Что такое приводной ремень (ремень генератора)? Функция, шум и неисправность натяжного ролика

Короткий визг из-под капота при первом утреннем пуске в большинстве автопарков даже не фиксируют — списывают на «ремень пищит, прогреется — перестанет». Через две недели та же машина встаёт на трассе с одновременно загоревшимися лампами перегрева и зарядки: под капотом — оборванный ремень и остановившаяся помпа. Ремень предупреждал о проскальзывании ещё тем утром, просто его никто не услышал. Этот материал рассматривает клиновой ремень не как резиновую деталь, а как силовую цепь, которая тянется от шкива коленвала к генератору, помпе и вентилятору.

Что такое ремённый привод и какую работу выполняет клиновой ремень в двигателе?

Клиновой ремень — это гибкий элемент привода трапецеидального сечения, который передаёт мощность за счёт трения о боковые поверхности ручья шкива. Он распределяет вращение, снятое с коленчатого вала двигателя, на вспомогательные агрегаты, которые сами по себе не вращаются. Название «клиновой» связано с формой сечения: ремень не опирается на дно ручья, а заклинивается между его боковыми стенками, как клин.

Вспомогательные агрегаты гоняют охлаждающую жидкость, вырабатывают электричество, охлаждают кабину и создают давление в гидроусилителе руля — и все они должны быть связаны с коленвалом. В тяжёлой технике эта связь реализуется двумя способами: шестерённым приводом через комплект шестерён газораспределения либо ремённым приводом от шкива коленвала. Ремённый привод гасит вибрации и даёт больше свободы в компоновке агрегатов, но, поскольку держится на трении, он зависит от натяжения, чистоты ручьёв и соосности шкивов.

Какие узлы приводит в движение клиновой ремень?

Начало цепи — всегда шкив коленвала. В тяжёлой технике ремнём обычно приводятся следующие агрегаты:

• Водяной насос (помпа): гоняет охлаждающую жидкость между блоком, головкой цилиндров и радиатором; останавливается ремень — останавливается и циркуляция.
• Генератор: покрывает потребление электроэнергии в машине и заряжает аккумулятор; создаёт одно из самых больших сопротивлений на ремне.
• Вентилятор охлаждения: прокачивает воздух через радиатор, чаще всего включается через вязкостную либо электромагнитную муфту.
• Компрессор кондиционера: в момент включения муфты нагрузка на ремень возрастает скачком.
• Насос гидроусилителя руля и компрессор пневмосистемы: в тяжёлой технике чаще приводятся от шестерён, но там, где применён ремённый привод, остановка ремня означает одновременную потерю усилителя руля и подачи воздуха.

В чём разница между клиновым ремнём и поликлиновым (ремнём-змейкой)?

На практике оба типа ремней часто называют одним словом «клиновой», но работают они по-разному и выходят из строя по-разному. Классический клиновой ремень — это цельное трапецеидальное сечение, которое передаёт мощность через две боковые поверхности. Поликлиновой ремень (ремень-змейка) — это тонкая гибкая лента с рядом мелких продольных клиновых рёбер; на той же ширине он даёт гораздо большую площадь контакта.

Где какой ремень применяется?

Классический клиновой ремень всё ещё широко встречается на технике старших поколений — грузовиках, автобусах, тракторах и спецтехнике; его предпочитают на контурах с одним приводимым агрегатом, например вентилятором или компрессором кондиционера. При высокой нагрузке параллельно часто работают два-три ремня, и заменяют их обязательно комплектом: если длина ремней отличается даже на пару миллиметров, нагрузка распределяется неравномерно — более длинный ремень провисает вхолостую, а короткий берёт на себя лишнюю нагрузку и рвётся раньше срока.

На современных двигателях уровня Евро-5 и Евро-6 поликлиновой ремень стал практически стандартом. Один ремень идёт от шкива коленвала и последовательно огибает генератор, помпу, муфту вентилятора, компрессор кондиционера и натяжной ролик — отсюда и разговорное название «змейка». Плюсы такой схемы — низкий шум, долгий ресурс и стабильное натяжение; расплата за это — что вся неисправность сосредоточена в одной точке.

