Едва высохли слезы счастья от установки комплекта ГРМ конторы "Прогресс", как на себя обратили внимание мерзкие ритмичные постукивания и клацанья, издаваемые двигателем в первые минуты после холодного старта. Под подозрение попали:
1. Гидронатяжители "Прогресс" из комплекта.
Следует отметить, что главным виновником обрывов цепей на всех цепных моторах являются отнюдь не башмаки или звезды, не вкладыши осевой фиксации распредвала и коленвалов, не грубо обработанные звезды или цепи. Безусловно, качество их изготовления прямо влияет на ресурс привода, но все же чаще всего обрывы происходят из-за гидронатяжителя.
В моем понимании гидронатяжитель по своей сути — это гидравлический демпфер, состоящий из корпуса и установленного в него подпружиненного штока (плунжера). Гидронатяжитель устанавливается в блок двигателя так, чтобы пята плунжера упиралась в пяту башмака или звездочки, по которой скользит цепь ГРМ; с противоположной стороны закрывается крышкой, жестко крепящейся на блоке. Таким образом, в систему привода ГРМ включается упругий элемент, задача которого — быстро и эффективно гасить вредные колебания цепи. Эти колебания представляют собой отклонения элементов цепи от оптимальной траектории, возникающие при взаимодействии элементов цепи и звезд в процессе движения, а также под действием различных сил — вибрации двигателя, ударов подвески, движения в повороте и т.п.
Постоянный контакт плунжера и башмака (звездочки) обеспечивается пружиной, которая стремится разжаться и двигает плунжер в прямом направлении. Но пружина в силу механических свойств металла имеет собственную амплитуду колебаний, а потому не может быстро гасить колебания движущейся цепи, и более того — вступает с ней в резонанс при определенных условиях. Именно поэтому рабочим телом гидронатяжителя является моторное масло, которое практически не сжимается, но обладает определенной текучестью. Масло подается в пространство между корпусом гидронатяжителя и плунжером при работе двигателя через обратный шариковый клапан и при воздействии цепи на плунжер через башмак (звездочку) работает как амортизатор, препятствуя обратному движению плунжера в корпус гидронатяжителя. Поскольку скорость поступления масла много выше скорости расхода, гидронатяжитель на заведенном двигателе всегда им заполнен и имеет сопротивление, пропорциональное скорости перемещения плунжера. Излишки масла при обратном перемещении плунжера вытекают через зазор между плунжером и корпусом гидронатяжителя, таким образом удается обеспечить работу привода без резких рывков и ударов.
Другое дело, когда двигатель заглушен. Масло постепенно покидает гидронатяжитель через упомянутый зазор между плунжером и корпусом гидронатяжителя. Первое время после запуска двигателя, пока гидронатяжитель еще не успел заполниться нужным количеством масла, единственным демпфером в нем является пружина. Как уже было сказано, с этой ролью она справляется не может по своей природе. На этом этапе удары цепи по башмаку (звездочке) могут привести к чрезмерному утапливанию плунжера в корпус гидронатяжителя, возрастанию амплитуды колебания цепи до нежелательных значений.
Для компенсации этого эффекта на плунжер устанавливается стопорное кольцо, а на корпусе гидронатяжителя делаются канавки. При движении плунжера в прямом направлении стопорное кольцо выходит из одной канавки и движется до следующей, встает в нее и фиксирует плунжер, не давая ему перемещаться в обратном направлении. Таким образом, амплитуда колебаний цепи с момента запуска двигателя до наполнения гидронатяжителя маслом (пока машина греется, например) находится в допуске для оборотов холостого хода.
Схема привода ГРМ ЗМЗ 406-409:
Нужно сказать, что плунжер имеет определенный рабочий ход в прямом направлении, который позволяет компенсировать износ ("вытягивание") цепи. Из вышеизложенного ясно, что исправный гидронатяжитель и его стопорное кольцо обеспечивают автоматическую компенсацию износа цепи. Усилие пружины натяжителя, сечение обратного клапана, давление масла и зазор между плунжером и корпусом натяжителя рассчитываются таким образом, чтобы обеспечить постоянное натяжение цепи без перетяга и прослаблений.
