Цена сальников (по крайней мере была раньше) — копеечная, стоимость же работ по замене — в сотни раз больше. При покупке этих деталей будьте внимательны, обратите внимание на обозначение (наносится снаружи или внутри), размеры, эластичность, состояние рабочих кромок.
Подтекание уплотнений на автомобиле раньше было практически обычным явлением. Составлялись даже карты-схемы, как по пятнам масла на полу в гараже определить в каком узле подтекают сальники, манжеты и др. уплотняющие детали. Сейчас у трамвайных остановок между рельсами можно увидеть две выступающие дорожки масла с пылью — это капли масла из редукторов трамвая «срываются» при торможении.
У автомобилей «Жигули» допускается подтекание только сальника хвостовика (5 капель за 15 минут при скорости 100 км/ч и «запотевание» горловины редуктора).
Нагруженность сальников можно оценить, обратившись к табл. 4 (размеры, обозначения сальников приведены в табл. 5).
Таблица 4. Окружные скорости (Vc), при которых работают сальники автомобилей «Жигули», м/с
Скорость автомобиля V, км/ч | 60 | 80 | 100 | 140 | ||
Частота вращения колен, вала двигателя nдв, мин-1 | 2520 | 3363 | 4200 | 5882 | ||
Частота вращения колеса nк, мин-1 | 586 | 782 | 977 | 1368 | ||
Окружная скорость Vc на рабочей кромке сальника, м/с | полуоси | 0,9 | 1,2 | 1,5 | 2,2 | |
переднего колеса | 1,2 | 1,7 | 2,1 | 2,9 | ||
редуктора | 4,8 | 6,3 | 7,9 | 11,1 | ||
коленчатого вала | пер. | 5,3 | 7,1 | 8,8 | 12,4 | |
зад. | 9,3 | 12,4 | 15,5 | 21,7 |
Примечание: Vc=(d·n):1900, м/с; d — диаметр вала (см. табл. 1), мм; n — частота вращения вала, мин-1, nк=(5278·V):Dк; Dк — диаметр колеса, мм (≈540). nдв=nк·xi; i — передаточное число редуктора ведущего моста (4,3).
Таблица 5. Сальники автомобилей «Жигули»
Место установки | Обозначение | Размеры, мм | К-во на авт. | ||||
ВАЗ | з-да РТИ | d | D | В | |||
Полуоси | 2101-2401034 | 40000810 | 30 | 45 | 8 | 2 | |
Редуктор | 2101-2402052 | 40000770 | 35,8 | 68 | 10 | 1 | |
Передние колеса | 2101-3103038 | 40000780 | 40 | 57 | 10 | 2 | |
Двигатель (коленчатый вал) | пер. | 2101-1005034 | 40000050 | 40 | 56 | 7 | 1 |
зад. | 2101-1005160 | 40000040 | 70 | 90 | 10 | 1 | |
Коробка передач | пер. | 2101-1701043 | 40000260 | 28 | 47 | 8 | 1 |
зад. | 2101-1701210 | 40000240 | 32 | 56 | 10 | 1 | |
Рулевое управление | червяк | 2101-3401026 | 40000790 | 19 | 37 | 10 | 1 |
сошка | 2101-3401023 | 40000800 | 28 | 43 | 10 | 1 |
Примечание: Количество сальников 2101-1005034 (40000050) на двигатель ВАЗ-2105 - 3 шт.
Разговор о сальниках начнем с простейших — войлочных (фетровых), которые хорошо адсорбируют (поглощают поверхностью) масло; эластичны; предохраняют поверхность вала, полируя ее без образования зазоров; имеют сравнительно низкий коэффициент трения (в среднем 0,22 для сухого войлока, трущегося по стали, и 0,15 для войлока, пропитанного маслом); обладают хорошими фильтрующими свойствами. Для эффективной работы войлочного сальника желательно, чтобы высота его кольца (разность между наружным и внутренним диаметром сальника) была больше, чем его ширина. Неразрезные кольца более предпочтительны. Если для упрощения изготовления кольца и его сборки необходимо применять уплотнения с разрезным войлочным кольцом, то замок кольца рекомендуется выполнять со скосом под углом 30°, чтобы воспрепятствовать появлению зазора в стыке.
Войлочные сальники используются при скоростях до 5-8 м/с и при температуре не более +90°С. Перед монтажом пропитывают кольца разогретой смесью; смазка — 85%, чешуйчатый графит — 15%, или просто смазками и маслами. Желательно, чтобы используемые для пропитки масла и смазки имели большую вязкость, чем у смазки, применяемой в узле.
Главное достоинство войлочных сальников — простота. Недостатки: ограниченная скорость, сравнительно быстрая изнашиваемость, необходимость пропитки. Кстати, войлочные уплотнения назвали сальниками из-за того, что их пропитывали салом. Войлочные сальники доживают свой век на автомобилях, да и вообще в технике.
Канавки под войлочные (фетровые) цилиндрические сальники делают трапециевидной формы (угол примерно 16°). Предполагается, что в этом случае уплотнение, будучи плотно установленное в коническую канавку, стремится под действием сил упругости сжаться к центру, охватывая вал.
Для увеличения срока службы и надежности уплотнения поверхность вала должна иметь твердость не ниже 46HRCЭ и шероховатость не более Ra=0,32-0,65 мкм. Для увеличения надежности уплотнения применяют двойные сальники, расположенные друг за другом. Дальнейшее увеличение числа колец мало повышает эффективность уплотнения, причем сопротивление вращению значительно возрастает. Для компенсации изнашивания сальника осуществляют затяжку набивки. Перетяжка сальника приводит к выходу его из строя.
