Причины выхода из строя ремня ГРМ

Повреждение ремня ГРМ

Натяжитель ремня ГРМ можно заменить одновременно с заменой ремня, это распространенная практика. В некоторых двигателях, где ремень ГРМ приводит в движение насос системы охлаждения, обычно также заменяют насос системы охлаждения. Наиболее распространенные причины выхода из строя ремней ГРМ — это расслоение и распутывание волоконных сердечников или повреждение зубьев. Повреждение зубьев оставляет участок ремня, где шестерня привода будет проскальзывать. Разрыв ремня ГРМ из-за высокой прочности волокон встречается нечасто. Ремень ГРМ может постепенно изнашиваться из-за мусора и грязи, смешивающихся с маслом и смазкой. Это приводит к преждевременному выходу ремня из строя.

Правильное натяжение ремня имеет решающее значение для срока службы зубчатого ремня. Если ремень слишком ослаблен, он будет болтаться, а если слишком натянут, то будет издавать свистящий звук и создавать чрезмерную нагрузку на подшипники зубьев. В любом случае срок службы ремня значительно сокращается. Помимо самого ремня, выходит из строя и натяжитель. Другие возможные неисправности связаны с различными подшипниками шестерен и направляющих роликов, что приводит к сходу ремня с рельсов.

Причины выхода из строя ремня ГРМ

К различным причинам выхода из строя ремней ГРМ относятся:

Сбой из-за несоосности

Одной из основных причин выхода из строя приводного ремня ГРМ является смещение. Смещение происходит из-за неравномерного или чрезмерного износа зубьев, разрушения от натяжения и смещения ремня. Чтобы продлить срок службы приводного ремня ГРМ, всегда проверяйте и выравнивайте валы и шкивы. Это значительно сократит время простоя.

Чрезмерная нагрузка

Чрезмерная нагрузка является причиной среза зубьев в зубчатом ремне. Чрезмерные нагрузки или ударные нагрузки также могут вызывать неравномерный чрезмерный износ зубьев и разрушение от натяжения. Для устранения этой проблемы необходимо перепроектировать привод.

Недостаточно натянутый ремень

Проскальзывание зубьев, то есть проскальзывание зубьев, происходит из-за недостаточного натяжения зубчатого ремня. Недостаточное натяжение приводит к чрезмерному или неравномерному износу зубьев и чрезмерному шуму в приводе. Для установки правильного натяжения зубчатого ремня используйте тензометр.

Слабая структура привода

Если наблюдается чрезмерная вибрация привода или ремни ГРМ сильно растянуты, возможно, ослаблена конструкция привода. Для решения этой проблемы попробуйте усилить конструкцию привода.

Поврежденные или изношенные шкивы

Срок службы зубчатого ремня сокращается из-за повреждения или износа шкивов. Износ зубьев приводит к износу и/или повреждению ремня. Ремень может быть порезан зазубринами или царапинами. Важно осматривать и заменять шкивы, имеющие признаки износа.

Причины отказов зубчатых ремней

Существует множество причин выхода из строя ремня ГРМ, и иногда определение конкретной причины поломки может быть сложной задачей. Цель данного служебного письма — определить, проиллюстрировать и идентифицировать распространенные причины выхода из строя ремня ГРМ, что позволит нам внедрить соответствующие профилактические меры и корректирующие действия.

Нормальный износ и выход из строя приводных ремней: После 2-3 лет эксплуатации выход ремня из строя становится нормой, когда сердечник проволоки достигает предела усталостной прочности. После длительной эксплуатации выход ремня из строя из-за достижения сердечником проволоки предела усталостной прочности представляет собой идеальный режим отказа. На рисунке 1 показан рваный, зазубренный под углом 45 градусов характерный рисунок излома, типичный для нормального усталостного разрушения сердечника приводного ремня.

Зубья зубчатого ремня также могут выйти из строя, но это не считается идеальным видом отказа. Во время длительной эксплуатации, хотя ремень сохраняет свой первоначальный размер и форму, происходит износ зубьев. Обнаженные волокна тканевого слоя ремня делают зубья шероховатыми и изношенными, как показано на рисунке 2. Зубчатые ремни, работающие от 2 до 3 лет, не требуют дальнейших корректирующих мер. Срок службы зубчатого ремня значительно варьируется в зависимости от области применения и различных объективных факторов. К влияющим факторам относятся номинальная мощность передачи, окружающая среда, натяжение при установке ремня, соответствие ремня и шкива, стандарты качества шкивов и даже способ резки, упаковки, транспортировки и установки ремня.

