Bei allen Verbrennungsmotoren drehen sich Kurbelwelle und Pleuel in speziellen Lagern – Laufbuchsen.Lesen Sie im Artikel, was eine Kurbelwellenlaufbuchse ist, welche Funktionen sie erfüllt, welche Laufbuchsentypen es gibt und wie sie angeordnet sind und wie neue Laufbuchsen für die Reparatur richtig ausgewählt werden.
Was sind Kurbelwellenlaufbuchsen?
Die Kurbelwellenbüchse ist ein Teil des Kurbeltriebs eines Verbrennungsmotors, ein Gleitlager, das Reibungsverluste und das Festklemmen von Teilen an den Kontaktpunkten der Kurbelwelle mit dem Motorblockbett reduziert undKurbelwellemit Kolbenpleuel.Der Einsatz von Gleitlagern ist auf schwierige Bedingungen und hohe Belastungen zurückzuführen, unter denen Wälzlager (Kugel- oder Rollenlager) ineffizient arbeiten würden und eine knappe Ressource hätten.Heutzutage verwenden die meisten Aggregate Laufbuchsen, und nur bei einigen Ein- und Zweizylindermotoren mit geringer Leistung werden Wälzlager als Kurbelwellenlager verwendet.
Die Kurbelwellenlaufbuchsen haben mehrere Grundfunktionen:
• Reduzierung der Reibungskräfte an der Kontaktstelle von Kurbelwelle, Zylinderblockträgern und Pleueln;
• Übertragung der im Motorbetrieb auftretenden Kräfte und Drehmomente – von Pleueln auf die Kurbelwelle, von der Kurbelwelle auf den Motorblock usw.;
• Richtige Ölverteilung (Bildung eines Ölfilms) auf den Oberflächen der reibenden Teile;
• Korrekte Ausrichtung und Positionierung der Teile relativ zueinander.
Die Kurbelwellenlaufbuchsen spielen eine wichtige Rolle für den Betrieb des Aggregats, sind aber gleichzeitig recht schlicht im Design.
Arten und Eigenschaften von Kurbelwellenlaufbuchsen
Kurbelwellengleitlager werden nach Einbauort, Verwendungszweck und Reparaturmaßen in Typen eingeteilt.
Am Einbauort gibt es zwei Arten von Linern:
•Einheimisch;
• Stäbe verbinden.
Hauptgleitlager sind im Kurbelwellenbett des Motorblocks eingebaut und decken die Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle ab und sorgen so für deren freie Drehung.Pleuelgleitlager sind im unteren Pleuelkopf eingebaut und decken den Pleuelzapfen der Kurbelwelle ab.
Außerdem werden Einsätze je nach Verwendungszweck in zwei Gruppen eingeteilt:
• Konventionell – sorgen nur für eine Reduzierung der Reibungskräfte an den Kontaktpunkten der Teile;
• Hauptsperre – sorgt zusätzlich für die Fixierung der Kurbelwelle im Bett und verhindert so deren axiale Verschiebung.
Herkömmliche Gleitlager sind flache, dünnwandige Halbringe.Sperrlager können in Form von Axial-Halbringen (die im Satz mit einer flachen Laufbuchse verwendet werden) und Laufbuchsen mit Kragen hergestellt werden;Halbringe werden am Ende des Motors montiert, Kragenbuchsen werden an einer oder zwei Stützen des Kurbelwellenbetts montiert.
Die Kurbelwellenlaufbuchsen verschleißen im Betrieb und müssen ausgetauscht werden, auch die Kurbelwellenzapfen unterliegen einem Verschleiß, der zu einer Vergrößerung des Spalts zwischen den reibenden Teilen führt.Wenn Sie neue Liner mit der gleichen Dicke wie die alten einbauen, bleibt der Spalt zu groß, was mit Klopfen und noch stärkerem Verschleiß behaftet ist.Um dies zu vermeiden, werden Laufbuchsen im sogenannten Reparaturmaß verwendet – eine leicht erhöhte Dicke, die den Verschleiß der Kurbelwellenzapfen ausgleicht.Neue Liner haben eine Größe von 0,00, Reparaturliner werden mit einer Dickenzunahme von 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 1,25, 1,5 mm hergestellt, solche Einsätze werden jeweils mit +0,25, +0,5 usw. bezeichnet.
Das Design der Kurbelwellenlaufbuchsen
Das Kurbelwellen-Gleitlager besteht aus Verbundwerkstoff und enthält zwei flache Halbringe aus Metall, die den Kurbelwellenzapfen (oben und unten) vollständig abdecken.Dieser Teil enthält mehrere Elemente:
• Löcher (ein oder zwei) zum Durchleiten von Öl in die Ölkanäle in der Kurbelwelle und der Pleuelstange;
• Sperren in Form von Dornen oder Nuten für Stifte zur Befestigung des Lagers im Kurbelwellenbettträger oder im unteren Pleuelkopf;
• Längsnut für die Ölzufuhr zum Loch (wird nur an der Auskleidung durchgeführt, die sich an der Seite des Kanals befindet – dies ist die untere Hauptauskleidung und die obere Pleuelauskleidung);
• In-Kragen-Anlaufbuchsen – Seitenwände (Krägen) zur Fixierung des Lagers und zur Begrenzung der axialen Bewegung der Kurbelwelle.
Der Liner ist eine mehrschichtige Struktur, deren Basis eine Stahlplatte ist, auf deren Arbeitsfläche eine Gleitbeschichtung aufgebracht ist.Diese Beschichtung sorgt für eine Reduzierung der Reibung und eine lange Lebensdauer des Lagers, sie besteht aus weichen Materialien und kann wiederum auch mehrschichtig sein.Aufgrund seiner geringeren Weichheit absorbiert die Linerbeschichtung mikroskopisch kleine Partikel des Kurbelwellenverschleißes und verhindert ein Verklemmen von Teilen, Abrieb usw.
