Шків колінчастого валу

Шків колінчастого валу - це деталь, установлена на передньому кінці колінчастого вала для передавання обертання ремінному приводу навісного обладнання. Канонічна англійська назва - Crankshaft pulley. У технічній документації також застосовуються назви Harmonic Balancer, Crankshaft Vibration Damper і демпфер крутильних коливань.

Через шків колінчастий вал приводить генератор, компресор кондиціонера, насос гідропідсилювача, механічний водяний насос та інші агрегати. У багатьох двигунах шків додатково зменшує крутильні коливання колінчастого вала за допомогою гумового або в'язкісного демпфера.

Шків працює при високій частоті обертання, постійному натягу ременя, нагріванні, вібраціях і змінному навантаженні. Його несправність може пошкодити ремінь, натягувач, передній сальник, шпонковий паз і навіть передній кінець колінчастого вала.

Головний принцип: видиме биття або стукіт шківа не завжди означає дефект тільки самого шківа. Перевіряють центральний болт, шайбу, шпонку, посадку колінвала, натягувач, ремінь, навісні агрегати та рівномірність роботи двигуна.

Не запускайте двигун при сильному битті шківа.
Не торкайтеся ременя та шківа на працюючому двигуні.
Не перевіряйте люфт руками до повної зупинки двигуна.
Не затягуйте центральний болт випадковим моментом.
Не використовуйте установочний штифт ГРМ як силовий фіксатор.
Не встановлюйте шків на пошкоджену шпонку або забруднену посадку.
Не наносіть мастило на сухі фрикційні площини.
Не використовуйте повторно одноразовий центральний болт.
Не підважуйте шків за тонке зовнішнє кільце.
Не продовжуйте рух, якщо ремінь зміщується до краю шківа.

Призначення шківа

Шків колінчастого валу виконує кілька функцій:

передає обертання поліклиновому або клиновому ременю;
приводить навісне обладнання двигуна;
зменшує крутильні коливання колінчастого вала;
підтримує правильну траєкторію ременя;
може містити мітку верхньої мертвої точки;
може бути частиною вузла синхронізації або переднього пакета ГРМ;
знижує ударне навантаження на генератор і натягувач;
допомагає зменшити шум ремінного привода;
передає навантаження через центральний болт і посадочну поверхню;
захищає колінчастий вал від небезпечного резонансу.

Чим шків відрізняється від демпфера

Простий ремінний шків є жорсткою металевою деталлю з канавками для ременя. Демпферний шків має внутрішню маточину, зовнішнє ремінне кільце та пружний елемент між ними.

Конструкція	Основна функція	Типова несправність
Суцільний металевий шків	Передавання обертання ременю	Деформація, знос канавок, пошкодження посадки
Гумометалевий демпфер	Привід ременя і гасіння крутильних коливань	Тріщини, відшарування, зміщення зовнішнього кільця
В'язкісний демпфер	Гасіння коливань за допомогою внутрішньої інерційної маси	Витік робочої рідини, перегрів, внутрішнє руйнування
Комбінований шків	Привід кількох ременів і демпфування	Биття, розшарування, нерівномірний знос канавок

Будова гумометалевого шківа

Внутрішня маточина

Маточина встановлюється на носок колінчастого вала. Вона може мати шпонковий паз, центрувальну поверхню, отвори для знімача та площину під центральний болт.

Гумовий демпфер

Еластомер з'єднує маточину із зовнішнім кільцем. Його жорсткість розрахована під частоти крутильних коливань конкретного двигуна.

Зовнішнє кільце

На кільці виконані канавки для поліклинового або клинового ременя. Воно повинно обертатися співвісно з колінчастим валом.

Мітки та імпульсні елементи

На шківі можуть бути нанесені мітки ВМТ, шкала випередження запалювання або елементи, які використовуються при сервісній перевірці. На окремих двигунах положення зовнішнього кільця не можна використовувати як точну мітку після старіння демпфера.

