Układy napędu pasowego: Informacje techniczne

Układy napędu pasowego: Informacje techniczne

Układy napędu pasowego
Informacje techniczne
Spis treści
1. Układy napędu pasowego w pojazdach samochodowych
3
1.1 Napęd paska rozrządu / układy paska zębatego
4
1.2 Napęd paska pomocniczego / układy napędu paska pomocniczego
5
2. Rolki napinacza i rolki prowadzące napędów paska rozrządu i paska pomocniczego
6
2.1 Zespoły napinające napędu paska zębatego
8
2.2 Zespoły napinające napędu paska pomocniczego
9
3. Sprzęgiełka alternatora
12
3.1 Charakterystyka techniczna i zasada działania
13
3.2 Budowa sprzęgiełka alternatora
20
3.3 Przechowywanie sprzęgiełek alternatora i zasady postępowania
21
3.4 Test działania
22
4. Diagnozowanie awarii
23
5. Obsługa
25
2
1. Układy napędu pasowego w pojazdach samochodowych
Układy napędu pasowego w pojazdach samochodowych spełniają dwa zadania: napęd paska rozrządu steruje zaworami za
pomocą paska zębatego, który przekazuje ruch obrotowy wału
korbowego na wałek rozrządu w proporcji 2:1, zapewniając w ten
sposób doskonałą synchronizację ruchu tłoka i rozrządu zaworowego.
Tak zwany napęd pomocniczy jest stosowany do napędzania
urządzeń pomocniczych, takich jak alternator, pompa płynu chłodzącego, pompa wspomagania kierownicy czy sprężarka klimatyzacji. Funkcja ta była zazwyczaj realizowana za pomocą paska
klinowego, który zapewniał pośrednie przeniesienie momentu
z wału korbowego do alternatora i pompy płynu chłodzącego.
Jednakże w nowoczesnych samochodach do zwiększania komfortu kierowcy używa się coraz większej ilości urządzeń elektronicznych. W rezultacie, jeden pasek klinowy nie wystarcza już do
napędzania wysokowydajnego alternatora i urządzeń pomocniczych z przodu silnika, takich jak sprężarka klimatyzacji lub
pompa wspomagania kierownicy. Aby rozwiązać ten problem stosowany jest pasek wielorowkowy, pozwalający na zmniejszenie
kąta opasania, a przez to zwiększenie przełożenia. W przypadku
silników o wyjątkowo zwartej budowie, urządzenia pomocnicze
mogą być napędzane z wykorzystaniem przedniej i tylnej strony
paska wielorowkowego.
3
1.1 Napęd paska rozrządu / układy paska zębatego
Charakterystyka układów napędu paska zębatego:
• Łączy wał korbowy z wałkiem (wałkami) rozrządu,
• Może być wykorzystywany do przenoszenia napędu do
pompy wtryskowej i pompy cieczy chłodzącej
• Z wałkiem wyważającym lub pośrednim
• Może składać się z jednego, dwóch lub kilku oddzielnych
układów.
Pasek zębaty jest wykonany z gumy, ze wzmocnieniem struktury paska włóknem szklanym i powłoką z tkaniny poliamidowej.
Odporna na wysoką temperaturę warstwa pośrednia zapewnia
idealne działanie zastosowanych materiałów. Zęby paska są również wzmocnione poliamidem w celu zwiększenia odporności na
zużycie. Pasek zębaty, inaczej niż łańcuch rozrządu, nie wymaga
smarowania, więc środowisko jego pracy nie wymaga uszczelnienia. Prosta osłona z tworzywa zapewnia wystarczającą ochronę
przed wnikaniem zanieczyszczeń.
Zalety nowoczesnych układów napędu paska zębatego:
• Znakomita precyzja rozrządu zaworów w ciągu całego okresu
eksploatacji
• Duża żywotność / niski poziom hałasu podczas pracy
• Łatwa i ekonomiczna obsługa i montaż
• Praca bez smarowania, brak konieczności podawania oleju
• Zwarta budowa
• Minimalne tarcie
• Wysoka sprawność
Napęd paska rozrządu
(1) koło pasowe wału korbowego
(2) napinacz paska
(3) pasek zębaty
(4) koła pasowe wałka rozrządu
(5) rolki prowadzące (opcjonalne)
(6) pompa cieczy chłodzącej
(opcjonalna)
4
1.2 Napęd paska pomocniczego / układy napędu paska pomocniczego
Zalety nowoczesnych układów napędu paska pomocniczego:
• Lepsza kontrola poślizgu w układzie napędu urządzeń
pomocniczych,
• Duża trwałość (160.000 km i więcej),
• Zmniejszony hałas podczas pracy,
• Niewielkie wymagania co do rozmiarów miejsca montażu,
• Prosta obsługa.
Układy napędu paska pomocniczego mogą składać się z jednego, dwóch lub kilku oddzielnych układów, ale normalnie są
projektowane jako układ napędowy paska wielorowkowego.
