A csapágyhézag és az olaj viszkozitása megmagyarázva

A tipikus szabály, amelyet a legtöbb motorgyártó követ, az az, hogy a csapágyhézag meghatározza az olaj viszkozitását, amelyet egy adott olajhőmérséklet-tartományban kell használni. Általában minél szigorúbb a csapágyhézag, annál alacsonyabb a motor viszkozitása, míg a szélesebb hézagok vastagabb olajat igényelnek. De rengeteg olyan változó lép életbe, amelyeket érdemes megvizsgálni.

A hagyományos csapágyhézag-szabvány az utcai és a legtöbb teljesítményű alkalmazáshoz 0,001 hüvelykes távolság volt a forgattyúcsap átmérőjének minden hüvelykéhez. Tehát egy tipikus, kis blokkú, Chevy 2,200 hüvelykes rúdcsapágy 0,0022 hüvelykes csapágyhézagot ír elő. Vannak, akik még 0,0005 hüvelyket adnak hozzá, hogy biztonságban legyenek - így 0,0027 hüvelyk. Ez a szabvány különösen jól működik, különösen a gyártási tűrésű alkatrészeket használó motoroknál, ahol kisebb problémák merülhetnek fel a körön kívüli vagy kúpos folyóiratokkal vagy akár kisebb mérési hibákkal.

Ez a megközelítés nem egészen olyan köznyelvi, mint amilyennek tűnhet. Számos olyan tényező van, amely közvetlenül befolyásolja az adott csapágyhézagot. Az első három változó a teherbírás, a hézag által megengedett olajáramlás és a lokális olajhőmérséklet. Ezt a hármat a legjobban együtt lehet megvizsgálni, nem pedig külön-külön, mivel mindegyik fontos módon befolyásolja a többieket.

A csapágy teherbírását közvetlenül befolyásolja a hézag. A hézag szigorításával nő a teherbírás. Általános megállapításként a 0,001 hüvelykes távolság nagyobb terhelhetőséget kínál, mint 0,002 hüvelyk, a példában a szokásos 2,45 hüvelykes kis tömbös fő naplóméretet használva.

A teherbírás kisebb hézaggal növekszik, mert a terhelést szélesebb csapágyfelületre terjeszti, ami növeli a kapacitást. Gondoljon erre úgy, mint egy olyan hócipő viselésére, amely lehetővé teszi, hogy mély havon járhasson anélkül, hogy süllyedne. Távolítsa el a cipőt, és a lába süllyedjen, mert a súlya kisebb felületre koncentrálódik. Tehát a csapágyhézag növekedésével csökken a teherbírás, mivel a teher kisebb területre koncentrálódik.

Olajtávolság-diagram

Olaj viszkozitása

Rúdcsapágy

Tisztaság

Fő csapágy

Tisztaság

A józan ész azt diktálja, hogy a csapágyhézag közvetlenül befolyásolja az olajáramlást, kiszámítható eredménnyel. A hézag csökkentése növeli az áramláskorlátozást és csökkenti az olaj mennyiségét a csapágy mellett. E csökkent áramlás miatt a lokalizált csapágyhőmérséklet megnő. Ha ez a hőmérséklet meghaladja az olaj hőstabilitási határértékét, az olaj elkezd oxidálódni és lebomlani, csökkentve a kenési képességét. Hamarosan bejutunk az olaj viszkozitására, mivel ez integrált szerepet játszik ebben a forgatókönyvben.

Tehát a csapágyhézag kiegyenlítő cselekvéssé válik e három tényező között, hogy a lehető leghatékonyabban kielégítse a hézagot. Így jött létre az a 0,001 hüvelyk távolság a hüvely átmérőjének egy hüvelykénél, mint a legjobb kompromisszum.

Talán ez lenne a jó hely egy kicsit közelebbről megvizsgálni, hogy pontosan hogyan játszanak le ezek a futó engedélyek. Egyszerű kerek számok használatával kezdjünk egy 2,00 hüvelykes, 0,0020 hüvelykes hézagú rúdfurattal. Ez azt feltételezi, hogy 0,001 hüvelyk lesz a folyóirat tetején és alján, ami igaz, de csak elméleti értelemben.

Működő motorban a henger nyomása lefelé nyomja a dugattyút, csökkentve ezt a 0,001 hüvelykes értéket. A terhelt hajtórúd a henger csúcsnyomásánál az olajfilm hézagát akár 0,0002 hüvelykre is csökkenti. 0,002 hüvelykes statikus csapágyhézaggal ez azt jelenti, hogy a rúdcsapágy felső fele 0,0198 hüvelyk értékű hézaggal rendelkezik. Ez azért fontos, mert ez a nagyobb szabad tér könnyen friss olajjal töltheti meg a következő forgatást.