Kurbelwellenlaufbuchsen werden konstruktionsbedingt in zwei Hauptgruppen unterteilt:
•Bimetall;
• Trimetallisch.
Am einfachsten sind Bimetalllager angeordnet.Sie basieren auf einem Stahlband mit einer Dicke von 0,9–4 mm (je nach Art und Verwendungszweck des Teils sind die Hauptlager dicker, die Pleuel dünner), auf dem eine Gleitschicht mit einer Dicke von 0,25–4 mm aufgebracht ist. Es wird 0,4 mm aufgetragen.Festschmierstoff) bis zu 75 %, kann außerdem geringe Mengen an Nickel, Cadmium, Zink und anderen Metallen enthalten.
Zusätzlich zur Haupt-Gleitbeschichtung verfügen trimetallische Auskleidungen über eine Deckschicht mit einer Dicke von 0,012–0,025 mm (12–25 μm), die schützende Eigenschaften bietet (Korrosion und übermäßigen Verschleiß der Grundschicht bekämpft) und die Gleitwirkung verbessert Eigenschaften des Lagers.Diese Beschichtung besteht aus einer Blei-Zinn-Kupfer-Legierung mit einem Bleigehalt von 92-100 %, Zinn bis zu 12 % und Kupfer nicht mehr als 3 %.
Darüber hinaus können in Gleitlagern noch weitere Schichten vorhanden sein:
• Die oberste Schutzschicht aus Zinn ist eine reine Zinnbeschichtung mit einer Dicke von nur 0,5–1 Mikrometern, die beim Transport, beim Einbau und beim Einlaufen der Auskleidung Schutz vor Korrosion, Fett und Verschmutzung bietet;
• Bei der unteren Schutzschicht aus Zinn handelt es sich um die gleiche Schicht, die auch auf der Außenseite der Laufbuchse aufgetragen wird (in Richtung der Kurbelwellenhalterungen oder der Innenseite des Pleuelkopfs);
• Nickel-Unterschicht (Nickelbarriere, Dichtung) – eine dünne, nicht mehr als 1–2 Mikrometer dicke Nickelschicht zwischen der Haupt-Antifriktionsbeschichtung und der Überzugsschicht.Diese Schicht verhindert die Diffusion von Zinnatomen aus der Beschichtungsschicht in die Hauptbeschichtung, wodurch die Konstanz der chemischen Zusammensetzung der Hauptgleitbeschichtung gewährleistet wird.Ohne eine Nickelbarriere in der Hauptbeschichtung kann die Zinnkonzentration ansteigen, was zu negativen Veränderungen der Lagereigenschaften führt.
Der betrachtete Aufbau von Gleitlagern ist kein Standard, viele Hersteller bieten eigene, einzigartige Schemata und Designs an.Beispielsweise kann die Hauptgleitlegierung nicht direkt auf die Stahlbasis aufgetragen werden, sondern durch eine zusätzliche Unterschicht aus Aluminium oder Kupferlegierung kann die Überzugsschicht verschiedene Zusammensetzungen haben, einschließlich bleifrei usw.
Fragen der Auswahl und des Austauschs von Kurbelwellenlaufbuchsen
Bei der Auswahl von Gleitlagern müssen vom Motormodell, dem Verschleiß der Gegenteile und dem Vorhandensein von Reparatureinlagen ausgegangen werden.In der Regel werden Laufbuchsen für eine Modellreihe oder sogar ein Motormodell hergestellt, sodass ein Austausch durch Teile eines anderen Motors (mit seltenen Ausnahmen) nicht möglich ist.Außerdem können Sie keine Laufbuchsen verwenden, ohne den Verschleiß der Kurbelwellenzapfen zu berücksichtigen, da sonst die Reparatur zu noch größeren Problemen führt.
Vor der Auswahl der Reparaturgröße der Lager muss der Verschleiß der Kurbelwellenzapfen und anderer zugehöriger Teile (Betten, Pleuelköpfe, obwohl diese weniger verschleißanfällig sind) ermittelt werden.Normalerweise erfolgt der Verschleiß der Hälse ungleichmäßig, manche verschleißen stärker, manche weniger, aber für die Reparatur wird ein Satz identischer Liner gekauft, daher müssen alle Hälse auf die gleiche Größe geschliffen werden.Die Wahl des Schleifwerts der Kurbelwellenzapfen hängt von der Verfügbarkeit von Lagern bestimmter Reparaturgrößen ab, die für diesen bestimmten Motor geeignet sind.Bei Motoren mit geringer Laufleistung werden Reparaturgrößen von +0,25 oder +0,5 gewählt, bei Motoren mit hoher Laufleistung kann ein Schleifen auf eine Reparaturgröße von +1,0 erforderlich sein, bei alten Motoren sogar noch mehr – bis zu +1,5.Daher werden für neue Motoren in der Regel Laufbuchsen mit drei oder vier Reparaturgrößen (bis +0,75 oder +1,0) hergestellt, für alte sind Laufbuchsen bis +1,5 zu finden.
Die Reparaturgröße der Kurbelwellenlaufbuchsen sollte so bemessen sein, dass beim Zusammenbau des Motors zwischen dem Kurbelwellenzapfen und der Lagerfläche ein Spalt im Bereich von 0,03–0,07 mm entsteht.
Mit der richtigen Wahl der Gleitlager für die Kurbelwelle arbeitet der Motor auch bei hoher Laufleistung in verschiedenen Betriebsarten effizient und effizient.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22. August 2023