Промежуточная шестерня ГРМ¶

Промежуточная шестерня ГРМ — деталь механизма газораспределения поршневого двигателя внутреннего сгорания, устанавливаемая между ведущей шестернёй коленчатого вала и ведомыми шестернями распределительных валов (или шестернёй топливного насоса) для передачи крутящего момента и синхронизации их вращения. Применяется преимущественно в двигателях с шестерённым приводом ГРМ — дизелях грузовых автомобилей, тракторов, тепловозов, судовых и стационарных силовых установках.

¶Назначение и место в приводе ГРМ

Привод газораспределительного механизма обеспечивает согласованное вращение коленчатого и распределительного валов с заданным передаточным отношением (обычно 2:1 для четырёхтактного двигателя). Существуют три основных типа привода: ременный, цепной и шестерённый.

Шестерённый привод применяют там, где требуются высокая надёжность, долговечность и точность фаз газораспределения при значительных нагрузках. Промежуточная шестерня в такой схеме выполняет несколько функций:

• передаёт вращение от ведущей шестерни коленвала к ведомым шестерням, если прямое зацепление невозможно из-за большого межосевого расстояния;
• изменяет направление вращения распределительного вала (при необходимости);
• обеспечивает нужное передаточное отношение ступени;
• служит элементом привода вспомогательных агрегатов — топливного насоса высокого давления, масляного насоса, компрессора.

¶Конструкция и материалы

Конструктивно промежуточная шестерня представляет собой зубчатое колесо, закреплённое на оси или валике, установленном в картере двигателя. Основные элементы:

• зубчатый венец — чаще всего прямозубый или косозубый;
• ступица с посадочным отверстием под ось или шейку валика;
• подшипники — втулки скольжения (бронзовые, биметаллические) либо роликовые и игольчатые подшипники;
• ось (валик) с каналами для подвода смазки;
• упорные шайбы и элементы осевой фиксации.

Материалы: легированные цементуемые стали (например, 18ХГТ, 20ХН3А, 25ХГМ), подвергаемые цементации и закалке зубьев до высокой твёрдости при вязкой сердцевине. В ряде конструкций применяют чугунные шестерни с закалкой ТВЧ. Косозубые венцы обеспечивают более плавное зацепление и снижение шума, но создают осевую нагрузку, которую воспринимают упорные элементы.

¶Условия работы и нагружение

Промежуточная шестерня работает в тяжёлых условиях:

• переменные циклические нагрузки на зубьях;
• высокие контактные напряжения в зоне зацепления;
• недостаточная смазка при пуске и на пониженных режимах;
• загрязнение масла продуктами износа;
• тепловые деформации картера.

Типичные виды отказов: выкрашивание (питтинг) рабочих поверхностей зубьев, износ и задиры, усталостное выкрашивание, износ подшипников и посадочных поверхностей, проворот втулок, трещины в ступице. Износ промежуточной шестерни и её подшипников приводит к смещению фаз газораспределения, росту шума и вибрации, а в предельном случае — к нарушению работы двигателя.

¶Регулировка и фазировка

При шестерённом приводе правильная установка промежуточной шестерни критична: метки на зубьях (или штифты фиксации) должны совпадать при монтаже, иначе нарушатся фазы открытия и закрытия клапанов и момент впрыска топлива. На многих дизелях предусмотрены установочные метки на ведущей, промежуточной и ведомых шестернях, а также фиксаторы маховика и распределительного вала в положении ВМТ первого цилиндра.

При ремонте практикуется подбор шестерён по толщине зуба и боковому зазору, контроль пятна контакта по краске, замер осевого и радиального зазоров подшипников. Несоосность осей и увеличенные зазоры вызывают неравномерный износ и повышенный шум.

¶Применение в технике

Шестерённый привод ГРМ с промежуточными шестернями характерен для:

• грузовых автомобилей (КамАЗ, МАЗ, КрАЗ) с дизелями ЯМЗ, КамАЗ-740;
• тракторов (МТЗ, Т-150, «Кировец») с дизелями Д-240, СМД;
• тепловозных и судовых дизелей (типа Д49, ЧН26/26);
• стационарных дизель-генераторов;
• ряда бензиновых двигателей повышенной размерности и специальной техники.

В современных легковых двигателях шестерённый привод ГРМ встречается редко — его вытеснили ременные и цепные передачи, более дешёвые и менее шумные. Однако в дизелях большой мощности и в двигателях, работающих в тяжёлых условиях, шестерённый привод сохраняет позиции благодаря ресурсу и стабильности фаз.

¶Обслуживание

Регламент обслуживания предусматривает контроль уровня и качества масла, периодическую проверку люфтов и шума привода, осмотр зубьев при вскрытии картера. При появлении характерного воя или стука, а также при смещении меток требуется дефектовка и замена изношенных шестерён и подшипников комплектом. Смазка осуществляется разбрызгиванием или под давлением по каналам в оси.

¶Интересные факты

• В некоторых дизелях промежуточная шестерня одновременно приводит топливный насос высокого давления, что требует особо точной установки по меткам.
• Шум шестерённого привода ГРМ — одна из причин, по которой в легковых автомобилях отдают предпочтение ремню или цепи.
• Косозубые промежуточные шестерни применяют для снижения шума, компенсируя осевую силу специальными упорными элементами.

Источники: учебники по устройству автомобилей и тракторов, руководства по ремонту двигателей ЯМЗ, КамАЗ, Д-240, материалы по деталям машин и технологии машиностроения.