Как клиновой ремень передаёт мощность? Клиновой эффект, угол обхвата и проскальзывание

Принцип работы клинового ремня основан на клиновом эффекте. Когда ремень заходит в ручей, радиальная сила от натяжения меняет направление на наклонных стенках и превращается в гораздо большую силу, прижимающую ремень перпендикулярно к боковым поверхностям; в результате при том же натяжении сила трения получается в разы выше, чем у плоского ремня. У классического клинового ремня угол ручья шкива обычно держат в пределах тридцати-сорока градусов; чем угол уже, тем сильнее клиновой эффект.

Отсюда два критических следствия. Первое: ремень не должен касаться дна ручья. Как только он садится на дно, прижимающая сила на боковых поверхностях исчезает, и вместо заклинивания ремень начинает «плавать» — передача мощности рушится, даже если натяжение формально в норме. Это самый часто пропускаемый вид износа классического клинового ремня: внешне ремень цел, но тянуть он уже не может. Второе: поскольку мощность передаётся только через боковые поверхности, решающим становится их состояние — плёнка масла, залощённая поверхность или слой пыли снижают коэффициент трения.

Вторая определяющая величина — угол обхвата: на сколько градусов ремень охватывает шкив. Чем больше угол обхвата, тем больший крутящий момент можно передать. Самый критичный шкив в цепи чаще всего — генераторный, потому что у него и диаметр маленький, и момент требуется высокий; часть обводных роликов в схемах с поликлиновым ремнём стоит именно для того, чтобы увеличить угол обхвата на этом шкиве. Проскальзывание — это отставание ремня от шкива: небольшое проскальзывание присутствует в любом приводе, и это нормально, проблема начинается, когда оно становится постоянным. Трение выделяет тепло, тепло делает боковую поверхность твёрже и глаже, залощённая поверхность держит хуже и проскальзывает сильнее. Именно из-за этого самоусиливающегося цикла ремень, который начал визжать, очень быстро становится непригодным.

Почему натяжение ремня настолько критично?

У ремённого привода есть только одно правильное окно натяжения, и отклонение в любую сторону приводит к отказу: слишком слабый ремень проскальзывает, слишком сильно натянутый — убивает и сам себя, и подшипники агрегатов, на которые давит. Самая распространённая ошибка — заглушить визжащий ремень, «затянув его как следует»; звук пропадает, но подшипники генератора и помпы расплачиваются за это через несколько месяцев.

У натяжения есть и временнáя составляющая. Новый ремень в первые часы работы прирабатывается в ручьях и заметно ослабевает. При автоматическом натяжителе это компенсируется само собой; при ручном натяжителе после короткого прогона натяжение обязательно нужно проверить повторно. Значительная часть визга, который появляется через несколько дней после замены, — это не брак ремня, а именно пропущенная повторная проверка.

Как работают натяжной ролик, рычаг натяжителя и автоматический натяжитель?

За постоянство натяжения отвечает натяжное устройство, и оно бывает двух видов. При ручном натяжителе натяжение регулируется смещением приводимого агрегата (чаще всего генератора) по салазкам. При автоматическом натяжителе пружинный рычаг с натяжным роликом на конце постоянно прижимает ремень одной и той же силой; по мере вытягивания ремня рычаг доворачивается, и натяжение поддерживается само собой.

Рычаг автоматического натяжителя выполняет сразу две функции: пружина создаёт натяжение, а фрикционный демпфер в корпусе рычага гасит колебания. Когда демпфер вырабатывает ресурс, рычаг начинает дёргаться туда-сюда при каждом рабочем такте двигателя; натяжение мгновенно то падает, то растёт, ремень «бьётся» в ручье и привод теряет стабильность. Поскольку пружина исправна, при ручном нажатии натяжитель кажется нормальным, хотя на работающем двигателе система уже нестабильна. Подробный порядок диагностики натяжителя и признаки, при которых его нужно менять, разобраны в руководстве «Натяжитель ремня грузовика: неисправности, замена, обслуживание».

Как распознать неисправность натяжного ролика?

Натяжной ролик — это свободно вращающийся ролик на конце рычага. Когда смазка в подшипнике вырабатывается или в него попадает вода, это сначала проявляется шумом, а затем люфтом. Исправный ролик после снятия ремня при вращении рукой крутится плавно и без бокового люфта; неисправный при вращении даёт треск или ощутимое «песочное» сопротивление, а по оси чувствуется люфт.

