Як відомо, двигуни сімейства ЗМЗ-406 були одними з перших вітчизняних двигунів, на яких в приводі розподільного вала замість механічного стали застосовувати гідравлічний натягувач.
Основний робочий елемент такого натяжителя - гідравлічний демпфер. Тобто внутрішня замкнута камера змінного об'єму, утворена рухомим плунжером і корпусом, яка через зворотний кульковий клапан пов'язана з напірної магістраллю системи змащення, а через кільцевої дросель (демпфер) плунжерній пари - зі зливом. Крім того, в натягувачем передбачений обмежувач зворотного ходу. Гідравлічний демпфер відстежує коливання ланцюга приводу розподільного валу і «гасить» її коливання; механічний обмежувач зворотного ходу обмежує зворотне переміщення плунжера в межах 4 мм. в разі неспрацьовування гідравлічної системи. (До речі. При відсутності тиску масла відразу ж прослуховуються характерні стуки, що виникають при ударах плунжера про корпус натяжителя, що служить дуже зручним діагностичним ознакою несправності).
Принцип гідравлічного відстеження і демпфірування коливань ланцюга приводу розподільного валу з точки зору теорії бездоганний. Однак на практиці справа йде складніше: гідравлічний натягувач вимагає високоточного виготовлення складових його частин і високоякісної їх складання. Тому що навіть самі незначні відхилення в тому і в іншому випадку різко погіршують його працездатність. Крім того, гідравлічний натягувач, як і будь-які елементи гідросистем, дуже чутливий до змін в'язкості масла, гідравлічного опору дроселя і засмічення (заливці) прохідних перетинів.
У конструкції в процесі експлуатації виявилися і деякі притаманні лише їй дефекти.
Так, при Розклинювальні гальмуванні плунжера через накопичень похибок допусків при виготовленні плунжерній пари виникає крутний момент, який прагне розгорнути запірний кільце механізму фіксації. При наявності подовженою канавки на плунжері це іноді вдається, і плунжер заклинює в корпусі.
При запуску холодного двигуна в'язкість масла приблизно на порядок вище в'язкості на гарячому двигуні, а в конструкції натяжителя немає пристрою, що реагує на це. Результат - жорстке демпфірування коливань ланцюга приводу на непрогрітому двигуні і, як наслідок, інтенсивне зношування черевика натяжителя.
Кільцевій дросель, який являє собою зазор 0,025 - 0,030 мм. між поршнем і корпусом, виконує, по суті, і функцію щілинного фільтра для масла, яке проходить через нього з внутрішньої порожнини натяжителя. Цей фільтр, як і будь-який інший, затримує тверді частинки (продукту зносу і ін.), Що знаходиться в маслі, тобто залишає їх у внутрішній порожнині натяжителя, прискорюючи тим самим процес зношування пари «поршень-корпус», а іноді сприяючи їх заклинювання.
Технологічні похибки виготовлення в сукупності зі зміною в'язкості масла при нагріванні і наявністю в порожнині продуктів зносу і домішок зробили гідравлічний натягувач одним з самих ненадійних елементів конструкції двигунів ЗМЗ - 406. Тому фахівці, що займаються розробкою натяжителей ланцюгів, змушені були створити і впровадити у виробництво нову конструкцію , але вже іншого типу - гідромеханічну.
Даний натягувач, на відміну від гідравлічного, не відслідковує коливання ланцюга приводу розподільного валу, а підтримує постійним зазор між черевиком і ланцюгом, що і забезпечує мінімальну амплітуду коливань останньої. У зв'язку з цим основною складовою частиною конструкції став механізм обмеження зворотного ходу плунжера, а роль гідравліки зводиться до забезпечення демпфірування при підтримці робочого зазору між черевиком і ланцюгом.
Механізм обмеження зворотного ходу плунжера - кроковий, тобто він дискретно, з кроком 0,85 мм. відстежує розтягнення ланцюга, а система гідравлічного демпфування забезпечує підтримку робочого зазору між черевиком і ланцюгом в діапазоні 0,7 - 1,0 мм. Завдяки цьому натяжітель на всіх режимах двигуна працює безшумно.
