Ремень ГРМ (распредвал)
В поршневом двигателе ремень ГРМ (также называемый распределительным ремнем ), цепь ГРМ или комплект зубчатых шестерен являются скоропортящимися компонентами, используемыми для синхронизации вращения коленчатого вала и распределительного вала . двигателя Эта синхронизация гарантирует, что клапаны открываются и закрываются в нужное время в зависимости от положения поршней.
Дизайн
[ редактировать ]В большинстве поршневых двигателей распределительный вал (ы) механически соединен с коленчатым валом . Коленчатый вал приводит в движение распределительный вал (через ремень ГРМ, цепь ГРМ или шестерни), который, в свою очередь, приводит в действие впускные и выпускные клапаны . [1] Эти клапаны позволяют двигателю вдыхать воздух (или топливовоздушную смесь) и выдыхать выхлопные газы. [2]
Наиболее распространенными устройствами для передачи привода являются зубчатые резиновые ремни, металлические цепи ГРМ или набор шестерен. Зубья ремня/цепи/шестерен входят в зацепление как с коленчатым, так и с распределительным валом(ами), тем самым синхронизируя их движение.
Во многих старых двигателях с верхним расположением клапанов распределительный вал расположен в блоке рядом с коленчатым валом, поэтому для привода распределительного вала часто используется простая зубчатая система. В двигателях с верхним расположением распредвала чаще всего используются ремни ГРМ или цепи ГРМ, поскольку они лучше подходят для передачи привода на большие расстояния. Ремни ГРМ были обычным явлением на автомобилях массового производства до 1970-х и 1980-х годов. [ нужна ссылка ] однако с 1990-х годов цепи ГРМ стали более распространенными из-за необходимости интервалов замены при использовании ремней ГРМ.
Зубчатые резиновые ремни
[ редактировать ]Словосочетание «ремень ГРМ» обычно относится к резиновому зубчатому ремню . Преимуществами ремней ГРМ обычно являются более низкая стоимость, снижение потерь на трение, [ нужна ссылка ] меньше шума и что ремни традиционно не требуют смазки. [3] Основным недостатком является то, что ремни со временем изнашиваются, поэтому замену ремня рекомендуется производить через определенные промежутки времени. [4] [5] двигателя заменить и водяной насос Часто рекомендуется одновременно , так как водяной насос также подвержен износу и легко доступен при замене ремня ГРМ.
Ремни ГРМ обычно располагаются перед двигателем и часто за крышкой для защиты от пыли и мусора. Однако с 2008 года в некоторых двигателях используются «мокрые ремни ГРМ», при которых ремень смазывается моторным маслом для уменьшения трения. [6] В некоторых конструкциях двигателей ремень ГРМ также может использоваться для привода других компонентов, таких как водяной насос и масляный насос .
Строительство
[ редактировать ]Ремень ГРМ обычно изготавливается из резины, хотя некоторые ремни изготавливаются из полиуретана или неопрена. [7] [8] Структура ремня усилена кордовыми волокнами (действующими как натяжные элементы ). [9] а зубчатая поверхность усилена тканевым покрытием. [10]
Резина разрушается при повышении температуры и при контакте с моторным маслом . Таким образом, срок службы ремня ГРМ снижается в горячих или негерметичных двигателях. Кроме того, на срок службы армирующих кордов влияют вода и антифриз, поэтому важно, чтобы ремень, который может подвергаться воздействию воды, мог быстро сливать воду.
Зубья старых ремней имеют трапециевидную форму, что приводит к их высокому износу. [ нужна ссылка ] Новые технологии производства позволяют создавать изогнутые зубы, которые работают тише и служат дольше.
Ремни ГРМ, указанные производителем, могут растягиваться на высоких оборотах. [ нужна ссылка ] замедляя кулачок и, следовательно, зажигание. [11] Более прочные ремни вторичного рынка не растягиваются, и синхронизация сохраняется. [12] При проектировании ремня ГРМ более широкий ремень увеличивает его прочность, однако более узкий ремень снижает вес и трение. [13]
Обычными причинами отказа ремней ГРМ являются либо сорванные зубья (в результате чего остается гладкая часть ремня, где ведущая шестерня будет проскальзывать), либо расслоение и распутывание сердцевин волокон. Поломка ремня из-за особенностей его высокопрочных волокон случается редко. [14] Часто упускаемый из виду мусор и грязь, которые смешиваются с маслом и смазкой, могут медленно изнашивать ремень и материалы, ускоряя процесс износа, вызывая преждевременный выход ремня из строя. [15]
История
[ редактировать ]Зубчатые ремни были изобретены в начале 1940-х годов для использования на текстильных фабриках. [16] Первым известным автомобильным двигателем, в котором использовался ремень ГРМ, был американский гоночный автомобиль Devin-Panhard 1954 года , в котором использовался двигатель, преобразованный из толкателей в верхние распределительные валы за счет использования зубчатого ремня, произведенного компанией Gilmer. [17] [18] Этот автомобиль выиграл национальный чемпионат Клуба спортивных автомобилей Америки (SCCA) в 1956 году. [19]
Glas 1004 1962 года был первым серийным автомобилем, в котором использовался ремень ГРМ. 1966 года Двигатель Pontiac OHC Six был первым серийным автомобилем в США, в котором использовался ремень ГРМ. [20] [21] 1966 года в то время как двигатель Fiat Twin Cam был первым двигателем массового производства, в котором использовался ремень ГРМ с двумя распределительными валами.
