Распредвал на подшипниках качения

[Невский]

Допустим, кулачки выпуска мы намазали. А кулачки впуска?

 

сверлить так

Edited February 14, 2013 by Невский

[D.Vader]

Допустим, кулачки выпуска мы намазали. А кулачки впуска?

Два отверстия в коромыслах выпуска - один ровный, льет на выпускулачок, второй под углом, льет на впускулачок. Хотя так хуже будет - падение давления, недостаточная длина струи и все дела.

 

Вот в 407-408 в коромыслах дырки есть, и вроде ничо так, ходят моторчики:

[Невский]

Вот в 407-408 в коромыслах дырки есть

Другой двигатель, другие нагрузки в ГРМ.

 

Если сверлить в сторону впуска, то будет обычная смазка разбрызгиванием. Расстояние большое.

Наверно @kirik прав.

Надо делать отбор с оси выпуска в районе коромысла, при этом придётся пожертвовать пружинкой и прижимом коромысла

Хомутик с патрубком с двумя отверстиями

[D.Vader]

@Невский, та не хотелось бы пружину убирать.

 

А если оставить смазку осей коромысел как есть, под осью выпуска проложить трубочку с тройничками?

 

Кружок - трубка, отвод - тонкая трубочка. Ликвидировать подачу масла в заднюю опору, сразу подвести масло трубками от канала к осям коромысел и к этой трубке для кулачков, подшипники мазать отводами от этой же магистрали через жиклеры. В качестве форсунок для кулачков могут подойти стержни от шариковых ручек с вынутым шариком или они слишком тонкие и хлипкие?

 

Тьху, я тот же вариант, что и @kirik, предложил. Туплю чей-та, запара на работке...

[Невский]

(если смотреть на твой рисунок, то какраз там, где начинается стрелка) просверлить все 3 опоры, вставить в них трубку,

Об этом было выше

 

 

Ликвидировать подачу масла в заднюю опору, сразу подвести масло трубками от канала к осям коромысел

Сделано на второй странице путём прорезания канала и завтуливания

Edited February 14, 2013 by Невский

[D.Vader]

Вот и говорю - ступил малость. Еще вариант - ванночки, в которые льется масло, поставлены под каждый кулачок таким образом, чтобы кулачки это масло захватывали при вращении. Недостаток - при больших углах наклона авто масло может выливаться, смазка будет хуже.

 

Вариант опять-таки с переделкой коромысел. Тупо сверху проложить трубки прямо по коромыслам - на впускном сверху, на выпускном снизу, запитывать их от осей коромысел, направить так, чтобы масло лилось по ходу вращения РВ

 

Я уж не знаю, чего еще придумать... А придумать надо...

[Невский]

,

А посчитать избыток масла, который можно запустить на смазку кулачков? 8 отверстий, так чтоб коленвал при самом неудачном раскладе не оставить без давления.

Условия, самые тяжёлые. жидкое масло, невысокие обороты, коленвал с зазорами 0.1.

 

И эскиз кто бы сделал для всеобщего понимания, я к сожалению не рисовальщик.

Edited February 14, 2013 by Невский

[D.Vader]

Надо попробовать рассчитать. Зазор в шатунных и коренных условимся считать одинаковым. Масло в такой ситуации вытекает по всей окружности подшипника КВ или только в нижней части (дуга)?

 

Каков диаметр подводящих каналов к подшипникам КВ в миллиметрах?

Edited February 14, 2013 by DVRolly

[Невский]

Масло в такой ситуации вытекает по всей окружности подшипника КВ или только в нижней части (дуга)?

Склонен считать, что по дуге. т.к аварийное растягивание отверстия шатуна "вверх-вниз"

В среднем по толщине клина получается 0.05.

 

Каков диаметр подводящих каналов к подшипникам КВ в миллиметрах?

В блоке канал около 7-8мм. к коренным и около 6 мм в гбц

Зазор в коромыслах с учётом износа 0.07 ( в среднем по ряду двигателей с разным пробегом)

Возможно меня поправят, либо дополнят.

