зачем нужна обгонная муфта на генераторе автомобиля
Для чего нужна обгонная муфта генератора и как она работает?
Обгонная муфта генератора — это небольшое устройство, позволяющее продлевать ресурс ремней ГРМ. Обычно ремни служат не более 30 000 км, но после установки этого приспособления они вполне могут нормально работать и 100 000 км. Основная функция ремня — сглаживание подергиваний и растягиваний ременной передачи.
Обгонная муфта генератора: для чего нужна?
Объясним, зачем нужна обгонная муфта на генераторе, «на пальцах». Физика двигателя устроена таким образом, что он выдает крутящий момент рывками. Когда происходит сгорание топливной смеси, коленвал начинает крутиться быстрее, затем замедляется. Из-за этого на ремень ГРМ постоянно воздействуют силы, заставляющие его дергаться, что уменьшает срок его службы. Вот эту проблему и решает обгонная муфта. Место ее расположения — шкив генератора.
Цикличные показатели деталей, которым передается момент вращения от двигателя, имеют собственную инерцию: они могут опережать движение коленвала или и отставать от него. Из-за этого детали, получающие крутящий момент, подвергаются перегрузкам. Их испытывают не только ремни генератора, но и шкивы. При этом может происходить инерционная нагрузка на другие элементы, которые непосредственно не связаны с работой мотора.
Устройство и принцип работы обгонной муфты генератора
Устройство обгонной муфты:
Сальники снижают риск попадания грязи внутрь системы.
Принцип работы обгонной муфты генератора несложен, но и не лишен изящности. Компонент крепится на валу генератора нижней обоймой, а верхней обоймой — на шкиве. В период сгорания топлива коленвал ускоряется. В это время обоймы муфты вводятся в зацепление роликами, что приводит к передаче энергии вращения от ремня к генератору. В периоды торможения коленвала обоймы муфты вращаются с различной скоростью, и это становится причиной их разъединения стопорными механизмами. Якорь генератора со шкивом вращаются сами по себе. В результате ремень прекращает дергаться и увеличивается срок его эксплуатации.
Распространённые неисправности
По конструкции муфта генератора в некоторой степени напоминает подшипник качения, поэтому при возникновении неисправности ее может заклинить. Это приводит к тому, что ременная передача начинает ускоренно изнашиваться, так как моменты инерции больше не компенсируются. В конечном итоге ремень генератора порвется, а натяжитель износится – все эти детали придётся менять.
Для своевременного обнаружения неисправностей муфты надо знать их «симптомы». Наиболее характерными являются следующие признаки:
Заключение
Для чего нужна обгонная муфта? Она способствует продлению ресурса работы ГРМ. Ремни газораспределительного механизма остаются в порядке вдвое или втрое дольше. В случае поломки муфты обязательно нужно ее заменить – и посрочнее, чтобы не пострадали другие рабочие элементы автомобиля.
Обгонная муфта генератора
Обгонная муфта, или как ее еще называют, шкив инерционный генератора — это небольшое приспособление, благодаря которому ресурс работы хорошего ремня ГРМ удалось увеличить с 10-30 тысяч километров пробега до ста тысяч. В сегодняшней статье на Vodi.su попробуем разобраться с вопросом, для чего же нужна обгонная муфта генератора, какое предназначение в двигателе выполняет.
Предназначение обгонной муфты генератора
Если вам доводилось видеть автомобильный генератор, вы обращали внимание на его шкив — круглую деталь в виде металлического или пластмассового цилиндра, на которую надевается ремень газораспределительного механизма. Простой шкив представляет собой цельную деталь, которая просто прикручивается к ротору генератора и вращается вместе с ним. Ну, и недавно мы писали на Vodi.su про ремень ГРМ, который передает вращение коленчатого вала на генератор и распределительные валы.
Но в любой механической работающей системе присутствует такое явление, как инерция. В чем это проявляется? Ремень проскальзывает, когда вращение коленчатого вала прекращается или изменяется его режим, например при увеличении или уменьшении оборотов. Кроме того, двигатель не может работать линейно и стабильно. Даже если вы едете с постоянной скоростью, за время полного цикла такта впуска и выпуска во всех цилиндрах коленчатый вал совершает два или четыре оборота. То есть, если снять работу двигателя и показать ее в очень замедленном режиме, то мы увидим, что он работает как бы рывками.