Що таке крутильні коливання

Колінчастий вал обертається нерівномірно. Кожен робочий хід короткочасно прискорює його, а стискання та навантаження навісних агрегатів сповільнюють. Через це вал скручується та розкручується навколо своєї осі.

Демпфер поглинає частину енергії цих коливань. Без правильно підібраного демпфера зростає навантаження на колінчастий вал, шестерні, ремінний привід, масляний насос і кріплення навісних агрегатів.

Ознаки несправності шківа

видиме радіальне або осьове биття;
коливання зовнішнього кільця відносно маточини;
тріщини в гумовому шарі;
випинання або випадання частини гуми;
зміщення мітки відносно маточини;
металевий стукіт із передньої частини двигуна;
ритмічний шум на холостому ходу;
свист або писк поліклинового ременя;
різкі рухи автоматичного натягувача;
ремінь зміщується до краю канавок;
ремінь періодично зіскакує;
передчасно зношуються ролики та натягувач;
з'являється вібрація кузова на певних обертах;
повторно тече передній сальник колінвала;
зовнішнє кільце торкається кришки двигуна;
після запуску відчувається запах нагрітої гуми.

Коли потрібно негайно зупинити двигун

зовнішнє кільце помітно змістилося;
шків торкається кришки або блока;
центральний болт послабився;
ремінь частково вийшов із канавок;
демпфер розірваний по колу;
видно металеву стружку біля посадки;
з'явився сильний ударний стукіт;
перестав працювати генератор або водяний насос;
температура двигуна почала швидко зростати;
є ризик потрапляння ременя під привід ГРМ.

Причини пошкодження

природне старіння гуми;
перегрів моторного відсіку;
контакт із моторною оливою або пальним;
потрапляння охолоджувальної рідини;
надмірний натяг ременя;
заклинювання навісного агрегату;
несправний автоматичний натягувач;
ударне навантаження від генератора;
заклинена обгінна муфта генератора;
неправильна довжина ременя;
деформація після невдалого демонтажу;
удари молотком по зовнішньому кільцю;
неправильне затягування центрального болта;
пошкоджена шпонка або паз;
забруднена торцева посадка;
надмірний осьовий люфт колінчастого вала;
нерівномірна робота двигуна з пропусками згоряння;
використання шківа з іншою демпферною характеристикою.

Як олива пошкоджує демпфер

Витік через сальник колінчастого валу або сусідню прокладку може постійно змочувати гумовий елемент. Частина еластомерів набухає, розм'якшується або відділяється від металу.

Після усунення течі шків оглядають окремо. Очищення не відновлює демпфер, який уже змінив форму або втратив зчеплення з металом.

Вплив натягувача і ременя

Несправний натягувач поліклинового ременя може створювати ударне навантаження на шків. Зворотна ситуація також можлива: деформований шків змушує натягувач постійно коливатися.

Під час діагностики перевіряють:

траєкторію ременя;
стан усіх канавок;
довжину та профіль ременя;
хід і демпфування натягувача;
підшипники напрямних роликів;
обгінну муфту генератора;
шків компресора кондиціонера;
насос гідропідсилювача;
водяний насос, якщо він приводиться цим ременем.

Биття шківа

Незначний візуальний ефект може виникати через форму литої деталі або забруднення. Технічний стан визначають вимірюванням робочої поверхні індикатором.

Причинами реального биття можуть бути:

розшарування гумового демпфера;
деформація зовнішнього кільця;
бруд між шківом і торцем вала;
неповна посадка на носок колінвала;
пошкоджена шпонка;
перекошена або неправильна шайба;
пошкоджений центральний болт;
радіальне биття носка колінчастого вала;
неправильний шків;
деформація після ударного демонтажу.

