Сальник коленвала: герметичность блока цилиндров двигателя

Во всех поршневых двигателях внутреннего сгорания один или оба торца коленчатого вала выходят за пределы блока цилиндров, в местах выхода коленвала устанавливаются специальные уплотнительные элементы — сальники. Все о сальниках коленвала, их типах, конструкции и замене читайте в предложенной статье.

Назначение и функции сальника коленвала

Сальник коленчатого вала (СК, манжета вала, сальниковое уплотнение) — деталь кривошипно-шатунного механизма поршневых двигателей внутреннего сгорания; резиновое кольцо П-образного или более сложного профиля, обеспечивающий герметизацию блока цилиндров силового агрегата в местах выхода из его торцов коленчатого вала.

Большинство современных ДВС имеют герметичный картер, в котором в процессе функционирования агрегата образуется масляный туман и скапливаются прорывающиеся через поршневые кольца газы. В картере также располагается коленчатый вал, преобразующий возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение. Для передачи крутящего момента на агрегаты трансмиссии, ГРМ и различные навесные агрегаты двигателя, коленвал своими концами (передним — носком, и задним — хвостовиком) должен выходить за пределы блока. Для сохранения герметичности картера места выхода вала уплотняются специальными элементами — сальниками коленвала.

СК выполняет две ключевых функции:

• Герметизация картера с целью предотвращения утечки смазочного материала и газов в местах пропуска носка и хвостовика коленвала через стенки блока цилиндров;
• Защита картера двигателя и подшипников коленвала от попадания извне пыли, воды и различных загрязнений.

СК играют важную роль в нормальном функционировании всего силового агрегата, препятствуя утечке масла и загрязнению деталей КШМ (в первую очередь — подшипников вала). При износе или повреждении СК должен меняться — чтобы выполнить правильную замену, следует разобраться в существующих типах стандартных уплотнений, их конструкции и особенностях применения.

Классификация, устройство и особенности сальников коленчатого вала

Все современные СК имеют принципиально одинаковую конструкцию, отличаясь только некоторыми деталями. Основу сальника составляет эластичное кольцо П- или Г-образного профиля, которое является герметизирующим элементом. С внутренней стороны на кольце формируется одна или несколько рабочих кромок, которые непосредственно контактируют с поверхностью вращающегося вала. Здесь же могут выполняться и уплотнительные насечки, имеющие тангенциальное расположение (под углом к оси вала). Кольца СК изготавливаются из различных материалов:

• NBR — бутадиен-нитрильный каучук, морозостойкий, в зависимости от типа может нормально эксплуатироваться при температурах -30, -45 или -60°С;
• FKM (FPM) — фторкаучук типов СКФ-32, СКФ-26 и аналогичных, имеет морозостойкость в зависимости от марки от -20 до -45°С;
• MVG (VWQ) — кремнийорганический (силиконовый) каучук, морозостойкость до -55°С;
• ACM — акрилатный (полиакрилатный) каучук.

В теле сальника или вместо его наружной стороны может располагаться стальной каркас Г-образного профиля — он обеспечивает сохранение сальником своей формы, предотвращая его скручивание и деформирование под воздействием нагрузок со стороны коленчатого вала. На внутреннюю часть сальника надевается тонкая кольцевая пружина, за счет которой рабочая кромка прочно прижимается к поверхности вала.

Сальники коленвала делятся на несколько групп по наличию и типу пыльников, по направлению вращения вала и конструкции металлического каркаса.

По наличию пыльника СК бывают:

• Без пыльника;
• С одним пыльником лепесткового типа;
• С двумя пыльниками лепесткового типа;
• С дополнительным фетровым пыльником.

Наиболее простую конструкцию имеют сальники первого типа — они описаны выше. Детали второго типа имеют в передней части с внутренней стороны кольца дополнительный ободок (кольцевой лепесток), который прижимается к валу и предотвращает проникновение к рабочей кромке загрязнений. Иногда на сальниках изготавливается два пыльника, обеспечивающих повышенную защиту от загрязнений. Наконец, внутри сальника может располагаться кольцо из фетра, выполняющее функции вспомогательного пыльника — оно задерживает мелкую пыль, которая хотя и в небольшой концентрации, но неизбежно проникает через лепестковый пыльник и кромку.

По направлению вращения вала СК бывают:

• С левым вращением — для валов, вращающихся против часовой стрелки;
• С правым вращением — для валов, вращающихся по часовой стрелке;
• Универсальные — для валов с любым направлением вращения.