Теперь рассмотрим ситуации, когда гидронатяжитель частично или полностью не выполняет своих функций:
1. Засорение обратного клапана. Скорость наполнения гидронатяжителя ниже расхода масла, обратный ход плунжера ограничивается только стопорным кольцом и пружиной — повышенный износ цепи, особенно на высоких оборотах двигателя, работе под нагрузкой.
2. Поломка пружины плунжера. Низкая скорость перемещения плунжера, заклинивание плунжера.
3. Поломка стопорного кольца/засорение канавок. Избыточный обратный ход плунжера, заклинивание плунжера.
4. Производственный брак (очень распространенное явление). Неточное изготовление плунжера, корпуса гидронатяжителя, неверно подобранная пружина, брак обратного клапана — скорость наполнения гидронатяжителя ниже расхода масла с вышеперечисленными последствиями.
Понятно, что в случае, если гидронатяжитель не работает как должно, амплитуда колебаний цепи возрастает, износ соединений ее элементов происходит интенсивнее, цепь вытягивается и рано или поздно попадает на зуб звезды одним из соединительных элементов. Происходит обрыв.
Почему осевые перемещения валов не играют столь значимой роли? Потому что они компенсируются штатным осевым зазором соединения элементов цепи (см 1:48 — 2:02 на видео).
Кроме того граждане, занятые борьбой с осевыми перемещениями валов, частенько забывают о том, что цепь обладает собственной массой и всегда имеет осевые перемещения, вызванные инерцией различных ее участков при разгоне и торможении автомобиля. Поскольку в конструкции привода ГРМ известных мне цепных двигателей демпферы осевых перемещений отсутствуют, я делаю вывод о том, что крупнейшие мировые автопроизводители (см Nissan, BMW и др.) либо не знают о вреде таких перемещений, либо понимают, что перемещения элементов цепи вдоль оси их соединения не влекут за собой вредных последствий, в отличие от перемещений, перпендикулярных оси соединения.
Гораздо важнее, чтобы цепь была натянута как надо.
Фух, вроде все. Школьные знания физики закончились. Если где неправ, поправьте — статью буду дополнять и корректировать, чтобы она была информативной.
Теперь о том, почему в системе привода ГРМ должен быть демпфер. Демпфирование применяется в тех случаях, когда уравновешивание элементов движущейся системы невозможно, а гасить вредные колебания нужно. Убрать демпфер из привода ГРМ означает убрать элемент, способный компенсировать большинство внешних воздействий на цепь, обеспечить ее движение близко к расчетной траектории, снизить общую вибронагруженность двигателя. Именно поэтому предложения по замене гидронатяжителей конструкциями с мебельными болтами вызывают у меня истерический смех. Это максимум можно назвать успокоителем, т.к. он ничего не демпфирует, а только ограничивает амплитуду колебаний — по типу пластиковых успокоителей, которые есть в приводе и так. Даже если получится отрегулировать их на нужное натяжение, они все равно не будут работать на виброзащиту двигателя, компенсировать температурное расширение и вытягивание цепи от износа.
Чуть лучшим вариантом является механический натяжитель типа ИСАИ (см. также Бон, Пилот и др.).
Проблема подобных конструкций в том что:
1. Применяется пружина с неправильно подобранным (конским) усилием. В итоге получается практически тот же болт, который умеет постоянно перетягивать цепь. Перетянутая цепь радостно пропиливает башмаки и рвется.
2. Применяется пружина с неправильно подобранным (слабым) усилием — получаем недотяг, избыточные колебания и быстрый износ.
3. Отсутствует полноценный демпфирующий элемент, находящийся в постоянном контакте с пятой башмака (звездочки).
