Обгонная муфта: устройство и неисправности

О чем речь? Обгонная муфта – устройство, предназначенное для улучшения плавности работы узла, в котором оно установлено. Ее применяют в генераторе, стартере и АКПП автомобиля, военной техники, в велосипедах, турбинах.

На что обратить внимание? Чаще всего обгонная муфта применяется в генераторах, поэтому автомобилисты интересуются ее устройством, возможными неисправностями и способами их устранения.

Понятие обгонной муфты

Обгонная муфта используется в большинстве устройств, обеспечивающих плавность хода, а также при независимом вращении вала. Данная деталь – обязательный атрибут в ДВС. Обгонная муфта также применяется в генераторах, стартерах, коробках-автоматах, сельхозприцепах с ВОМ.

В 1969 году обгонная муфта была впервые установлена на переднее велосипедное колесо.

Сегодня в современных механизмах эта механическая деталь передает вращение от ведомого вала к ведущему при ускорении первого. В результате обеспечивается плавное и четкое движение.

Обгонная муфта генератора устанавливается для того, чтобы уменьшить вибрации, возникающие во время передачи вращения от дополнительного ремня. Такая конструкция также обеспечивает снижение шума от привода.

В частности, обгонная муфта автоматической коробки передач используется, чтобы передавать момент с одной части оборудования на другую.

Также муфта блокирует механизм, если ведомый элемент начинается вращаться слишком быстро относительно ведущего. Муфта передает момент лишь в одну сторону, защищая устройство от быстрого износа.

Обгонная муфта стартера необходима для того, чтобы передавать крутящий от ротора на шестеренку во время запуска ДВС.

Данный узел выполняет еще одну важную функцию, а именно разобщает маховик и привод после запуска мотора. То есть муфта играет роль посредника между ДВС и стартером.

Помимо коробки-автомата, стартера и генератора, эта деталь встречается во многих механизмах:

• краны-экскаваторы;
• волоповоротные узлы турбин;
• механические краны-экскаваторы;
• подъемные краны с двигателем внутреннего сгорания;
• задняя втулка велосипедов;
• машинки на радиоуправлении;
• механизмы безынерционных катушек;
• самолеты и вертолеты;
• другие устройства, где необходимы данные функции.

Плюсы и минусы обгонных муфт

Обгонная муфта обладает множеством достоинств:

• автоматически включается и выключается, поэтому не потребуется устанавливать приводы управления;
• за счет механизмов свободного хода удается упростить конструкцию механизмов авто;
• простая конструкция детали.

Надежность обгонной муфты с храповым механизмом выше, чем у устройства с роликами. При необходимости храповый механизм можно отремонтировать, чего нельзя сказать про ролики.

Не рекомендуется восстанавливать роликовую обгонную муфту, поскольку данный механизм невозможно разобрать. Если она сломается, придется заменять деталь. Монтируя новый расходник, не стоит использовать молоток, иначе произойдет заклинивание.

Несмотря на весомые преимущества, у обгонной муфты есть минусы.

Недостатки роликового механизма:

• нельзя отрегулировать;
• валы должны располагаться соосно;
• при производстве детали нужно быть предельно точным.

Минусы обгонной муфты с храповым механизмом:

• Основной минус такой детали заключается в том, что происходит сильный удар, когда собачка зацепляется с зубьями. В результате обгонная муфта с храповым механизмом не используется в высокоскоростных узлах и там, где нужно обеспечить повышенную частоту запусков.
• Вращение храпового механизма происходит со специфическим звуком. На сегодняшний день были разработаны устройства, в которых собачка, двигаясь по часовой стрелке, не касается храпового колеса, поэтому работа осуществляется бесшумно.
• В результате повышенных эксплуатационных нагрузок происходит стирание храпового колеса, это приводит к поломке обгонной муфты.

Устройство и принцип работы обгонной муфты

Рассмотрим, как устроен данный механизм.

Для примера возьмем обгонную муфту генератора. Этот элемент появился в конструкции машин после того, как был усовершенствован ДВС. Двигатели стали мощнее, увеличилось количество цилиндров, качество горючего улучшилось. Также производители стремились продлить эксплуатационный срок ремня генератора.

Инженеры создали шкив в виде цельного элемента, который крепится гайкой к валу генератора. Из-за такого жесткого соединения возникали рывки при работе двигателя. Поскольку скорость вращения коленчатого вала и вала генератора отличается, увеличивается нагрузка на систему ременной передачи с натяжителем.

Позднее, когда конструкция машин была усовершенствована, габариты и масса генератора стали больше. В комплектации автомобилей появилось множество механизмов и навесным оборудованием, которые потребляют большое количество энергии.