Натяжитель и ролик со стороны вентилятора работают с другим профилем нагрузки: масса вентилятора большая, и при включении муфты нагрузка от инерции возникает резким скачком. Диагностика и замена именно этого узла отдельно разобраны в руководстве «Натяжитель ремня вентилятора: диагностика, замена, обслуживание». Общее правило одинаково для обоих узлов: при замене ремня ролики проверяются вручную, а подозрительный сразу меняется вместе с ремнём. Новый ремень на изношенном ролике теряет свой ресурс с самого начала.

Диагностика по звуку ремня: что означают визг, скрип и гул?

Звуки ремённого привода не случайны — за каждым характером звука стоит конкретная причина. Правильная диагностика начинается с того, чтобы вместе прочитать тип звука, условия его появления и связь с оборотами двигателя. Грубое разделение такое: визг указывает на проскальзывание, ритмичный скрип — на перекос, а постоянный гул — на подшипник.

Помогает ли проверка водой отделить источник звука?

Тонкая струйка воды на тыльную сторону работающего ремня при правильной трактовке результата действительно помогает. Если визг пропадает в момент подачи воды и возвращается позже — проблема в потере трения: нужно проверять натяжение, залощённость поверхности или попадание жидкости. Если звук от воды становится отчётливее — на первый план выходит перекос. Если звук вообще не меняется, источник — не ремень, а вращающийся подшипник.

Дополнительные материалы

Понятный технический обзор этой темы см. в справочной статье на Wikipedia. Всегда сверяйте конкретные значения и процедуры с сервисными данными изготовителя.

Признаки износа: трещины, залощённость, расслоение кромки и углубление в ручье

Каждый след на ремне о чём-то говорит; задача — отличить, какой след означает конец ресурса, а какой указывает на другую неисправность. Современные материалы усложнили эту задачу: у ремней старого поколения на основе хлоропрена конец ресурса проявлялся явными поперечными трещинами, а распространённые сегодня ремни на основе EPDM обладают высокой стойкостью к теплу и озону, поэтому могут не растрескаться даже полностью выработав ресурс. Такие ремни вместо трещин теряют материал: профиль рёбер сглаживается, ремень садится глубже в ручей и незаметно теряет сцепление. Поэтому оценка «трещин нет — значит, исправен» вводит в заблуждение.

Можно ли использовать ремень, на который попало масло, после чистки?

Нельзя. При контакте с маслом или антифризом резина набухает изнутри, и это изменение необратимо; чистка лишь высушивает внешнюю поверхность. Что важнее, ремень с пятнами масла — это не отдельная находка, а симптом: где-то течёт жидкость — с передней крышки, сальника помпы, сальника коленвала или гидравлического шланга. Если заменить ремень, не найдя источник течи, новый ремень выйдет из строя тем же путём.

Что происходит при обрыве ремня? Помпа и генератор останавливаются одновременно

Обрыв ремня — один из самых быстрых способов встать на трассе для тяжёлой техники, потому что неисправность выводит из строя не один агрегат, а сразу несколько независимых систем в одну и ту же секунду.

• Останавливается циркуляция охлаждающей жидкости. Без вращения помпы прекращается циркуляция между блоком и радиатором; на нагруженной машине стрелка температуры уходит в красную зону за считаные минуты, а если продолжать движение — доходит до повреждения головки блока и прокладки. О том, как отличить собственные признаки неисправности помпы от вызванных обрывом ремня, рассказано в руководстве «Водяной насос: неисправности, замена и обслуживание».
• Прекращается зарядка. Без вращения генератора вся электрическая нагрузка машины ложится на аккумулятор; в тяжёлой технике эта нагрузка велика, и за короткое время начинают страдать фары, телематика и блоки управления.
• Падает поток воздуха через радиатор. На технике, где вентилятор приводится ремнём, перегрев развивается ещё быстрее, потому что одновременно теряются и циркуляция жидкости, и обдув.
• Пропадает усилитель руля, а оторвавшийся ремень наносит вторичные повреждения. На насосах гидроусилителя с ремённым приводом руль заметно тяжелеет; освободившийся ремень может намотаться на соседний ремень, жгут проводов или разъём датчика.

Одновременное загорание ламп зарядки и перегрева на приборной панели — классический признак обрыва ремня: вероятность одновременного отказа двух разных систем сама по себе низкая, поэтому логично искать общую причину. При появлении этой пары индикаторов машину нужно безопасно остановить и проверить подкапотное пространство; продолжение движения с горящей лампой перегрева приводит к повреждению двигателя, которое обходится намного дороже самого ремня.

Как проверяются ремень и его натяжение?