Edited February 14, 2013 by Невский

[D.Vader]

В среднем по толщине клина получается 0.05

Условимся считать, что масло вытекает с обеих сторон подшипника, т.е. по площади получается кольцо:

• С внешним диаметром 60 мм и с внутренним диаметром 59.95 мм (для коренных) - общая площадь вытекания масла составит 4.71 мм². Таких у нас пять штук
  
• С внешним диаметром 52 мм и с внутренним диаметром 51.95 мм (для шатунных) - общая площадь вытекания масла составит 4.08 мм². Таких у нас четыре штуки
  

Допустим, в напорную магистраль подается 5 л/мин при 800 об/мин (нормальный ХХ, слегка уставший насос). Следовательно, в конце напорной магистрали расход масла будет равен

5 - Расход_Масла_Через_КВ (пока считаю, думаю, к ночи выложу результат).

 

В блоке канал около 7-8мм.

Тут важен диаметр напорной магистрали. Читал, что в толстых блоках 10 мм, а в тонких - 14 мм. От этого зависит давление в конце напорной магистрали, но давление в канале ГБЦ не зависит - там и так и так будет 6 мм. Зато от этого зависит падение давления (а значит, и расход) на каждом подшипнике КВ. Что лучше - большой или маленький канал - сказать затрудняюсь. Пока что затрудняюсь, надо просчитать оба варианта...

[kirik]

Читал, что в толстых блоках 10 мм, а в тонких - 14 мм.

в тонких вроди 10мм, в толстом 20мм, на глаз похоже, точно не мерил

[Невский]

Центральный канал широкий, около 14 мм.

Я привёл разводку от центрального.

Только есть практика, в том, что пробитая заглушка в торце оси коромысел сливает давление в 0.

По этому,(возможно неправильно думаю) сечением каналов можно пренебречь. По сечению каналов считать, если идёт слив с канала, у нас в конце канала ещё есть сечение.

Наверно по нему и считать.

[D.Vader]

По этому,(возможно неправильно думаю) сечением каналов можно пренебречь

Нет, потому что при разных сечениях будет разное падение давления на каждом следующем подшипнике КВ, соответственно, разный расход через них. Зачем-то же сделали канал поширше в блоках нового образца

[D.Vader]

Ага, вот. Мне для расчета не хватает информации такой:

Давление масла на уставшем моторе с такими зазорами в КВ принять равным в 0.5 кгс/см²? Или сколько?

[Невский]

На ХХ возможно, хотя падение до 0.75-0.8 уже считается аварийным режимом.

[D.Vader]

Окей, тогда принимаем равными следующие величины:

• Q = 5 л/мин - производительность насоса на ХХ
  
• P = 0.5 кгс/см² - давление в системе смазки на ХХ (в месте установки датчика давления)
  
• p = 800 кг/м³ - плотность масла
  
• Sк = 4.71 мм² - площадь вытекания масла из коренного подшипника
  
• Sш = 4.08 мм² - площадь вытекания масла из шатунного подшипника
  
• Dгм = 10 мм - диаметр главной масляной магистрали
  

 

Имеем формулу расхода жидкости G = v*S, где G - расход жидкости, v - скорость вытекания жидкости, S - площадь сечения отверстия, из которого вытекает жидкость.

Скорость вытекания жидкости можно найти как:

v = КОРЕНЬ(2 * P / p)

Следовательно, G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * S.

 

Считаем расход масла через первый коренной подшипник КВ и первую шатунную шейку. Так как соединены они последовательно, то зазор вытекания масла в коренном и зазор вытекания масла в шатунном можно представить как одно отверстие с площадью сечения, равной сумме площадей зазора коренного и шатунного подшипников. То есть (переводим все величины в паскали, метры и метры квадратные):

G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * (Sк + Sш) = КОРЕНЬ(2 * 50000 / 800) * (0.00000471 + 0.00000408) = КОРЕНЬ(125) * 0.00000879 = 9.82 * 10-5 = 0.0000982 м³/сек = 5.892 л/мин

 

WTF?! Здесь явно что-то не то. Слишком большой расход масла через один коренной и один шатунный подшипник. За одну минуту из зазора между КВ и его опорой столько не вытечет ни в жисть. Значит, либо толщина масляного клина гораздо меньше (я бы сказал, не 0.05 мм, а 0.005 мм - такой порядок величины, по идее, должен быть в подшипнике, судя по книжке "Расчет автотракторных двигателей". Там для карбюраторного двигателя приводится критическая толщина масляного слоя в 0.002 мм при диаметре шатунной шейки в 48 мм, а минимальная - 0.006 мм), либо я где-то накосячил в подсчетах.