Если еще прибавить к этому увеличение количества различных потребителей электроэнергии, то становится ясно, что нужен более мощный, а соответственно более массивный генератор, у которого будет еще больше инерции. Из-за этого на ремень ГРМ приходятся очень сильные нагрузки, ведь, проскальзывая на шкиву, он растягивается. А поскольку ремни делают из специальной армированной резины, которая растягиваться вообще-то не должна, со временем ремень просто рвется. А к чему приводит его обрыв, мы описывали на нашем интернет-портале.
Инерционный шкив или обгонная муфта придуманы специально для того, чтобы гасить эту инерцию. В принципе, это есть ее основное предназначение. Продлевая срок службы ремня, она тем самым продлевает срок службы других агрегатов, на которых сказывалось ранее проскальзывание. Если привести цифры, то нагрузка на ремень снижается с 1300 до 800 Нм, благодаря чему амплитуда натяжителей уменьшается с 8 мм до двух миллиметров.
Как устроена обгонная муфта?
Устроена она до безобразия просто. Выражение «до безобразия» применяют разные блогеры, чтобы показать, что ничего особенного в инерционном шкиве нет. Тем не менее догадались до его создания лишь в 90-х годах инженеры из известной компании INA, которая является одним из мировых лидеров по производству подшипников скольжения и качения.
Муфта состоит из двух обойм — внешней и внутренней. Внешняя присоединена непосредственно к валу якоря генератора. Внешняя выполняет функцию шкива. Между обоймами находится игольчатый подшипник, но помимо обычных роликов в его состав входят и стопорные элементы с прямоугольным или квадратным сечением. Благодаря этим стопорным элементам муфта может вращаться лишь в одном направлении.
Внешняя и внутренняя обоймы могут вращаться синхронно с ротором генератора, если автомобиль движется стабильно. Если же водитель решает изменить режим движения, например замедлиться, по инерции внешняя обойма продолжает вращаться немного быстрее, благодаря чему и поглощается инерционный момент.
Признаки выхода муфты из строя и ее замена
В чем-то принцип работы обгонной муфты можно сравнить с системой антиблокировки тормоза (ABS): колеса не блокируются, а немного прокручиваются, поэтому и инерция гасится более эффективно. Но в этом и кроется проблема, так как нагрузка приходится на стопорные элементы инерционного шкива. Поэтому ресурс его работы в среднем не превышает 100 тысяч километров.
Стоит сказать, что если муфту заклинит, она попросту будет работать как обычный шкив генератора. То есть ничего страшного в этом нет, за исключением того, что и срок эксплуатации ремня уменьшится. Признаки выхода муфты из строя:
Учтите, если муфта сломалась, инерционные нагрузки повышаются на все другие агрегаты, которые приводит в движение ремень ГРМ.
Заменить ее не сложно, для этого нужно лишь купить такую же, но новую и установить вместо старой. Проблема в том, что для ее демонтажа требуется специальный набор ключей, который имеется не у каждого автомобилиста. К тому же придется снимать и, возможно, менять сам ремень ГРМ. Поэтому мы рекомендуем обратиться в СТО, где все сделают правильно и дадут гарантию.
Зачем нужна обгонная муфта генератора?
Такое небольшое приспособление, как обгонная муфта генератора необходимо для увеличения ресурса ремня ГРМ. Благодаря шкиву инерционного генератора, а его еще можно и так называть, увеличить ресурс ремня ГРМ можно на 10-30 тысяч километров пробега. Автомобильный генератор имеет шкив — это круглая деталь в виде цилиндра из пластмассы или металла, на которую надевается ремень ГРМ. Простой шкив представляет собой цельную деталь, которая прикручивается к ротору генератора и вращается с ним вместе. И как в любой другой механически работающей системе здесь есть инерция.
