Газораспределительный механизм / Шестерня коленчатого вала

Шестерня коленчатого вала

Шестерня коленчатого вала - это зубчатая деталь привода газораспределительного механизма, установленная на передней части коленчатого вала. Она передает вращение ремню ГРМ или цепи ГРМ и обеспечивает синхронную работу поршней и клапанов.

В ременном приводе деталь также называют зубчатым шкивом коленчатого вала, а в цепном - звездочкой коленчатого вала. Каноническое английское наименование товарной позиции - Gear, crankshaft.

Образец правильного английского перевода: шестерня коленчатого вала - Gear, crankshaft; шестерня привода ГРМ - Crankshaft Timing Gear; звездочка коленчатого вала - Crankshaft Sprocket; шкив зубчатый коленчатого вала - Crankshaft Timing Pulley; венец зубчатый - Toothed Rim; паз шпоночный - Keyway; шпонка - Woodruff Key; поверхность посадочная - Mounting Surface; метка фаз - Timing Mark.

Шестерню ГРМ необходимо отличать от шкива коленчатого вала. Шестерня приводит газораспределительный механизм, а наружный шкив обычно передает вращение ремню генератора, компрессора кондиционера и другого навесного оборудования.

На некоторых двигателях шестерня, шкив, дистанционная втулка и задающий диск стягиваются одним центральным болтом. Ослабление крепления нарушает посадку всего пакета деталей.

Шестерня может иметь метку механических фаз, задающий элемент датчика положения коленчатого вала, привод масляного насоса или дополнительный зубчатый профиль. Поэтому внешне похожие детали не всегда взаимозаменяемы.

Главный принцип: повреждение шестерни коленчатого вала нельзя рассматривать отдельно от носка вала, шпонки, центрального болта, ремня или цепи, натяжителей, направляющих и механических фаз. Новая шестерня не устранит люфт при разрушенной посадке коленчатого вала.

Не запускайте двигатель при подтвержденном люфте шестерни.
Не отворачивайте центральный болт, удерживая вал ремнем или цепью ГРМ.
Не применяйте случайный болт вместо предусмотренного крепления.
Не устанавливайте новую шестерню на поврежденный носок или разбитый шпоночный паз.
Не забивайте деталь молотком без монтажной оправки.
Не поддевайте шестерню с опорой на корпус масляного насоса.
Не смазывайте фрикционные плоскости, которые должны оставаться сухими.
Не устанавливайте деформированную шпонку.
Не затягивайте центральный болт без правильной фиксации вала.
Не запускайте двигатель до ручного проворачивания и проверки фаз.

Назначение шестерни

Коленчатый вал преобразует возвратно-поступательное движение поршней во вращение. Шестерня на его переднем конце передает это вращение распределительному валу или валам.

передает крутящий момент приводу ГРМ;
поддерживает точное передаточное отношение между валами;
синхронизирует положение поршней и клапанов;
направляет ремень или цепь;
формирует базовую метку механических фаз;
передает вращение дополнительным механизмам;
удерживает детали на носке коленчатого вала;
воспринимает циклические нагрузки привода.

Место установки

Деталь установлена на переднем конце коленчатого вала, за наружным шкивом, демпфером или нижней крышкой ГРМ. В ременной системе ее зубья взаимодействуют с зубьями ремня. В цепной системе зубья работают с роликами или звеньями цепи.

цилиндрическая посадка на носок вала;
коническая посадка;
соединение со шпонкой;
шлицевое соединение;
профилированная посадка;
фиксация силой затяжки центрального болта;
совместная установка со шкивом и задающим диском;
интегрированный узел привода.

Шестерня ременного привода

Зубчатый шкив должен точно соответствовать профилю ремня. Важны шаг, форма зуба, ширина венца, количество зубьев и положение направляющих буртов.

неправильное вхождение зубьев ремня;
повышенный шум;
износ покрытия зубьев;
смещение ремня к краю;
перескок при запуске;
повреждение армирующего корда;
нарушение механических фаз.

Шестерня цепного привода

Цепная звездочка работает под циклической нагрузкой. При износе зубья становятся асимметричными, заостренными или приобретают крючкообразный профиль.

Сильно изношенную звездочку не оставляют с новой цепью. Нагрузка концентрируется на небольшой поверхности зуба и ускоряет износ нового комплекта.

