Родословная прогресса

Новое изобретение на российском автомобильном рынке

Многим владельцам «волг» и УАЗов нравится выпускающийся уже десять лет двигатель ЗМЗ-406. Этот двигатель без проблем «нахаживает» более 300 000 км, но... каждые 80 000 км надо вводить полную ревизию деталей привода механизма газораспределения, регулярно менять цепи, постоянно следить за звуками в передней части двигателя, качеством применяемых запасных частей или все придется начинать заново и не вовремя... под дождем на дороге.

Электростальская фирма «РОДОС» на основании проведенных расчетов и полученных экспериментальных данных предлагает повысить надежность работы упомянутого механизма до армейских норм. И в этом нет ничего невозможного. Например, двигатели БТРов (по сути дела, те же «газоновские» — рядные 6-цилиндровые и V-образные 8-цилиндровые моторы) уже достигли гарантийного ресурса 80 000 км. Известны случаи, когда эти силовые агрегаты в экстремальных ситуациях после боевых повреждений проходили без масла до 50 км. В настоящее время известно несколько разновидностей натяжителей цепей, применяемых в Приводах ГРМ. Среди них — шесть видов основных конструкций гидронатяжителей, включающих в общей сложности свыше полутора десятков вариантов исполнения таких узлов. Применяется три разновидности механических натяжителей. Используются и газонаполненные натяжители. Тщательно проанализировав устройство и работу всех образцов упомянутого многочисленного семейства, взвесив все «за» и «против», подмосковные конструкторы остановили выбор на гидромеханическом натяжителе.

Вряд ли здесь нужно объяснять принцип работы подобных узлов — специалистам он хорошо известен. Но вот о проблемах, связанных с натяжителями, установленными ныне на «406-х» моторах, сказать необходимо. Штатные узлы весьма чувствительны к чистоте масла. Их плунжерные пары работают с минимальным зазором, и механические примеси, которые могут быть в масле (если применен несоответствующий фильтр) способны приводить к заклиниванию изделий. Другая проблема скрыта в конструктивном недостатке — кольцевой зазор вокруг корпуса натяжителя («щелочка» шириной до 0,1 мм) ничем не уплотнен, что, естественно, не может не приводить к потерям давления масла в верхней части двигателя (читай — в подшипниках распределительных валов). Наконец, просто «перезаряжать» натяжитель, например, при замене цепи — занятие довольно скучное. Требуется разборка всего устройства, а при сборке без специальных приспособлений и оправок не обойтись.

А ведь порой еще вмешиваются и так называемые «издержки производства» — неточно подобранные при сборке пары плунжер-корпус, неубранные заусенцы и так далее.

Специалисты «РОДОС» предлагают новую конструкцию натяжителя. При ее разработке был учтен опыт таких «китов» моторостроения, как «СААБ», «Судзуки» и других. Но мы должны подчеркнуть: отечественные инженеры не пошли по традиционному пути, то есть копированию заграничных изделий. Так что с патентной чистотой здесь все в порядке.

Устройство, получившее обозначение РОДОС-001, имеет несложную конструкцию. В его основе — зубчатая рейка-толкатель и запирающая собачка-фиксатор. А прецизионной плунжерной пары, свойственной штатным изделиям двигателей ЗМЗ-406, нет вовсе. Поэтому вопрос с заклиниванием натяжителя из-за недостаточно чистого масла отпадает сам собой. Размеры и форма головки толкателя подобраны таким образом, чтобы обеспечить минимальное удельное давление в контакте «натяжитель — устройство натяжения цепи».

Рабочая пружина изделия рассчитана на усилие, достаточное для выбора слабины ненагруженной ветви цепи и перемещения устройства натяжения цепи (башмака), а также толкателя в корпусе. Зубья собачки-фиксатора, зацепляясь с зубьями рейки-толкателя, позволяют последнему перемещаться только в одном направлении- для натяжения цепи. А нагрузки от цепи, воспринимаемые толкателем, передаются через собачку-фиксатор и ось ее качания на корпус натяжителя, который в свою очередь закрепляется на корпусной детали двигателя без дополнительных изделий (крышки, прокладок, пробок и т.д.).

Небольшое отступление. Не вдаваясь в подробности, хотим заметить, что при разработке изделия специалисты НТЦ «РОДОС» сделали технически невозможным установку (даже случайную) верхнего гидронатяжителя взамен нижнего и наоборот. Полагаем, понятно, ЧТО это дает при необходимости технического обслуживания и ремонта автомобилей не в специализированных автоцентрах, а в обычных гаражных мастерских.

При работающем двигателе масло, поступающее под давлением в корпус гидронатяжителя, дожимает зубчатую рейку-толкатель. Оно же выступает в качестве демпфирующего элемента, перетекая через специальное отверстие, работая по аналогии с жидкостью в амортизаторах подвески. Благодаря этому смягчаются ударные нагрузки от цепи, и предотвращается поломка механических частей натяжителя.

