Башмак натяжителя: надежная работа цепи привода ГРМ

В поршневых двигателях с цепным приводом газораспределительного механизма обязательно присутствуют такие детали, как натяжитель цепи и башмак натяжителя. О том, что такое башмак натяжителя, зачем он нужен, каких типов бывает и как устроен, а также о верном выборе и замене башмаков — читайте в статье.

Что такое башмак натяжителя

Схема цепного привода ГРМ и место башмака натяжителя в нем

Башмак натяжителя — компонент натяжного устройства цепи газораспределительного механизма поршневых двигателей внутреннего сгорания; металлическая или пластиковая деталь, передающая и распределяющая нагрузку от натяжного устройства на цепь ГРМ с целью обеспечения необходимой степени ее натяжения.

В двигателях внутреннего сгорания привод газораспределительного механизма (ГРМ) реализуется с помощью ременной или цепной передачи от коленчатого вала. Для нормальной работы привода ГРМ необходимо, чтобы ремень или цепь имели определенную степень натяжения, в противном случае возможно самопроизвольное изменение фаз газораспределения. В цепных приводах ГРМ эта задача решается натяжным устройством (или просто натяжителем), усилие от которого на цепь передается через специальную деталь — башмак.

На башмак натяжителя возлагается три основных функции:

• Передача усилий от толкателя натяжного устройства на ветвь приводной цепи;
• Равномерное распределение усилия от толкателя натяжителя по ветви цепи (что обеспечивает снижение интенсивности ее износа);
• Предотвращение вибраций ветви цепи (башмак выступает в роли успокоителя).

Башмак натяжителя является критически важной деталью для работы всего привода ГРМ, поэтому при любых поломках и выработке ресурса он должен подвергаться замене. Но прежде чем покупать новую деталь, следует разобраться в существующих типах башмаков, их конструкциях и особенностях работы.

Типы, конструкция и особенности башмаков натяжителей

Шестеренчатый башмак натяжителя

Используемые сегодня в цепных приводах ГРМ башмаки натяжных устройств делятся на две больших группы:

• Скользящие;
• Шестеренчатые.

Скользящие башмаки наиболее просты по конструкции — это цельная или составная деталь в виде дуги с большим радиусом кривизны, на внешней (выпуклой) поверхности которого выполнена площадка для скольжения ветви цепи. На одном конце башмака располагается проушина или петля под крепежный болт, с помощью которого деталь шарнирно монтируется непосредственно на блок двигателя или специальный кронштейн. У противоположного края башмака, с внутренней стороны (вогнутой) предусмотрен подпятник для упора толкателя натяжного устройства.

Скользящие башмаки бывают нескольких конструктивных типов:

• Металлические с антифрикционной накладкой;
• Пластиковые цельнолитые;
• Пластиковые составные.

Металлический башмак натяжителя с резиновой накладкой




Пластиковый башмак натяжителя




Пластиковые башмаки натяжителя с металлическими подпятниками

Классическими являются металлические башмаки натяжителей, которые сегодня можно встретить на автомобилях ВАЗ "Классика" и многих других. Такой башмак состоит из стальной штампованной дуги, с одной стороны которой выполнена петля для шарнирного крепления, а в качестве подпятника используется приклепанный или приваренный уголок. Для повышения жесткости конструкции с вогнутой стороны башмака отогнуты два невысоких борта (ребра жесткости). На выпуклой стороне детали нанесено антифрикционное покрытие — слой резины или пластика толщиной несколько миллиметров.

Более современные металлические башмаки изготавливаются методом объемной штамповки или литья из различных стальных сплавов, а также из алюминиевых сплавов. Для повышения жесткости в детали предусмотрены ребра жесткости, в отверстии под крепежный болт устанавливается стальная втулка, а подпятник может выполняться в виде износостойкой полимерной накладки.

Пластиковые цельнолитые башмаки, как можно понять по названию, изготавливаются из пластмасс с высокой устойчивостью к износу методом литья под давлением. Конструктивно это та же дуга с большим радиусом кривизны и гладкой рабочей (выпуклой) поверхностью и проушиной для крепежного болта. В теле детали могут формироваться ребра жесткости. Чаще всего в качестве материала для изготовления таких башмаков используются полиамиды различных типов (PA6, PA66, они же нейлон и капрон). В некоторых пластиковых башмаках используются стальные подпятники и вставные втулки под крепежный болт.

