Ремни – детали, ставшие неотъемлемыми компонентами современного мотора

Чем можно передать крутящий момент?

Для привода насосов системы охлаждения и навесных агрегатов, таких как генератор, усилитель руля и др., используются клиновые и многоручьевые ремни. А вот привод одной из наиболее важных систем автомобиля – клапанного механизма газораспределения, или сокращенно ГРМ, не только отвечающей за механизм подачи необходимых для работы двигателя топлива и воздуха и отвод выхлопных газов, но также обеспечивающей необходимую синхронную работу кривошипно-поршневого механизма и системы управления клапанами, осуществляется в большей части современных автомобилей зубчатым, или синхронным, ремнем.

Кроме зубчатых ремней, для передачи мощности от коленчатого вала к распредвалам используются моторные цепи. Также существуют конструкции, в которых используются шестерни. Привод с помощью зубчатой передачи использовался достаточно широко ранее, в двигателях с нижним расположением распределительного вала, в т.ч. и в дизелях. При должном смазывании зубчатого зацепления такое конструктивное решение отличается надежностью и большим эксплуатационным ресурсом.

Но и минусов у конструкции достаточно. Во-первых, работа шестерен создает повышенный шум, во-вторых, для надежной работы зубчатого зацепления должны быть точно выдержаны межцентровые расстояния между шестернями, а зубья контактирующих шестерен должны иметь одинаковую твердость. К тому же массивная конструкция не вписывается в тенденцию снижения массы автомобиля, действующую в автостроении.

Эксперты отмечают сегодня рост использования цепных конструкций в приводах ГРМ. Моторная цепь, одинарная, двойная или зубчатая, является надежнейшим элементом системы ГРМ, обрывы цепи крайне редки, и причиной в редких случаях обрыва оказывался либо дефектный натяжитель, либо посторонний предмет, попавший в цепь. Цепи без замены нередко выдерживают пробег в 300 и даже в 500 и более тыс. км, т.е. практически в течение всего срока эксплуатации автомобиля не понадобится менять цепь.

Но для автопроизводителя использование цепи повышает себестоимость автомобиля по сравнению с применением зубчатого ремня. К минусам цепной передачи относят также создаваемый при работе высокий шумовой фон. При выборе конструктором цепной передачи несколько усложняется конструкция блока и головки блока цилиндров, появляется необходимость использования натяжных приспособлений, к тому же цепная конструкция довольно массивна.

Привод распределительного вала зубчатым ремнем стал компромиссным решением и получил огромное распространение. Преимущества очевидны: себестоимость изготовления ремней невысокая, ременная передача позволяет снизить массу узла, уменьшить шум. Зубчатым ремням не требуется, и даже противопоказана, смазка, использование гибких ремней позволяет даже упростить конструкцию двигателя.

Однако недостатки есть, и главный в том, что ремень имеет невысокую надежность. Не в пользу ремней и тот факт, что они «не переносят» попадания на них масел и других химических автокомпонентов, проникающих через негерметичные сальники. Очень чувствительны ремни и к попаданию пыли через неплотности в защитных кожухах. Иногда ремень исключается конструктором двигателя еще и по той причине, что цепь дает возможность уменьшить длину мотора, по сравнению с «ременным» вариантом, на 20–25 мм.

Кроме распредвалов со звездочками или шестернями, натяжных роликов для зубчатого ремня или башмаков – для цепи, направляющих роликов, привод ГРМ может приводить в действие помпу, масляный насос, балансирные валы, в дизельных двигателях – ТНВД и т.д.

Обычно в системе действуют два ремня или ремень и цепь. Ремень либо цепь приводит в действие механизм ГРМ, а второй ремень – дополнительное оборудование.

Кто производит лучшие ремни ГРМ?

Одним из крупнейших производителей приводных ремней в мире является американская компания Gates Rubber Company, на нашем рынке ремни этой компании представлены под торговой маркой PowerGrip. Корпорация основана в 1911 г., а в 1927 г. был выпущен первый клиновой ремень. Сегодня Gates контролирует более 90% мирового рынка приводных ремней высокого качества, используемых во многих отраслях индустрии.

На условное второе место среди производителей ремней на нашем рынке претендует компания Dayco из Италии. Часть выпускаемых компанией ремней имеют логотип известной марки Pirelli. На следующую позицию в списке можно смело отнести концерн Continental. Приводные ремни, выпускаемые этой немецкой компанией, представлены у нас под торговой маркой ContiTech.

