Установка обгонной муфты на генератор

Содержание:

Диагностика обгонной муфты
Немного о работе генератора
Примеры использования
Муфта свободного хода: как это работает?
Замена своими руками
Замена обгонной муфты
Примеры использования
Поломки обгонной муфты
Преимущества и недостатки
- Ресурс
- Ремонтопригодность
Замена обгонной муфты генератора
- Ошибки при снятии обгонной муфты

Диагностика обгонной муфты

Когда начали использовать муфты с обгоняющим эффектом, то ресурс ременной передачи и других деталей увеличился, примерно, в 6 раз. К тому же, уменьшились шумы ременной передачи и возникающая периодически вибрация.

При износе и выходе из строя хотя бы одной детали муфты, то, как правило, муфта стопорится.

Что будет, если муфту заклинит?

Если произошло стопорение, подшипники муфты больше не вращаются и не движутся по поверхностям обойм, то ременная передача превращается в обычную, то есть, без защитного эффекта от силы инерции. Это значит, что при разных скоростях вращения коленчатого вала двигателя и вала генератора, будет быстро изнашиваться ремень, а, если ремень очень крепкий, то, возможно будет износ деталей двигателя.

Признаки поломок обгонной муфты:

Сильно начинает прыгать ремень, то есть появляется вибрация.
При запуске на холодную (когда мотор холодный), ремень издает свист, писк.
В натяжителе ремня слышны щелчки.

Поломанные детали муфты выглядят так:

Проверка снятого генератора с муфтой:

- Застопорить якорь отверткой через отверстие в крышке. При зафиксированном якоре внешняя обойма должна вращаться только в одну сторону. В одну сторону легко вращается, в другую — нет. Это исправная муфта. Если вращается и туда, и сюда, то муфта не рабочая.

Не рабочую муфту желательно заменить на новую, а то придется очень часто менять ремень генератора и слышать свист ременной передачи.

Немного о работе генератора

Для начала стоит изучить вопрос того, как работает автомобильный генератор. Если вы хотите серьезно разобраться в устройстве данного агрегата, то вам стоит изучить тематические материалы — это довольно интересно. Сейчас же мы рассмотрим некоторые моменты работы генератора и попытаемся разобраться с его устройством. Вообще, автомобильные генераторы состоят из множества элементов, однако к основным его компонентам относят следующие:

Шкив;
Корпус;
Ротор (вращающая часть генератора);
Статор (неподвижная часть генератора);
Диодный модуль;
Защита диодного модуля;
Регулятор напряжения;
Щеточный узел.

А лежит в основе работы данного агрегата эффект электромагнитной индукци. Суть его в том, что через катушку из, к примеру, медного провода проходит магнитный поток. Когда значение магнитного потока изменяется, на выводах той самой катушки возникает электрическое напряжение. Значения напряжение при этом пропорционально скорости, с которой меняется магнитный поток. В свою очередь, для возникновения потока через катушку необходимо пустить ток. Резюмируя: в качестве источника переменного магнитного поля выступает ротор (вращающаяся часть генератора), а источником электрического потока является статор.

Как только водитель поворачивает ключ зажигания, на обмотку возбуждения генератора подается ток. В обмотке наводится магнитное поле, приводящее ротор в движение. После, начинает вращаться коленчатый вал. Для выработки электрической энергии генератором его вал должен продолжать вращаться. Обороты он получает от коленчатого вала, с которым он связан ременной передачей. И теперь последний момент: приемники электроэнергии питаются постоянным током, тем временем как генератор выдает переменный. Для решения этой проблемы в генераторе имеется выпрямительный блок. Для контроля выходных параметров в конструкцию генератора также включен регулятор напряжения.

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Торцевые гаечные ключи, оснащенные храповым механизмом, ещё называют трещотками. В самом простом варианте конструкции в трещотку стовят по две собачки. Поворотом рычажка можно либо отворачивать гайку, либо её закручивать, не вынимая ключа на каждом обороте, как с обычным инструментом.

Socket Wrench Animation

Торцевые гаечные ключи с храповым механизмом

Кабельные стяжки

Кабельные стяжки делают из пластика одной деталью. Собачка прижимается к зубчатой пластине силой упругости. После затягивания стяжка не ослабляется даже при очень большом усилии.