Изгиб ремня ГРМ: Изгиб ремня ГРМ обычно проявляется в виде прямолинейного выравнивания волокон сердечника вдоль поверхности излома, как показано на рисунке 3. Этот вид разрушения происходит, когда волокна сердечника ремня изгибаются до чрезвычайно малого диаметра. Резкий изгиб подвергает волокна сердечника ремня огромному напряжению, вызывая их изгиб и повреждение, тем самым снижая прочность ремня на разрыв. Перегиб ремня является наиболее распространенным видом разрушения, обычно связанным с неправильной эксплуатацией ремня, недостаточным натяжением при установке, недостаточным диаметром шкива и наличием посторонних предметов внутри шкива.

К причинам провисания зубчатого ремня из-за неправильной эксплуатации относятся: неправильное хранение, неправильная упаковка и неправильное обращение до и во время установки ремня. Ремень, работающий с недостаточным натяжением, может продолжать проскальзывать зубья до тех пор, пока не достигнет приемлемого уровня натяжения — это явление известно как самонатяжение.

Самопроизвольное натяжение наиболее отчетливо наблюдается на ослабленном конце зубчатого ремня или в месте входа зубьев ремня в канавку шкива. При самопроизвольном натяжении зубья зубчатого ремня выскакивают из канавки шкива до тех пор, пока усиленное натяжение на натянутом конце не заставит их вернуться в канавку. Когда ремень возвращается в канавку шкива, это часто вызывает внезапный, сильный изгиб в точке контакта между зубчатым ремнем и шкивом. Этот изгиб может повредить сердечник ремня. Такой тип повреждения сердечника называется перегибом. Если натяжения на натянутой стороне недостаточно, чтобы заставить зубья ремня вернуться в канавку шкива, ремень будет проскакивать, что также может привести к перегибам или повреждению зубьев зубчатого ремня.

Когда зубчатый ремень зацепляется со шкивом меньшего диаметра, это может повредить сердечник ремня или привести к его деформации. Диаметры шкивов и натяжных роликов меньше минимально допустимых, наличие натяжных роликов между ремнем и шкивами, или даже ручное сгибание ремня под острым углом — все это может привести к деформации.

Попадание посторонних предметов в приводную систему также может вызвать перегиб ремня. Эти предметы создают острые углы между зубчатым ремнем и шкивом, вызывая изгиб сердечника в этом месте. Силовое натягивание ремня на шкив с помощью инструментов также может повредить ремень. После повреждения посторонними предметами или неправильным использованием инструментов при установке (например, отверток) ремень может не выйти из строя сразу, но его общий срок службы сократится.

Ударные нагрузки: Когда прерывистые или периодические крутящие нагрузки, требуемые приводным оборудованием, превышают нормальный уровень, эти ударные нагрузки превышают силу, которую может выдержать сам зубчатый ремень, что приводит к ударным нагрузкам в системе привода. Это часто ускоряет выход зубчатого ремня из строя. Обычные клиновые ремни могут смягчать ударные нагрузки за счет кратковременного проскальзывания, но зубчатые ремни должны передавать все нагрузки.

Сильные ударные нагрузки могут привести к разрушению сердечника ремня по крупнозернистой, неравномерной схеме, как показано на рисунке 4. После мгновенных ударных нагрузок на шкив зубья ремня могут образовываться корневые трещины и/или происходить поломка зубьев. Если ударная нагрузка возникает только один раз или циклически повторяется в фиксированном положении на ремне, оставшиеся зубья могут выглядеть нормально. На рисунке 5 показано, как корневые трещины могут распространяться внутри зуба. Трещины, возникающие у корня, иногда могут достигать верхушки зуба. При накоплении чрезмерного количества трещин зуб может отломиться, оставив неповрежденной лишь его часть.

Ударные нагрузки, создаваемые приводным оборудованием, могут быть неотъемлемой частью работы трансмиссионной системы или возникать в результате случайных, экстремальных условий, таких как засоры. Если ударных нагрузок в трансмиссионной системе избежать невозможно, необходимо повысить прочность сердечника зубчатого ремня, или же можно обеспечить прерывистую работу, заменив зубчатый ремень на клиновой.

Чрезмерное натяжение при установке ремня: чрезмерное натяжение зубчатого ремня может привести к его срезанию или разрушению. На многих чрезмерно натянутых ремнях видны явные признаки износа зубьев на их поверхности. На рисунке 6 показан пример сжатой поверхности и трещин в основании зубьев зубчатого ремня. Трещины в основаниях зубьев обычно распространяются через сердечник к соседним трещинам, вызывая постепенное отрывание отдельных зубьев ремня. На рисунке 7 показаны следы износа на большом шкиве, вызванные ремнем, подвергнутым чрезмерному натяжению. Чрезмерное давление на поверхность ремня приводит к повсеместному износу, в конечном итоге обнажая сердечник ремня. Для предотвращения таких проблем с износом необходимо точно установить соответствующее натяжение при установке ремня.