По сути это тот же успокоитель, который может частично компенсировать вытягивание цепи.
Таким образом, лично для меня лучшим решением остается гидронатяжитель. Проблема только в том, чтобы найти качественный.
На почве недоверия к изделиям фирмы "Прогресс", по наводке знающих камрадов прикупил натяжители Ina арт. 40904-1006109-00 с адаптером. Такие сейчас ставятся на Профи и вроде как на новые Патриоты, а потому продаются в оригинальной упаковке ЗМЗ.
Натяжитель, если честно, выглядит как игрушечный. Я понял так, что сам он импортный, на вид сделан очень добротно, не придерешься. А вот адаптер к нему отечественный, и это сразу видно по грубой мехобработке.
Установили, завели. К удивлению собравшихся, натяжители сразу же заработали бесшумно. Контраст особенно разителен, если вспомнить сотрясавший два гаража грохот натяжителей от "Прогресса".
На текущий момент проехал на новых натяжителях около 2000 км. Доволен. Изделие своих 750 рублей за штуку стоит однозначно, памятуя о сложностях замены ГРМ. Поделки от "Прогресса" ушли в ЗИП. Наблюдения продолжаю.
Гидронатяжитель газораспределительного механизма двигателя ЗМЗ-409 стальной, выполнен в виде подобранной по зазору плунжерной пары, состоящей из корпуса и плунжера. Он обеспечивает постоянное натяжение цепи и гашение ее колебаний за счет давления масла в системе смазки, и действия пружины плунжерной пары.
Принцип работы гидронатяжителя цепи ГРМ двигателя ЗМЗ-409.
Работает гидронатяжитель следующим образом, под действием пружины и давления масла, поступающего из масляной магистрали через отверстие в корпусе клапана, плунжер нажимает на башмак натяжения цепи — в ГРМ двигателй ЗМЗ-40904, ЗМЗ-40905 и ЗМЗ-40911, или на рычаг натяжного устройства со звездочкой для ГРМ двигателя ЗМЗ-409.10, а через него на цепь, обеспечивая неразрывный контакт их поверхностей.
При воздействии цепи на гидронатяжитель, при изменении режима работы двигателя, плунжер перемещается назад, сжимая пружину. Шариковый клапан гидронатяжителя закрывается и происходит демпфирование (гашение) колебаний цепи за счет пружины и перетекания масла через зазор между плунжером и корпусом.
По мере вытяжки цепи плунжер выдвигается из корпуса, передвигая запорное кольцо из одной канавки корпуса в другую, тем самым обеспечивается необходимое натяжение цепи. Ход плунжера назад, при гашении колебаний цепи и при компенсации температурных удлинений деталей привода, ограничивается запорным кольцом и шириной канавки на плунжере.
Гидронатяжитель для зубчатых и втулочныхи цепей ГРМ двигателя ЗМЗ-409.
Гидронатяжители применяемые в приводе распределительных валов ЗМЗ-409 с зубчатыми и однорядными втулочными цепями, не взаимозаменяемы с гидронатяжителями, применяемыми в приводе распределительных валов с двухрядными втулочными цепями.
Для привода распределительных валов с зубчатыми и однорядными втулочными цепями применяются :
Гидронатяжители с номерами 406.1006100-10 или 406.1006100-11, имеющие маркировку на наружной поверхности корпуса «406» или «406.1006100-11» соответственно.
Для привода распределительных валов с двухрядными втулочными цепями применяются :
Гидронатяжители с номерами 406.1006100-20 или 406.1006100-23, имеющие маркировку на наружной поверхности корпуса «406-20» или «406.1006100-23» соответственно.
Проверка и ремонт гидронатяжителя.
