Fot. Corteco

Podczas pracy silnika zapłon w jednym cylindrze w bardzo krótkim czasie prowadzi do rozpędzenia wału korbowego. Kilka milisekund później bieg wału jest spowalniany, gdyż w drugim cylindrze dochodzi do kompresji mieszaniny powietrza i paliwa potrzebnej do następnego zapłonu.

Ciągłe przyspieszanie i spowalnianie wału korbowego generuje naprężenia skrętne i wibracje, zamieniając wał w oscylator harmoniczny. Nałożone siły obciążają wał korbowy i połączone z nim części, zatem wymagane jest ich stłumienie. Przy zbyt dużym obciążeniu może dojść do uszkodzenia, a nawet złamania wału lub towarzyszących mu elementów.

Konwencjonalne koło pasowe

Jednym z rozwiązań dla minimalizacji drgań w niektórych silnikach może być dodanie masy do zespołu wału korbowego, jednak zabieg ten zwiększa zarówno masę obrotową wału, jak i całkowity ciężar pojazdu, co zdecydowanie nie jest pożądane. Drugi, bardziej popularny sposób polega na zastosowaniu koła pasowego wału korbowego z przeciwwagą.

Koło pasowe typu Visco

W tej konstrukcji tłumik drgań skrętnych zbudowany jest z dwóch części: masy bezwładnościowej i elementu rozpraszającego energię. Z kolei masa bezwładnościowa składa się z zewnętrznego pierścienia (może on mieć rowki dla pasków napędowych) oraz wewnętrznej piasty, która łączy się z wałem korbowym w celu przeniesienia napędu. Pomiędzy tymi dwoma elementami masy bezwładnościowej znajduje się warstwa elastyczna (guma lub elastomer), pochłaniająca wibracje i łagodząca nierównomierności biegu wywołane pracą silnika.

Istnieją dwa rodzaje elastycznych kół pasowych, które prawidłowo powinno się nazywać elastycznym tłumikiem drgań skrętnych (TVD).

W konwencjonalnym, standardowym kole pasowym oba metalowe elementy rozdziela warstwa wykonana z mieszanki gumowej lub elastomerowej, rozpraszająca energię. Ten pierścień z gumy zapewnia względny wzajemny ruch dwóch metalowych części (mas bezwładnościowych), dzięki czemu mogą one pochłaniać wibracje wału korbowego, wychodząc z fazy o 1° do 2°.

Inną budowę ma złożony, odsprzęglony tłumik drgań skrętnych (TVDC). Składa się on z wyważarki harmonicznej i izolatora drgań. Wyważarka harmoniczna pracuje podobnie, jak standardowy TVD bez rowków na pas, i pochłania wibracje na wale korbowym. Drugim elementem jest izolator drgań, który izoluje i pochłania drgania powstające w pomocniczym napędzie pasowym. Gdy element rozpraszający energię ulega odkształceniu, zamienia ruch w ciepło.

Na pierwszy rzut oka tłumik harmoniczny może wydawać się prostą konstrukcją, jednak dostrojenie jednostki do silnika w określonym zakresie obrotów już takie proste nie jest.

Najbardziej skomplikowanym i najwydajniejszym TVDC jest koło pasowe typu Visco. W części, która stanowi harmoniczną wyważarkę, zamiast elastycznego elementu znajduje się bardzo lepki olej silikonowy. Bezwładnościowy pierścień masowy zanurzony jest swobodnie w oleju silikonowym wewnątrz komory. W konstrukcji tej wykorzystuje się zjawisko tłumienia lepkości.

Pierwsze oznaki uszkodzeń – zapowiedź usterki

Wibracje silnika

Jeśli pojawiają się dziwne wibracje pochodzące z silnika, a nie pokazuje się żaden błąd, należy sprawdzić koło pasowe i jego zamontowanie.

Niepoprawna praca na biegu jałowym

Koła pasowe zaprojektowano w taki sposób, żeby radziły sobie z szerokim zakresem prędkości. Niektóre z nich najciężej pracują na biegu jałowym. Jeśli koło ulega uszkodzeniu, praca na biegu jałowym może stać się nieregularna. Wynika to z nadmiernego ruchu części tłumiącej.

Nieprawidłowa praca rozrządu

Jeśli połączenie gumowego pierścienia jest osłabione lub pierścień metalowy oddzieli się od pierścienia gumowego, znaczniki rozrządu mogą się przemieszczać. Porównanie znaków czasowych na układzie zaworów pozwala stwierdzić tę usterkę. Jeśli koło pasowe nie ma wskazania określającego pozycję wału korbowego, dobrze jest je narysować na piaście i pierścieniu zewnętrznym. Niewspółosiowość tych znaków jest łatwa do stwierdzenia za pomocą stroboskopu.

Zużyte krawędzie paska

Gdy pierścień zewnętrzny porusza się osiowo w zbyt znacznym zakresie, rowki przestają być zrównane z pozostałymi elementami współpracującymi z kołem pasowym. Mogą wykazywać nierówne zużycie.

Uszkodzenie skrzyni biegów

Jeśli koło pasowe nie jest w stanie dłużej absorbować wibracji, destrukcyjne siły zaczną być przekazywane bezpośrednio na skrzynię biegów. Wibracje mogą uszkodzić wałek wchodzący, łożyska, koła zębate i inne elementy. W skrajnych przypadkach grozi to uszkodzeniem kół zębatych w dyferencjale.

Awaria alternatora lub pompy sterującej

Zwykłe koło pasowe może obracać się względnie tylko o 1-2o, odciążając w ten sposób współpracujące elementy, takie jak napinacz paska lub koło na alternatorze. Obrót względny odsprzęglonego koła pasowego jest większy i dochodzi nawet do 10°, przez co absorbuje ono więcej obciążeń spowodowanych przez osprzęt silnika.