Urządzenia pomocnicze są napędzane za pomocą paska wieloklinowego lub wielorowkowego (f ) o profilu PK, którego naciąg
jest precyzyjnie dobrany do wymaganych obciążeń za pomocą
mechanicznego lub hydraulicznego układu napinającego. Do
stworzenia kąta opasania paska, właściwego dla napędzania
urządzeń pomocniczych stosuje się rolki prowadzące. Rolki te
mogą być także wykorzystywane jako stabilizatory, eliminujące wibracje paska na dłuższych odcinkach. Paski wielorowkowe są zaprojektowane do przenoszenia dużego momentu
obrotowego silnika - we współczesnych samochodach niczym
niezwykłym jest moment do 350 Nm - bez poślizgu, z wału korbowego (a) do wszystkich urządzeń pomocniczych.
Układy napędu paska pomocniczego
Paski wielorowkowe są zaprojektowane do przenoszenia bez poślizgu dużego momentu obrotowego silnika z wału korbowego (a)
do wszystkich urządzeń pomocniczych:
Alternator (b),
Pompa wspomagania kierownicy (c),
Pompa cieczy chłodzącej (d),
Sprężarka klimatyzacji (e)
i inne urządzenia pomocnicze,
takie jak wentylator lub mechaniczna
sprężarka doładowująca.
5
2. Rolki napinające i rolki prowadzące układów paska rozrządu
i paska pomocniczego
Rolki napinające i rolki prowadzące są wykorzystywane zarówno
do napędów paska rozrządu, jak i paska pomocniczego.
Rolki napinające przenoszą siłę z napinacza paska na pasek, zapewniając w ten sposób stałe napięcie paska. Rolki prowadzące
służą do zmiany prowadzenia paska odpowiednio do istniejących
urządzeń pomocniczych z przodu silnika lub do stabilizowania
paska i eliminowania drgań paska na dłuższych odcinkach swobodnych.
Rolki napinające i prowadzące składają się z wykonanego ze stali
lub tworzywa sztucznego koła pasowego ze zintegrowanym jednolub dwurzędowym łożyskiem kulkowym poprzecznym. Powierzchnia robocza może być gładka lub profilowana. Po zamontowaniu
rolki, na zespół zakładana jest zatrzaskowa osłona ochronna
z tworzywa sztucznego. Do ochrony łożyska rolki prowadzącej stosowane mogą być także osłony metalowe o specjalnym kształcie.
Osłony te są mocowane do rolki prowadzącej za pomocą śrub.
(a) Jednorzędowe łożysko poprzeczne rolki ECO III
• Wynik ulepszenia modelu 6203, pracujący z większą
precyzją,
• Poszerzone, z większą ilością smaru,
• Większa nośność nominalna w porównaniu do podobnych
łożysk,
• Cechy specjalne: radełkowanie na pierścieniu zewnętrznym
zapewnia bezpoślizgowe mocowanie koła,
• Ekonomiczne
(b) Dwurzędowe łożyska poprzeczne
• Duża nośność,
• Poszerzone, z większą ilością smaru,
• Cechy specjalne: radełkowanie na pierścieniu zewnętrznym,
• Spełniają mniejsze tolerancje niewspółosiowości.
6
Rolki napinające i pośrednie
(A) Zasady budowy
(a) Rolka napinająca / pośrednia
z profilem zębatym
(b) Dwurzędowa rolka napinająca /
pośrednia
(B) Przykłady zastosowania
(1) Rolka napinająca z dźwignią
napinacza zamontowaną na
łożysku ślizgowym
(2) Automatyczny napinacz paska
z rolką napinającą
(3) Zespół rolki prowadzącej
Zalety rolek napinających i prowadzących:
• Nadają się do powtórnego przetworzenia (oznaczone jako
tworzywo sztuczne),
• Radełkowanie zapewnia bezpoślizgowe połączenie
pomiędzy pierścieniem zewnętrznym i ruchomym kółkiem
z tworzywa sztucznego.
• Zapewniają precyzyjne prowadzenie paska,
• Pozwalają na indywidualne zaprojektowanie i optymalizację
prowadzenia paska,
• Dopasowanie do określonych zastosowań,
• Zmniejszona utrata smaru,
• Mniejszy hałas podczas pracy,
• Odporność na temperaturę i oddziaływanie środowiska,
7
2.1 Zespoły napinające paska zębatego
Istnieją dwa różne rodzaje napinaczy paska rozrządu - ręczne
i automatyczne napinacze paska rozrządu.
W napinaczach ręcznych właściwy naciąg paska w temperaturze otoczenia jest ustawiany ręcznie zgodnie z specyfikacją
producenta i wymaga sprawdzania w trakcie przeglądów przeprowadzanych w określonych odstępach czasu oraz korygowania w razie potrzeby.
Krytycznym warunkiem wstępnym bezawaryjnej pracy napędu pasowego jest prawidłowe napięcie paska rozrządu. Tylko
prawidłowe napięcie paska może zapewnić bezpoślizgową
pracę podczas całego okresu eksploatacji. Przeskok o tylko
jeden ząbek może zakłócić precyzję rozrządu zaworowego, co
z kolei - zwłaszcza w silnikach wysokoprężnych - może spowodować „kolizję” zaworów z tłokiem i w rezultacie uszkodzenie silnika. Podczas długiej eksploatacji pasek rozrządu
ulega niewielkiemu wydłużeniu z uwagi na obciążenie rozciągające ze strony wału korbowego oraz normalne zmiany
temperatury, skutkujące opóźnieniem zapłonu, gdy prędkość
obrotowa wałka rozrządu spada poniżej prędkości obrotowej wału korbowego. Zmiany temperatury pojawiające się
podczas normalnej eksploatacji mogą również powodować
okresowe wydłużanie i kurczenie się paska. Z tego względu
najnowsza generacja rolek napinających posiada pewien „zakres regulacji”, pozwalający napinaczowi na dostosowanie
się do różnic długości paska. Podczas kontroli pojazdu konieczne jest jednakże sprawdzenie rolki napinającej i napięcia paska rozrządu oraz skorygowania go w razie potrzeby.