Гидронатяжитель подлежит проверке и ремонту при обнаружении стука в зоне передней крышки головки блока цилиндров и крышки цепи. Стук отчетливо слышен при резком сбросе частоты вращения коленчатого вала с помощью стетофонендоскопа, приставленного к пробке крышки верхнего или нижнего гидронатяжителя
Причинами стука могут быть заклинивание плунжера и не герметичность шарикового клапана. Кроме самого гидронатяжителя причинами стука также могут быть : износ башмаков или звездочек, повышенная вытяжка цепи, разрушение успокоителя цепи.
После снятия гидронатяжителя с двигателя необходимо проверить его состояние. Если плунжер гидронатяжителя при надавливании на его сферический конец пальцем руки неподвижен, значит он заклинен. Заклинивание плунжера, как правило, вызвано перекосом и заклиниванием запорного кольца, имеющего на торцах разреза с трудом различимые на глаз заусенцы или неплоскостность, образующиеся при изготовлении кольца.
Заклиненный гидронатяжитель можно восстановить, разобрав его, промыв его детали в керосине и заменив запорное кольцо, наружный диаметр кольца 16.6-0.3 мм, материал – пружинная проволока диаметром 1 мм.
Чтобы проверить герметичность шарикового клапана и резьбы корпуса, необходимо, не выливая масло из гидронатяжителя, вынуть из корпуса плунжер и пружину. Вставить плунжер сферическим торцом в отверстие корпуса гидронатяжителя. Надавливая на противоположный торец плунжера большим пальцем руки, визуально определить величину пропуска масла. Даже незначительный пропуск масла через клапан или резьбу свидетельствует об их негерметичности.
Допускается незначительное капельное выделение масла через две диаметрально расположенные риски на торце корпуса гидронатяжителя, предназначенные для выхода воздуха из его внутренней полости.
Герметичность клапана можно попытаться восстановить, промыв узел шарикового клапана в бензине, осторожно нажимая при этом на шариковый клапан тонкой проволокой или спичкой через маслоподводящее отверстие в корпусе клапана. Если промывка клапана не даст результата, то гидронатяжитель следует заменить на новый.
Установка гидронатяжителя на двигатель ЗМЗ-409.
После каждого снятия гидронатяжителя перед его последующей установкой на двигатель необходимо его разобрать и зарядить. На двигатель гидронатяжитель следует устанавливать в заряженном состоянии, когда плунжер удерживается в корпусе с помощью стопорного кольца, и затем разряжать только после полного затягивания болтов крышки гидронатяжителя.
Перед установкой нового гидронатяжителя, с него необходимо снять транспортный стопор. Он служит только для исключения вероятности разрядки гидронатяжителя, выхода плунжера из корпуса гидронатяжителя, при его транспортировке.
Для приведения гидронатяжителя в рабочее состояние, после окончательной затяжки болтов крепления крышки необходимо через отверстие крышки, закрываемое пробкой с конической резьбой, оправкой или отверткой нажать на гидронатяжитель с усилием, обеспечивающим выход плунжера из корпуса. Под действием пружины корпус гидронатяжителя переместится до упора в крышку, а плунжер через башмак или натяжное устройства со звездочкой натянет цепь.
Преждевременная разрядка гидронатяжителя при не затянутой крышке и последующая затяжка болтов приведет к жесткому расклиниванию гидронатяжителя и исключению гидравлического регулирования натяжения цепи, что повлечет многократное увеличение нагрузок в приводе, ускоренный износ и выход из строя деталей привода распределительных валов.
На двигателе установлено два гидронатяжителя одинаковой конструкции — для верхней и нижней цепи.
Поскольку гидронатяжители постоянно поддерживают цепи в натянутом состоянии независимо от растяжения цепей и износа башмаков, в процессе эксплуатации отпадает необходимость в регулировке натяжения цепей.
Устройство гидронатяжителя цепи показано на рисунке 1.
Плунжер 4 установлен в корпусе 5. В плунжер вставлена пружина 6, которая сжата резьбовой пробкой 1.
В пробке установлен обратный шариковый клапан 2.
