Układy napędu pasowego Informacje techniczne

Transkrypt

1 Układy napędu pasowego Informacje techniczne

2 Spis treści 1. Układy napędu pasowego w pojazdach samochodowych Napęd paska rozrządu / układy paska zębatego Napęd paska pomocniczego / układy napędu paska pomocniczego 5 2. Rolki napinacza i rolki prowadzące napędów paska rozrządu i paska pomocniczego Zespoły napinające napędu paska zębatego Zespoły napinające napędu paska pomocniczego 9 3. Sprzęgiełka alternatora Charakterystyka techniczna i zasada działania Budowa sprzęgiełka alternatora Przechowywanie sprzęgiełek alternatora i zasady postępowania Test działania Diagnozowanie awarii Obsługa 25 2

3 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

4 1.1 Napęd paska rozrządu / układy paska zębatego 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. 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. 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

5 1.2 Napęd paska pomocniczego / układy napędu paska pomocniczego 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. Zalety nowoczesnych układów napędu paska pomocniczego: Lepsza kontrola poślizgu w układzie napędu urządzeń pomocniczych, Duża trwałość ( km i więcej), Zmniejszony hałas podczas pracy, Niewielkie wymagania co do rozmiarów miejsca montażu, Prosta obsługa. 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

6 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

7 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: 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, Nadają się do powtórnego przetworzenia (oznaczone jako tworzywo sztuczne), Radełkowanie zapewnia bezpoślizgowe połączenie pomiędzy pierścieniem zewnętrznym i ruchomym kółkiem z tworzywa sztucznego. 7

8 2.1 Zespoły napinające paska zębatego 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. Budowa 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. 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 pasek automatycznie podczas montażu. Wewnętrzny zestaw sprężyn zapewnia prawie niezmieniony naciąg paska podczas całego okresu eksploatacji dzięki automatycznej korekty do zmian temperatury i obciążenia. Inną korzyścią z zastosowania automatycznych napinaczy jest możliwość tłumienia drgań we wszystkich warunkach pracy napędu pasowego. W rezultacie, naciąg paska może pozostać bardzo mały, co z kolei redukuje hałas i zwiększa jednocześnie trwałość. 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 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 Zalety napinaczy automatycznych: Automatyczne układy napinające zapewniają dodatkowo zintegrowaną funkcję mechanicznego tłumienia drgań. Automatyczne napinacze 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. W układach z podwójnym mimośrodem (A) funkcja napięcia dynamicznego jest oddzielona od układu kompensacji tolerancji i może być precyzyjnie ustawiona zgodnie z dynamicznymi wymaganiami napędu paska zębatego. Układy z pojedynczym mimośrodem (B) upraszczają montaż układu napinającego na linii montażowej silników i zapobiegają błędom w ustawieniach. 8

9 2.2 Zespoły napinające paska pomocniczego 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. Istnieją dwa różne rodzaje układów napinających. 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

10 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. Dalsze zalety układów napędów pasowych z automatycznymi napinaczami: Eliminacja obciążeń szczytowych związanych z dynamiką paska, Zmniejszenie poślizgu, hałasu i zużycia paska Napinacze paska z mechanicznym tłumieniem drgań wykorzystują sprężynę śrubową lub sprężynę skrętną do wytwarzania wymaganego napięcia wstępnego paska. 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. 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

11 Funkcja układów napinacza paska z tłumieniem mechanicznym Napięcie wstępne paska 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. Funkcja układów napinacza paska z tłumieniem hydraulicznym 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. 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 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. 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. 11

12 3. Sprzęgiełka 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. 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. 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

13 3.1 Charakterystyka techniczna i zasada działania 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. 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. 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

14 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

15 Nierównomierności obrotów wału korbowego 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. 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. Przyczyny nierównomiernych obrotów wału korbowego 15

16 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. Reakcje te obejmują, na przykład, nadmierny hałas, duże siły na napinaczu i pasku, zwiększone drgania paska oraz przedwczesne jego zużycie. 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

17 Wysprzęglanie alternatora 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 alternatorów, 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. Wysprzęglanie alternatora przez sprzęgiełko alternatora rpm rpm 17

18 Zasada działania 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. 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. Wpływ sprzęgiełka alternatora na prędkość alternatora rpm prędkość silnika: 500 obr./min. alternator alternator nieobciążony prędkość alternatora napędowe koło pasowe 0,2 sekundy rpm prędkość silnika: 500 obr./min. alternator obciążenie alternatora = 90A prędkość alternatora napędowe koło pasowe 0,2 sekundy 18

19 Pomiary w silniku spalinowym 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. 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. 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 prędkość wału korbowego rpm Ruch rolki napinającej bez sprzęgiełka ze sprzęgiełkiem sprzęgiełko alternatora punkt pomiaru rolka napinająca prędkość wału korbowego rpm 19

20 3.2 Budowa sprzęgiełka alternatora Budowa sprzęgiełka alternatora firmy INA 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. 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. 20

21 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 Sprzęgiełka alternatora są przesyłane zakonserwowane na sucho i zapakowane w papier antykorozyjny (VCI). Wyrób należy przechowywać: > w oryginalnym opakowaniu > w suchym, czystym pomieszczeniu, w stałej temperaturze otoczenia > przy wilgotności względnej poniżej 65% 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. Demontaż Demontaż sprzęgiełka alternatora wymaga użycia jednego z następujących narzędzi - w zależności od sytuacji i dostępnego miejsca należy użyć długich lub krótkich narzędzi specjalnych. Montaż 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. Montaż na alternatorze Koło pasowe należy dokręcać momentem 80 Nm (maks. 85 Nm) z użyciem klucza dynamometrycznego. 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. Narzędzia montażowe - krótkie Torx Nr części: Narzędzia montażowe - długie Torx Nr części: Multipoint Nr części: Multipoint Nr części:

22 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

23 4. Diagnoza uszkodzeń Uszkodzony ogranicznik, języczek napinacza wygięty/złamany Przyczyna: > Niewłaściwa regulacja napinacza. Błąd montażu Przyczyna: > Poślizg paska Uwaga: Nieprawidłowe działanie w układzie pasowym, np. usterka pompy wody lub niedostateczny naciąg paska. Przebarwienia od obrzeża do środka Przyczyna: > Niewspółosiowość Ślady tarcia paska na burcie rolki napinającej / prowadzącej Uwaga: Przesunięcie paska wskutek np. usterki łożyska pompy cieczy chłodzącej itp. 23

24 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

25 5. Obsługa Ważne: zawsze należy przestrzegać terminów kontroli i wymiany elementów napędu pasowego wskazanych przez producenta 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? 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 urządzeń pomocniczych - lista kontrolna obsługi 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! 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

26 Notatki 26

27 Notatki 27

28 Telefon : +48 / 22 / Fax : +48 / 22 / aaminfo.pl@schaeffler.com /3.0/8.2008/OD-PL