Цепи ГРМ
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( март 2022 г. ) |
Металлические цепи ГРМ получили более широкое распространение в двигателях автомобилей, выпускаемых с 1990-х годов, из-за отсутствия регулярного технического обслуживания по замене резинового ремня ГРМ. Хотя сами цепи подвержены минимальному износу, смазка цепи или выход из строя натяжителя и направляющих цепи могут вызвать проблемы с обслуживанием. В отличие от ремней ГРМ на резиновой основе, которые не дают признаков разрыва во время движения, существуют ранние симптомы износа системы цепи ГРМ, в том числе дребезжащий шум в передней части двигателя. [22]
В большинстве двигателей с толкателем , в которых коленчатый и распределительный вал расположены очень близко друг к другу, используется короткая цепная передача, а не прямая зубчатая передача. Это связано с тем, что зубчатые передачи страдают от частого изменения крутящего момента, поскольку профили кулачков «отталкиваются» от привода кривошипа, что приводит к чрезмерному шуму и износу. [ нужна ссылка ]
Зубчатые передачи
[ редактировать ]Зубчатые передачи используются в различных двигателях с верхним расположением клапанов из-за непосредственной близости распределительного вала к коленчатому валу.
При использовании прямого привода вместо стальных шестерен часто используются шестерни, покрытые волокном или нейлоном, обладающие большей устойчивостью. Однако в коммерческих двигателях и авиационных двигателях используются только стальные шестерни, поскольку эти другие материалы могут выйти из строя внезапно и без предупреждения. [23]
Последствия неудачи
[ редактировать ]
Выход из строя системы газораспределения приведет к невозможности запуска двигателя. Во многих современных автомобилях используются интерференционные двигатели , которые могут получить катастрофические повреждения в случае отказа системы газораспределения. [24] так как потеря синхронизации между коленвалом и распредвалом приведет к столкновению клапанов с поршнями.
Предупреждающими признаками необходимости замены цепи ГРМ являются: [25]
- более поздних моделей Приложения VVT будут генерировать коды двигателя и проверять индикаторы двигателя до того, как двигатель начнет дребезжать.
- Старые приложения, не поддерживающие VVT, будут вызывать дребезжание двигателя.
Помимо самого ремня/цепи, также распространенной является поломка натяжителя и/или различных подшипников шестерни и натяжного ролика, что приводит к сходу ремня/цепи с рельсов. Кроме того, в двигателях, где ремень ГРМ приводит в движение водяной насос, отказ водяного насоса может привести к его заклиниванию, что может привести к разрыву ремня или цепи ГРМ. По этой причине ремни и цепи ГРМ часто продаются как часть комплекта с водяным насосом, натяжителем и натяжными роликами, так что эти детали можно заменить, чтобы предотвратить выход из строя ремня или цепи ГРМ из-за выхода из строя этих деталей.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Ремень ГРМ: проблемы, натяжитель, что будет если порвется, когда заменить» . www.samarins.com . Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ «Система газораспределения двигателя» . www.grc.nasa.gov . Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ «Все о ремне ГРМ вашего автомобиля» . www.carparts.com . Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ «Gates — Руководство по замене ремня ГРМ с иллюстрацией установки ремня ГРМ V6, списком двигателей и рекомендациями по замене» . Корпорация Гейтс. Архивировано из оригинала 16 октября 2007 г. Проверено 23 октября 2010 г.
- ^ «Все дело в времени» . Совет по уходу за автомобилем. 2008. Архивировано из оригинала 30 октября 2010 г. Проверено 23 октября 2010 г.
- ^ Дейтон, Томас (29 мая 2018 г.). «Масляные ременные приводы ГРМ: знак времени в автомобильной промышленности» . Журнал «Контрман» . Проверено 31 октября 2021 г.
- ^ «Ремни ГРМ — GT2, T5, XL и другие | Американская корпорация по ремням» . Белт Корпорейшн Америки . Архивировано из оригинала 19 августа 2016 г. Проверено 20 апреля 2017 г.
- ^ «Справочник по ремням и шкивам ГРМ» (PDF) . Продукты Stock Drive / Sterling Instrument . Проверено 20 апреля 2017 г.