На плунжер надеты запорное 3 и стопорное 7 кольца. На рисунке гидронатяжитель цепи показан в нерабочем («заряженном») состоянии, когда стопорное кольцо удерживает плунжер от перемещения.
Для того чтобы привести гидронатяжитель в рабочее состояние («разрядить» его), нужно нажать на конец плунжера так, чтобы стопорное кольцо переместилось в проточку меньшего диаметра на плунжере, тогда под действием пружины плунжер переместится из корпуса.
На двигатель гидронатяжитель устанавливают в «заряженном» состоянии.
Под действием пружины и масла, поступающего через клапан из системы смазки двигателя, плунжер нажимает на башмак натяжителя и поддерживает цепь в натянутом состоянии.
По мере того как растягивается цепь и изнашивается башмак натяжителя, плунжер дальше выходит из корпуса, запорное кольцо перемещается в следующую кольцевую канавку на корпусе, препятствуя перемещению плунжера в обратном направлении.
При ударах цепи по башмаку натяжителя (например, при изменении режима работы двигателя) плунжер перемещается назад в корпус на ширину проточки под запорное кольцо. При этом он сжимает пружину.
Кроме того, клапан закрывается и дополнительно происходит демпфирование за счет того, что масло выдавливается через зазор между плунжером и корпусом.
Вам потребуются: ключ «на 12», отвертка.
1. Придерживая крышку гидронатяжителя (она поджата изнутри натяжителем), ключом на 12 отворачиваем два болта.
2. Снимаем крышку и вынимаем гидронатяжитель.
Устанавливаем гидронатяжитель в «заряженном» состоянии, смазав канал в головке блока и, при необходимости, заменив порванную прокладку.
После установки приводим гидронатяжитель в рабочее состояние — «разряжаем».
«Зарядка» гидронатяжителя
Если нет оправки для сборки гидронатяжителя или нет возможности ее изготовить, можно собрать натяжитель следующим образом.
1. Сводим губки тисков, оставив между ними зазор 19 мм.
Не зажимайте в тисках корпус натяжителя.
Разбирая сразу два гидронатяжителя, не перепутайте их плунжерные пары, т. к. они подобраны с определенным зазором.
2. Установив корпус натяжителя в тиски, как в зев ключа, отверткой с широким лезвием.
3. …выворачиваем клапан.
4. Вынимаем из корпуса пружину
5. Вынимаем плунжер.
Промываем все детали в бензине или керосине, продуваем сжатым воздухом и смазываем моторным маслом.
6. Из стального листа толщиной 0,8—1,0 мм вырезаем полосу (шириной 10—15 мм, и длиной 25 мм).
Круглогубцами или на оправке сгибаем ее в кольцо диаметром как у плунжера.
7. Изготовленной оправкой поджимаем в корпусе гидронатяжителя пружину.
8. Устанавливаем плунжер в корпус.
9. При необходимости, тонкой отверткой направляем запорное кольцо.
10. Отверткой нажимаем на дно плунжера до упора.
11. В плунжер устанавливаем пружину, а сам корпус – в тиски.
12. Преодолевая сопротивление пружины, заворачиваем клапан в корпус гидронатяжителя.
13. У правильно заряженного натяжителя плунжер должен полностью войти в корпус.
Отверткой затягиваем клапан, удерживая корпус в тисках (как при разборке).
Не нажимайте на выступающий конец плунжера, а после установки в канал головки блока — на сам натяжитель.
Разрядка гидронатяжителя
После установки гидронатяжителя на двигатель его необходимо привести в рабочее состояние — разрядить. Для этого:
1. Ключом на 12 выворачиваем пробку из крышки гидронатяжителя.
2. Отверткой через отверстие нажимаем на натяжитель, который «разрядившись», вытолкнет ее.
3. Устанавливаем пробку на место.
Так выглядит «неразряженный» гидронатяжитель.