Zalety napinaczy ręcznych:
• Łatwość i ekonomiczność obsługi i montażu
• Zwarta budowa
Wady napinaczy ręcznych:
• Brak automatycznej korekty do zmian temperatury
obciążenia, oraz wydłużenia paska spowodowanego
długą eksploatacją
Napinacze automatyczne naciągają
Na
pasek automatycznie podczas monpa
tażu. Wewnętrzny zestaw sprężyn
ta
zapewnia prawie niezmieniony naza
ciąg paska podczas całego okresu
cią
eksploatacji dzięki automatycznej
ek
korekty do zmian temperatury i obko
ciążenia. Inną korzyścią z zastosowacią
nia automatycznych napinaczy jest
ni
wszystkich warunkach pracy napęmożliwość tłumienia drgań we w
m
du pasowego. W rezultacie, naciąg paska może pozostać bardzo
d
mały, co z kolei redukuje hałas i zwiększa jednocześnie trwałość.
m
Budowa
A – Z podwójnym mimośrodem
(1) sprężyna śrubowa
(2) mimośród regulacyjny
(3) płyta nośna
(4) łożysko ślizgowe
(5) podkładka regulacyjna
(6) mimośród roboczy
(7) rolka napinająca
Zalety napinaczy automatycznych:
Z
Automatyczne układy napinające zapewniają dodatkowo zinteA
growaną funkcję mechanicznego tłumienia drgań. Automatyczg
ne napinacze …
n
• napinają pasek automatycznie podczas montażu,
• kompensują odchyłki tolerancji (średnicę, pozycje, długość
paska),
• zapewniają stałą siłę naciągu paska (niezależnie od
temperatury, obciążenia i czasu eksploatacji),
• eliminują prawie cały rezonans układu napędu we
wszystkich warunkach eksploatacji,
• zapobiegają „przeskoczeniu paska”,
• zmniejszają hałas dzięki poprawionej możliwości ustawienia
wymaganego napięcia wstępnego paska
• zwiększają trwałość układu.
B – Z pojedynczym mimośrodem
(1) sprężyna śrubowa
(2) łożysko ślizgowe
(3) tuleja centralna
(4) płyta nośna
(5) mimośród
(6) przednia podkładka
regulacyjna
(7) rolka napinająca
W układach z podwójnym mimośrodem (A) funkcja napięcia dynamicznego jest oddzielona od układu kompensacji tolerancji i może
m
być precyzyjnie ustawiona zgodnie z dynamicznymi wymaganiami
b
napędu
paska zębatego.
n
Układy
z
pojedynczym mimośrodem (B) upraszczają montaż ukłaU
du
napinającego
na linii montażowej silników i zapobiegają błęd
dom
w
ustawieniach.
d
8
2.2 Zespoły napinające paska pomocniczego
Istnieją dwa różne rodzaje układów napinających.
Dla uniknięcia nadmiernego poślizgu i drgań właściwe naciągnięcie paska wielorowkowego w napędzie pomocniczym paska ma znaczenie równie kluczowe, jak właściwe ustawienie
napięcia paska zębatego w napędzie rozrządu.
Układy napinające z mechanicznym tłumieniem drgań
Przykład:
Napinacz z długim ramieniem (a)
Napinacz z krótkim ramieniem (b)
Napinacz stożkowy (c)
Układy napinające z hydraulicznym tłumieniem drgań
Przykład:
Napinacz z uszczelnieniem mieszkowym (a)
Napinacz z uszczelnieniem trzonu tłoczyska (b)
9
Napinacze paska z mechanicznym tłumieniem drgań wykorzystują sprężynę śrubową lub sprężynę skrętną do wytwarzania
wymaganego napięcia wstępnego paska.
Układy napinające kompensują tolerancje, rozszerzalność cieplną elementów napędu, wydłużenie paska i zużycie eksploatacyjne.
Napięcie wstępne paska jest ustawiane automatycznie podczas
montażu i serwisowania, pozostając praktycznie niezmienne
w całym zakresie temperatur silnika i okresie eksploatacji napędu pasowego.
Efekt tłumienia jest osiągany dzięki tarciu mechanicznemu. Elementem tłumiącym w napinaczu z długim (a) lub krótkim (b)
ramieniem jest płaska tarcza cierna, w przypadku napinacza
stożkowego (c) jest to stożek cierny.
Dalsze zalety układów napędów pasowych z automatycznymi napinaczami:
• Eliminacja obciążeń szczytowych związanych z dynamiką
paska,
• Zmniejszenie poślizgu, hałasu i zużycia paska
Rodzaj zastosowanego napinacza mechanicznego zależy od
miejsca dostępnego dla montażu napinacza.