Канавки плунжера, в яких розміщені запірні кільця, в новому натягувачем мають спеціальний профіль, що виключає ймовірність заклинювання плунжера в корпусі при розвороті. Кільцевій зазор плунжерній пари підібраний для роботи в безрасходном режимі, який би усунув «паразитне» витік масла і тим самим зняло проблему забруднення внутрішньої порожнини натяжителя.
У натягувачем застосований плаваючий золотник дроселя, який в залежності від в'язкості масла змінює його прохідний перетин і тим самим автоматично виключає вплив зміни температури двигуна на знос деталей натяжителя.
Для підвищення надійності нового натяжителя були прийняті і чисто технологічні заходи. Зокрема, селективний збір кільцевого дроселя плунжерній пари і нарізного дроселя кришки; перевірка герметичності зворотного клапана, працездатності механізму обмежувача зворотного ходу, чистоти внутрішньої порожнини і т.д. Так що тепер надійність роботи натяжителя забезпечується тільки одним фактором - працездатністю обмежувача зворотного ходу. А вона як мінімум удвічі вище, ніж у колишнього натяжителя, гідравлічного, оскільки запірних кілець вже два.
Натягувач РОДОС механічного типу для двигунів ЗМЗ-405, 406.
Стрілкою зазначений отвір для подачі масла.
З точки зору ремонтника, є у натяжителей цієї фірми один недолік: нерідко потрібно послабити натяг ланцюга, а з Родос це нелегко. Втопити шток і зафіксувати його чекою, не знявши натягувач, практично неможливо. Та й на знятому це вийде не відразу. Крім того, трохи бентежить ... витонченість насічки на рейці. Дрібний крок покликаний зробити роботу натяжителя майже безступінчатим, але вимоги до якості матеріалу повинні бути досить жорсткі - адже вузол стримує сильні вібрації! Що буде, якщо в технології трапиться невеликий збій? Як поведе себе ажурна конструкція штока? Сподіваємося, ці побоювання розвіє час. А поки виріб РОДОС приваблює багатьох хорошим виконанням і, з огляду на велику «тиражу», - невисокою ціною (близько 350 рублів).
Принцип роботи дуже простий (рис. А): шток 4, нагадує зубчасту рейку, висувається під дією тарований пружини 1 - тим більше, чим довше ланцюг. Підпружинена собачка 3 перешкоджає зворотному ходу штока під дією коливань ланцюга. Механізм поставляється в продаж в зведеному стані (див. Рис. Б) - інсталяційний штифт 2 зафіксовано «чекою» 5 через отвори. Поставивши пристрій на двигун, чеку витягають - і шток висунеться, натягнувши ланцюг. Максимальна відстань від фланця до п'яти штока - 73 мм. Це гарантує достатній натяг навіть сильно зношеної ланцюга і часом рятує від біди при обірваному заспокоювачами.
Натягувач ISAI для двигунів ЗМЗ-405, 406 з подачею масла до ланцюга приводу ГРМ. Для цього на корпусі зроблена канавка, показана стрілкою.
Натяжители ISAI на ринку досить рідкісні, що пояснюється меншими виробничими потужностями виробника. Ціна - близько 400 рублів. Нас привернули в них простота і висока жорсткість конструкції без «ажурних» деталей, безступінчасте регулювання і зручність роботи під час ремонту. У натягувачем призначених для ЗМЗ-406 розробник ISAI врахував важкі умови роботи ланцюгів приводу ГРМ, особливо - верхній, через нестачу мастила. Для цих моторів створені натяжители, що встановлюються замість гідравлічних, причому вони забезпечують додаткову подачу масла (для цього на корпусі зроблена канавка) безпосередньо до ланцюгів. Термін служби приводів істотно збільшується.