Перевірка без демонтажу

Оглянути шків на заглушеному двигуні.
Перевірити гумовий шар по доступному колу.
Знайти тріщини, випинання та зміщення.
Перевірити положення ременя.
Оглянути центральний болт і шайбу.
Запустити двигун із безпечної відстані.
Спостерігати за зовнішнім кільцем.
Оцінити коливання натягувача.
Прослухати вузол на різних обертах.
За потреби виміряти биття індикатором.
Зняти ремінь і перевірити навісні агрегати вручну.
Повторно оцінити шум за сервісною процедурою.

Безпека: під час роботи двигуна не наближайте руки, одяг, кабелі або вимірювальні щупи до ременя. Візуальну перевірку виконують збоку, а не в площині обертання шківа.

Перевірка міток

На старому демпфері зовнішнє кільце може провернутися відносно маточини. Через це заводська мітка ВМТ перестає відповідати фактичному положенню поршня.

Перед регулюванням запалювання або перевіркою механічних фаз положення ВМТ підтверджують незалежним методом. Орієнтуватися лише на мітку старого демпферного шківа небезпечно.

Перевірка після демонтажу

стан гумового шару по всьому колу;
зчеплення гуми з металом;
зміщення зовнішнього кільця;
тріщини маточини;
стан посадочного отвору;
шпонковий паз;
контактну площину під шайбу;
канавки ременя;
сліди перегріву;
корозію;
сліди ударів знімача;
відповідність каталожному номеру.

Перевірка носка колінчастого вала

стан центрувальної поверхні;
різьбу центрального отвору;
шпонку та шпонковий паз;
торцеву площину;
сліди провертання маточини;
задирки та корозію;
радіальне биття;
стан переднього сальника;
положення шестерні ГРМ;
відсутність сторонніх шайб і втулок.

Якщо маточина тривалий час рухалася на посадці, новий шків може не утримуватися навіть із новим болтом. Потрібен ремонт або заміна пошкодженої деталі.

З чим плутають несправність шківа

зношений поліклиновий ремінь;
несправний натягувач;
підшипник напрямного ролика;
обгінна муфта генератора;
підшипник генератора;
муфта компресора кондиціонера;
водяний насос;
передній сальник колінвала;
контакт захисної кришки з ременем;
несправна опора двигуна;
пропуски згоряння;
надмірний осьовий люфт колінчастого вала.

Підбір шківа

VIN автомобіля;
код і серійний номер двигуна;
дату виробництва;
OE-номер шківа;
зовнішній діаметр;
діаметр посадочного отвору;
загальну ширину;
кількість і профіль канавок;
положення ремінних доріжок;
наявність гумового демпфера;
маса зовнішнього кільця;
тип центрального кріплення;
форма шпонкового паза;
наявність міток або імпульсних елементів;
комплектацію болтом і шайбою;
технічну ревізію двигуна.

Шківи однакового діаметра не обов'язково взаємозамінні. Відрізняються демпферна характеристика, виліт канавок, маса, спосіб кріплення та розрахункова частота коливань.

Підготовка до заміни

Підтвердити несправність шківа.
Перевірити ремінь, натягувач і навісні агрегати.
Уточнити заводську процедуру демонтажу.
Перевірити, чи утримує болт шестерню ГРМ.
Підготувати штатний фіксатор колінвала.
Підготувати відповідний знімач.
Підготувати новий центральний болт за потреби.
Звірити шайбу шківа колінчастого вала.
Підготувати динамометричний ключ і кутомір.
Зафіксувати механічні фази, якщо цього вимагає конструкція.

Зняття шківа

Зняти захисти та забезпечити доступ.
Зафіксувати колінчастий вал штатним інструментом.
Послабити центральний болт.
Зняти поліклиновий ремінь.
Позначити порядок дистанційних деталей.
Установити знімач у передбачені точки.
Стягувати шків рівномірно по осі.
Не тиснути на гумовий демпфер.
Не бити по носку колінчастого вала.
Після зняття оглянути шпонку, посадку та сальник.