Пластиковые составные (композитные) башмаки натяжителей в целом повторяют описанную выше конструкцию, однако их основание изготавливается из обычных видов пластика, а выпуклая поверхность покрывается слоем износостойкой пластмассы. Также в детали может устанавливаться втулка под крепежный болт и металлический подпятник для штока натяжного устройства.

Шестеренчатые башмаки имеют более сложную конструкцию. Основу узла составляет металлический кронштейн, с одной стороны которого выполнено отверстие под крепежный болт, а с другой располагается шестерня (звездочка) на своем шариковом или роликовом подшипнике. Шестерня может быть одно- и двухрядной в соответствии с используемой в приводе ГРМ цепью. Такие башмаки обладают значительным ресурсом и могут годами служить без износа, однако для них характерен повышенный уровень шума и более интенсивный износ цепи из-за концентрации нагрузки от натяжителя в одной точке (в месте контакта шестерни с цепью). Шестеренчатые башмаки сегодня можно встретить на отечественных моторах ЗМЗ-405, 406, 409, 512 и некоторых других.

Расположение и количество башмаков натяжителей в двигателях

Башмаки всех типов располагаются у одной ветви цепи привода ГРМ (обычно у левой, при взгляде на переднюю часть двигателя). Деталь шарнирно монтируется на переднюю стенку блока двигателя или специальный кронштейн. Выпуклая сторона башмака или шестерня упирается в ветвь цепи, а в подпятник упирается толкатель натяжного устройства — так обеспечивается передача и распределение усилия от натяжителя на цепь. На высоких оборотах коленчатого вала и на переходных режимах башмак, плотно прилегая к участку цепи, гасит ее вибрации, выступая в роли успокоителя.

В двигателях может использоваться различное количество башмаков натяжителей:

• Один башмак, работающий от одного натяжного устройства;
• Два башмака на одной ветви цепи, работающие от одного натяжного устройства;
• Два башмака на цепях привода ГРМ с промежуточным валом, работающие от отдельных натяжителей;
• Три и более башмака, работающих от двух и большего числа натяжных устройств.

Наиболее часто используется схема с одним натяжным устройством и одним башмаком, который обеспечивает натяжение единственной приводной цепи. В некоторых двигателях с цепью большой длины или двумя цепями используется два башмака — верхний и нижний, которые работают от одного натяжного устройства с двумя штоками. Также широкое распространение получили и двигатели, в которых привод ГРМ реализован с помощью двух цепей и промежуточного вала — в таких агрегатах у каждой цепи имеются собственные натяжители и, соответственно, башмаки (которые тоже называются верхним и нижним). В более сложных конструкциях могут использоваться три и более башмаков, однако к такому решению прибегают редко.

Вопросы подбора и замены башмаков натяжителей

Башмаки натяжных устройств работают в сложных условиях, подвергаясь износу, воздействию высоких температур, вибраций, агрессивных сред и других негативных факторов. Со временем детали изнашиваются и не могут нормально выполнять свои функции — в этом случае требуется их замена. О необходимости замены башмака свидетельствует повышенный шум со стороны привода ГРМ: изношенный или поврежденный башмак имеет меньшую толщину, поэтому даже при полном выдвижении штока натяжного устройства цепь все равно ослаблена, отчего возникают вибрации и характерный шум.

На замену следует брать только те детали, которые рекомендованы производителем силового агрегата. В двигателях новых автомобилей необходимо использовать башмаки только определенных каталожных номеров, установка деталей других типов может привести к потере гарантии. На возрастных двигателях допускается применение башмаков различных типов и моделей, главное, чтобы они имели определенные размеры и геометрию. Например, на двигатели ВАЗ "Классика" можно устанавливать стальные башмаки старого образца или пластиковые башмаки нового образца. А на некоторых силовых агрегатах различных марок автомобилей применяется одна-две модели башмаков, которые являются полностью взаимозаменяемыми.

Замена башмака натяжного устройства цепи требует значительных затрат времени, так как для доступа к приводу ГРМ в большинстве двигателей приходится демонтировать детали привода агрегатов и вентилятор, а затем снимать переднюю крышку. Сама замена башмака требует только выкручивания одного болта, демонтажа старого башмака и установки новой детали. Обычно после замены башмака каких-либо регулировок выполнять не требуется. Данные операции следует выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту транспортного средства, а при неуверенности в своих силах — доверять работу специалистам.

При верном выборе и правильной замене башмака натяжителя цепи привод ГРМ будет функционировать надежно и эффективно на всех режимах работы двигателя.