Poluzowanie połączenia wpustowego

Jeśli połączenie wpustowe koła pasowego z wałem korbowym wykazuje jakiekolwiek luzy, nie oznacza to wcale, że koło uległo uszkodzeniu. Przyczyną może być wypracowany wpust lub wał korbowy

Wydobywający się pisk

Uszkodzone koło pasowe może piszczeć podczas obrotu i usterka nie daje się usunąć przez zmianę napięcia paska. Taki dźwięk mogą też wywoływać inne podzespoły działające na tym samym pasku.

Zbytni ruch napinacza

Jeśli elastyczny tłumik drgań przestaje prawidłowo działać, wibracje przenoszą się na napinacz. Bywa to postrzegane jako trzepotanie ramienia napinacza. Ten sam efekt pojawia się, gdy koło wybiegowe alternatora ulegnie awarii.

Oderwanie kawałka korby lub jej pęknięcie

Jeśli po zamontowaniu nowego silnika (np. jeśli stary miał katastrofalną awarię wału korbowego, łożyska lub korbowodu) zainstalowano stare koło pasowe, wkrótce i ten silnik się popsuje. Zawsze trzeba dokładnie sprawdzić stary tłumik przed ponowną instalacją.

Dlaczego koła pasowe się psują?

Problemy z silnikiem

Możliwe jest uszkodzenie amortyzatora przez silnik, który ma problemy z zapłonem, ponieważ siły na korbie uległy zmianie. Problem może być też stworzony przez wałek balansujący.

Nadmierna temperatura

Elementy elastomerowe tłumika zamieniają wibracje w ciepło. W czasie tego procesu temperatura wewnątrz elastomeru zaczyna rosnąć, a proces wulkanizacji zaczyna się od nowa. Nadmierne wibracje mogą być wynikiem nieudanego wtrysku. Jeśli ciepło nie zostanie rozproszone, guma z czasem ulegnie wulkanizacji. Między innymi po to stosowane są otwory wentylacyjne.

Wycieki oleju

Naturalnym wrogiem tłumika harmonicznego jest olej i inne płyny. Element tłumiący na kole pasowym wału korbowego wykonany jest z gumy naturalnej (NR) lub EPDM. Przeciekająca uszczelka wału korbowego może pokryć gumowe lub elastomerowe części tłumika i spowodować jego uszkodzenie. Również takie przyczyny, jak nieszczelne pokrywy zaworów, pompy wspomagania układu kierowniczego i olej sprężarki układu klimatyzacji – mogą powodować pęcznienie, kurczenie się lub pękanie gumy. Płyny mogą również powodować osłabienie wiązania między metalem a gumą.

Pękanie

Zdarza się, że zewnętrzne lub wewnętrzne pierścienie bezwładnościowe pękną i spowodują oddzielenie ich od zespołu tłumika. Jest to sytuacja rzadka, ale wciąż możliwa w niektórych pojazdach. W takim przypadku wiele otaczających elementów może zostać poważnie uszkodzonych (np. chłodnica).

Pogorszenie się właściwości gumy

Materiały wewnątrz tłumika powoli ulegają degradacji z powodu ozonu, ciągłego zginania i wysokiej temperatury. W większości pojazdów tłumik wytrzymuje cały czas eksploatacji pojazdu. Należy sprawdzać, czy guma tłumika nie ma pęknięć, wybrzuszeń ani obkurczeń.

Błędy demontażowe

Aby wyciągnąć koło pasowe, należy stosować prawidłowe procedury i używać odpowiednich narzędzi. W celu wymiany paska rozrządu w większości pojazdów trzeba usunąć tłumik. Nie wolno naciskać na zewnętrzny pierścień lub próbować go ściągnąć za pomocą młotka.

Błędy montażowe

Niewłaściwe narzędzia mogą uszkodzić tłumik i wał korbowy. Tłumika nigdy nie montuje się za pomocą młotka, gdyż może to spowodować uszkodzenie elementów wewnętrznych. Do jego zainstalowanie wolno używać wyłącznie odpowiednich narzędzi. Najczęstszym błędem podczas montażu jest ponowne użycie śrub do dociśnięcia tłumika do czoła wału korbowego. Istnieje ryzyko, że drugi raz wykorzystana śruba nie przeniesie momentu niezbędnego do osadzenia koła.

Problemy ze skrzynią biegów

Masa koła zamachowego, płyty elastycznej lub konwertera momentu obrotowego znajduje się po drugiej stronie wału korbowego. Jeśli części te nie odpowiadają specyfikacji, mogą stanowić przyczynę tak znacznego braku równowagi na wale korbowym, że tłumik nie będzie w stanie go skompensować. Dobrą praktyką jest przeprowadzenie rozmowy z właścicielem pojazdu dla ustalenia, czy ostatnio przeprowadzano jakieś naprawy skrzyni biegów i istnieje obawa, że użyto niewłaściwych części lub zostały one nieprawidłowo zamontowane.

Zły pas

Zbyt ciasny pas może powodować nie tylko obciążenie elementów napędu paska pomocniczego, ale również tłumika harmonicznego przez powiększone napięcie. Nadmierne napięcie prowadzi do wzmożonego obciążenia oraz wprowadza dodatkową energię cieplną do koła pasowego wału korbowego i może za inicjować podgrzewanie elastomeru aż do jego stopienia. 

Uszkodzone koło pasowe

Tweet

Jakub Soroka
Sales Manager Corteco