах и пыль.

Под воздействием этого абразивного износа зазор между кольцами подшипника и телами качения значительно увеличивается. Поверхности дорожек качения становятся шероховатыми и тусклыми, на них появляются неровные царапины. Профилактические меры: заменяйте смазочное масло через установленные промежутки времени, эффективно герметизируйте отверстия для впрыска масла и строго предотвращайте попадание загрязнений внутрь подшипника.