Устройство шестерни

Венец зубчатый. Работает с ремнем или цепью.
Отверстие центральное. Обеспечивает посадку на вал.
Паз шпоночный. Задает угловое положение.
Ступица. Передает нагрузку между венцом и валом.
Плоскости торцевые. Контактируют с буртом, втулкой или шкивом.
Бурты направляющие. Ограничивают осевое смещение ремня.
Метка фаз. Используется при установке привода.
Элемент задающий. Формирует сигнал датчика положения вала.
Профиль приводной масляного насоса. Применяется в отдельных конструкциях.

Материалы и изготовление

Шестерни производят из стали, чугуна или порошкового металла. Зубья могут проходить цементацию, закалку или индукционную обработку.

твердость поверхности зубьев;
вязкость сердцевины;
точность профиля;
соосность центрального отверстия;
плоскостность торцов;
усталостная прочность;
стойкость покрытия;
точность меток и задающего элемента.

Условия работы

пульсации крутящего момента;
усилие натяжения ремня или цепи;
состояние демпфера коленчатого вала;
затяжка центрального болта;
соосность шестерен и роликов;
состояние шпонки и паза;
износ цепи;
металлические частицы в масле;
масло на сухом ремне;
коррозия;
ударные нагрузки;
ошибки предыдущей сборки.

Типичные неисправности

износ боковых поверхностей зубьев;
заострение зубьев цепной звездочки;
сколы и трещины зубьев;
деформация направляющего бурта;
трещина ступицы;
разбитый шпоночный паз;
деформация или срез шпонки;
фреттинг-коррозия посадки;
люфт на носке коленчатого вала;
биение зубчатого венца;
смещение задающего элемента;
неправильное положение метки;
прикипание к валу;
повреждение при демонтаже;
износ упрочненного слоя.

Причины повреждения

ослабление центрального болта;
повторное использование одноразового крепления;
неправильный момент или угол затяжки;
масло на сухих фрикционных поверхностях;
неправильная установка шпонки;
износ паза коленчатого вала;
чрезмерное натяжение ремня;
перекос роликов;
растянутая цепь;
заклинивание натяжителя или направляющей;
посторонний предмет в приводе;
обрыв или перескок ремня;
контакт клапанов с поршнями;
неправильное применение съемника;
удары по ступице;
неподходящая деталь;
коррозия посадки;
ошибки предыдущего ремонта.

Признаки неисправности

металлический стук в нижней части привода ГРМ;
дребезг цепи после запуска;
неправильная траектория ремня;
смещение ремня к краю;
износ боковой кромки ремня;
нестабильные механические фазы;
ошибки корреляции валов;
затрудненный запуск;
неровная работа двигателя;
снижение мощности;
металлическая стружка под крышкой ГРМ;
видимый люфт шестерни;
биение наружного шкива;
повторное смещение фаз.

Подобные признаки могут создавать ремень, цепь, натяжитель, направляющие, шестерня распределительного вала, фазорегулятор или крепление наружного шкива.

Опасность смещения фаз

При проворачивании шестерни относительно коленчатого вала метки ремня или цепи могут выглядеть правильными относительно самой шестерни, но фактическое положение поршней уже будет смещено.

затрудненный запуск;
нестабильный холостой ход;
потеря мощности;
ошибки синхронизации;
перескок привода;
контакт клапанов с поршнями;
деформация клапанов;
повреждение поршней и головки блока.

Повреждение шпоночного паза

Шпонка часто задает положение шестерни, но основной крутящий момент в некоторых конструкциях передается через прижатые центральным болтом торцевые поверхности.

При ослаблении болта шестерня совершает микроперемещения. Шпонка ударяет по краям паза и постепенно разрушает его.

Установка новой шпонки без ремонта поврежденной посадки не восстанавливает точное положение детали.

Начальная диагностика

Считать коды неисправностей.
Проверить ошибки корреляции валов.
Зафиксировать условия появления шума.
Выполнить диагностику шумов двигателя.
Осмотреть наружный шкив коленчатого вала.
Проверить центральный болт.
Снять доступные крышки ГРМ.
Осмотреть траекторию ремня или цепи.
Проверить механические фазы.
Проверить наличие металлической стружки.
После демонтажа осмотреть шпонку и посадку.

Проверка ременного привода

профиль зубьев шестерни;
отсутствие сколов;
чистоту впадин;
состояние направляющих буртов;
ширину и состояние ремня;
следы бокового смещения;
повреждение покрытия зубьев;
наличие моторного масла;
соосность роликов;
натяжение;
положение меток.

Проверка цепного привода

Вместе с шестерней выполняют проверку состояния цепи ГРМ.

профиль зубьев звездочки;
асимметричный износ;
удлинение цепи;
состояние натяжителя;
направляющие и успокоители;
шестерню распределительного вала;
металлическую стружку;
следы ударов цепи;
фактические фазы газораспределения.

