Владислав Синиця
Основними причинами виходу з ладу гидронатяжителя є сторонні включення в олії, повітря і сама олія.
Не секрет, що під час обкатки двигуна всередині нього разом з маслом циркулюють продукти зносу і просто бруд, змивається з деталей. Навіть верхнеклапанний масляний фільтр пропускає частки менше 10 мкм, в ніжнеклапанним взимку цю межу і зовсім не обмежений. Так що гидронатяжітель може бути заклинений вже з першими оборотами двигуна! Судячи з відгуків власників "Волг" з новим чотиреста другий двигуном, сумні теоретичні прогнози добре узгоджуються з практикою. Іноді механізм натягу ланцюга виходить з ладу при статично працездатному ГН - свою "лепту" у розвиток автосервісного обслуговування прагнуть внести повітря і масло.
Існує різні конструктивні хитрощі для мінімізації шкідливого впливу кожного з негативних факторів. Наприклад, для зниження ймовірності заклинювання від потрапляння невідфільтрованою сміття в зазор плунжерної пари ГН, кромки плунжера роблять гострими (без зняття фаски), щоб ними як ковшем екскаватора осад зрушувався, а не проникав в зазор між корпусом і плунжером. Одночасно можна було б збільшити сам зазор, але тоді погіршиться і герметичність області високого тиску.
З повітрям борються за допомогою додаткових дросельних отворів і каналів, але найефективнішим способом залишається елементарна вертикальна установка ГН. У цьому випадку земне тяжіння працює на нас, витісняючи повітря верх, з області високого в область низького тиску, де він досить нешкідливий.
На двигунах ЗМЗ 406-ї серії тільки верхній гидронатяжітель монтується майже вертикально, тому й краще справляється зі своїм завданням. Другий (нижній) ГН, як і вазовськіє гидронатяжителя 21214 і 21233, розташований горизонтально, і за їх працездатність не може поручитися ніхто - є явний конструктивний прорахунок!
Повітря в область високого тиску ГН потрапляє, наприклад, при складанні на автозаводі, тому що гидронатяжителя туди надходять "сухими". При запуску двигуна масло із системи змащення двигуна заповнює всі порожнечі, попередньо загнавши повітря в область високого тиску. З нагріванням двигуна підвищується температура і повітря, який (фізіка!) збільшує свій об'єм і тиск, витісняючи (як зозуленя) масло з області високого тиску. В результаті у плунжера з'являється вільний хід на величину зниклого масла, а додаткова порція масла з системи мастила двигуна не надходить - кульковий клапан, підібганий зсередини тиском повітря, закритий.
Биття ланцюга близько 0,5 мм є навіть при використанні механічних натягувачів, але у випадку з гідравлікою становище ускладнюється тим, що крім самих ривків ланцюга, на неї ще діє сила натягу плунжера, що досягає 15 кгс! З історії механічних натягувачів відомо, що перетяжка ланцюга (наприклад, за допомогою монтування) призводить до швидкого зносу черевика натяжителя і витягування самої ланцюга. Динамічні ривки із зазначеним зусиллям та прогресуюче збільшення амплітуди коливань (обсягу паразитного повітря всередині ЦК) довершують розгром.
Якщо автолюбитель буде ставити свою машину лівим (по ходу руху) вгору, тоді під час стоянки масло з компенсаційного обсягу (області низького тиску) буде стікати в піддон двигуна, і повітря проникне до маслозаборному отвору клапана плунжера ГН. З першими оборотами двигуна замість відсутньої порції масла (при охолодженні об'єм зменшується) плунжер ковтне кілька мілілітрів повітря, і цей пухирець стане ще одним самітником у в'язниці під назвою "область високого тиску плунжера ГК". Потім слід нагрівання повітря ® витіснення масла ® биття плунжера ГН ® знос натяжного механізму і ланцюги ® підсмоктування повітря, і все заново. Максимальний пробіг до зносу черевика натяжителя при такому знущанні над двигуном не повинен перевищити 20 тис км.