Принципово новий виріб на ринку натяжителей - ISAI. За приєднувальних розмірах і максимальному виходу штока (73 мм) воно ідентичне Родос. Конструкція дуже жорстка (рис. А), шток 1 висувається за рахунок обертання в різьбі М14х2,0 корпусу 2. А задає обертання тарованого пружина 4 годинного типу, поєднана одним кінцем з корпусом, іншим - з віссю приводу 3. У зведеному стані (а ) механізм утримується фіксатором 6 під ковпачком 5. Фіксатор - шматочок м'якого дроту і т.п. Поставивши натяжітель на двигун, ковпачок згвинчувати - ланцюг натягнеться (рис. Б). Прибравши фіксатор, ковпачок нагвинчуємо назад, щоб виключити текти масла. Якщо знадобиться послабити ланцюг, знімати натягувач не потрібно, - «згвинтив» ковпачок, викруткою обертаємо хвостовик проти годинникової стрілки, зводячи пружину - шток утапливается. Натиснувши на нього черевиком ланцюга, фіксуємо від проворота, потім вкладаємо в захисний ковпачок фіксатор і нагвинчуємо його. Натягувач залишиться в цьому положенні.
Питання: Для чого потрібен натягувач ланцюга?
Відповідь: Ланцюги приводу газорозподільного механізму (ГРМ) в процесі роботи витягуються. Призначення натяжителя компенсувати це розтягнення і погасити динамічні навантаження.
Питання: Звідки взялися динамічні навантаження?
Відповідь: Заводські похибки виготовлення (нерівномірність кроку, биття зірочок і ланок ланцюга) призводять до динамічних змін довжини ділянок ланцюга в місцях установки натяжителей. Це призводить до коливальних процесів з частотою 8. 46 гц, і амплітудою Δ1; Δ2.
Питання: Які натяжители ланцюга встановлює ЗМЗ на 406 двигун?
Відповідь: В даний час на 406 двигун встановлюється тільки натягувач випускається заводом «ЯЗТА», «10» натягувач, так як «40» ( «50») не проводиться.
Питання: Чим відрізняються ці натяжители один від одного?
Відповідь: Основні корінні відмінності цих натяжителей наступні:
«40» демпфує динамічне навантаження гідравлічним способом, а «10» - гидромеханическим;
«40» автоматично налаштовується на температурний режим двигуна (гарячий, холодний), «10» налаштований тільки на гарячий температурний режим двигуна;
«40» підтримує робочий зазор між черевиком (зірочкою) і ланцюгом 1,2 мм. а «10» - 2,5 мм .;
«40» не боїться «брудного» масла, «10» болісно реагує на «брудну» масло;
«40» при зависанні кульки зворотного клапана автоматично переходить в режим гідромеханічного демпфірування зі збереженням своїх властивостей, «10» переходить в режим ударного (жорсткого) демпфірування з порушенням працездатності.
Питання: Яким шляхом отримані такі переваги?
Відповідь: Такі переваги «40» натяжителя над «10» отримано принципово новими конструктивними рішеннями. (Див. Рисунок)
Питання: Як було отримано гідравлічне демпфірування на «40» натягувачем?
Відповідь: Після запуску двигуна динамічні навантаження починають зміщувати плунжер разом з корпусом в сторону кришки. При цьому масло з внутрішньої порожнини виходить через перепускний отвір в систему змащення. Після перекриття перепускного отвору зовнішньою поверхнею кришки, масло замкнене в замкнутому просторі, внаслідок своєї НЕ стисливості, гідравлічно демпфує динамічні навантаження з утворенням робочого зазору 1,2 мм.
Питання: Як демпфує динамічні навантаження «10» натяжітель?
Відповідь: Під дією динамічних навантажень плунжер переміщається щодо корпусу в межах довжини своєї канавки до сполучення зі стопорним кільцем, розташованим в проточці корпусу. Масло з внутрішньої порожнини при цьому через плунжерний зазор дросселируется в картер двигуна. Після створення пари навантаження через корпус натяжителя віддається на корпусні деталі двигуна з утворенням робочого зазору в 2,5 мм. Експерементально підібраний плунжерний зазор 25. 32 мкм. забезпечує безударное сполучення плунжера з корпусом при температурі масла 90 ° С.
Питання: Чи може у «10» натяжителя в процесі роботи обминають стопорне кільце?
Відповідь: Може, так як воно сприймає всі, хто прийшов на натяжітель динамічні навантаження.