В отличие от изделий других российских производителей у устройства РОДОС-001 принципиально по-иному решен вопрос уплотнения полости высокого давления масла. Здесь, в частности, применена манжета-«юбочка» (или «елочка»), по аналогии с манжетами главных тормозных цилиндров. А, как известно, свойство таких манжет в сравнении с применяемыми часто манжетами- «бубликами» — дополнительно разжиматься под действием давления жидкости, препятствуя ее утечке. И результат нововведения не заставил себя ждать. В отчете по итогам стендовых испытаний сказано буквально следующее: «После установки изделия «РО- ДОС-001» взамен штатных гидравлических натяжителей происходит увеличение давления масла на оборотах холостого хода примерно на 0,5 кгс/см». Для двигателей с верхним расположением распределительных валов такая прибавка давления весьма существенна. Ведь, например, не секрет, что из-за масляного «голодания» быстро изнашиваются гидротолкатели клапанов на данной серии двигателей и шейки распредвалов.

Для изготовления качественного натяжителя цепи необходимо знать истинные нагрузки на устройство, возникающие при различных режимах работа двигателя. Кроме того, нужно определить предельно допустимое усилие на толкателе, при превышении которого будет происходить разрушение изделия.

Специалисты НТЦ «РОДОС» провели тензометрические испытания натяжителя своей конструкции. Предварительным этапом проверки служили измерения статических деформаций с помощью высокоточного прибора японской фирмы KYOWN. Затем была произведена тарировка изделия на универсальной испытательной машину Р-10 и машине МИП-100 для испытания пружин. Тарировка производилась при помощи усилителя ТА-5 для тензометрических измерений и записывающего осциллографа Н-115.

Тензометрические испытания проводились по следующему алгоритму.

Показания нагрузок снимались на толкателе при следующих режимах: 

1. Пуске двигателя.
2. При плавном увеличении оборотов двигателя до максимальных (около 5000 об/мин).
3. При плавном снижении оборотов до режима холостого хода.
4. При резком увеличении оборотов двигателя до максимальных и их последующем сбрасывании.
5. При увеличении оборотов до 3600 об/мин и их сбрасывании.
6. При остановке двигателя.

По результатам этих испытаний нагрузки на толкатель гидронатяжителя составили:

1. На холостом ходу — 70 кг
2. На режиме 5000 об/мин — 190 кг
3. На режиме 3600 об/мин — 150 кг
4. На резонансных частотах — до 140 кг
5. Остаточная статическая нагрузка — 300 кг

• На холостом ходу — 50 кг
• На режиме 5000 об/мин — 125 кг
• На режиме 3600 — 125 кг
• На резонансных частотах — 105 кг
• Остаточная статическая нагрузка — 95 кг

По итогам испытаний был подготовлен оконча- тельный образец изделия. Всего же было изготовлено почти полторы сотни опытных образцов, Для увеличения ресурса деталей привода газораспределительного механизма у устройства «РОДОС-001» смещена крайняя точка контакта толкателя с устройством натяжителя (башмаком) на 5 мм к переднему торцу блока цилиндров, В сравнении с применением штатного натяжителя это уменьшает нагрузку на элементы крепления устройств натяжения цепи второй ступени (удлинителя).

На одной из фотографий можно видеть два пластиковых башмака: новый и отработавший около 15 тыс. км с натяжителем «РОДОС-001». Специалисты знают, что при штатных гидронатяжителях башмаки изнашиваются после пробега 15-20 тыс. км почти полностью. А на представленной фотографии разница видна, как говорится, невооруженным глазом. Это означает, что усилие натяжителя не превышает норм ГОСТа для цепных передач.

Уменьшение шага фиксации штока до 1 мм снижает вероятность появления и паразитных нагрузок в свободных ветвях цепной передачи привода механизма ГРМ, а также позволяет минимизировать их величину.

Практика показала, что гидронатяжитель новой конструкции достаточно долго сохраняет работоспособность при отсутствии давления масла в системе смазки двигателя. Это не было специально поставленным «опытом» для проверки изделия в экстремальных условиях. Просто водитель одного из 20 автомобилей, на которые были установлены опытные изделия, прозевал падение давления из-за заклинивания редукционного клапана масляного насоса, и его «Волга» прошла с горящей лампой аварийного давления еще около 250 километров.

При установке «РОДОС-001» на двигатель упрощаются операции по обслуживанию привода ГРМ. Чтобы не делать голословных заявлений, заметим, что в сравнении со штатным натяжителем в комплекте нового узла на пять деталей меньше, и контроль каждой производится визуальным осмотром.

А гарантии изготовителя действительны в течение 12 месяцев или на 40 000 км пробега автомобиля. Ресурс изделия не установлен, так как при пробеге более 50 000 км не удалось сломать ни одного образца.

Андрей Кузнецов / Журнал «Автомобиль и сервис», №8-2003 г.