Ремень начинает проскальзывать, когда вращение коленчатого вала прекращается или меняется его режим. Если еще прибавить к этому увеличение количества различных потребителей электроэнергии, то становится ясно, что нужен более мощный, а соответственно более массивный генератор, у которого будет еще больше инерции. Из-за этого на ремень ГРМ приходятся очень сильные нагрузки, ведь, проскальзывая на шкиву, он растягивается. А поскольку ремни делают из специальной армированной резины, которая растягиваться вообще-то не должна, со временем ремень просто рвется.
Устройство обгонной муфты
Состоит обгонная муфта из двух обойм. Внешняя обойма подсоединена к валу якоря генератора, а внешняя непосредственно выполняет роль шкива. Между внешней и внутренней обоймами размещен игольчатый подшипник, в составе которого помимо роликов есть стопорные элементы с сечением в виде прямоугольника и квадрата. Именно за счет этих стопорных элементов муфта и может вращаться только в одном направлении. При этом вращение внутренней и внешней обоймы может проходит синхронно с ротором генератора. но это в том случае если авто движется стабильно. Когда же водитель замедлит режим, то по инерции внешняя обойма продолжит вращение и немного быстрее за счет чего и будет поглощен инерционный момент.
Неисправности муфты: когда нужна замена?
По сути, принцип работы обгонной муфты во многом схож с работой системы антиблокировки тормоза. То есть колеса не блокируются, а немного прокручиваются и тогда энергия гасится эффективнее. Однако в этом скрывается и основная проблема. Поскольку нагрузка приходится на стопорные элементы инерционного шкива. А если муфту заклинит, она начнет работать как обычный шкив генератора. И вроде бы ничего такого страшного Однако это приведет к снижению срока эксплуатации ремня генератора. Если муфта вышла из строя, то неполадка обычно сопровождается металлическим скрежетом, появлением вибраций на низких оборотах и свистом ремня на высоких оборотах. В этом случае ей обязательно нужна замена, потому как если сломалась муфта, то инерционные нагрузки идут на другие агрегаты.
Подробнее о том, что такое обгонная муфта будет рассказано в этом видеоролике:
Обгонная муфта генератора: устройство и принцип работы, ремонт своими руками
В принципе, обгонная муфта генератора является модернизированным шкивом, сглаживающим многочисленные рывки коленчатого вала. При высоком собственном эксплуатационном ресурсе 100 000 км пробега авто муфта повышает срок службы ремня передачи вращения с коленвала на генератор.
Назначение муфты обгонной
Основными проблемами клиноременных передач машины традиционно являются:
Подобное обилие рывков и ослаблений неизбежно приводит к интенсивному износу клиноременной передачи. Страдают ролики натяжителя, стираются шкивы, повышается время простоя авто для ремонта.
Для решения указанных проблем была создана обгонная муфта генератора, состоящая из двух взаимосвязанных обойм. Наружная гасит инерцию вала якоря, внутренняя является стопорным устройством по аналогии с бендиксом стартера.
Лучшим примером синхронизации вращения при помощи обгонной муфты является велосипед. При раскручивании педалей аналог этого устройства обеспечивает жесткое сцепление педалей с задним валом. Во время свободного качения вал продолжает вращаться, а педали выведены из зацепления, чтобы пользователь мог поставить на них ноги для отдыха.
Преимущества и недостатки
Многие производители устанавливают обгонную муфту генератора еще на заводе. В этом случае владельцу не нужно ничего улучшать, но следует учесть ресурс этого узла для своевременной замены. Отличить оснащение генератора каждый автолюбитель может визуально:
Поскольку идеальных конструкций не существует в принципе, муфта обгонная в сравнении с обычным шкивом так же имеет плюсы и минусы, рассмотренные ниже.
Стоит обгонная муфта 1500 – 8000 рублей, что гораздо дороже обычного шкива (200 – 500 рублей). При замене этого «расходника» своими руками потребуется специальная головка по цене 200 – 500 рублей вместо обычной шестигранной оснастки, которая обычно имеется в каждом наборе автолюбителя.
Ресурс
Поскольку ремонт подвижных деталей генератора необходим, как при эксплуатации обычного шкива, так и при использовании обгонной муфты, следует учесть ресурс всего комплекта кинематической схемы клиноременного привода:
Другими словами, если под капотом авто генератор приводится от коленвала индивидуальным ремнем, то выгоднее использовать обычный шкив. В случае привода одним ремнем нескольких потребителей (печь, компрессор кондиционера и так далее) целесообразно поставить на генератор муфту обгонную, если этого уже не сделал производитель на конвейере.