Надежность сальника резко возрастает при подводе к нему смазки, так как уменьшается его изнашивание и увеличивается герметичность узла. В настоящее время на автомобилях используются преимущественно манжетные сальники. Они применяются при окружных скоростях 7-15 м/с, при этом однокромочные сальники могут применяться при скоростях до 20 м/с (см. табл. 4) и температурах от — 45°С до +150°С. Сальники из фтор-каучука работают при температуре до +300°С (напомним, что обычные подшипники качения, применяемые на автомобилях, предназначены для работы до +100°С). Автомобильные манжетные сальники, в отличие от стандартных (общетехнических), не армированы, а при вулканизированы к стальной детали, которая при монтаже сальника запрессовывается в крышку или корпус.
Назначение браслетной пружины — поддерживать непрерывный уплотняющий контакт при незначительных биениях вала.
Поверхности, по которым работают манжеты, должны обладать твердостью не менее 46HRC3, шероховатость не более Ra=0,16-0,32 мкм, поле допуска вала — h11, шероховатость отверстия под сальник в корпусе не более Ra=2,5 мкм.
Обычно уплотнительные устройства манжетного типа работают без сухого трения, так как между поверхностью вала и кромкой сальника сохраняется тонкая пленка смазки. Увеличение температуры узла, увеличение скорости вала приводит к снижению вязкости масла и смазочная пленка становится тоньше, создавая условия для возрастания потерь на трение и дальнейшего повышения температуры. Последнему способствует и сильное прижатие кромки уплотнения к валу из-за несоответствия размеров сальника размеру вала или из-за чрезмерного натяжения браслетной пружины. Практически для каждого узла при определенных условиях необходима своя оптимальная толщина масляной пленки. Если условия значительно различаются, то выход один — сохранить масляную пленку при любых обстоятельствах и обеспечить пропуск незначительного количества масла при особенно напряженных режимах. Идеальной считается пленка такой толщины, которая достаточна для образования мениска на внешней стороне уплотнения (рис. 5).
Рис. 5. Сальники: а - коленчатого вала (передний); б - редуктора заднего моста «Жигулей»; в - редуктора заднего моста «Нивы»; г - действие винтовых насечек.
Изнашивание вала часто связано с попаданием под манжету абразивных частиц. При смене манжеты поверхность вала, которая будет контактировать с кромкой, заполируйте.
На автомобилях (ведомый вал коробки передач, редуктор заднего моста) применяют сальники с двумя кромками или с "пыльником". Такая конструкция уплотнения (см. рис. 5,б,в) обеспечивает устранение утечек в одном направлении и выполняет пылезащитные функции в противоположном. Применение винтовых насечек повышает эффективность уплотнений в узлах с жидкой смазкой (см. рис. 5,г). При наличии насечек на сальнике стрелкой указывают направление вращения вала. Масло, «прилипшее» к валу и заполняющее канавки насечек, выступает в роли «вращающегося винта» при неподвижной «гайке», функцию которой выполняют насечки. Насечки у основной кромки — вращение правое и насечки выполнены в виде правых винтовых линий. В этом случае после образования мениска с внешней стороны кромки излишек масла («гайка») «свинчивается» назад. Происходящий процесс можно представить и так. Правый «винт» (вал с «прилипшим» маслом) вращается по часовой стрелке (вправо), ввинчиваясь в «гайку» и перемещаясь вперед (от наблюдателя). Но так как вал не перемещается, а «гайка» (насечки) так же неподвижна, то перемещающимся назад «винтом» будет масло.
Насечки у пыльника имеют противоположное направление. Вращение правое — насечки левые винтовые линии. Механизм действия насечек тот же, но результат противоположный. Насечки у пыльника выгоняют попавшее к ним масло наружу для образования мениска и лучшего уплотнения от пыли.
Как правило, при ремонте узла сальники рекомендуется заменить. Это связано с тем, что стоимость сальника несравнимо меньше стоимости работе т по его замене непосредственно на автомобиле. Чтобы оценить степень изнашивания сальника необходимо учесть условия его работы.
Условия работы сальника тяжелее, если:
- а) уплотняется масло, а не смазка; уровень масла или количество смазки больше нормы;
- б) масло или смазка сильно нагреваются в процессе работы;
- в) вращающиеся детали (например, конические подшипники) нагнетают масло, смазку к уплотнению;
- г) отсутствуют маслоотражающие устройства (шайбы, специальные каналы).
Кроме того, сальники больше «нагружаются» и быстрее изнашиваются при больших скоростях скольжения.
Так, если оценивать нагруженность сальника по окружной скорости вала у кромки сальника (см. табл. 4), приняв величину скорости скольжения полуоси за 100%, то получим следующий ряд нагруженности сальников: полуоси, передних крлес, редуктора, коленчатого вала (переднего), коленчатого вала (заднего) — 100, 133, 533, 589 и 1033% соответственно. Так, что есть смысл в первую очередь запастись Сальниками коленчатого вала. Менее всего натружены сальники полуосей и ступиц передних колес.
У наиболее натруженных сальников допускается изнашивание кромки до образования цилиндрического пояска шириной до 1 мм. У менее натруженных сальников ширина пояска может достигать 2 мм.