Храповой механизм кабельной стяжки

Противооткатные устройства

Изначально противооткатные устройства с храповым механизмом начали использовать на железной дороге в горах Пенсильвании, США, при перевозке угля примерно с 1846 года. Чтобы груженый состав по крутому склону не откатился назад в случае отказа двигателя паровоза, на вагонах устанавливались «собачки».

Позже эта схема нашла применение на американских горках, чтобы в случае отключения электричества поезд с любителями острых ощущений не покатился назад.

Противооткатное устройство тележки на американских горках

Лебедки

Лебедки – это механизм для перемещения предметов с помощью каната. Электрическую лебедку устанавливают во внедорожники, чтобы вытянуть из трясины застрявший автомобиль.

Чтобы натянутый трос не разматывался с барабана используют храповой механизм. Примеры его использования на ручных лебедках можно увидеть на этих фотографиях.

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Обгонную муфту (англ. overrunning clutch) также называют муфтой свободного хода. Она позволяет предотвратить передачу крутящего момента от ведомого вала (колеса) к ведущему (на цепь и педали), если ведомый вал начинает вращаться быстрее. Например, после прекращения вращения педалей без муфты свободного хода колеса продолжали бы раскручивать цепь и педали, как это было в первых велосипедах. То же самое было бы при спуске с горки.

Впервые обгонную муфту с простейшим храповым механизмом запатентовал в 1869 году Уильям Ван Анден из Покипси, штат Нью-Йорк, США. В обгонной муфте Ван Андена храповик был встроен в ступицу переднего колеса велосипеда.

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Почти все современные велосипеды – заднеприводные. Обгонная муфта в них встраивается в заднюю втулку или заднюю звездочку. Обгонные муфты с храповым механизмом издают характерный звук и их еще называют велотрещотками.

Ratchet mechanism 5

Пример работы муфты свободного ходаМуфта свободного хода с храповым механизмом в задней звездочке велосипеда

Обгонная муфта стартера автомобиля

Механизм свободного хода с храповиком используется в стартерах автомобилей как защитное устройство. Стартер – это механизм, который с помощью электромотора запускает двигатель внутреннего сгорания, вращая его коленвал через маховик.

Скорость вращения ведомого зубчатого колеса стартера невысокая – может быть около 3000 об/мин. После запуска двигатель на холостом ходу развивает около 1000 об/мин. Но передаточное отношения стартер-маховик из-за разности диаметров зубчатых колес может достигать значения 20:1. Т.е. запущенный двигатель на холостых оборотах может раскрутить электромотор стартера до 20 000 об/мин.

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Стартер автомобиля

Коробка передач автомобиля

В данном примере собачка храпового механизма используется для перевода автоматической коробки передач в режим парковки.

Храповик в автоматической коробке передач автомобиля

Муфта свободного хода: как это работает?

Конструкционно различают 2 вида муфты – с храповым механизмом или роликового типа. Типовое устройство данного узла следующее:

Внешняя обойма – первая полумуфта, имеющая во внутренней части пазы для зацепления. Как правило, является ведомым звеном.
Внутренняя обойма – вторая полумуфта, которая жестко зафиксирована с ведущим валом трансмиссии.
Фрикционные пружины – необходимы для выталкивания роликов или зацепления храпового механизма, что и обеспечивает блокировку муфты. Пружины устанавливаются на внешнюю обойму муфты.
Ролики – исполнительные механизмы, позволяющие передать момент через муфту при ее заклинивании посредством силы трения.

Принцип работы механизма заключается в передаче момента через исполнительные ролики после блокировки механизма. При начале движения ведущий вал начинает вращать жестко подключенную обойму внутри муфты – сила момента прижимает ролики к ведомой обойме через фрикционные пружины, что и приводит к плотному зацеплению и блокировки узла.

В заблокированном состоянии муфта вращается по направлению часовой стрелки и способна свободно передавать крутящий момент на привод транспортного средства, при начале движения полумуфты против часовой стрелки – узел трансмиссии разъединяется, и вторая полумуфта начинает прокручиваться без передачи момента.

Подобное инженерное решение позволяет передавать момент только в одну сторону, а также защищает трансмиссию от преждевременного износа в случае начала вращения ведомого вала с большей скоростью, чем ведомый.