Сальники коленвала отличаются формой и направлением уплотнительных насечек на рабочей поверхности. Насечки необходимы для отражения проникающего из картера масла, дополнительно они снижают силу трения между валом и кольцом. Универсальные сальники подобной насечки не имеют.

Наконец, по наличию и конструкции металлического каркаса сальники бывают:

• Неармированные — без каркаса;
• Армированные со скрытым каркасом;
• Армированные с частично открытым каркасом;
• Армированные с открытым каркасом;
• Армированные с наружным каркасом (обоймой).

Чаще всего применяются армированные СК со скрытым каркасом — в них стальное кольцо Г-образного профиля полностью скрыто в теле резинового П-образного кольца, где оно защищено от коррозии и механических воздействий. В сальниках с частично скрытым каркасом Г-образное кольцо закрыто резиной только с наружной стороны. В сальниках с открытым каркасом Г-образное кольцо выступает второй частью Г-образного уплотнительного кольца, что образует П-образную конструкцию. Наконец, сальники могут иметь наружный стальной каркас сложного профиля, который обеспечивает дополнительную жесткость конструкции.

Наконец, сальники делятся по назначению на две группы — передние, для уплотнения носка коленвала, и задние, для уплотнения хвостовика коленвала. Обычно передние сальники имеют меньший диаметр, а задние — больший, что обусловлено особенностям их работы: передние СК уплотняют только носок относительно малого диаметра, а задние СК чаще всего применяются для уплотнения фланца коленвала, удерживающего маховик.

Принцип работы сальника довольно прост. Кольцо плотно устанавливается в кольцевую сальниковую камеру и рабочей кромкой охватывает вал. При этом сальник располагается своей открытой частью профиля в сторону картера — благодаря такому расположению сальник за счет избыточного давления газов в картере плотно прижимается к валу и стенкам сальниковой камеры. Скользящая по валу рабочая кромка предотвращает утечку масла (часть масла отражается насечками), а пыльник (пыльники) не допускают проникновения внутрь двигателя загрязнений.

На двигателях российского производства применяются сальники, изготовленные по ГОСТ 8752-79 двух типов: однокромочные без пыльника (тип 1) и однокромочные с пыльником (тип 2) строго определенных размеров. В соответствии со стандартом на детали наносится маркировка с указанием материала изготовления и основных характеристик. На силовых агрегатах иностранного производства применяется огромное разнообразие СК различных видов и конструкций, что всегда следует учитывать при покупке этих деталей.

Как подобрать и правильно заменить сальник коленчатого вала

Оба уплотнения коленвала подвергаются интенсивному износу, требуя периодической замены при регламентном ТО или в случае повреждения. Для большинства двигателей сроки замены СК лежат в пределах 100-150 тысяч км пробега или не реже раза в три года. О необходимости выполнения срочной замены сальника свидетельствует появление утечек масла из уплотнений коленвала и его повреждения в виде трещин и разрывов.

На замену следует брать сальники только тех типов и каталожных номеров, что применялись на двигателе ранее, либо рекомендованы производителем силового агрегата в качестве допустимых аналогов. При этом в большинстве случаев вполне допустима замена сальника с пыльником на деталь без пыльника и наоборот, но лучше применять уплотнители с пыльниками (особенно при эксплуатации транспортного средства в условиях повышенной запыленности). Подбирая аналоги, нужно обращать внимание на маркировку с указанием материала изготовления и габаритов.

Производить замену обоих установленных на силовом агрегате СК нужно в строгом соответствии с инструкцией по ТО и ремонту. Это довольно сложная и требующая немалых затрат времени работа, которую лучше всего доверять специалистам. Для замены сальника приходится снимать с двигателя привод навесных агрегатов и ГРМ, либо маховика со сцеплением, также может потребоваться съем крышек блока цилиндров. Удалить старый сальник можно с помощью отвертки или иного подходящего предмета, но при этом нужно соблюдать аккуратность, чтобы не повредить поверхности сальниковой камеры. Монтаж нового сальника следует выполнять с помощью специализированного приспособления в виде кольца для равномерного углубления детали в сальниковую камеру, это приспособление следует приобрести отдельно.

Если сальник коленвала подобран и заменен правильно, то герметичность блока цилиндров, а вместе с ней и рабочие характеристики силового агрегата будут полностью восстановлены.