К крупным производителям приводных ремней в мире относится еще одна немецкая компания, Arntz Optibelt Group, которая ведет историю с 1872 г., а первый свой клиновой ремень произвела еще в 1948 г. Сегодня компания поставляет ремни на конвейеры Porsche, BMW, VAG и др. производителей, выпускает большой ассортимент ремней на легковые и коммерческие автомобили, произведенные в Европе, Корее, Японии, России и др. странах.

Английская компания Quinton Hazell Automotive Ltd., или QH, производит большой и разнообразный ассортимент автозапчастей, включающий более 38 тыс. наименований деталей более чем в 40 товарных группах. Компания предлагает в т.ч. и наборы приводных ремней, комплекты ремней ГРМ, натяжители. С 1946 г. QH производит широкий спектр запчастей и расходных материалов для европейских и японских автомобилей. Вся продукция производится на европейских предприятиях, отличается высоким стабильным качеством. Компания сертифицирована в соответствии с европейскими требованиями. Ремни QH поставляются более чем в 150 стран мира, в т.ч. и в Россию.

Существуют и другие, относительно мелкие, производители, продукция которых представлена на нашем рынке под известными марками фирм-переупаковщиков, еще именуемые ребрендерами. Компании Bosch, TRW и др., а частично и компании из группы лидеров отрасли продукцию, произведенную в Европе, а также в Малайзии, Индии, Тайване, Китае и Эмиратах, продают на нашем рынке под своими брендами. Справедливости ради надо отметить, что, дорожа своей маркой, переупаковщики стараются контролировать качество реализуемой продукции.

Как устроен зубчатый ремень?

Синтетический каучук, из которого изготавливают зубчатые ремни, имеет более высокую термостойкость, чем натуральные каучуки, но неустойчив к воздействию химических веществ, особенно на основе силиконов и углеводородов. Поэтому масла, смазки, топливо и растворители при попадании на ремень вызывают его развулканизирование, расслаивание, в результате чего прочность ремня стремительно падает. Некоторые автолюбители для удаления «писка» ремня пытаются его протереть различными химсредствами. Этого делать категорически нельзя, и, скорее всего, такое вмешательство в работу механизма закончится поломкой двигателя.

Внутри ремня находится корд из жаропрочного стекловолокна, благодаря которому ремень выдерживает значительные нагрузки на растяжение. При нагреве ремня во время эксплуатации от трения и тепла, выделяемого двигателем, практически теряется его способность к растяжению, в т.ч. и к тепловому расширению, риск перескакивания через зуб или возможность разрыва ремня сводятся к минимуму.

Но у стекловолоконного корда главный недостаток – он «боится» значительных перегибов. При перегибах могут возникать трещины в ремне, резко падает сопротивление материала к растяжению и возникает риск разрыва ремня. Поэтому специалисты настоятельно рекомендуют не вытаскивать ремни из фабричных упаковок без необходимости, а если ремень все-таки вытащили, то не упаковывать его обратно, чтобы не гнуть ремень лишний раз. На ремнях с кордом из стекловолокна на наружной поверхности производитель наносит специальное предупреждение «Не сгибать».

Профиль зубьев должен соответствовать впадинам на венцах шкивов, разновидностей профилей более десяти. Снаружи зубья покрывают специальная ткань или тефлон, которые усиливают профиль зуба, упрочняют его, а также снижают трение между зубьями ремня и шкива. Для увеличения прочности ремня все его элементы вулканизируются. Большинство производителей наносит на наружную поверхность ремня маркировку.

Когда менять ремень?

Для владельцев автомобилей и механиков очень важна информация о дате выпуска ремня. В соответствии с рекомендациями большинства производителей ремней, максимальный срок хранения ремней даже в предписанных складских условиях не может превышать пяти лет со времени выпуска. Однако, как было замечено, ремни не рекомендуется вытаскивать из упаковки, поскольку возникает риск повреждения стекловолоконного корда. Как же получить информацию о дате выпуска ремня? На упаковке с ремнями ГРМ используются специальные обозначения, благодаря которым как продавец, так и покупатель могут определить, можно ли использовать этот ремень или комплект ремней.

Подбирая ремень, необходимо учитывать конкретную модель автомобиля и двигателя, причем с учетом года выпуска двигателя и кузова автомобиля. Лучше всего воспользоваться каталогом ремней либо в бумажном виде, либо в электронном на сайте производителя.