 

хотя падение до 0.75-0.8 уже считается аварийным режимом.

Ну чего, 0.8 на ХХ считается нормой (т.е. "не менее")

 

Ага, нашел формулу для толщины масляного клина, там надо еще рассчитать среднее удельное давление на шейку КВ, причем отдельно рассчитывается давление на коренную и шатунную шейку КВ

Edited February 14, 2013 by DVRolly

[Невский]

Номинальный монтажный зазор между вкладышами и шейками 0,036–0,086 мм. Если зазор не больше предельно допустимого при износе 0,1 мм, то можно установить эти вкладыши, не изменяя диаметр шатунных шеек.

 

При зазоре больше предельно допустимого при износе 0,1 мм следует заменить вкладыши ремонтными

Первая гугла

РЕМОНТ ОБСЛУЖИВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИЯ

АЗЛК 2141(правда двиг 2106)

 

Не думаю что в запятой ошибка.

[D.Vader]

Не думаю что в запятой ошибка.

Не, ты не понял. Я имею в виду, что

Зазор <> Масляный_слой, вот что.

Если бы это было так, то у нас была бы гидростатическая опора КВ - когда трение между поверхностями отсутствует, а КВ висит на слое масла. Этого быть в принципе не может, так как в этом случае масляный насос должен создавать такое давление, чтобы скомпенсировать:

• Вес КВ
  
• Вес ШПГ
  
• Усилие от поршня, приложенное перпендикулярно плоскости опоры КВ, возникающее от давления сгоревших газов на днище поршня
  
• Расход масла через зазор шейка-опора
  

Это, господа, не 10 и даже не 40 атмосфер... Тут все гораздо проще и одновременно сложнее, пока что пытаюсь раскурить материал. Куча взаимосвязанных формул - из геометрии двигателя вытекает индикаторная мощность, из этой мощности - среднее давление в цилиндре, оттуда еще куча всего

[D.Vader]

Короче эта... Давление на шейки КВ в двигателе объемом 1490 см³ может достигать 18 МПа. Это если перевести в атмосферы, это 180 атмосфер.

 

Номинальный диаметральный зазор в паре коренная шейка - КВ у 412-го колеблется от 0.014 до 0.057. Да, можно допустить, что мы ушатали мотор до зазора в 0.1 мм.

 

Ширина коренной шейки (рабочая) - l_кш = 25.5 мм, шатунной - l_шш = 21.5 мм, а диаметр соответственно d_кш = 59.9 мм (это с учетом износа поверхности) и d_шш = 51.99 мм

 

Дальше. Если принимать во внимание такое давление на шейки, их диаметр и ширину, то можно сказать, что:

 

Во-первых, максимальное удельное давление на поверхность шатунной шейки - 16.5 МПа - получили из формулы:

k_шшмакс = R_шшмакс / (d_шш * l_шш), где R_шшмакс = 18 500 Н. Откуда взялась эта цифра, я внятно объяснить не смогу - слишком долго и много рассказывать. Здесь играет роль максимальное давление газов в цилиндре при сгорании горючей смеси, диаметр цилиндра (точнее, площадь днища) и степень сжатия. Давайте с запасом возьмем давление на шейку и условимся считать, что оно равно 20 МПа (двигатель форсирован или увеличенного объема по сравнению со стоком 412). Это, кстати, на режиме максимальной мощности, на ХХ будет другая цифра, чтобы ее получить, нужно построить развернутую по углу поворота КВ индикаторную диаграмму по методу какого-то там Брикса. Там табличка такая внушительная, нужно просчитывать давление газов в цилиндре каждые 3 градуса поворота КВ. Посему давайте представим, что максимальное давление на шатунную шейку в режиме ХХ будет раза в два меньше - 10 МПа. Нам нужно не максимальное, а среднее давление, условимся считать, что оно будет равно 4 МПа.

