Цепь приводная грм однорядная
Цепь приводная ГРМ однорядная: конструкция, стандарты, применение и критерии выбора
Однорядная приводная цепь газораспределительного механизма (ГРМ) является ключевым компонентом в передаче крутящего момента от коленчатого вала к распределительному валу (валам) в двигателях внутреннего сгорания. В отличие от ремней ГРМ, цепной привод относится к категории зубчато-цепных передач, обеспечивающих жесткое кинематическое зацепление. Его основная функция — синхронизация работы коленвала и распредвала с высочайшей точностью, что непосредственно влияет на фазы газораспределения, эффективность наполнения цилиндров и, как следствие, на мощность, экономичность и экологические показатели двигателя.
Конструктивные особенности и материалы
Однорядная цепь ГРМ представляет собой роликовую или втулочную цепь специального исполнения. Ее конструкция оптимизирована для работы в условиях высоких переменных нагрузок, повышенных температур и ограниченного пространства.
- Звенья: Состоят из двух пластин (внутренних и внешних), соединенных валиками и втулками. В роликовом исполнении на втулки надеты ролики, уменьшающие трение при зацеплении с зубьями звездочек.
- Пластины (полотна): Изготавливаются методом штамповки из высококачественной легированной стали (часто хромоникельмолибденовой). После штамповки подвергаются термообработке (закалка и отпуск) для достижения необходимой твердости поверхности и вязкости сердцевины, что обеспечивает износостойкость и усталостную прочность.
- Валики и втулки: Также изготавливаются из цементируемых сталей, проходят полный цикл термообработки. Их поверхность имеет высокую чистоту обработки для минимизации износа.
- Соединение: Звенья могут соединяться разборным пресс-звеном (звеном-замком) для удобства монтажа, но в большинстве современных двигателей используется неразборная конструкция, собранная методом запрессовки, что повышает общую надежность.
- Покрытие: Часто цепи имеют фосфатированное или иное антикоррозионное покрытие. На пластины может наноситься специальное износостойкое покрытие (например, на основе нитрида титана) для снижения трения в начальный период обкатки.
- ISO 606:2015 (DIN 8187, 8188): Основной стандарт для приводных роликовых и втулочных цепей. Определяет шаг (p), диаметр ролика (d1), внутреннюю ширину (b1), предел прочности на растяжение.
- Маркировка: Цепи ГРМ маркируются по шагу (например, 8,00 мм, 9,525 мм) и по количеству звеньев. Также на пластинах часто наносят клеймо производителя и дату производства.
- Строгое соответствие OEM-спецификациям: Допуски на шаг, ширину и прочность критичны. Несоответствие может привести к ускоренному износу, шуму и обрыву.
- Качество материала и обработки: Визуально пластины должны иметь однородную структуру, без заусенцев. Звенья должны двигаться плавно, без заеданий.
- Наличие защитного покрытия: Является признаком более высокого класса изделия.
- Измерение длины (растяжения): Основной параметр износа. Измеряется усилие, необходимое для стягивания определенного количества звеньев, или длина на определенном количестве звеньев под нагрузкой. Превышение допустимого растяжения (обычно более 1% от номинальной длины) требует замены.
- Состояние зубьев звездочек и системы натяжения: Замена цепи всегда должна сопровождаться заменой звездочек, натяжителя и успокоителей. Изношенные звездочки быстро приведут в негодность новую цепь.
Сравнение с другими типами приводов ГРМ
| Параметр | Однорядная цепь ГРМ | Двухрядная/многоведущая цепь ГРМ | Зубчатый ремень ГРМ |
|---|---|---|---|
| Ресурс | Высокий (150-250 тыс. км и более) | Очень высокий (свыше 250-300 тыс. км) | Ограниченный (60-120 тыс. км, требует плановой замены) |
| Надежность | Высокая, но зависит от системы натяжения и смазки | Очень высокая, за счет распределения нагрузки | Средняя, критичен к попаданию масел, охлаждающей жидкости, механическим повреждениям |
| Шумность | Умеренная, требует качественного глушителя | Низкая (за счет меньшей ширины пластин и иного зацепления) | Очень низкая |
| Необходимость обслуживания | Минимальное (контроль натяжения, состояние успокоителей) | Минимальное | Плановая замена комплекта (ремень, ролики, натяжитель) |
| КПД передачи | Высокий (98-99%) | Высокий (98-99%) | Высокий (около 98%) |
| Стоимость комплекта и работ | Высокая | Очень высокая | Относительно низкая |
| Главный риск при отказе | Растяжение, перескок, обрыв – риск встречи клапанов с поршнями | Аналогично однорядной, но вероятность ниже | Обрыв – высокий риск встречи клапанов с поршнями |
Система натяжения и успокоители
Стабильная работа однорядной цепи невозможна без корректно работающей системы натяжения и успокоителей. Натяжитель (гидравлический или механический) компенсирует естественное растяжение цепи, обеспечивая постоянное оптимальное натяжение. Гидравлические натяжители используют давление моторного масла, что делает их работу автоматической и адаптивной к оборотам двигателя. Успокоители (направляющие и башмаки) – это полимерные или композитные элементы, гасящие колебания цепи на холостых и переходных режимах, предотвращая ее резонанс и соударение с кожухом.