Установлення нового шківа

Очистити посадку колінчастого вала.
Перевірити шпонку та паз.
Переконатися у правильному положенні шестерні ГРМ.
Звірити новий шків зі старим.
Установити шків без ударів і перекосу.
Перевірити повне прилягання маточини.
Установити штатну шайбу правильною стороною.
Наживити центральний болт вручну.
Зафіксувати колінчастий вал правильним інструментом.
Виконати затягування за заводськими етапами.
Провернути двигун вручну.
Перевірити механічні фази.
Установити ремінь за правильною схемою.
Перевірити суміщення всіх ремінних доріжок.

Центральний болт і шайба

Надійність шківа залежить від правильного затискного зусилля. Болт може бути розтяжним і вимагати заміни після кожного демонтажу.

Для ремонту застосовуються комплект болтів шківа валу колінчастого або комплект болтів шківа колінчастого вала відповідно до каталогу.

Перевіряють:

довжину та діаметр болта;
крок різьби;
ознаки пластичного видовження;
стан різьби колінвала;
правильність шайби;
вимогу щодо мастила або сухого монтажу;
момент затягування;
кут довороту;
послідовність фіксації ГРМ.

Чи можна ремонтувати демпферний шків

Відновлення гумового шару без заводського контролю жорсткості, концентричності та балансування є ненадійним. Візуально рівний шків може мати неправильну демпферну характеристику.

Зварювання зовнішнього кільця з маточиною перетворює демпфер на жорстку деталь і змінює навантаження на колінчастий вал. Для більшості легкових автомобілів правильним рішенням є заміна.

Що перевіряють одночасно

шків ремінний колінчастого вала;
комплект шківів колінчастого вала;
поліклиновий ремінь;
натягувач і напрямні ролики;
обгінну муфту генератора;
підшипники навісних агрегатів;
шайбу шківа колінчастого вала;
центральний болт;
сальник валу колінчастого;
датчик колінчастого валу;
упорну шайбу колінчастого вала;
шестерню та привід ГРМ.

Перевірка після ремонту

Провернути двигун вручну.
Перевірити механічні фази.
Переконатися у правильній траєкторії ременя.
Запустити двигун без різкого підвищення обертів.
Оцінити радіальне та осьове биття.
Спостерігати за натягувачем.
Прослухати вузол на холостому ходу.
Увімкнути кондиціонер та інше навантаження.
Перевірити заряджання генератора.
Перевірити відсутність витоку біля сальника.
Виконати коротку пробну поїздку.
Повторно оглянути ремінь і шків.

Чому новий шків знову пошкодився

не усунено витік моторної оливи;
заклинює один із навісних агрегатів;
несправна обгінна муфта генератора;
натягувач створює ударні коливання;
установлений неправильний ремінь;
центральний болт повторно використаний;
не виконаний кутовий доворот;
шків не сів до упору;
пошкоджена шпонка;
розбитий носок колінчастого вала;
під маточиною залишився бруд;
двигун працює з сильними пропусками згоряння;
деталь має неправильну демпферну характеристику.

Практичні випадки

Натягувач сильно рухався на холостому ходу

Після зняття ременя навісні агрегати виявилися справними. Зовнішнє кільце демпферного шківа змістилося відносно маточини.

Свист зникав після прогрівання

Гумовий шар шківа мав тріщини та змінював жорсткість із температурою. Ремінні канавки періодично втрачали співвісність.

Новий ремінь швидко зійшов до краю

Причиною був не ремінь, а шків із неправильним вильотом, установлений за зовнішньою схожістю.

Передній сальник повторно потік

Шків мав радіальне биття через пошкоджену посадку та створював змінне навантаження на робочу кромку сальника.

Після ремонту ГРМ з'явився стукіт

Центральний болт не був затягнутий на потрібний кут. Маточина почала рухатися на шпонці.

Мітка ВМТ не відповідала положенню поршня

Зовнішнє кільце провернулося на старому гумовому демпфері, хоча шків ще не мав сильного биття.

Новий шків зруйнувався за короткий час

Заклинена обгінна муфта генератора створювала сильні ударні навантаження на ремінь і демпфер.