Со временем моторы также были изменены: уровень шума при их работе снизился, а крутящий момент стал больше. Благодаря тому что система была оптимизирована, появилась обгонная муфта двигателя с роликовыми подшипниками, они обеспечивают оптимальное соотношение скорости вращения ведущего вала и вала генератора. Такое усовершенствование привело к тому, что эксплуатационный срок приводного ремня с 30 000 километров увеличился до 100 000 километров.

Важно также понимать, что обгонная муфта – это обязательный элемент шкива генератора. Визуально практически невозможно отличить оптимизированный и стандартный шкив, поскольку снаружи они выглядят одинаково. Единственная разница заключается в том, что у усовершенствованного шкива есть внешний обод, на который устанавливается ремень. Внутренняя обойма нужна для того, чтобы навинчивать механизм на вал генератора.

Между внутренним и внешним кольцами находятся подшипники обгонной муфты со стопорными механизмами и элементами вращения. Для защиты металлических деталей от пылевых частичек и загрязнений используются сальники, которые монтируются с торца муфты.

Для большей наглядности сравните стандартный шкив – он представляет собой цельную металлическую деталь с бороздами, которая соединяется со втулкой вала при помощи гайки. Данный шкив работает максимально просто, однако его эффективность низкая.

Сегодня во всех странах изготавливаются два типа обгонных муфт:

Механизм на основе технологии OAP (overrunning alternator pulley)

В переводе с английского языка этот термин означает «обгонный шкив генератора». Такая обгонная муфта – устройство со свободным ходом. Благодаря данной детали обеспечивается неограниченное вращение ротора генератора, однако роторный механизм должен двигаться быстрее, чем коленчатый вал генератора. Если это условие не соблюдается, раскручиваемому ротору помогает ремень генератора. Первая муфта свободного хода была разработана инженерами из фирмы INA.

Обгонно-реверсивная муфта с храповым механизмом OAD

Данная аббревиатура расшифровывается как overrunning alternator decoupler. Конструктивно механизм напоминает вышеописанную обгонную муфту. Однако есть одна особенность – специальная пружина. За счет этого простейшего элемента удалось устранить биение ремня. При этом генератор запускается более плавно.

Впервые такой механизм был разработан на предприятии Gates. Эта же компания создала еще один тип муфт, которые называются OWC (аббревиатура расшифровывается как one way clutch). Этот механизм представляет собой одностороннюю муфту, которая исключает обратное вращение, также обеспечивается быстрая блокировка устройства. При выборе того или иного вида муфт при производстве автомобилей учитывается тип мотора, а также специфика привода.

При необходимости вы сможете сами узнать, какой тип шкива генератора на вашей машине. Если установлена усовершенствованная конструкция со множеством достоинств, то крышка механизма будет темного цвета, она играет роль пыльника.

Если вы обнаружили в конструкции гайку стопора, то это значит, что на вашем автомобиле установлен стандартный шкив, у которого много минусов. Однако из-за неудобного месторасположения механизма не всегда возможно увидеть гайку. По этой причине многие автовладельцы прежде всего обращают внимание на крышку устройства.

Главная функция подшипников обгонной муфты – передавать энергию от коленвала на вал генератора, когда обороты двигателя увеличиваются. Также механизм поддерживает обороты ДВС.

При этом происходит сцепление стопорных частей с обоймами внутри и снаружи, в результате образуется своеобразный якорь, и механизм крутится совместными усилиями.

Когда вращение коленвала замедляется, элементы стопора прекращают участие в работе системы. Это приводит к тому, что наружная часть шкива, которая создает трение ремня, также замедляет вращение по сравнению с внутренней частью, сцепленной с валом генератора. Точно такой же алгоритм движения велосипедных колес.

Неисправности и диагностика обгонной муфты

После 100 000-120 000 км обгонная муфта достаточно сильно изнашивается, механизм может выйти из строя. Как правило, узел не ремонтируют. При возникновении проблем потребуется замена обгонной муфты.

В основном происходит поломка следующих элементов: шкив, внутренняя пружина, обоймы, подшипники.

Чаще всего встречаются три вида поломок обгонной муфты:

Механизм заклинивает

Такое случается, если закончился ресурс подшипников из металла. В результате шкив неправильно функционирует, может остановиться.

Ломаются обоймы

Начинается их автономное вращение, вследствие этого сразу же разряжается преобразователь, не идет зарядка генератора. Происходит такая поломка потому, что сильно износились внутренние элементы.

Механизм поврежден либо разрушен

Заклинивает ролики, обеспечивающие свободное прокручивание шкива, в результате происходит срыв обойм. Если коленчатый вал вращается быстро, то скорость движения ротора преобразователя будет минимальной. Если механизм слетит, деформируется коленвал, выйдет из строя ременной привод.