Ключевые стандарты и параметры
Производство цепей ГРМ регламентируется международными и национальными стандартами, устанавливающими геометрические допуски, механические свойства и методы испытаний.
| Обозначение по ISO | Шаг (p), мм | Внутренняя ширина (b1), мм | Диаметр ролика (d1), мм | Мин. предел прочности на растяжение, кН |
|---|---|---|---|---|
| 08B-1 | 12.70 | 7.75 | 8.51 | 17.8 |
| 10B-1 | 15.875 | 9.65 | 10.16 | 22.2 |
| 12B-1 | 19.05 | 12.70 | 12.07 | 29.0 |
Критерии выбора и оценка состояния
При подборе цепи ГРМ на замену необходимо руководствоваться следующими критериями:
Тенденции развития и инновации
Развитие цепных приводов ГРМ направлено на повышение долговечности, снижение шума и массы. К инновациям можно отнести применение пластин переменной толщины (якорный профиль) для лучшего распределения нагрузки, использование азотирования или PVD-покрытий на валиках и втулках, разработку пластин из специальных марок стали с добавлением бора. Активно внедряются двух- и трехведущие цепи (фактически несколько однорядных цепей, работающих параллельно), но классическая однорядная конструкция остается востребованной в двигателях бюджетного и среднего класса, а также в качестве привода вспомогательных агрегатов (насосы, ТНВД) в более сложных системах.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Какой средний ресурс у однорядной цепи ГРМ?
Ресурс сильно зависит от конкретной модели двигателя, качества цепи, системы смазки и условий эксплуатации. В среднем, производители закладывают ресурс от 150 до 250 тысяч километров. Однако в некоторых двигателях известны проблемы с преждевременным растяжением (60-100 тыс. км), что часто связано с дефектами конструкции натяжителя или системы смазки цепи.
Можно ли оценить износ цепи без разборки двигателя?
Косвенными признаками являются повышенный шум (металлический стрекот, шелест) в передней части двигателя на холодную, на холостых оборотах или при сбросе газа. Точная диагностика требует частичной разборки (снятие клапанной крышки и защитной крышки цепи) для визуального контроля состояния успокоителей, измерения степени натяжения и, по возможности, измерения длины цепи на определенном количестве звеньев.
Обязательно ли менять звездочки и натяжитель при замене цепи?
Да, обязательно. Комплект (цепь, звездочки (хотя бы распредвала и коленвала), натяжитель, успокоители) должен меняться единовременно. Изношенная звездочка имеет форму зуба, соответствующую старой растянутой цепи. Новая цепь на старой звездочке будет работать с повышенным износом и шумом, а старый натяжитель может не обеспечить корректного натяжения.
Чем отличается роликовая цепь от втулочной в применении в ГРМ?
В ГРМ современных двигателей практически исключительно используются роликовые цепи. Ролик, перекатываясь по зубу звездочки, снижает трение и износ. Втулочные цепи (где ролика нет, а есть только втулка) имеют несколько меньшее сопротивление, но больший износ зуба звездочки и, как правило, более шумные. Они могут встречаться в старых конструкциях или в качестве вспомогательных приводов.
Почему цепь растягивается? Это физическое растяжение металла?
Нет, пластины цепи практически не растягиваются. Эффект «растяжения» — это совокупный результат износа в шарнирных соединениях: постепенный износ валиков, втулок и отверстий в пластинах приводит к увеличению шага цепи. Накопленный по многим звеньям, этот износ приводит к заметному удлинению всей цепи.
Каковы последствия обрыва или перескакивания цепи ГРМ?
В подавляющем большинстве современных двигателей с высокой степенью сжатия и плотной компоновкой камеры сгорания это приводит к встрече клапанов с поршнями. Результат — деформация клапанов, повреждение направляющих, поршней, шатунов и блока цилиндров. Ремонт после такого отказа крайне дорог. В редких двигателях с свободными зонами (т.н. «non-interference engine») последствия могут ограничиться остановкой двигателя.