Ремонтопригодность
И для шкива обычного, и для муфты обгонной ремонт экономически не выгоден. Поэтому указанные расходники меняются целиком, но по разным причинам:
Ремень меняется чаще, но всегда целиком, его ремонтопригодность нулевая по умолчанию.
Внимание: Специалисты СТО отмечают замерзание смазки обойм муфты при эксплуатации в холодных регионах РФ. С обычными шкивами такой проблемы не существует в принципе.
Конструкция муфты обгонной
В отличие от классического шкива генератора принцип работы муфты обгонной гораздо сложнее:
После очередного воспламенения в камерах сгорания порции топливной смеси цикл повторяется многократно.
Таким образом, вал (якорь) и шкив генератора получают независимое вращение друг от друга в разные моменты времени. Инерция на ремень генератора отсутствует, этот расходник служит дольше.
Храповые и фрикционные устройства синхронизации вращения подразделяются на несколько типов:
В легковых машинах чаще применяются именно клиновые муфты обгонные из-за простой конструкции и низкой себестоимости изготовления. Помимо двух рядов роликов и пары обойм в конструкцию входят детали:
Без крышки эксплуатация устройства синхронизации вращения запрещена категорически.
Поломки обгонной муфты
Уяснив, для чего нужна муфта на валу генератора, необходимо учесть нюансы эксплуатации этой расходной детали:
После заклинивания обойм обгонная муфта фактически становится обычным шкивом. Но в некоторых случаях (высыпание роликов) полностью исчезает сцепление шкива с якорем генератора, прекращается выработка электричества. В последнем случае авто проедет немного, пока не израсходуется весь заряд аккумулятора.
На нижнем фото правая муфта выработала ресурс, эксплуатировалась правильно. Левая деталь заржавела без защитной крышки и заклинила, о чем свидетельствует блестящая поверхность канавок шкива. В центре для образца находится новая муфта без реального эксплуатационного ресурса.
Замена своими руками
Для обеспечения заявленного производителем эксплуатационного ресурса обгонная муфта комплектуется защитной крышкой. Если владелец/сотрудник сервиса забыл ее поставить или она слетела в процессе использования, проникающая внутрь обойм грязь/пыли может заклинить ролики.
Замена доступна для самостоятельного ремонта этого узла генератора, но при наличии специальной оснастки, так как обычные шестигранные головки для этого не подойдут.
Инструмент
Справится с откручиванием заклиневшей муфты обгонной поможет специальная головка. Цена вопроса 170 – 500 рублей, существует несколько вариантов оснастки:
Сервисные ключи позволяют демонтировать муфту, не снимая генератор с посадочных мест.
Диагностика
Неправильная работа обгонной муфты генератора определяется «на слух» и механическим способом:
При заклинивании обойм муфты следует немедленно заменить расходник новым изделием.
Демонтаж
Даже при внешнем осмотре муфты после снятия защитной крышки становится понятно, зачем необходимо использовать специальный сервисный ключ. Вместо обычного крепежного болта здесь применена зубчатая поверхность, для которой требуется инструмент с ответными шлицами.
Оснастка вставляется внутрь муфты, зубья зацепляются, деталь откручивается рожковым ключом или накидной головкой с храповиком.
Установка обгонной муфты
После демонтажа заклинившей муфты обгонной новая деталь устанавливается алогичным способом. Основными нюансами операции замены являются:
Если в авто эксплуатировался генератор без обгонной муфты, достаточно подобрать модификацию детали с аналогичными посадочными поверхностями для вала и ремня. Эти диаметры должны совпадать полностью.
Таким образом, даже у специалистов нет единого мнения по поводу целесообразности эксплуатации муфты обгонной вместо традиционного шкива. Окупаемость этого дорогостоящего изделия под сомнением при бюджетной цене ремней и шкивов без двух обойм с роликами внутри. Но основное предназначение – сглаживание моментов инерции на валу, обгонная муфта выполняет в полном объеме без нареканий.