Типові помилки діагностики

оцінювати шків тільки за шумом;
не оглядати гуму по всьому колу;
не перевіряти ремінь і натягувач;
не знімати ремінь для перевірки агрегатів;
не вимірювати биття;
вважати рух натягувача його власною несправністю;
не перевіряти обгінну муфту генератора;
не оглядати центральний болт;
не перевіряти шпонку та паз;
використовувати зміщену мітку ВМТ;
не перевіряти витік моторної оливи;
не враховувати нерівномірну роботу двигуна.

Типові помилки ремонту

неправильний каталожний номер;
удари по зовнішньому кільцю;
підважування за гумовий демпфер;
забруднена посадка;
пошкоджена шпонка;
неправильна шайба;
повторне використання одноразового болта;
затягування гайковертом без контролю;
використання штифта ГРМ як силового упора;
мастило на сухій фрикційній поверхні;
неправильна схема ременя;
відсутність перевірки механічних фаз;
залишений зношений натягувач;
запуск із видимим биттям;
відсутність контрольного огляду після поїздки.

Пов'язані товарні групи

Шківи колінчастого вала
Демпферні шківи
Комплекти шківів колінчастого вала
Шайби та центральні болти шківа
Поліклинові ремені
Натягувачі поліклинового ременя
Напрямні та обвідні ролики
Обгінні муфти генератора
Сальники колінчастого вала
Інструмент для фіксації колінвала

Часті питання

Шків колінвала і демпфер - це одна деталь?

На багатьох двигунах так: ремінний шків одночасно містить демпфер крутильних коливань. Але існують і суцільні жорсткі шківи.

Чи можна їздити з невеликим биттям?

Спочатку потрібно виміряти биття та знайти причину. Розшарування демпфера може швидко прогресувати й призвести до сходження ременя.

Чому шків хитається?

Можливі розшарування гуми, деформація кільця, бруд на посадці, пошкодження шпонки, болта або носка колінчастого вала.

Чи можна замінити тільки гуму демпфера?

Без спеціалізованого контролю концентричності, жорсткості та балансування такий ремонт ненадійний.

Чи потрібно міняти центральний болт?

Якщо він є розтяжним або виробник вимагає одноразового використання, після демонтажу встановлюють новий болт.

Чи потрібно міняти ремінь разом зі шківом?

Ремінь замінюють при тріщинах, забрудненні, нерівномірному зносі, перегріві або сходженні з канавок.

Чому після заміни шківа залишився шум?

Джерелом може бути натягувач, ролик, генератор, компресор, водяний насос, опора двигуна або сам ремінь.

Чи можна використовувати мітку ВМТ на старому шківі?

Тільки після підтвердження, що зовнішнє кільце не змістилося відносно маточини.

Чи впливає шків на роботу генератора?

Так. Биття, неправильний діаметр або прослизання змінюють швидкість і стабільність привода генератора.

Що перевірити після заміни?

Биття, положення ременя, роботу натягувача, механічні фази, заряджання генератора, передній сальник і відсутність сторонніх звуків.

Пов'язані сторінки бази знань TESMA

Що ще прочитати по цій темі

Висновок

Шків колінчастого валу передає обертання навісному обладнанню та в багатьох двигунах гасить небезпечні крутильні коливання. Його стан впливає на ремінь, натягувач, генератор, передній сальник і ресурс колінчастого вала.

При стукоті, свисті або битті перевіряють не тільки зовнішнє кільце, а й гумовий демпфер, центральний болт, шайбу, шпонку, посадку, ремінь і навісні агрегати. Візуальний огляд доповнюють вимірюванням биття та перевіркою привода без ременя.

Надійна заміна потребує точного підбору, правильного знімача, штатної фіксації колінвала, чистої посадки та затягування болта за заводською процедурою. Новий шків швидко пошкодиться, якщо залишити витік оливи, заклинений агрегат, несправний натягувач або розбиту посадку колінчастого вала.