При возникновении вышеописанных неисправностей вы заметите посторонние звуки от генератора, также данное устройство может перестать функционировать. При этом двигатель начнет шуметь, возникнут рывки.

Чтобы обнаружить поломку обгонной муфты, обратите внимание на следующие признаки:

• свистящие звуки на повышенных оборотах;
• вибрация или рывки на низких оборотах;
• треск при пуске и выключении мотора.

Также на неполадки в работе обгонной муфты указывает вибрация в салоне после того, как вы запускаете систему кондиционирования. Машина едет медленно, при этом вы нажимаете тормоз и сцепление. Чтобы удостовериться, что проблема в муфте, следует продиагностировать механизм. Выполнить эту работу можно следующим образом:

• Открываем капот и заводим машину. Раскручиваем двигатель до 4 тысяч оборотов в минуту, затем быстро выключаем зажигание. Генератор продолжит вращение по инерции, даже когда приводной ремень остановится. Если этого не произошло, значит, вышли из строя обоймы.
• Заводим двигатель, раскручиваем до 2 000 оборотов и более. Выключаем зажигание и слушаем, появится ли естественный останавливающийся гул преобразователя. Если есть свистящие и жужжащие звуки, значит, вышли из строя подшипники либо иные элементы обгонной муфты.
• Ставим автомобиль на скорость, активируем ручной тормоз, включаем кондиционер на максимально холодную температуру. Открываем капот и наблюдаем за ремнем привода, если есть трение, значит, муфта вышла из строя.
• Следующий способ диагностики используется, чтобы проверять OAD, поскольку конструкция этой обгонной муфты позволяет применять ключ для прокрутки вала. Когда прокручивание шкива генератора происходит с растягиванием пружины, значит, неполадки отсутствуют. Если же механизм с трудом вращается и требуется прилагать усилие в один-полтора ньютонометра либо пружина вообще не растягивается, то без ремонтных работ не обойтись.
• Последний метод проверки выглядит так: снимаем генератор OWC. Руками блокируем обратную зону шкива, прокручиваем внешнюю обойму. Когда с обгонной муфтой все в порядке, вы сможете провернуть ее в одну сторону, при этом движение в другую сторону будет заблокировано.

Замена обгонной муфты генератора

При необходимости вы сможете своими руками установить новый механизм. Но потребуется специальный ключ для обгонной муфты.

Данный инструмент продается в каждом автомагазине. Ключ выполнен в виде небольшой штанги с насадкой torx либо в форме шестигранника.

На другом конце ключа находится головка для воротка, она необходима для того, чтобы шкив не проворачивался.

Снятие обгонной муфты – процесс несложный. Алгоритм замены выглядит следующим образом:

• снимаем генератор;
• ключом отвинчиваем муфту;
• устанавливаем вместо старого механизма новый и прикручиваем;
• монтируем генератор на его место.

В ряде случаев не требуется демонтаж генератора. Снимать механизм потребуется в ситуациях, если головка ключа не достает до муфты.

Несмотря на кажущуюся простоту манипуляций, процедура имеет свои подводные камни, и с заменой обгонной муфты справится только опытный автовладелец, который много раз выполнял подобные ремонтные работы. Чтобы механизм нормально функционировал, необходимо обеспечить оптимальную соосность.

В гаражных условиях соблюсти данное условие практически невозможно. Если вы не уверены в своих силах, рекомендуется обратиться к профессионалам на СТО. Стоимость данной работы невысокая, поэтому лучше не рисковать.

Часто задаваемые вопросы об обгонной муфте

Что лучше: замена или ремонт механизма?

Теоретически отремонтировать вышедшую из строя обгонную муфту можно. Однако придется найти подходящие подшипники. Собирать механизм нужно с высокой точностью, если вы допустите ошибку, после запуска мотора муфта сломается.

Допустима ли замена муфты, если генератор подключен?

При выполнении замены механизма в обязательном порядке следует скинуть клеммы аккумулятора. Дело в том, что генератор потребляет электроэнергию, оборудование может замкнуть. Также необходимо снять ремень, чтобы полностью обезопасить себя во время работы.

Почему ломается муфта?

Элементы данного механизма изнашиваются с течением времени. Кроме того, на детали попадает влага и загрязнения, из-за чего обгонную муфту может заклинить.

Обгонная муфта – важный механизм, который передает крутящий момент на генератор. Также она обеспечивает разобщение шкива и ротора, в результате чего ротор свободно вращается. Данное устройство стабилизируется функционирование генератора, не допуская его выход из строя раньше положенного времени. Муфта выравнивает напряжение в бортовой электросети вашего автомобиля. Если возникают посторонние стуки, свистящие звуки на небольших оборотах, вибрация на малой скорости, значит, механизм вышел из строя и требуется его замена.

Источник: rad-star.ru