Проверка всегда проводится на заглушенном и остывшем двигателе. Визуальный осмотр должен охватывать весь периметр ремня: участок между шкивом коленвала и нижними шкивами собирает больше всего грязи и камней и виден хуже всего, поэтому весь периметр осматривается, проворачивая ремень рукой.

Для измерения натяжения применяют три метода. Метод прогиба заключается в том, чтобы надавить определённым усилием на середину самого длинного свободного участка и измерить величину прогиба; по общему эмпирическому правилу на каждые сто миллиметров пролёта ожидается прогиб порядка нескольких миллиметров, точное значение зависит от типа ремня и двигателя. Частотный метод измеряет в герцах частоту колебаний, возникающих при лёгком ударе по свободному участку, и даёт самый воспроизводимый результат. Метод с динамометром показывает натяжение напрямую в ньютонах. При автоматическом натяжителе измерение чаще всего не требуется — там достаточно посмотреть на метки рабочего диапазона на рычаге натяжителя. Если указатель вышел за пределы диапазона, особенно к границе со стороны вытяжки, — ремень выработал ресурс либо установлен ремень неверной длины.

Замена клинового ремня: пошагово

При правильном порядке действий замена ремня — короткая операция; пропущенные шаги, наоборот, съедают ресурс нового ремня за первые же недели. Приведённый ниже порядок действий подходит как для классического клинового, так и для поликлинового ремня.

1. Поставьте машину на ровную площадку, затяните стояночный тормоз, заглушите двигатель, выключите зажигание и дождитесь остывания двигателя и зоны выпуска.
2. Зафиксируйте схему прокладки ремня: прочитайте табличку в подкапотном пространстве, а если её нет — сфотографируйте прокладку до снятия. Неверная прокладка поликлинового ремня — самая частая ошибка. Снимите защитный кожух, воздуховод или нижний картер, если они мешают доступу.
3. Снимите натяжение. У автоматического натяжителя вставьте подходящий ключ в квадратное или шестигранное гнездо рычага и сожмите пружину; у ручного натяжителя последовательно ослабьте болты шарнира, салазок и регулировочный болт генератора.
4. Снимите ремень и осмотрите его. Характер износа указывает на причину: расслоение одной кромки говорит о перекосе, залощённость обеих боковых поверхностей — о проскальзывании, вздутие — о попадании жидкости.
5. Проверните рукой каждый шкив по очереди; отметьте те, что вращаются туго, с шумом или имеют боковой люфт. Натяжной ролик и обводные ролики обязательно проверьте на этом же шаге.
6. Очистите ручьи шкивов подходящей щёткой и ветошью; не используйте жёсткую металлическую щётку или наждачную бумагу, которые царапают поверхность. Проверьте ручей на заусенцы, ступеньку износа или следы удара.
7. При обнаружении течи устраните её источник; новый ремень, установленный при продолжающейся течи масла или антифриза, вернёт ту же неисправность в короткий срок.
8. Подберите правильный ремень. У поликлинового ремня должны точно совпадать число рёбер и расчётная длина, у классического клинового — профиль и длина; в схемах с несколькими классическими ремнями их всегда меняют комплектом.
9. Проложите новый ремень по схеме. Последним на шкив накидывается натяжной ролик либо самый доступный гладкий шкив; не поддевайте ремень через кромку шкива силой — так повреждаются кордовые слои.
10. Плавно отпустите натяжитель и на каждом шкиве визуально убедитесь, что ремень полностью сел во все ручьи; даже соскок с одного ручья быстро разрушит ремень. При ручном натяжителе выставьте натяжение способом производителя и затяните болты моментом по OE-документации, при автоматическом — убедитесь, что указатель рычага остался в рабочем диапазоне.
11. Проверните коленвал вручную на два полных оборота, ещё раз проверьте посадку ремня и установите снятые кожухи на место. Запустите двигатель, послушайте его на холостом ходу, затем включите нагрузки вроде кондиционера и руля и снова оцените звук; со стороны проверьте, что ремень идёт по центру каждого шкива.
12. После короткого пробега проверьте натяжение повторно. При ручном натяжителе эта вторая проверка обязательна, потому что по мере приработки ремень немного ослабевает.

Как контролируется отслеживание ремня и соосность шкивов?