Ez közvetlenül a filmvastagság értékéhez vezet, amelyet az olaj viszkozitása, a csapágysebesség és a terhelés kombinációja hoz létre. Az olaj viszkozitása előreláthatóan változik a hőmérséklettől, miközben a csapágysebességet a csap átmérője és a motor fordulatszáma, valamint a terhelés kombinációja határozza meg. Mindezek a tényezők meghatározzák az olajréteg vastagságát. A Lake Speed Jr.-vel beszélgettünk a Driven Racing Oil céggel, aki ezt a három tényezőt (és még többet) használta a filmvastagság és stabilitás tesztjének elvégzésére különböző olajokkal és csapágyakkal a kaliforniai Torrance-i Shaver Racing Engines-ben.

Tesztje elsősorban a bevont csapágyak értékelésére irányult, de azt is megvizsgálta, hogy az olaj képes-e extrém hőmérsékleten fenntartani adott filmvastagságát. Általánosan elismert tény, hogy a szintetikus anyagok sokkal jobban kenik és védik a motor alkatrészeit, mint a hagyományos olajok magas olajhőmérsékleten. A Speed tesztje egy szintetikus meghajtású olajat hasonlított össze az azonos viszkozitású és adalékanyag-csomagolású hagyományos meghajtású olajjal. A csapágyak vizuális értékelése, valamint a használt olajanalízis (UOA) gyökeresen csökkent fizikai kapcsolatot mutat a főtengely és a fő- és rúdcsapágyak között a szintetikus olajjal. Ez konkrét bizonyítékokat szolgáltat arra vonatkozóan, hogy a magasabb minőségű szintetikus anyagok valódi előnyöket kínálnak, különösen a nagy teljesítményű motoroknál, ahol a hő a tényező.

Ironikus módon a Speed tesztje egy enyhe, 400 LE-s 383ci-os kis blokkú Chevyt alkalmazott lassú sebességgel, ami a rendkívüli terhelés miatt visszaélésszerű lehet a csapágyakon. Ezért nem jó ötlet a motor alacsony sebességgel történő meghúzása, mivel a terhelések drámaian megnőnek. Az olaj minősége nagy szerepet játszott a csapágyak és a forgattyúcsapágy közötti megfelelő kenési akadály fenntartásában. Speed szerint "a mai olajok sokkal nagyobb teherbírásúak, mint a régebbi olajok." Ez a nagyobb kapacitás elosztja a terhelést egy nagyobb területen, ami javítja az összkapacitást és elkerüli a túlzott terhelés miatt a csapágyakban előforduló stressztöréseket.

Mindezek a tényezők szerepet játszanak a csapágyhézag és viszkozitás körüli végső döntésekben. Ha csak annyit teszünk, hogy például alumínium hajtórúdra váltunk, akkor ennek meg kell növelnie a csapágyhézagot, ha más okból nem, csak azért, mert az alumínium lineáris tágulási sebessége nagyjából kétszerese az acélnak vagy az öntöttvasnak. Ez közvetlen hatással lesz a futóhelyekre is. Ezt azonban alaposan meg kell fontolni. Példaként azt gondolhatja, hogy egy teljesen alumínium motor sokkal másabb fő csapágyhézagot igényel, mint egy teljesen vas változat.

Ezt kicsit közelebbről szemügyre véve a legtöbb teljesítményű kis tömbös Chevy alumínium tömbök acél fő kupakokkal vannak ellátva. Tehát most van egy alumínium blokk acél fő kupakokkal, és az a döntés, hogy ez indokolja-e a fő csapágyhézag változását. Ha figyelembe vesszük, hogy az összes terhelést a motor acélfedél-oldalára terhelik, akkor a fő csapágyhézag csökkentése az alumíniumtömb hozzáadott növekedésének figyelembevétele érdekében nem feltétlenül lehet jó döntés. A szigorúbb hézagok szintén nagyon óvatos hidegindítási és bemelegítési eljárásokat igényelnek, mert az alumínium is a vas vagy az acél kétszeresével fog összehúzódni. A legtöbb motorépítő, akivel beszéltünk, azt állította, hogy az alumínium tömbmotor építése során nem hajtanak végre jelentős eltéréseket.

Míg a csapágyaknak szilárd olajfóliára van szükségük a kopás elleni védelem érdekében, számos tényező játszik szerepet annak érdekében, hogy a teherbírás és az olajáramlás ideális kombinációját hozzák létre, miközben minimalizálják az olaj hőmérsékletét. Ez a problémák elkerülése érdekében gondos egyensúlyt igényel a hézagok, az olaj viszkozitása és a hőmérséklet-szabályozás között. A jó hír az, hogy az olajminőség folyamatosan javul, ez a hőstabilitás továbbra is a könnyebb olaj és a szigorúbb hézagok felé fog törekedni, mind a tartósság, mind a teljesítmény javulásával.

Meghajtott csapágyhézag vs olajviszkozitás