 

Во-вторых, исходя из этого, можно рассчитать, что толщина масляного клина будет равна:

h = 55*10^-9 * м * n * d / (k * x * c), где h - толщина масляного клина, м - динамическая вязкость масла, n - частота вращения КВ, d - диаметр шейки, k - среднее удельное давление на шейку, x - относительный зазор (диаметральный зазор, поделенный на диаметр шейки), c = 1 + d / l, l - рабочая длина шейки.

x = 0.1 / 51.99 = 0.00192345

c = 1 + 51.99 / 21.5 = 3.4181395

м = 0.0135 Н * с/м2 - динамическая вязкость масла, эквивалентного М8, при температуре 373 градуса Кельвина (100 градусов Цельсия)

h = 55*10^-9 * 0.0135 * 800 * 51.99 / (4 * 0.00192345 * 3.4181395) = 0.00003088206 / 0.02629848 = 0.00118 (мм)

 

Опа! Получилось! Однако эта величина может быть меньше критической толщины масляного клина, который для нашего КВ с его степенью чистоты обработки шеек составляет около 0.002 мм. Если так и есть, то значит, что диаметральный зазор слишком большой и все масло будет выливаться из-под трущихся пар, не создавая нужного слоя. Будем уменьшать диаметральный зазор до 0.06 мм (что на три тысячных больше, чем максимально допустимый по мурзилке) и получим:

x = 0.06 / 51.99 = 0.001154

h = 55*10^-9 * 0.0135 * 800 * 51.99 / (4 * 0.001154 * 3.4181395) = 0.00003088206 / 0.015778 = 0.001957 - почти на грани, допустим, что скольжение все-таки возникает.

 

Окей, значит, толщина масляного клина (возьмем опять-таки с диким запасом, учитывая, что у нас раздолбанные постели ) будет около 0.008 мм. Отсюда площадь истечения масла из коренного подшипника будет равна 0.75 мм², а из шатунной - 0.65 мм2. Общая площадь истечения масла из коренного и шатунного подшипника будет равна 1.4 мм2. Отсюда из формулы на пару постов выше получим расход масла через одну пару подшипников КВ:

 

G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * (Sк + Sш) = КОРЕНЬ(2 * 50000 / 800) * = КОРЕНЬ(125) * 0.0000014 = 0.000015652 м³/сек = 0.9 л/мин.

 

Ну, почти литр в минуту из двух ушатанных подшипников - неплохо. Из следующей пары подшипников будет вытекать немного меньше масла, т.к. давление после этой пары упадет. На какую именно величину - надо рассчитать. Через ГММ диаметром 10 мм до всех подшипников КВ маслонасос гонит 5 л/мин, после первой пары подшипников КВ через ту же магистраль пройдет уже 4.1 л/мин. Зная диаметр ГММ и расход масла через нее, рассчитаем давление после первой пары подшипников КВ. Э-э... Не, не рассчитаем-таки, так как у нас же еще создается подпор другими подшипниками, а еще есть ГБЦ, которая тоже создает какое-то гидродинамическое сопротивление. Как же прикинуть давление? А просто - из закона Бернулли - если увеличить скорость движения жидкости вдвое (читай, литры в минуту), то давление увеличится вчетверо. Отсюда получим, что расход уменьшился в 1.22 раза, следовательно, давление должно уменьшится в 1.22² раз - 1.49 раз. Получим на выходе 0.34 атмосферы после первой пары подшипников. С таким давлением расход масла будет:

 

G = G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * (Sк + Sш) = КОРЕНЬ(2 * 34000 / 800) * = КОРЕНЬ(85) * 0.0000014 = 0.000015652 м³/сек = 0.78 л/мин.

 

Уф, подустал малость. Ничего, если завтра продолжу? Баиньки пора...

Edited February 15, 2013 by DVRolly

[Невский]

,

Может просто посчитать шейки распредвала, от которых избавляемся? с учётом того, что до 0.1 зазоры считаются рабочими.