Гидронатяжітель для мотора ВАЗ-+21233 більш досконалий, але голівка блоку під нього занадто довго йде на конвеєр. Підведення масла у даного ГН виконаний зсередини двигуна, тобто відсутній зовнішній трубопровід, а компенсаційний обсяг постійно заповнений маслом. У той же час цей ГН представляє собою застійну зону, в якій будуть змішуватися масла при їх періодичних змінах. У разі необдуманих переборах з марками масел різних виробників у ГН можуть відбуватися хімічні реакції з випаданням осаду і наступним заклинюванням плунжера ГК.
Більшість вищенаведених проблем близька і 21233-му гидронатяжителя, додаються підвищені вимоги до чистоти і в'язкості первинної (заводський або ремонтної) заправки маслом - циркуляції через ГН практично немає. Однак, як вже було сказано, технологія заводської збірки не залишає шансів для довгострокової роботи гидронатяжителя.
Як не дивно, гидронатяжітель для двигунів ЗМЗ-406.10 з східчастим (покроковим) переміщенням плунжера - за конструкцією найсучасніший з представлених - був раніше освоєно та впроваджено на конвеєрі. Плунжер у цього ГН оснащений стопорним кільцем, а в корпусі виконані кільцеві проточки з різним нахилом стінок для спрямованого одностороннього висування плунжера ГН. Зворотний хід обмежений шириною кільцевої проточки і становить (у ярославських ГН) близько 2 мм. Таким чином, при попаданні повітря в область високого тиску даного ГН амплітуда коливань не перевищить цих 2 мм. Втім, і такі биття в масовому масштабі (мільйони циклів!) Прогризають в натяжній черевику "колорадський каньйон". А до причин заклинювання ГН додаються погано оброблені задирки на стопорно кільці.
Одним із самих невловимих і маловивчених несправностей є гармонійні коливання плунжера в залежності від пружності пружини і впливає тиску масла. З усього діапазону гармонік частот коливання ланцюга і пульсацій тиску масла завжди знайдеться резонуючі частота, яка призводить до багаторазового збільшення амплітуди коливань плунжера вазовских гидронатяжителя 21214 і 21233 (у "волговського" ця величина обмежена 2 мм). Протидіяти резонансу без проведення широкомасштабних дослідницьких робіт неможливо.
Необхідно було створити пристрій натягнення ременів (ланцюги) приводу допоміжних агрегатів не залежне від вязкостних характеристик олії, не критичне до кута нахилу робочого положення, з високою уніфікацією деталей для спрощення виготовлення, монтажу та регулювання.
Поставлена мета досягається за рахунок того, що в натяжній пристрої, що складається з корпусу, підпружиненого штока з механізмом гальмування зворотного ходу і вушок кріплення з резинометаллическими шарнірами, згідно винаходу Синиця В.В. і Полів Н.Л. механізм гальмування зворотного ходу виконаний у вигляді клинового кулькового замку і додатково встановлена розклинюючих втулка, в одній з вушок виконана поглиблена фаска під вхід спецінструменту для розклинення, в пружною шайбі сформована радіальні отвори по числу кульок і в корпусі виконана проточка для фіксації штока в стислому стані.
Робота пристрою для натягування ременів приводу основних і допоміжних агрегатів заснована на безперервній передачі зусилля пружини через резинометалличні шарніри вушок виконавчим механізмам двигуна, при одночасному відстеження деформації (витягування) ременя приводу та недопущення великого зменшення міжцентрової відстані точок кріплення вушок при зворотному ході.
Для фіксації пристрою в стислому стані передбачена спеціальна проточка в корпусі, в яку входять кульки і розклинюється пружною шайбою. Положення, в якому зусилля пружини врівноважується зусиллям пружною шайби при виконанні умови стопоріння кульок, підбирається жорсткістю пружної шайби і величиною її поджатия формованою гайкою.