Обязательной замене подлежат приводные ремни, на которых появились трещины с внутренней стороны, либо наблюдается их сильное вытяжение, появляются «бахрома» по краям и деформация гладкой поверхности ремня. Если таких признаков нет, то, в целях профилактики, автопроизводители рекомендуют производить замену приводных ремней раз в год. Хотя встречаются и рекомендации о замене зубчатых ремней после пробега в 50–60 тыс. км. Как быть в такой ситуации водителю?

Производитель машины не может знать, в каких условиях работает его «продукт». Управляет ли машиной водитель-новичок, выезжающий раз в неделю, или же автомобиль занимается курьерской доставкой либо принадлежит торговому представителю. Имеет огромное значение, ездит ли автомобиль в городе, где короткие маршруты и пробки, либо перемещается в основном по загородным трассам.

Естественно, что для автомобиля, ездящего в основном по городу, пробег, допустимый для ремня ГРМ, будет меньше, потому что пробег на спидометре не отражает реальный пробег двигателя и ременного привода. В пробках, кроме машин, оборудованных системами Start-Stop, двигатель работает, а на пробеге это не отражается. В то же время при частых пусках двигателя в системе Start-Stop, при выполнении функций курьерской доставки либо такси, определенные автокомпоненты изнашиваются гораздо интенсивнее, чем при равномерном движении без чрезмерных нагрузок.

Есть еще факторы, заставляющие менять ремни чаще, чем предусматривает норматив, а то и просто вызывающие непредвиденную поломку. Меняя ремень, необходимо менять и все рекомендуемые производителем компоненты, контактирующие с ремнем ГРУ. То, что дефекты не видны «на глаз», ничего не говорит о состоянии той или иной детали, насколько долго ее хватит. Типичная аргументация «не меняю, потому что «ролик не шумит», «помпа не подтекает», а также «завтра буду эту машину продавать, зачем мне сегодня вкладывать деньги» – только предпосылка для как минимум быстрой новой замены зубчатого ремня.

Еще одной проблемой является запуск двигателя путем принудительного движения машины, например, в случае отказа АКБ. Такой способ запуска негативно влияет на привод ГРМ, в т.ч. и на ремень: при таком запуске двигателя возникает сильный рывок ремня зубчатым шкивом, установленным на коленвале. Натяжитель не всегда эффективно может снизить пиковую нагрузку на ремень. Зубчатое зацепление в такой ситуации может происходить со смещением, а неполное зацепление приводит к вырыванию зубьев из ремня или к перескакиванию ремня через зубья, что нарушает синхронизацию работы системы «коленвал – распредвалы». Может и просто произойти обрыв ремня.

Как избежать проблемы? Конечно, лучше не использовать данный способ запуска, а заводить стартером. Но если альтернативы нет, тогда для снижения нагрузок на ГРМ при попытках запуска необходимо использовать высокие передачи и как можно плавнее отпускать педаль сцепления.

Безусловно, ремень может получить и незначительные повреждения, однако в любом случае срок его службы и прочность после подобных «экспериментов» стремительно падают. В самый неожиданный момент, например при трогании с места, или при резком разгоне, либо при переключении на пониженную передачу, ремень вдруг окончательно «потеряет» ранее «травмированные» зубья или разорвется.

Замену ремня, бесспорно, лучше делать в автосервисе, хотя большую часть расходов по замене в этом случае составит оплата труда механика. Можно сэкономить, выполнив работу самостоятельно, но если что-то будет сделано неправильно, из строя может выйти двигатель, и тогда ремонт потребует немалых средств. Человек без хотя бы базовых знаний по ремонту автомобилей не должен вообще пробовать выполнить замену самостоятельно. К тому же, например, натяжение приводного ремня ГРМ в некоторых случаях невозможно выполнить как следует без специальных инструментов и навыков.

Если же есть уверенность, что все получится, то все равно стоит подготовиться: изучить документацию, предоставляемую автопроизводителем, по замене ремня и компонентов. Огромную роль играет правильное натяжение ремня – здесь пригодится опыт либо специальный инструмент. И очень важно после замены ремня вручную выполнить несколько полных оборотов коленчатого вала, чтобы проверить, что двигатель не «клинит» и ремень работает без смещения, с полным зацеплением.

Итак, для увеличения скорости движения автомобиля за счет увеличения оборотов и более частой работы клапанной группы инженеры нашли простое и изящное решение, обеспечив привод ГРМ непосредственно от коленчатого вала. «Слабое звено» системы – зубчатый ремень. Но контролируя его состояние и выполняя рекомендации производителя, водитель может чувствовать себя уверенно, причем долгие годы