Замена своими руками

Для обеспечения заявленного производителем эксплуатационного ресурса обгонная муфта комплектуется защитной крышкой. Если владелец/сотрудник сервиса забыл ее поставить или она слетела в процессе использования, проникающая внутрь обойм грязь/пыли может заклинить ролики.

Инструмент

Справится с откручиванием заклиневшей муфты обгонной поможет специальная головка. Цена вопроса 170 – 500 рублей, существует несколько вариантов оснастки:

c зубьями на конце в средней части и присоединительным квадратом 1/2» для VW, Skoda, Mercedes, Ford, BMW, Audi и неоторых других авто
шестигранником на 17 и головкой присоединительной на 10 для Toyota и некоторых других азиатских и шестигранник для муфты генератора машин концерна VAG

Сервисные ключи позволяют демонтировать муфту, не снимая генератор с посадочных мест.

Рис. 9 Набор головок для демонтажа обгонных муфт любого производителя

Диагностика

Неправильная работа обгонной муфты генератора определяется «на слух» и механическим способом:

свист, дребезг в салоне извещают о плохом натяжении, перекосе или изношенных посадочных поверхностях («ручьях») шкива
если заклинить отверткой крыльчатку принудительного воздушного охлаждения генератора, муфта должна прокручиваться в обратную сторону свободно, в рабочем положении на некоторую часть поворота, пока ролики не поднимутся вверх для синхронизации оборотов вала и шкива

При заклинивании обойм муфты следует немедленно заменить расходник новым изделием.

Демонтаж

Даже при внешнем осмотре муфты после снятия защитной крышки становится понятно, зачем необходимо использовать специальный сервисный ключ. Вместо обычного крепежного болта здесь применена зубчатая поверхность, для которой требуется инструмент с ответными шлицами.

Рис. 10 Демонтаж муфты

Оснастка вставляется внутрь муфты, зубья зацепляются, деталь откручивается рожковым ключом или накидной головкой с храповиком.

Установка обгонной муфты

После демонтажа заклинившей муфты обгонной новая деталь устанавливается алогичным способом. Основными нюансами операции замены являются:

усилие затяжки 70 – 90 Нм
установка защитной крышки, предохраняющей от попадания в обоймы пыли и грязи

Рис. 11 Установка новой муфты

Рис. 12 Защитная крышка муфты

Если в авто эксплуатировался генератор без обгонной муфты, достаточно подобрать модификацию детали с аналогичными посадочными поверхностями для вала и ремня. Эти диаметры должны совпадать полностью.

https://youtube.com/watch?v=ZdJesWSAdXI

Таким образом, даже у специалистов нет единого мнения по поводу целесообразности эксплуатации муфты обгонной вместо традиционного шкива. Окупаемость этого дорогостоящего изделия под сомнением при бюджетной цене ремней и шкивов без двух обойм с роликами внутри. Но основное предназначение – сглаживание моментов инерции на валу, обгонная муфта выполняет в полном объеме без нареканий.

Замена обгонной муфты

Замену можно осуществить самостоятельно, но только если
есть специальный ключ, которым ее можно отвернуть от генераторного шкива. Следует
приготовиться к тому, что понадобится заменить и компрессор кондиционера, но
такое решение может принять только специалист.

Стара и новая обгонные муфты генератора

Менять муфту нужно при обнаружении любых признаков ее
износа – а также вместе с якорем генератора и «расходниками».

Какие инструменты пригодятся?

Нужны специальные инструменты. Элемент крепления
муфты разглядеть сложно, так как он имеет потайную головку и защищен колпачком.
Только после демонтажа защиты можно обнаружить внутренние шлицы, в которые вставляется
ключ.

Но снять ОМГ не
всегда получается даже при наличии специального инструмента. В некоторых
автомобилях между генератором и кузовом настолько мало места, что ключ не
помещается. В этом случае рекомендуется прежде снять генератор. Иногда
отвернуть крепеж сложно из-за слишком туго закрученной гайки. Если открутить не
получается никак, используйте пневмогайковерт.

Составляющие специального ключа, с помощью которого
можно снять ОМГ:

Двухсторонняя бита. На одном ее конце находится шестигранник, на
втором — головка с переходником под вороток. Это устройство предназначено,
чтобы удерживать шкив от прокручивания.
Насадка с многогранником с внешней стороны. Другая сторона насадки
оснащена шестигранником для откручивания крепежа.