Napinacze pasków z mechanicznym tłumieniem drgań
Napinacz z długim ramieniem (a)
Napinacz z krótkim ramieniem (b)
(1) tarcza cierna i materiał cierny
(2) łożysko ślizgowe
(3) dźwignia
(4) sprężyna śrubowa
(5) płyta podstawowa
(6) rolka napinająca
Napinacz stożkowy (c)
(1) stożek cierny z uszczelkami
(2) dźwignia
(3) rolka napinająca
(4) stożek wewnętrzny
(5) sprężyna śrubowa
(6) płyta podstawowa
10
Funkcja układów napinacza paska z tłumieniem
mechanicznym
Funkcja układów napinacza paska z tłumieniem
hydraulicznym
Napięcie wstępne paska
Układy napinacza z tłumieniem hydraulicznym wykorzystują
sprężynę ciśnieniową w elemencie hydraulicznym do wytwarzania napięcia wstępnego paska, które jest przekazywane poprzez
dźwignię do rolki napinającej.
Tłumienie przez element hydrauliczny odbywa się w sposób kontrolowany i proporcjonalnie do prędkości (tłumienie przy pomocy
szczeliny hydraulicznej).
Z uwagi na kontrolowane tłumienie, układy hydrauliczne są przeznaczone zwłaszcza do stabilizowania bardziej dynamicznych
układów napędów paskowych (cykliczne nieregularności pracy
silnika, na przykład silników wysokoprężnych).
Ponadto, kontrolowane tłumienie pozwala na optymalizację napięcia wstępnego paska.
Kluczowe czynniki przy doborze rodzaju napinacza hydraulicznego to dostępne miejsce instalacji i warunki eksploatacji.
• Wymagane napięcie wstępne paska jest generowane przez
moment sprężyny śrubowej i ramienia dźwigni.
Tłumienie
• Siła osiowa sprężyny wytwarza napięcie wstępne w zespole
tłumiącym (sprężyna i tarcza / stożek cierny)
• Przy każdym ruchu ramię dźwigni powoduje względny ruch
zespołu tłumiącego, któremu towarzyszy tarcie, a przez to
tłumienie.
Napięcie wstępne paska i tłumienie są dobierane niezależnie
odpowiednio do warunków pracy.
Napinacze pasków z hydraulicznym tłumieniem drgań
(1) tłoczysko
(2) komora wysokociśnieniowa / olej
(3) zbiornik / olej
(4) sprężyna
(5) zawór jednokierunkowy
tylko z uszczelnieniem mieszkowym (a):
(6) uszczelnienie mieszkowe
tylko z uszczelnieniem trzonu tłoczyska (b):
(7) mieszki ochronne
(8) uszczelnienie trzonu tłoczyska
(9) prowadnik trzonu tłoczyska
(10) dolny otwór montażowy
(11) górny otwór montażowy
Działanie hydraulicznych napinaczy paska
• Siły napinające i tłumiące są przekazywane przez dźwignię
i rolkę napinacza na pasek.
• Siła napinająca może być dobierana przez zastosowanie
różnych sprężyn i przełożenia dźwigni.
• Siła tłumiąca może być dobierana przez zastosowanie
różnych rozmiarów szczelin:
> im mniejsza szczelina, tym większa siła tłumiąca.
• Ściskanie elementu hydraulicznego powoduje przepływ
oleju z komory wysokociśnieniowej przez szczelinę,
a w rezultacie tłumienie.
• Dzięki zaworowi jednokierunkowemu oddzielającemu
komorę wysokociśnieniową od zbiornika oleju, olej
może przepływać tylko w jednym kierunku (tłumienie
kontrolowane).
• Po zwolnieniu elementu hydraulicznego olej jest wyciągany
ze zbiornika do komory wysokociśnieniowej poprzez zawór
jednokierunkowy.
11
3. Sprzęgiełka alternatora
Każde z urządzeń pomocniczych z przodu silnika ma inny
wpływ na ogólne zachowanie układu pasowego. Element o największym momencie bezwładności, alternator, ma największy
wpływ na napęd urządzeń pomocniczych. Aby izolować alternator od drgań skrętnych wału korbowego, firma INA opracowała
sprzęgiełko alternatora. Jest ono integralną częścią napędu pasowego montowaną na wałku alternatora.
Suwy sprężania i pracy w silnikach spalinowych wiążą się z przyspieszaniem i zwalnianiem wału korbowego. Wynikające z tego
nierównomierności obrotów wału korbowego są przekazywane
na urządzenia pomocnicze silnika poprzez napęd pasowy i powodują nieustanne przyspieszanie i zwalnianie mas rotujących
napędu urządzeń pomocniczych. Wpływa to negatywnie na napęd urządzeń pomocniczych, np. powodując niepożądany hałas, duże siły na napinaczu i pasku, nadmierne drgania paska
oraz jego przedwczesne zużycie.
Sprzęgiełko alternatora na alternatorze
Sprzęgiełka alternatora firmy INA
• Izolują alternator od nieregularności rotacyjnych wału
korbowego w silnikach spalinowych
• Tłumią drgania paska
• Zmniejszają obciążenia napędu pasowego
• Zmniejszają hałas powodowany przez napęd pasowy
• Zwiększają trwałość paska
• Zmniejszają obciążenie i ruch napinacza
• Zwiększają średnią prędkość alternatora w zakresie
obrotów jałowych
• Mają ekonomiczną, modułową budowę, obejmującą
standardowy układ wysprzęglający.
