Причины и характер износа деталей

Детали работающего двигателя испытывают значительные нагрузки, они подвергаются воздействию высоких температур, давления, химическому воздействию горючей смеси и отработавших газов, содержащих в своём составе водяной пар, агрессивные составляющие кислот и щелочей. В процессе эксплуатации двигателя его детали изнашиваются естественным путём (естественный износ) или получают повреждения. Интенсивность естественного износа мала и предельный износ деталей наступает, как правило, к концу срока эксплуатации двигателя, установленного заводом изготовителем. Повреждение или разрушение деталей происходит из-за воздействия на детали нагрузок, превышающих допустимые пределы. Причиной появления таких нагрузок может быть детонация, калильное зажигание, перегрев или перегрузка двигателя, работа деталей двигателя с недостатком смазки, чрезмерный износ деталей и т.п.

Все дефекты автомобильных деталей можно разделить на три группы: конструктивные, производственные и эксплуатационные. К конструктивным дефектам относятся те, которые являются следствием ошибок, допущенных на этапе конструирования автомобиля. Производственные дефекты — это дефекты, возникшие в результате ошибок при изготовлении или ремонте транспортного средства. Что касается эксплуатационных дефектов, то они возникают либо по причине неправильного технического обслуживания, либо из-за естественного износа.

Причиной возникновения естественного износа деталей является постоянное трение между прилегающими поверхностями, а также усталость поверхностного слоя материалов. Естественный износ подразделяется на три вида: механический, молекулярно-механический и коррозионно-механический.

В свою очередь, механический износ включает в себя следующие группы износов.

Хрупкое разрушение.

Оно свойственно тем деталям, которые в процессе эксплуатации транспортного средства испытывают на себе ударные нагрузки. В частности, хрупкое разрушение свойственно рабочим поверхностям головок клапанов: они под воздействием мощных пружин ударяются часто и с большой силой.

Пластическая деформация.

Она возникает по причине воздействия существенных нагрузок на детали. Проявлением пластической деформации является то, что размер детали изменяется, но ее вес остается прежним. Пластической деформации подвергается, например, антифрикционный слой в подшипниках скольжения.

Абразивный износ.

Он появляется по причине царапающего или срезающего воздействия твердых посторонних частиц (пыли, грязи, продуктов износа — мельчайших опилок, стружки, и т.п.) между соприкасающимися и трущимися поверхностями. Наиболее характерный пример абразивного износа — это износ поршней, цилиндров, деталей поршневой группы.

Усталостный износ.

Данное явление возникает при длительной и сильной нагрузке на металл. Именно этим явлением и вызван усталостный износ деталей и механизмов в современных автомобилях. Например, он может возникнуть при трении качения; часто ему подвержены зубья шестерен, а также рабочие поверхности подшипников качения.

Что касается молекулярно-механического износа, то он возникает по причине молекулярного сцепления материалов, из которых изготовлены трущиеся поверхности соприкасающихся деталей. Например, вначале при относительном перемещении деталей их поверхности подвергаются пластическому износу, затем происходят местные контакты (на водительском сленге это называется «схватывание») на трущихся поверхностях. В результате происходит их разрушение, которое сопровождается отделением частиц металла либо их налипанием на трущиеся поверхности. Обычно молекулярно-механический износ возникает на этапе обкатки нового автомобиля. Следствием такого износа может являться заедание деталей и механизмов.

Двигатель машины подвергается воздействию температуры свыше 2000 °C и происходит трение металлических частей друг об друга. При этом самый важный компонент для защиты двигателя, основа его жизни - это моторное масло, которое состоит из базового масла (переработанная сырая нефть) с различными добавками. Оно необходимо для смазки, чистки и уменьшении коррозии и охлаждении тех частей двигателя, которые подвергаются наибольшим нагрузкам.

Моторное масло, возможно, решает в двигателе больше задач, чем любая другая деталь, жидкость или материал. С точки зрения большинства потребителей, основная работа моторного масла заключается в защите двигателя посредством смазывания движущихся частей. Современное моторное масло необходимо также для того, чтобы:

- Охлаждать наиболее нагретые части двигателя, забирая у них тепло.

- Защищать трущиеся части двигателя от износа

- Легко прокачиваться к важнейшим частям двигателя при низкой температуре.

- Сохранять стабильность при высоких температурах.

- Повышать топливную экономичность.

- Поддерживать чистоту внутренних деталей двигателя и препятствовать образованию нагара и отложений

Воздействие горячих газов и нагретых поверхностей на масляную пленку приводит к образованию высокотемпературных углеродистых отложений (нагаров и лаков). Закоксовывание поршневых канавок может привести к уменьшению подвижности поршневых колец, повышенному износу и задиру поверхности гильзы цилиндра, а в конечном итоге – к поломке поршневых колец с потерей компрессии двигателя.