Кроме этого, для снятия ОМГ могут понадобиться такие
инструменты:

вороток Torx 8;
ключ на 17;
головка АТА-0415;
ключ на 14.

Как снять?

На некоторых автомобилях снятие муфты можно провести
на месте, генераторный узел при этом не демонтируется. Но это возможно только
при наличии свободного пространства, позволяющего добраться до механизма.

Процедура
должна выполняться в следующем порядке:

Отсоединяется минусовая клемма от аккумуляторной батареи.
Снимается штуцер патрубка.
Демонтируется бочок абсорбера, снимается шланг.
После снятия бочка демонтируется ремень генератора. Придется
ослабить гайку, крепящую натяжной ролик.
Для снятия лучше использовать шестигранную биту. С его помощью открутите
муфту.

Но как открутить
ОМГ, если он никак не поддается? Для этого придется демонтировать и разобрать
генератор, предварительно зажав его в тисках.

Как поставить новую?

Установка производится от обратного. Не нужно закручивать
слишком туго. Обязательно должны быть установлены защитный колпачок и крышка.
Если этим пренебречь, то внутрь механизма со временем попадет грязь, что
неминуемо приведет к выходу из строя деталей узла.

Сравнение размеров обгонной муфты

Можно ли отремонтировать?

Как правило, обгонные муфты не ремонтируют, их просто
меняют на новые. И все же ремонт ОМГ возможен, но сделать это под силу только
профессионалам.

Муфта начинает буксовать даже при незначительном
износе внутренней поверхности, которая шлифуется во время ремонта. Вкладыши
также шлифуют или меняют на новые — все зависит от степени износа. На небольших
муфтах, не имеющих вкладышей, меняют ролик. Вкладыши шлифуются на станке с
использованием специального приспособления. Шлифовка производится в сборе со
звездочками.

Во время сборки важно добиться четкого заклинивания
роликов. При монтаже нужно достичь соосности деталей

Движение муфты после
сборки должно быть плавным.

Когда появляются симптомы поломки ОМГ, важно сразу
провести диагностику всего узла и после этого принимать решение о целесообразности
его замены. Конечно, замену можно провести и самому, но если навыков не
хватает, то лучше откажитесь от самостоятельного вмешательства

Примеры использования

Торцевые гаечные ключи и отвертки

Socket Wrench Animation

Торцевые гаечные ключи с храповым механизмом

Кабельные стяжки

Противооткатные устройства

Лебедки

Храповой механизм в ручных лебедках

Обгонная муфта велосипеда

Примерная схема муфты свободного хода (обгонной муфты) с храповым механизмом Ван Андена

Ratchet mechanism 5

Обгонная муфта стартера автомобиля

Чтобы стартер не вышел из строя после запуска двигателя на него ставят обгонную муфту.

Коробка передач автомобиля

Поломки обгонной муфты

Уяснив, для чего нужна муфта на валу генератора, необходимо учесть нюансы эксплуатации этой расходной детали:

поломки обычно вызваны износом обойм и их заклиниванием относительно друг друга
периодичность замены указывается производителем на упаковке, в среднем составляет 100 000 км пробега машины

После заклинивания обойм обгонная муфта фактически становится обычным шкивом. Но в некоторых случаях (высыпание роликов) полностью исчезает сцепление шкива с якорем генератора, прекращается выработка электричества. В последнем случае авто проедет немного, пока не израсходуется весь заряд аккумулятора.

Это интересно: Технические характеристики M9R 2,0 л/130 – 180 л. с.

На нижнем фото правая муфта выработала ресурс, эксплуатировалась правильно. Левая деталь заржавела без защитной крышки и заклинила, о чем свидетельствует блестящая поверхность канавок шкива. В центре для образца находится новая муфта без реального эксплуатационного ресурса.