- ^ Карли, Ларри (2005). «Цепи, шестерни и ремни ГРМ» . Интернет-библиотека автомобильно-технических статей Карли . AA1Car Помощь в диагностическом ремонте автомобилей . Проверено 9 июня 2006 г. - «Вопреки тому, что вы думаете, резиновые ремни ГРМ не растягиваются с накопленным пробегом и износом. Они армированы нитями стекловолокна, что делает их практически нерастягиваемыми. После того, как коленчатый вал проделал цепь привода кулачка миллионы раз, нити могут стать хрупкий и может начать ломаться. В конце концов армирующие шнуры рвутся, ремень рвется и двигатель глохнет».
- ^ Справочник по склеиванию резины . Брайан Кроутер, Rapra Technology Limited. Шрусбери, Шропшир [Англия]: Rapra Technology Ltd., 2001. ISBN. 1-85957-167-0 . OCLC 46713394 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Симмонс, Кейт (февраль 2009 г.). «Время для победы: момент зажигания для максимальной производительности» . Журнал Circle Track. Архивировано из оригинала 12 августа 2012 г. Проверено 23 октября 2010 г.
- ^ «Goodyear разрабатывает новый ремень привода распредвала NASCAR» . Ассоциация PR Newswire. 2006. Архивировано из оригинала 21 октября 2012 г. Проверено 23 октября 2010 г.
- ^ «Обзор Mitsubishi Galant 2005 года выпуска» . Автоканал. 24 октября 2004 г. Проверено 23 октября 2010 г.
- ^ «Основы проектирования: Тема № 5 — Элементы передачи мощности I» (PDF) . Массачусетский технологический институт . Проверено 20 апреля 2017 г.
- ^ «6 основных причин выхода из строя ремня ГРМ — Insight — Acorn Industrial Services» . www.acorn-ind.co.uk . Август 2016 года . Проверено 20 апреля 2017 г.
- ^ «Ремни ГРМ» (PDF) . Training.bsc.com.au .
- ^ Ритч, Оси (май 1957 г.). «Маленький ствол… большая тяга!» . Иллюстрированные спортивные автомобили . Архивировано из оригинала 8 апреля 2014 года . Проверено 9 апреля 2008 г.
- ^ Темпл, Стив (2004). «Вот ваш ремень ГРМ: синхронизация распределительного и коленчатого валов» . Секрет производства . Продвинутые автозапчасти. Архивировано из оригинала 13 апреля 2006 г. Проверено 9 июня 2006 г.
В более ранних двигателях распределительные валы часто приводились в движение от коленчатого вала. Позже конструкторы силовой установки разработали цепные приводы в конфигурациях с верхним расположением клапанов, которые обеспечили некоторую гибкость в размещении распределительного вала, чтобы можно было использовать более короткие толкатели для большей производительности и эффективности. Двигатели с длинными цепями иногда имели тенденцию раскачиваться и вызывать проблемы. Единственной альтернативой была шумная и сложная многоступенчатая передача, пока в 1945 году не был изобретен зубчатый резиновый зубчатый ремень ГРМ. Сегодня привод кулачкового ремня ГРМ используется в таких выдающихся автомобилях, как Феррари, Мерседес, Кадиллак, Корвет, БМВ, Альфа Ромео, Порше и др.
- ^ Ритч, Оси (май 1957 г.). «Маленький ствол… большая тяга!» . Иллюстрированные спортивные автомобили . Архивировано из оригинала 8 апреля 2014 года . Проверено 9 апреля 2008 г.
- ^ «Внутри Pontiac OHC 6 1966 года выпуска» . www.macsmotorcitygarage.com . 12 ноября 2020 г. Проверено 14 марта 2022 г.
- ^ Норбай, Ян П. (1984). «Расширение совершенства: 5-я и 3-я серии» . BMW — машины для вождения Баварии . Скоки, Иллинойс: Publications International. п. 191 . ISBN 0-517-42464-9 .
- ^ Сигел, Ира (5 апреля 2007 г.). «Грохот может быть из-за изношенной цепи ГРМ» . Чикаго Сан Таймс . Архивировано из оригинала 1 октября 2011 года . Проверено 23 октября 2010 г.
- ^ Скотт, Джордж. «Ремни и цепи ГРМ» . Econofix.com . Джордж Скотт . Проверено 8 мая 2012 г.
- ^ Беннеком, Фред Ван (2005). «Качество ремня ГРМ автомобиля Audi A4» . Архивировано из оригинала 11 июля 2011 г. Проверено 23 октября 2010 г.
Пример ремня Audi, который порвался до рекомендованного интервала замены.
- ^ «Часто задаваемые вопросы о системе цепи ГРМ» . Клойс. 11 ноября 2019 г.