Для фіксації пристрою для поставки на конвеєр після остаточного складання або для зміни ременя (ланцюги) приводу основних і допоміжних механізмів його необхідно стиснути для полегшення монтажу приводного ременя при складанні двигуна або заміні ременя. За допомогою спецінструменту, використовуючи передбачені для нього поглиблену фаску у вушку і захисний ковпачок, стискають пружину і впливають через шайбу на розклинюючих втулку, яка в свою чергу впирається в пакет кульок і виводить їх з защемлення клинового замка. Кульки надавлюють через пружну шайбу на формованні гайку, закріплену на штоку. У результаті шток починає переміщатися відносно корпусу, зменшується міжцентрова відстань точок кріплення вушок, а, досягнувши проточки в корпусі, пристрій фіксується в стислому стані, і з'являється можливість монтажу приводного ременя (ланцюги).
Після установки пристрою на двигун його необхідно перевести в робоче положення. Для цього короткочасно прикладають невелике зусилля в прямому напрямку на шток. При цьому шток зміщується, а пружна шайба стискається. При цьому епюра тиску пружної шайби на кульки зміститься з радіальної в осьову бік, і результуючий зусилля виходить з "конуса тертя", звільняючи кульки з проточки в корпусі. Пружина розсовує шток і корпус разом із закріпленими на них деталями, в тому числі виконавчим механізмом натягу ременя (ланцюги). Пружна шайба вдавлює кульки в конусний зазор корпусу і штока.
У робочому стані натяжний пристрій займає усереднене становище, залежне від ступеня деформації приводного ременя (ланцюги). При цьому система перебуває в статичному рівновазі: зусилля натягу пружини врівноважується пружною деформацією ременя (ланцюги) приводу, кульки розміщуються в лунках пружною шайби від передбачених радіальних отворів і підгорнуті даної пружною шайбою в клиновий зазор між штоком і корпусом.
Знакозмінні навантаження, що приходять з виконавчих механізмів двигуна, гасяться пружними елементами гумово шарнірів, буртиками еластичного чохла і мікроперемещеніямі штока і корпусу щодо кульок, проте істотної зміни міжцентрової відстані вушок не відбувається завдяки підвищеному тертю кульок у зоні клинового замка штока і корпусу. Характеристики клинового замка підібрані таким чином, щоб окрім гальмування зворотного ходу було можливим ще розсування штока і корпусу після підклинювання кульок, тобто зусилля пружини має бути більше тертя спокою клинового замка. Для зниження тертя, з-носа і можливої корозії на внутрішні поверхні пристрою нанесена мастило, а еластичний чохол запобігає її потрапляння в навколишнє середовище.
Відсутність гідравлічних клапанів і робочої рідини дозволяє встановлювати натягач під будь-яким кутом до вертикалі, а проблеми зміни в'язкості олії від температури і кавітації відпадають самі собою.
З плином часу приводний ремінь зношується (витягується), і зусилля пружини переміщує виконавчі механізми двигуна, а так само шток (щодо корпусу) з формованою гайкою, пружною пружиною і пакетом кульок у нове положення рівноваги, долаючи тертя клинового замка. Причому кульки зсуваються на незношених конусні поверхні штока і корпусу, що збільшує термін служби пристрою. Присутність мастила і наявність вібрацій при роботі двигуна значно полегшують цей рух. Великий запас ходу між двома крайніми положеннями натяжного пристрою дає можливість використовувати його без додаткових регулювань. Розсування штока і корпусу здійснюється плавно, без яскраво виражених ступенів у всьому діапазоні робочого ходу.
При виникненні зусилля зворотного ходу, що перевищує зусилля пружини, відбувається стиснення гумово шарнірів і переміщення штока відносно корпусу по кулькам пропорційно сумарною пружною деформації даних деталей. Зважаючи на малість вищевказаних величин великої зміни міжцентрової відстані вушок не спостерігається, і в той же час немає абсолютної жорсткості конструкції, тобто ривки зворотного ходу амортизуються.
Стискуюче зусилля передається між штоком і корпусом за допомогою тертя між ними і пакетом кульок, велика кількість яких знижує питомі навантаження і ступінь зносу робочих поверхонь.
Таким чином, створено пристрій натягнення ременів приводу допоміжних агрегатів не залежне від вязкостних характеристик олії; не критичне до кута нахилу робочого положення; з високою уніфікацією деталей для спрощення виготовлення, монтажу і регулювання; з можливістю швидкої заміни ременя приводу без виконання операції зняття натяжителя з двигуна .