Рис. 8 Сравнение новой и двух бу муфт

Преимущества и недостатки

Многие производители устанавливают обгонную муфту генератора еще на заводе. В этом случае владельцу не нужно ничего улучшать, но следует учесть ресурс этого узла для своевременной замены. Отличить оснащение генератора каждый автолюбитель может визуально:

обычный шкив всегда крепится на валу гайкой
у муфты обгонной гайки быть не может, чаще всего ее торец прикрыт защитной крышкой

Рис. 3 Слева шкив обычный, справа муфта обгонная

Поскольку идеальных конструкций не существует в принципе, муфта обгонная в сравнении с обычным шкивом так же имеет плюсы и минусы, рассмотренные ниже.

Ресурс

Поскольку ремонт подвижных деталей генератора необходим, как при эксплуатации обычного шкива, так и при использовании обгонной муфты, следует учесть ресурс всего комплекта кинематической схемы клиноременного привода:

шкив обычный – канавки изнашиваются и приходят в негодность примерно через 200 000 км пробега
муфта обгонная – согласно требованиям производителя необходима замена через каждые 100 000 км
ремень – в зависимости от конкретного бренда, модели машины и кинематической схемы меняется через 25 – 50 тысяч пробега

Это интересно: Описание мотора Toyota 4Y и его особенности

Рис. 4 Обычный шкив генератора

Рис. 5 Обгонная муфта

Рис. 6 Ремень генератора

Другими словами, если под капотом авто генератор приводится от коленвала индивидуальным ремнем, то выгоднее использовать обычный шкив. В случае привода одним ремнем нескольких потребителей (печь, компрессор кондиционера и так далее) целесообразно поставить на генератор муфту обгонную, если этого уже не сделал производитель на конвейере.

Ремонтопригодность

И для шкива обычного, и для муфты обгонной ремонт экономически не выгоден. Поэтому указанные расходники меняются целиком, но по разным причинам:

шкив стоит относительно дешево, нет смысла кустарно напаивать и обтачивать «ручьи» для посадочных мест ремня – это обойдется дороже новой детали, изготавливаемой промышленным способом
ремонт обгонной муфты слишком сложный, что так же обойдется выше себестоимости детали на прилавках магазина

Ремень меняется чаще, но всегда целиком, его ремонтопригодность нулевая по умолчанию.

Замена обгонной муфты генератора

Замена обгонной муфты генератора — достаточно трудоемкий процесс, который усложняют следующие факторы.

Для этого нужны специальные инструменты, которых нет у каждого автовладельца. Часто подкапотное пространство не позволяет просто заменить эту деталь — приходится снимать генератор целиком и только потом менять муфту. Если муфта заклинила, то она может сильно “прикипеть” и снять ее становится очень сложно. Есть определенные нюансы, не зная которых, можно убить генератор.

Давайте по порядку… Для снятия муфты нужны специальные головки. Первая — это “звездочка”, чаще всего на 6 лучей, которая зацепляется за внутреннюю обойму шкива и позволяет ее откручивать. Вторая — это вороток с головкой torx на конце, чаще всего с индексом 50, который позволяет зафиксировать вал генератора. Но если в некоторых случаях чтобы снять и установить новую муфту можно при отсутствии спецключа можно воспользоватся болтом с головкой на 17. Он аккуратно вставляется в пазы обоймы и ее можно будет откручивать муфту обычным ключом.

Так как поменять обгонную муфту? Сначала первая головка вставляется в шкив, потом на нее накидывается ключ, потом в нее вставляется второй вороток, который зацепляется с валом генератора и тоже фиксируется ключом. Теперь, работая ключами в разные стороны, пробуем снять муфту. Если ее сильно заклинило, то снятие обгонной муфты генератора на 99% потребует снятия генератора и фиксации воротка в тисках.

Ошибки при снятии обгонной муфты

Что еще нужно знать для замены этой детали? Во-первых, не забывайте отключать АКБ — все-таки вы работаете с электрооборудованием. Во-вторых, снимите ремень генератора — это логично, конечно, но не забывайте. В-третьих, никогда не пытайтесь снять муфту другими способами, чем тот, который описан выше.

Удары молотком способны погнуть вал генератора.
Нагревание может расплавить смазку в подшипниках генератора или даже их сальники.
Заклинивание якоря генератора отверткой вместо того, чтобы купить специальный вороток, тоже может повредить генератор.

Ну и в-четвертых, никогда не забывайте одевать защитную крышечку-пыльник, которая всегда идет в комплекте с деталями хороших производителей. Без нее муфта выйдет из строя раньше времени.