Układy te są stosowane głównie w:
• Silnikach wysokoprężnych
• Silnikach benzynowych z bezpośrednim wtryskiem
• Silnikach dwurzędowych widlastych z odcięciem zespołu
cylindrów
• Układach z zredukowaną prędkością jałową
• Pojazdach z automatyczną skrzynią biegów i dużymi
obciążeniami podczas zmiany biegu
• Zastosowaniach, w których istnieją większe wymagania
dotyczące hałasu dla biegu jałowego (zastosowanie
dwumasowego koła zamachowego)
• Alternatorach o dużym momencie bezwładności
12
3.1 Charakterystyka techniczna i zasada działania
• Nie mają częstotliwości własnej, w odróżnieniu od kół
pasowych z elementami sprężynowymi lub elastomerowymi
pomiędzy pierścieniem wewnętrznym i zewnętrznym
• Zwiększona trwałość paska dzięki:
> tłumieniu drgań paska,
> zmniejszeniu obciążeń napędu paskowego
• Zmniejszenie obciążenia i wychylenia napinacza
> Zwiększenie trwałości napinacza
• Redukcja hałasu na biegu jałowym i podczas włączania /
wyłączania silnika
• Zapobieganie świstom (poślizgowi) paska podczas zmiany
biegu pod pełnym obciążeniem
• W odróżnieniu od sztywnych kół pasowych, nie ma ryzyka
samoodkręcenia z wału alternatora (samoblokujące)
• Mają modułową budowę (standardowy zespół
wysprzęglający). Pozwala to na szybkie i ekonomiczne
dostosowywanie do potrzeb klientów.
Sprzęgiełka alternatora
• Są to elementy składające się z:
> masywnego pierścienia z profilem wielorowkowym
> sprzęgła jednokierunkowego typu tulejowego, z dwoma łożyskami działającymi promieniowo
> pierścienia wewnętrznego z otworem środkującym, w który
wchodzi końcówka wału przekładni oraz profilem wielorowkowym przekazującym moment dokręcający podczas
montażu
> uszczelek po stronie alternatora i przedniej stronie silnika
> osłony od przodu.
• Izolują alternator zamontowany na silniku spalinowym od
drgań skrętnych wału korbowego, zmniejszając wpływ masy
alternatora na napęd paskowy.
> W ten sposób alternator jest napędzany tylko podczas fazy
przyspieszania w nieregularnym ruchu wału korbowego.
Konstrukcja sprzęgiełka alternatora
• Koło pasowe z profile wielorowkowym
• Zespół sprzęgiełka z podwójnym łożyskiem
• Stalowy pierścień wewnętrzny
• Uszczelka wargowa po obu stronach
• Osłona ochronna z tworzywa sztucznego
• Powierzchnia koła pasowego z zabezpieczeniem
antykorozyjnym
13
Typowy układ napędu urządzeń pomocniczych z przodu silnika
• Zastosowanie alternatorów o zwiększonej bezwładności masy (1)
• Standardowy zespół wysprzęglający (sprzęgiełko alternatora) bez częstotliwości własnej (2)
• Tłumienie drgań paska i zwiększenie trwałości paska dzięki sprzęgiełku alternatora (3)
• Zmniejszone obciążenie i wychylenie napinacza, przyczyniające się do zwiększenia trwałości alternatora (4)
• Większa trwałość i mniejszy hałas (5)
14
Nierównomierności obrotów wału korbowego
W silniku czterocylindrowym częstotliwość nieregularności obrotów odpowiada amplitudom składowych częstotliwości drugiego
rzędu, tj. dwóm procesom zapłonu na obrót. Stąd, na przykład,
prędkość silnika wysokoprężnego o nieregularności obrotowej wynoszącej 40% i średniej prędkości silnika wynoszącej
800 obr./min. waha się pomiędzy 640 obr./min. i 960 obr./min.
przy częstotliwości 26,7 Hz.
Okresowe procesy spalania w tłokowym silniku spalinowym
powodują znaczącą nieregularność obrotów wału korbowego,
przekazywaną przez napęd pasowy na urządzenia pomocnicze
silnika. Nieregularności są wynikiem suwów sprężania i pracy w
silniku. Suw pracy (1) powoduje przyspieszanie wału korbowego, podczas gdy suwy sprężania i wydechu (2) powodują jego
zwalnianie.
Przyczyny nierównomiernych obrotów wału korbowego
15
Reakcje te obejmują, na przykład, nadmierny hałas, duże siły
na napinaczu i pasku, zwiększone drgania paska oraz przedwczesne jego zużycie.
W zależności od koncepcji napędu urządzeń pomocniczych, jak
również poziomu obciążenia silnika i urządzeń pomocniczych
z przodu silnika, przyspieszanie i zwalnianie mas może powodować niepożądane reakcje w układzie napędu pasowego.
