Решение проблем усталостных отказов подшипников двигателя с использованием материалов на основе серебра

Oct 03, 2023

Одним из наиболее важных свойств подшипников двигателя является усталостная прочность. Усталостные трещины начинаются на поверхности, а затем проникают в материал. Все слои многослойного подшипникового материала должны иметь усталостную прочность, превышающую фактическую нагрузку, приложенную к подшипнику.

Чтобы выжить, подшипники двигателя должны работать в режиме полностью гидродинамической масляной пленки. Работа подшипников в высоконагруженных гоночных двигателях характеризуется сверхтонкой масляной пленкой и частым непосредственным контактом поверхностей подшипника и шейки. Без соответствующих масляных зазоров и вязкости масла подшипники могут выйти из строя из-за масляного голодания и возможного заклинивания. Усталость материала подшипников также может привести к выходу подшипников из строя. Усталость возникает при перегрузке материалов подшипников. Сегодняшние оригинальные и изготовленные по индивидуальному заказу гоночные двигатели производят больше лошадиных сил, чем когда-либо прежде. Для них требуются материалы подшипников, способные выдерживать большую нагрузку благодаря популярным турбонаддуву и наддуву. Из-за увеличения нагрузки на подшипник толщина масляной пленки может оказаться недостаточной для предотвращения контакта металла с металлом между поверхностями подшипника и шейки. Еще одной проблемой высоконагруженных двигателей является недостаточная жесткость их коленчатых валов и корпусов. Коленвалы прогибаются под нагрузкой. Их поверхности шеек становятся непараллельными поверхностям подшипников. Это вызывает локальное нарушение гидродинамической смазки и износ кромки. Перегрузка подшипника может привести к растрескиванию слоистых материалов и их отделению от соответствующих стальных поверхностей. Отделившиеся частицы материала подшипников разрушают столь необходимую масляную пленку, вызывая повреждение как подшипников, так и поверхностей шеек коленчатого вала.

Решением этой проблемы является создание более прочных подшипников для использования в этих мощных гоночных двигателях, особенно в дизельных гоночных двигателях (приложения Diesel Performance для Powerstroke, Cummins и Duramax, приложения Sport Compact для BMW, Audi и Toyota Supra и т. д.) и двигатели на спиртовом топливе с высокой степенью сжатия (Sprint Car), создающие высокое давление в цилиндрах.

Компания King Bears активизировала свою деятельность и удовлетворила потребность в более прочных подшипниках, способных выдерживать более высокое давление сгорания и увеличенную мощность. Одним из наиболее прочных материалов, разработанных компанией King, являются подшипники серии SV (без покрытия)/GPC (с покрытием). Серия King's SV имеет уникальную трехметаллическую конструкцию, которая выдерживает на 30 % большую нагрузку, чем любой другой подшипник, доступный на рынке. SV имеет специальную заднюю часть из высокопрочной стали, второй слой из бессвинцовой бронзы с высоким содержанием олова (который был специально разработан для экстремальных нагрузок) и накладку из гальванизированной серебряной матрицы, которая служит антифрикционным слоем.

Материал GPC создается путем нанесения нанополимерного покрытия уникальной формулы K-340 поверх конструкции SV без дополнительной толщины. Покрытие К-340, обеспечивающее отличные антифрикционные свойства (прилегаемость, встраиваемость, стойкость к схватыванию). К-340 представляет собой прочное покрытие, обеспечивающее исключительную износостойкость, вязкость и усталостную прочность. Создан для нанесения на относительно твердые основы: бронзу, алюминиевые сплавы, напыление и напыление King Silver. Твердость покрытия составляет около 46 HV, что тверже большинства алюминиевых подшипниковых сплавов. Покрытие способно работать при нагрузках до 17 400 фунтов на квадратный дюйм (120 МПа) в дизельных двигателях с непосредственным впрыском, бензиновых двигателях с турбонаддувом и двигателях, работающих на спиртовом топливе.

Как и другие покрытия King, покрытие GPC защищает от масляного голодания и контакта металла с металлом.

Конструкция и уникальные материалы подшипников King GPC позволяют им работать в смешанных (частично гидродинамических) условиях смазки и при чрезвычайно высокой грузоподъемности, обеспечивая при этом отличную прилегаемость.