Механизм свободного хода генератора
Двигатели внутреннего сгорания вращаются неравномерно. Вращение коленчатого вала постоянно ускоряется и замедляется вследствие того, что рабочий цикл в таком двигателе совершается за четыре хода поршня. Возникающая в результате этого вибрация передается на привод вспомогательных механизмов, что приводит к усилению шума и сокращению срока службы приводного ремня. Более того, вибрация создает значительные отклонения в крутящем моменте двигателя, а также высокие нагрузки на довольно тяжелый ротор генератора. Так как ротор генератора имеет наивысший массовый момент инерции, это оказывает огромное влияние на привод вспомогательных механизмов.
Вот почему в современных автомобилях генератор оснащен шкивом свободного хода (именуемым также механизмом свободного хода генератора). Его устанавливают непосредственно на роторе генератора, и он передает движение только в одном направлении вращения. Таким образом он изолирует генератор от вибрации коленчатого вала, благодаря чему ремённая передача работает более плавно и тихо и также увеличивается срок службы приводного ремня.
Уравновешивание сил инерции в ремённой передаче обеспечивает следующие преимущества:
• Повышение комфорта для пассажиров благодаря более плавной работе ремённой передачи
• Снижение шума в работе привода вспомогательных механизмов (не происходит соскальзывание)
• Увеличение срока службы ремённой передачи
• Ослабление вредных воздействий сил инерции ротора генератора на ремённую передачу
• Снижение расхода топлива
Отличия и характеристики различных механизмов свободного хода генератора
В настоящее время на рынке существуют два типа механизмов свободного хода генератора: шкив генератора с обгонной муфтой (OAP — Overrunning Alternator Pulley) и обгонно-реверсивная муфта генератора (OAD — Overrunning Alternator Decoupler).
OAP имеет простую обгонную муфту, расположенную внутри шкива.
После выключения двигателя ротор генератора продолжает вращаться из-за своей большой массы, но при этом он не приводит в движение шкив.
В отличие от OAP, кроме функции свободного хода, OAD имеет торсионную пружину, с помощью которой поглощается энергия. Эта пружина поглощает неравномерности вращения коленчатого вала и предотвращает их неблагоприятное воздействие на генератор и, следовательно, на привод вспомогательных механизмов.
Неблагоприятные последствия, вызываемые неисправностью механизма свободного хода генератора
Если механизм свободного хода генератора заклинивает, вибрации двигателя перестают погашаться, из-за чего движущийся приводной ремень шумит при низких оборотах двигателя. С увеличением движений приводного ремня натяжное устройство для ремня подвергается более высоким нагрузкам, в результате чего оба они — натяжное устройство для ремня и механизм свободного хода генератора — могут сломаться. В худшем случае может быть серьезно поврежден двигатель.
На рисунке ниже показаны виды повреждений, вызванные неисправностью механизма свободного хода генератора.
Осмотр механизма свободного хода генератора
Во время работы двигателя признаками того, что механизм свободного хода генератора неисправен, являются неравномерное движение приводного ремня и избыточный шум, который он производит. Если механизм свободного хода генератора исправен, то после выключения двигателя ротор генератора постепенно замедляет движение и останавливается.
Чтобы проверить правильную работу механизма свободного хода генератора, следует выполнить следующее: — Снимите поликлиновый ремень и крышку.
— Установите монтажный инструмент, обхватите шкив одной рукой и другой рукой поверните монтажный инструмент в обоих направлениях.
OAP: механизм работает правильно, если он свободно поворачивается в одном направлении и немедленно блокирует движение в противоположном направлении.
OAD: механизм работает правильно, если он свободно поворачивается в одном направлении, а в противоположном направлении быстро возрастает сопротивление движению вплоть до полной остановки. Если механизм свободного хода генератора не пройдет тест, его следует заменить.
bilstein group рекомендует:
• Проверьте работу механизма свободного хода генератора во время визуального осмотра или при замене вспомогательных механизмов привода и, если требуется, замените его.
• При установке нового генератора всегда заменяйте механизм его свободного хода.
• Все три компонента: поликлиновый ремень, натяжное устройство для ремня и механизм свободного хода генератора следует заменять одновременно.
• Заменяйте механизм свободного хода генератора каждые 120000 км.