Oddziaływanie na napęd urządzeń pomocniczych z przodu silnika
Oddziaływanie na napęd urządzeń pomocniczych z przodu silnika
(1) Warunki pracy bez sprzęgiełka alternatora
(2) Warunki pracy ze sprzęgiełkiem alternatora
16
Wysprzęglanie alternatora
ternatorów, mających generalnie większy moment bezwładności, a przez to większy wpływ na napęd pasowy. Aby oddzielić
alternator od nieregularności obrotów wału korbowego, firma
INA opracowała sprzęgiełko alternatora, które jest montowane
na wale alternatora i zintegrowane z napędem pasowym. Sprzęgiełka alternatora są produkowane masowo od roku 1995, co
potwierdza bogate doświadczenie firmy w produkcji masowej.
Każde z urządzeń pomocniczych z przodu silnika oddziałuje w różny sposób na ogólne zachowanie napędu pasowego.
Alternator, zaprojektowany tak, aby mieć największy moment
bezwładności, jak również największe przełożenie (i = 2,5 …
3,2), w największym stopniu wpływa na napęd urządzeń pomocniczych. Rosnące zapotrzebowanie na energię elektryczną
dodatkowo pociąga za sobą stosowanie coraz silniejszych al-
Wysprzęglanie alternatora przez sprzęgiełko alternatora
rpm
rpm
17
Zasada działania
Podczas zmiany biegów, wał alternatora jest także odłączany
od zmniejszających się obrotów silnika. Zapobiega to niepożądanym hałasom spowodowanym poślizgiem paska. Pobór
mocy powoduje zwalnianie alternatora. W rezultacie, różnica
prędkości pomiędzy wałkiem alternatora i kołem pasowym
ulega niewielkiemu zmniejszeniu w miarę wzrostu obciążenia
alternatora. Nie wpływa to jednakże niekorzystnie na efekt
optymalizujący osiągany dzięki sprzęgiełku alternatora.
Efekt wysprzęglania wynika z energii kinetycznej wirnika alternatora wyprzedzającego koło pasowe zwalniane przez pasek
i występuje zazwyczaj przy prędkościach obrotowych silnika
poniżej 2000 obr./min. Zależy on w dużym stopniu od koncepcji napędu, amplitudy nieregularności obrotów wału korbowego, elastyczności paska, obciążenia elektrycznego alternatora
i jego momentu bezwładności. W rezultacie, alternator jest napędzany jedynie podczas ruchu przyspieszającego przy nieregularnych obrotach wału korbowego.
Wpływ sprzęgiełka alternatora na prędkość alternatora
prędkość silnika: 500 obr./min.
rpm
alternator
nieobciążony
prędkość alternatora
alternator
napędowe koło pasowe
0,2 sekundy
prędkość silnika: 500 obr./min.
rpm
obciążenie
alternatora
= 90A
prędkość alternatora
alternator
napędowe koło pasowe
0,2 sekundy
18
Pomiary w silniku spalinowym
Ponadto, obciążenia minimalne zostały nieco zwiększone, co
z kolei zapobiega poślizgowi paska. Amplituda drgań napinacza paska została zmniejszona z 8 mm do 2 mm. W rezultacie,
obciążenie na pasku zostało znacząco zmniejszone, co z kolei
bardzo zwiększyło trwałość paska. Zmniejszenie obciążenia
i zużycia zwiększyło także okres eksploatacji paska.
Pomiary sił dynamicznych występujących w napędzie urządzeń pomocniczych ujawniają przewagę sprzęgiełka alternatora nad stałym kołem pasowym. Pomiarów dokonano dla
określenia siły napięcia paska na rolce prowadzącej oraz ruchu rolki napinającej. W zależności od kolejności zapłonu, siła
napięcia paska zmienia się od wartości górnej do dolnej. Wyniki pokazują, że dzięki sprzęgiełku alternatora maksymalne
obciążenia można zmniejszyć z 1300 Nm do 800 Nm.
Siła napięcia paska na rolce pośredniej i ruch wałka napinacza zmierzone w czterocylindrowym silniku
Siła napięcia paska na rolce prowadzącej
górna wartość
bez sprzęgiełka
ze sprzęgiełkiem
punkt pomiaru na rolce
prowadzącej
dolna wartość
rpm
prędkość wału korbowego
Ruch rolki napinającej
bez sprzęgiełka
ze sprzęgiełkiem
sprzęgiełko alternatora
punkt pomiaru
rolka napinająca
rpm
prędkość wału korbowego
19
3.2 Budowa sprzęgiełka alternatora
Budowa sprzęgiełka alternatora firmy INA
Zmniejsza to znacząco hałas paska na kole pasowym, ponieważ pasek nie jest sztywno prowadzony na kole napędowym alternatora. Otwór w sprzęgiełku pozwalający na
montaż do alternatora jest wykonany w taki sposób, że nie
są wymagane żadne zmiany wałka alternatora. Pierścień
wewnętrzny jest montowany na wałku za pomocą gwintu
drobnozwojowego. Wielowpust (6) ma na celu przenoszenie
momentu dokręcenia. Osłona ochronna z przodu zabezpiecza zespół sprzęgiełka przed brudem i rozbryzgami wody.
Widoczna powierzchnia koła pasowego jest zabezpieczona
powłoką antykorozyjną.