Проверка снятой шестерни

форму зубьев;
трещины у основания зуба;
состояние буртов;
центральное отверстие;
шпоночный паз;
торцевые плоскости;
фреттинг-коррозию;
следы проворачивания;
радиальное и осевое биение;
положение метки;
задающий элемент.

Проверка носка коленчатого вала

диаметр посадочной поверхности;
овальность;
задиры и царапины;
коррозию;
шпоночный паз;
резьбу центрального болта;
опорный бурт;
радиальное биение;
следы микроперемещений;
состояние сальника коленчатого вала.

Глубокое повреждение паза или посадки может потребовать ремонта либо замены коленчатого вала.

Когда шестерню заменяют

имеются сколы или трещины зубьев;
профиль зубьев значительно изношен;
повреждены направляющие бурты;
разбит шпоночный паз;
центральное отверстие имеет люфт;
имеется трещина ступицы;
биение превышает допуск;
повреждена метка или задающий элемент;
деталь деформирована при снятии;
устанавливается новая цепь, а звездочка изношена;
производитель требует замены комплектом.

Подбор шестерни

VIN автомобиля;
код и номер двигателя;
дату производства;
ременной или цепной привод;
количество зубьев;
шаг и профиль зубьев;
ширину венца;
диаметр центрального отверстия;
конструкцию шпоночного паза;
наличие направляющих буртов;
положение метки;
наличие задающего диска;
привод дополнительных механизмов;
толщину и смещение венца;
OE-номер и техническую ревизию.

Одинаковое количество зубьев не гарантирует взаимозаменяемость. Могут отличаться профиль, ширина, смещение, посадка и задающий элемент.

Что проверить одновременно

ремень ГРМ или цепь ГРМ;
шестерню распределительного вала;
натяжители и направляющие;
шкив коленчатого вала;
центральный болт и шайбу;
шпонку и паз;
сальник коленчатого вала;
прокладку корпуса ГРМ;
масляный насос;
датчик положения коленчатого вала;
механические фазы;
чистоту крышек ГРМ.

Подготовка к замене

Изучить сервисную процедуру двигателя.
Установить первый цилиндр в контрольное положение.
Зафиксировать коленчатый и распределительные валы.
Снять элементы навесного привода.
Подготовить инструмент для удержания вала.
Уточнить, является ли центральный болт одноразовым.
Подготовить съемник.
Зафиксировать порядок шайб и втулок.
Подготовить новую шпонку.
Уточнить момент и угол затяжки.
Уточнить требования к смазыванию посадки.

Снятие шестерни

Снять наружный шкив или демпфер.
Снять нижнюю крышку ГРМ.
Зафиксировать механические фазы.
Ослабить натяжение ремня или цепи.
Снять привод с шестерни.
Зафиксировать вал специальным инструментом.
Отвернуть центральное крепление.
Снять шайбы и задающий элемент в правильном порядке.
Применить съемник при плотной посадке.
Не повредить носок и корпус масляного насоса.
Снять шпонку и проверить паз.

Подготовка к установке

очистить посадочную поверхность;
проверить резьбу;
сравнить новую и старую детали;
проверить профиль и количество зубьев;
проверить метку;
проверить шпоночный паз;
исключить трещины;
проверить шпонку;
подготовить новый болт и шайбу;
очистить фрикционные плоскости;
не наносить масло на сухие поверхности;
заменить поврежденный сальник.

Установка шестерни

Установить шпонку.
Совместить паз шестерни со шпонкой.
Установить деталь без перекоса.
Довести до опорного бурта.
Не воздействовать ударами на зубья.
Установить задающий диск, втулки и шайбы.
Установить ремень или цепь по меткам.
Активировать натяжитель.
Установить наружный шкив.
Применить новое крепление, если требуется.
Затянуть установленным моментом и углом.
Выполнить проверку фаз газораспределения.

Проверка после сборки

Провернуть двигатель вручную.
Выполнить необходимое количество оборотов.
Вернуть в контрольное положение.
Повторно проверить метки.
Проверить натяжение.
Проверить траекторию привода.
Исключить механический контакт.
Проверить биение наружного шкива.
Установить защитные крышки.
Проверить герметичность сальника.

Первый запуск

проверить уровень моторного масла;
удалить фиксаторы и инструмент;
запустить двигатель без повышения оборотов;
контролировать посторонний шум;
проверить стабильность холостого хода;
остановить двигатель при ударе или дребезге;
проверить траекторию ремня;
проверить ошибки синхронизации;
осмотреть сальник на утечку;
повторить проверку после прогрева и поездки.