Соосность означает, что все шкивы вращаются в одной плоскости. Это самый часто упускаемый, но при этом самый ресурсоёмкий дефект ремённого привода: перекос приводит не к обрыву, а к медленному и равномерному износу. Если ремень выходит из строя раньше срока, соосность нужно проверять раньше, чем натяжение.

Различают два вида перекоса. При параллельном смещении шкивы стоят под одним и тем же углом, но в разных плоскостях; ремень постоянно тянет в сторону, и его кромка расслаивается о борт шкива. При угловом перекосе один из шкивов стоит под наклоном; ремень заходит в ручей под углом, а выходит прямо, из-за чего быстро изнашивается только одна боковая поверхность и появляется ритмичный скрип. Наиболее надёжно измерение выполняется лазерным приспособлением для соосности, которое устанавливается в ручей шкива; при отсутствии прибора можно сделать грубую проверку прямой линейкой, но этот способ не улавливает небольшие отклонения. По общей инженерной практике допустимое отклонение держат ниже одного градуса; точный допуск нужно брать у производителя.

Откуда берётся перекос?

• Ослабление, изгиб или трещина кронштейна генератора, компрессора или насоса.
• Неполная посадка шкива на вал, слой грязи или ржавчины между посадочными поверхностями.
• Установка неподходящей детали: шкив того же диаметра, но с другим вылетом, сдвигает ремень на несколько миллиметров — этого достаточно для перекоса.
• Люфт в подшипнике рычага натяжителя или разрушение демпфера колебаний; когда резиновая втулка демпфера расслаивается, наружное кольцо смещается и меняет плоскость ручья.

Технические значения и справочные параметры для контроля

В таблице ниже собраны наиболее востребованные параметры в качестве общего справочника. Значения предназначены для предварительной оценки; обязательным является актуальное сервисное руководство производителя для конкретного кода двигателя и шасси.

Обслуживание, ресурс и место ремённого привода в общей системе

Пробег — не единственный фактор, определяющий ресурс ремня. Один и тот же ремень безотказно работает на магистральном тягаче и заметно быстрее выходит из строя на городской развозке, на стройплощадке или на мусоровозе: частые старты-остановки, долгий холостой ход, высокая температура окружающей среды, пыль и постоянное включение-выключение кондиционера и вентилятора изнашивают ремень независимо от пробега. Поэтому интервал замены определяется совместно — по регламенту производителя и по реальному профилю эксплуатации машины.

• Визуальный осмотр при каждом плановом ТО: весь периметр ремня проворачивается рукой и проверяется на трещины, залощённость, расслоение кромки и углубление в ручье.
• Ручная проверка роликов: натяжной ролик и обводные ролики проворачиваются вручную на предмет шума, люфта и следов перегрева.
• Проверка индикатора натяжителя и течей: у автоматического натяжителя проверяется, остаётся ли метка рычага в рабочем диапазоне; передняя крышка, помпа, сальник коленвала и гидравлические шланги проверяются на подтёки жидкости в зону ремня.
• Ведение записи о звуке: сообщённый водителем тип звука вместе с условиями его появления фиксируется в карточке машины; это самый ценный исходный материал для диагностики.
• Комплексный подход при замене и запасной ремень: при замене ремня натяжитель и подозрительные ролики рассматриваются вместе с ним; наличие на борту магистрального тягача запасного ремня нужного размера сокращает время простоя с часов до минут.

С точки зрения системы, ремённый привод — это общий стержень цепей охлаждения и зарядки. Со стороны охлаждения цепь начинается с помпы и продолжается термостатом, радиатором и вентилятором; ремень — источник движения для всей этой цепи, и когда он останавливается, исправность остальных компонентов уже ничего не меняет. На стороне зарядки та же зависимость: даже полностью исправный генератор при проскальзывающем ремне выдаёт меньшие обороты, и аккумулятор садится. Именно поэтому жалоба, вызванная ремнём, очень часто попадает на сервис под заголовком «неисправность генератора».

Практический вывод таков: практически все неисправности ремённого привода сводятся к трём причинам — неправильное натяжение, незамеченный перекос и неустранённое попадание жидкости. Пока эти три фактора под контролем, ремень отрабатывает расчётный ресурс; если хотя бы один из них упущен, даже лучший ремень быстро начинает визжать, а затем рвётся. При любых сомнениях основой служит актуальная сервисная документация производителя для конкретного кода двигателя и шасси конкретной машины.

Категория товара: Двигатель

Основное руководство: Перегрев двигателя грузовика: причины, диагностика, ремонт