Sprzęgiełko alternatora składa się z następujących elementów: koło pasowe (1), zespół sprzęgiełka (2) ze zintegrowanymi łożyskami promieniowymi (3) oraz tuleja wewnętrzna
o zmiennym kształcie (4), pierścień wewnętrzny (5) z naciętym wielowpustem (6), uszczelka elastomerowa (7), płytka
oporowa z uszczelką wargową (8) i osłona ochronna z tworzywa sztucznego (9). Pierścień wewnętrzny i koło pasowe
są obrobione do wymaganego kształtu. Modułowa koncepcja sprzęgiełek alternatora firmy INA pozwala na szybkie
dostosowanie produkcji do wymaganej specyfikacji. Dzięki
luzowi osiowemu, prowadzenie paska jest samoustawne.
20
3.3 Przechowywanie sprzęgiełek alternatora i postępowanie ze sprzęgiełkami
Sprzęgiełka alternatora muszą być traktowane przed montażem i podczas niego z dużą ostrożnością.
Sprzęgiełka należy montować bardzo ostrożnie, aby zapewnić ich poprawne działanie.
Przechowywanie
Montaż
Sprzęgiełka alternatora są przesyłane zakonserwowane na sucho i zapakowane w papier antykorozyjny (VCI). Wyrób należy
przechowywać:
Postępowanie ze sprzęgiełkami
W zależności od wymagań klienta, sprzęgiełka alternatora są dostarczane w opakowaniach jednostkowych lub zbiorczych. Koło
pasowe i pierścień wewnętrzny sprzęgiełka alternatora to elementy toczone, nieutwardzane, wykonane ze stali automatowej.
Dla uniknięcia uszkodzenia, w szczególności profilu wielorowkowego, części należy traktować z dużą ostrożnością.
> w oryginalnym opakowaniu
> w suchym, czystym pomieszczeniu, w stałej temperaturze
otoczenia
> przy wilgotności względnej poniżej 65%
Montaż na alternatorze
Koło pasowe należy dokręcać momentem 80 Nm (maks. 85 Nm)
z użyciem klucza dynamometrycznego.
Okres przechowywania jest ograniczony okresem przydatności smaru. Opakowanie należy zdejmować bezpośrednio
przed zainstalowaniem sprzęgiełka alternatora. Po wyjęciu
kilku wyrobów z opakowania zbiorczego, opakowanie to należy ponownie szczelnie zamknąć. Zabezpieczenie przez lotne
inhibitory korozji wydzielane przez papier antykorozyjny jest
możliwe jedynie przy szczelnie zamkniętym opakowaniu.
Montaż osłony ochronnej
Wewnętrzna lub zewnętrzna zatrzaskowa osłona ochronna wymaga przyłożenia siły wynoszącej ok. 10 N. Osłonę można łatwo
zamontować ręcznie. Pasuje ona do szeregu różnych wyrobów
produkcji masowej. Osłony ochronne są jednorazowe, ponieważ
podczas demontażu ulegają łatwo uszkodzeniu. Montaż sprzęgiełka alternatora bez osłony ochronnej jest niedopuszczalny,
ponieważ pociąga za sobą brak uszczelnienia.
Demontaż
Demontaż sprzęgiełka alternatora wymaga użycia jednego z następujących narzędzi - w zależności od sytuacji i dostępnego
miejsca należy użyć długich lub krótkich narzędzi specjalnych.
Narzędzia montażowe - krótkie
Narzędzia montażowe - długie
Torx
Torx
Nr części: 400 0235 10
Nr części: 400 0201 10
Multipoint
Multipoint
Nr części: 400 0234 10
Nr części: 400 0200 10
21
3.4 Test działania
Ocena działania sprzęgiełka alternatora po zamontowaniu jest bardzo trudna. Z tego względu zaleca się, aby najpierw zdemontować sprzęgiełko alternatora.
Test działania
1
>
Chwycić pierścień wewnętrzny kciukiem
i palcem wskazującym jednej dłoni
2
>
Zacisnąć kciuk i palec wskazujący wokół
pierścienia zewnętrznego
3
>
Obrócić pierścień zewnętrzny w kierunku działania napędu alternatora, trzymając jednocześnie
nieruchomo pierścień wewnętrzny. Jeżeli sprzęgiełko działa prawidłowo, pierścień zewnętrzny
nie powinien się poruszyć.
4
>
Obrócić pierścień zewnętrzny w kierunku odwrotnym do kierunku działania napędu alternatora,
trzymając jednocześnie nieruchomo pierścień wewnętrzny. Jeżeli sprzęgiełko działa
prawidłowo, pierścień zewnętrzny powinien się poruszyć z lekkim oporem.
>
Jeżeli choć jeden z powyższych testów nie zakończy się pomyślnie,
należy bezzwłocznie wymienić sprzęgiełko.
22
4. Diagnoza uszkodzeń
Uszkodzony ogranicznik, języczek napinacza wygięty/złamany
Przyczyna:
> Niewłaściwa regulacja napinacza.
• Błąd montażu
Przebarwienia od obrzeża do środka
Przyczyna:
> Poślizg paska
Uwaga:
Nieprawidłowe działanie w układzie pasowym,
np. usterka pompy wody lub niedostateczny
naciąg paska.
Ślady tarcia paska na burcie rolki napinającej / prowadzącej
Przyczyna:
> Niewspółosiowość
Uwaga:
Przesunięcie paska wskutek np. usterki łożyska
pompy cieczy chłodzącej itp.