Практические случаи

Метки совпадали, но двигатель не запускался

Шестерня провернулась в разбитом шпоночном пазу. Метки привода выглядели правильными, но фактическое положение коленчатого вала было смещено.

Новый ремень уходил к краю

Направляющий бурт шестерни был деформирован при предыдущем демонтаже.

После замены цепи сохранился шум

Старую звездочку с крючкообразным износом зубьев оставили в работе.

Центральный болт снова ослаб

Одноразовый болт использовали повторно, а фрикционные плоскости оставили замасленными.

Появилась ошибка датчика коленчатого вала

Задающий диск установили неправильной стороной.

Новая шестерня имела люфт

Носок коленчатого вала был изношен, поэтому новая деталь не могла получить правильную посадку.

После ремонта потек сальник

При снятии шестерни повредили поверхность вала, по которой работает кромка сальника.

Цепь перескочила при запуске

Натяжитель не активировали после сборки.

Типичные ошибки

заменять шестерню без проверки носка вала;
игнорировать повреждение шпоночного паза;
оставлять изношенную звездочку с новой цепью;
не проверять профиль зубьев;
подбирать только по количеству зубьев;
путать шестерню со шкивом навесного привода;
неправильно устанавливать задающий диск;
повторно использовать одноразовый болт;
не выполнять угловую затяжку;
удерживать вал ремнем или цепью;
оставлять масло на фрикционных плоскостях;
забивать шестерню молотком;
повреждать зубья съемником;
поддевать деталь о корпус насоса;
не проверять биение;
не проверять направляющие бурты;
не заменять поврежденную шпонку;
не активировать натяжитель;
не проворачивать двигатель вручную;
не проверять механические фазы;
продолжать запуск при сильном шуме.

Товарные группы TESMA

Шестерни коленчатого вала
Шестерни распределительного вала
Цепи ГРМ
Комплекты цепи ГРМ
Ремни ГРМ
Комплекты ремня ГРМ
Натяжители и направляющие ГРМ
Шкивы коленчатого вала
Сальники коленчатого вала
Датчики положения коленчатого вала
Болты и шайбы коленчатого вала
Комплекты прокладок двигателя

Шестерню коленчатого вала подбирают по VIN, коду двигателя, OE-номеру, типу привода ГРМ, количеству и профилю зубьев, ширине венца, посадке, положению метки, шпоночному пазу и задающему элементу.

Частые вопросы

Для чего нужна шестерня коленчатого вала?

Она передает вращение коленчатого вала ремню или цепи ГРМ и синхронизирует поршни с клапанами.

Шестерня и шкив - одна деталь?

Не всегда. Шестерня приводит ГРМ, а наружный шкив обычно приводит навесное оборудование.

Почему разбивается шпоночный паз?

Обычно из-за ослабления центрального болта, неправильной затяжки или повторного использования одноразового крепления.

Можно ли заменить только шпонку?

Только при исправных пазах шестерни и коленчатого вала.

Почему ремень смещается по шестерне?

Возможны деформированный бурт, биение, перекос роликов, неправильное натяжение или повреждение посадки.

Нужно ли менять звездочку вместе с цепью?

При заметном износе зубьев новую цепь не устанавливают на старую поврежденную звездочку.

Можно ли установить шестерню без шпонки?

Только если это прямо предусмотрено конструкцией двигателя.

Почему после замены появилась ошибка синхронизации?

Возможны неправильные фазы, смещенный задающий диск, неподходящая деталь или проворачивание посадки.

Можно ли повторно использовать центральный болт?

Только когда это разрешено производителем. Растягиваемое крепление заменяют.

Нужно ли смазывать посадку?

Требование зависит от конструкции. Фрикционные торцевые поверхности часто должны быть чистыми и сухими.

Что проверить после замены?

Фазы, натяжение и траекторию привода, крепление, биение шкива, сигнал датчика и герметичность сальника.

Связанные страницы базы знаний TESMA

Что еще прочитать по этой теме

Вывод

Шестерня коленчатого вала является базовой точкой привода газораспределительного механизма. Она передает вращение ремню или цепи и определяет взаимное положение коленчатого и распределительных валов.

При износе зубьев, повреждении шпоночного паза, ослаблении центрального болта или люфте посадки механические фазы могут смещаться даже при визуально правильных метках. Поэтому во время ремонта проверяют шестерню, носок коленчатого вала, шпонку, крепление, шкив, ремень или цепь, натяжители и задающие элементы. После сборки двигатель проворачивают вручную, повторно проверяют фазы и только затем выполняют запуск.