Питання: Як поводяться стопорні кільця у «40» натяжителя в процесі роботи?
Відповідь: В процесі роботи стопорні кільця «40» натяжителя не сприймають динамічних навантажень ГРМ. Вони служать тільки для переміщення корпусу в сторону кришки.
Питання: Як буде працювати «10» натягувач в зимовий час, при низьких температурах?
Відповідь: При низьких температурах в'язкість масла, а отже і опір щілинного дроселя плунжерній пари збільшуються в десятки разів, що призводить до жорсткого режиму роботи з утворенням робочого зазору менше ніж амплітуди коливань ланцюга (Δ1; Δ2). Ця обставина призводить до значного збільшення навантажень на всі елементи ГРМ, а більш конкретно це може привести до руйнування ланцюга, обриву болтів кріплення зірочок проміжного вала або руйнування шийок распредвалов в районі кріплення зірочок, або руйнування натягача (поломка кронштейна) включаючи і натягувач (заклинювання ).
Питання: Як поводиться «40» натягувач в зимовий час?
Відповідь: Діаметр перепускного отвору підібраний з урахуванням зимового пуску двигуна. А можливість перекриття цього отвору дозволяє натягувачем автоматично налаштується на конкретний температурний режим і забезпечити гідравлічне демпфірування з утворенням оптимального робочого зазору без збільшення навантажень на ГРМ.
Питання: Чому «10» натяжітель боїться «брудного» масла?
Відповідь: Надмірний тиск в системі мастила двигуна, від якої живиться натягувач ланцюга сприяє постійним протечкам масла через плунжерний зазор. У свою чергу цей зазор 25. 32 мкм. починає працювати як щілинний фільтр забиваючи з плином часу внутрішню порожнину натяжителя брудом. Це призводить до зависання кульки зворотного клапана або заклинювання плунжера і, як наслідок, виходу з ладу натяжителя.
Питання: Як поводиться «40» натяжітель при роботі на брудному маслі?
Відповідь: Зазор в плунжерній парі підібраний таким чином, що виключає протікання через нього масла і попадання бруду у внутрішню порожнину натяжителя, але навіть якщо бруд потрапила в натягувач і привела до зависання кульки зворотного клапана, натягувач автоматично переходить в режим гідромеханічного демпфірування до планової заміни ланцюга . Ви навіть це не відчуєте в процесі експлуатації.
Питання: Звідки взявся робочий зазор 1,2 мм. у «40» натяжителя?
Відповідь: Спеціальні дослідження по підбору цього зазору на випробувальних стендах ЗМЗ визначили оптимальну його величину, яка забезпечила мінімальні динамічні навантаження на ГРМ.
Питання: Чи можливо заклинювання «10» натяжителя через розвороту стопорного кільця?
Відповідь: Практика експлуатації «10» натяжителя показала, що це можливо. Через подовженою канавки плунжера стопорне кільце може розвернутися і зайняти відразу дві проточки корпусу, заблокувавши плунжер в корпусі.
Питання: Для чого у «40» натяжителя поставлені 2 стопорних кільця?
Відповідь: Коли одне з стопорних кілець перебувати в проточці корпусу, друге зависає посередині між проточками. Це дозволило плунжеру підтримувати робочий зазор з точністю 0,85 мм. і забезпечило безшумну роботу натяжителя в режимі «сухого» пуску, коли внутрішня порожнина заповнена повітрям
Питання: Що за натягувач «ГОН»?
Відповідь: Це «10» натяжітель Курського заводу або натяжітель виробництва КНР з маркуванням «ГОН» фірми «СЕТ» низької якості.
Питання: Що за натяжители «20» і «50»?
Відповідь: Це ті ж «10» і «40» натяжители тільки в них встановлена посилена пружина плунжера
Питання: Що за натягувач «РОДОС-001»?
Відповідь: Це чисто механічний натягувач без гідравлічного демпфірування з нульовим робочим зазором.
Питання: Що за натягувач «60»?
Відповідь: Це гидронатяжитель виробництва НВП «Люкс-Сервіс», що є модернізованою конструкцією «40» натяжителя.