23
Uszkodzenie otworu montażowego hydraulicznego napinacza paska
Przyczyna:
> Normalne zużycie eksploatacyjne napinacza paska
> Poluzowanie śruby mocującej w otworze i niedokręcenie
właściwym momentem
> Wadliwe sprzęgiełko alternatora (jeżeli jest zamontowane)
Wycieki oleju na uszczelnieniu mieszkowym hydraulicznego napinacza paska
Przyczyna:
> Pęknięcie mieszków
• Nieprawidłowy montaż
Uszkodzenie mieszków podczas montażu
Silne zużycie końcówek profilu
Przyczyna:
> Niedostateczny naciąg paska powodujący jego poślizg na
sprzęgiełku alternatora
> Niewłaściwe działanie sprzęgiełka alternatora
Zużycie prowadników
Przyczyna:
> Niewspółosiowość rolek i urządzeń pomocniczych
> Nieprawidłowy montaż paska
24
5. Obsługa
Ważne: zawsze należy przestrzegać terminów kontroli i wymiany
elementów napędu pasowego wskazanych przez producenta
Napęd urządzeń pomocniczych - lista kontrolna
obsługi
Napęd rozrządu - lista kontrolna obsługi
1. Sprawdzić stan paska rozrządu.
2. Kiedy i przy jakim przebiegu wymieniany był pasek
rozrządu?
3. Czy dostępny jest rejestr kontroli pojazdu? Czy samochód
był regularnie serwisowany?
4. Czy samochód był użytkowany w trudnych warunkach
eksploatacyjnych, powodujących skrócenie okresów
wymiany elementów napędu paska rozrządu?
5. Czy urządzenia pomocnicze związane z paskiem rozrządu
są w dobrym stanie, na przykład wałek rozrządu, pompa
płynu chłodzącego, pompa wspomagania kierownicy? Czy
hałasują?
6. Za pomocą narzędzia pomiarowego zmierzyć naciąg paska
w układach ze „sztywnymi” rolkami napinającymi i w razie
potrzeby skorygować.
7. Sprawdzić rolki napinające z tworzywa sztucznego pod
kątem zużycia.
8. Sprawdzić uszczelnienia łożysk pod kątem wycieków.
9. Sprawdzić części pod kątem korozji.
10. Czy ogólny stan paska rozrządu pozwala na
zagwarantowanie bezawaryjnej eksploatacji do czasu
następnego planowego przeglądu?
1. Sprawdzić stan paska wielorowkowego.
2. Sprawdzić ustawienia automatycznych napinaczy paska.
3. Za pomocą narzędzia pomiarowego zmierzyć naciąg paska
w układach ze „sztywnymi” rolkami napinającymi i w razie
potrzeby skorygować.
4. Sprawdzić stan rolek profilowanych.
5. Upewnić się, że osłony ochronne są założone.
6. Sprawdzić otwory montażowe napinaczy hydraulicznych
pod kątem uszkodzeń i uszczelniacze mieszkowe pod
kątem wycieków oleju.
7. Sprawdzić, czy napinacz paska obraca się swobodnie
w całym zakresie wychylenia.
8. Sprawdzić części pod kątem korozji.
Napęd urządzeń pomocniczych - możliwe
przyczyny awarii
•
•
•
•
•
•
Zbyt silne lub zbyt słabe napięcie paska,
Zabrudzenia w napędzie paskowym,
Zużyty pasek wielorowkowy,
Pasek częściowo popękany,
Suche wargi uszczelnienia łożyska powodujące piski,
Wyciek smaru z łożysk:
> Brak osłon ochronnych!
• Uszkodzony napinacz hydrauliczny paska:
> Wyciek oleju z napinacza paska,
• Uszkodzone sprzęgiełko alternatora:
> Pasek wielorowkowy łopocze i piszczy!
Uwaga:
Uszkodzony pasek rozrządu może spowodować poważne uszkodzenie silnika, pociągające za sobą znaczne koszty naprawy.
Koszt wymiany paska rozrządu jest dużo niższy niż koszt naprawy
awarii silnika spowodowanej przez wadliwy pasek rozrządu. Niezawodność paska rozrządu nie może budzić żadnych zastrzeżeń.
W razie wątpliwości zawsze należy doradzać klientowi wymianę
paska.
Napęd rozrządu - możliwe przyczyny awarii
•
•
•
•
•
•
Zbyt silne lub zbyt słabe napięcie paska,
Zabrudzenia w napędzie pasowym,
Zużycie krawędzi paska,
Zużycie bocznych powierzchni zębów,
Suche wargi uszczelnienia łożyska powodujące piski,
Luz łożyska poniżej wartości minimalnej w wyniku
zdeformowania pierścienia wewnętrznego łożyska:
> Niewłaściwy moment dokręcenia,
• Uszkodzone powierzchnie robocze kół,
• Zużyty smar w łożyskach wskutek przekroczenia okresu
eksploatacji.
25
Notatki
26
Notatki
27
Email: [email protected]
www.Schaeffler-Aftermarket.pl
944 1000 240 2180/3.0/8.2008/OD-PL
Telefon : +48 / 22 / 878 31 65
Fax :
+48 / 22 / 878 31 64