[D.Vader]

@Невский, надо посчитать, какое кол-во масла за единицу времени поступает в ГБЦ и какое давление при этом развивается в магистрали ГБЦ - оно будет меньше, чем в месте установки датчика. Это можно сделать только подсчетом падения давления после всех подшипников КВ. Пока считаю дальше...

 

Если есть желание проверить на практике - нужно просверлить два отверстия с резьбой и по очереди вкручивать туда мехманометр. Первое - в начале ГММ перед первым отводом в коренной подшипник КВ, второе - в торце блока, в конце ГММ, после всех отводов в коренные подшипники. По разнице давлений можно судить о том, какое кол-во масла поступит в ГБЦ. Иначе никак

[D.Vader]

Дальше едем. После второй пары подшипников КВ по масляной магистрали будет идти 4.1 - 0.78 = 3.32 л/мин. Давление упало по сравнению с предыдущим участком в (4.1 / 3.32)² = 1.525 раз и составило величину 0.34 / 1.525 = 0.22 атмосферы. С таким давлением расход через третью пару подшипников КВ составит:

 

G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * (Sк + Sш) = КОРЕНЬ(2 * 22000 / 800) * = КОРЕНЬ(55) * 0.0000014 = 0.000010383 м³/сек = 0.63 л/мин.

 

После третьей пары подшипников КВ по масляной магистрали будет идти 3.32 - 0.63 = 2.69 л/мин. Давление упало по сравнению с предыдущим участком в (3.32 / 2.69)² = 1.523 раз и составило величину 0.22 / 1.523 = 0.15 атмосферы. С таким давлением расход через четвертую пару подшипников КВ составит:

 

G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * (Sк + Sш) = КОРЕНЬ(2 * 15000 / 800) * = КОРЕНЬ(37.5) * 0.0000014 = 0.0000085732 м³/сек = 0.51 л/мин.

 

После четвертой пары подшипников по ГММ будет проходить 2.69 - 0.51 = 2.18 л/мин. Давление упало в (2.69 / 2.18)² = 1.522 раз и составило 0.15 / 1.522 = 0.1 атмосферу. Остался еще последний коренной подшипник, который просаживает давление. Смотрим расход через него:

 

G = КОРЕНЬ(2 * P / p) * (Sк + Sш) = КОРЕНЬ(2 * 10000 / 800) * = КОРЕНЬ(25) * 0.00000075 = = 0.00000375 м³/сек = 0.23 л/мин.

 

Итого, после всех подшипников количество масла, поступающее в ГБЦ, будет равно ~1.9 л/мин, а давление в магистрали ГБЦ будет равно 0.076 атмосфер

 

Не маловато ли? С таким давлением общий расход через 8 коромысел может составить до одного литра, и на смазку опор и кулачков останется меньше одного литра в минуту.

 

Я здесь не учитывал вязкость масла при такой температуре, это усложнило бы подсчеты во много раз

Edited February 15, 2013 by DVRolly

[D.Vader]

В штатной системе смазки смазка механизма ГРМ такая:

• Масло постоянно подается к опорам РВ
  
• Масло постоянно подается к осям коромысел
  
• Масло периодически (4 раза за 1 оборот РВ и 2 оборота КВ) подается к точке контакта кулачок-коромысло
  

Мысль: при установке РВ на подшипники качения у нас, собственно, смазка опор РВ изменяется - достаточно очень небольшого количества масла для смазки подшипников. Либо разбрызгиванием, либо через жиклер. Оси коромысел мажутся постоянно - это так и остается. А вот кулачки... Так вот, чтобы не падало давление в системе смазки и не было проблем с подачей густого масла зимой через жиклеры (через малые отверстия густое масло вытекать не будет), смазку кулачков тоже можно сделать пульсирующей, даже если мазать мы их будем через трубку, проложенную рядом с РВ. Как? Поставить на трубку, подающую масло к кулачкам, нажимной клапан. Клапан зажат - масло течет. На клапан нажимать эксцентриком бензонасоса. Конструкция, конечно же, усложнится, но ненамного. Клапан можно придумать из гидротолкателя.

 

Или не вариант?

[Невский]

Проще сделать дозатор в задней опоре.

[Невский]

Сегодня проточил шейки распредвала, подшипники 6007 пролазят по кулачкам.