Недостаточное натяжение при установке зубчатого ремня: Недостаточное натяжение при установке в трансмиссионных системах при умеренных и высоких нагрузках также может привести к преждевременному выходу ремня из строя. Как правило, выход ремня из строя из-за недостаточного натяжения проявляется в виде проскальзывания зубьев. Проскальзывание зубьев происходит, когда зубья ремня выходят из соответствующих канавок шкива, в результате чего их корни теряют несущую способность. Продолжающаяся нагрузка от трансмиссии воздействует на боковые стороны ремня, изгибая зубья и вызывая их проскальзывание. По мере вращения зубьев резина отрывается от корня вдоль корда. По мере распространения разрыва резины зубья ремня начинают отрываться от ремня полосами, как показано на рисунке 8. Выход из строя из-за чрезмерного проскальзывания зубьев может выглядеть аналогично недостаточной адгезии между резиной и кордом. Однако, в отличие от выхода из строя из-за проскальзывания зубьев, выход из строя из-за недостаточной адгезии обычно оставляет открытые корды внутри ремня аккуратными и упорядоченными.

Когда зубья ремня выходят из канавки шкива и самонатягиваются, зубчатый ремень склонен к проскальзыванию зубьев до разрыва резины и отрыва зубьев. Повреждение сердечника ремня, вызванное проскальзыванием зубьев, часто приводит к преждевременному разрушению ремня. Характер повреждений напоминает как ровные разрывы при изгибе, так и рваные, угловые изломы от ударных нагрузок. Если ремень не проскальзывает и продолжает работать во время самонатяжения, часто происходит чрезмерный износ зубьев. Этот тип износа зубьев, называемый крючкообразным износом, возникает из-за несоответствия зубьев ремня и шкивов, как показано на рисунке 9. Крючкообразный износ возникает из-за недостаточного натяжения при установке и нестабильности приводных систем, испытывающих колебания межосевого расстояния в условиях низкого натяжения.

Увеличение натяжения ремня при установке обычно предотвращает преждевременное проскальзывание зубьев и износ в виде крючков. Если увеличение натяжения при установке по-прежнему не предотвращает обрыв ремня, это может указывать на недостаточную прочность конструкции приводной системы для предотвращения смещения. Для повышения производительности ремня необходимо увеличить несущую силу конструкции трансмиссии. Если увеличение натяжения при установке нецелесообразно, увеличение диаметра шкива позволяет ремню передавать более высокие нагрузки при более низком уровне натяжения. Соответствующие значения натяжения при установке можно получить в программном обеспечении для проектирования Yonghang, рассчитать с помощью руководства по проектированию или проконсультировавшись с группой экспертов Yonghang.

Неправильное расположение шкивов: Во время работы ремня валы шкивов наклонены относительно друг друга, или же зубья шкивов имеют конусность, выявленную при изготовлении. Это приводит к неравномерному сжатию между зубьями ремня из-за неравномерной нагрузки, приложенной к ремню. Разрыв ремня часто начинается с трещины у основания зуба или вдоль стороны ремня, подверженной максимальному натяжению, которая распространяется по всей ширине ремня до тех пор, пока зубья не сломаются. Из-за высоких растягивающих сил сторона, испытывающая сильное сжатие, также может значительно изнашиваться, и ремень может подниматься или скатываться в сторону фланца шкива. На рисунке 10 показан сильный износ одной стороны ремня, вызванный высокими растягивающими силами.

Когда ремень вращается на непараллельных шкивах с боковыми стенками, при зажатии ремня между двумя противоположными боковыми стенками происходит сильный износ с обеих сторон. В таких случаях ремень может порваться у основания зубьев или разорваться с обеих сторон. Этот разрыв в конечном итоге распространяется по всему ремню, приводя к разрушению зубьев от сдвига.

Когда ремень вращается на одном шкиве с фланцами и другом шкиве без фланцев, и шкивы не параллельны, ремень частично смещается в сторону шкива без фланцев. Эта часть ремня на шкиве без фланцев будет нести всю нагрузку и после некоторого времени работы может образоваться зона концентрированного износа. На рисунке 11 показан концентрированный износ по большей части поверхности зуба, без износа в других местах. Под зоной износа могут образоваться трещины в корне зуба. В конечном итоге это приведет к преждевременному выходу ремня из строя из-за потери прочности или усталости поверхности зуба.

Дисбаланс или несоответствие шкивов: независимо от того, вызвано ли это некачественным изготовлением шкивов или чрезмерным износом, преждевременный выход ремня из строя часто трудно выявить. Отчасти это связано с тем, что когда ремень выходит из строя, мало кто тщательно осматривает шкивы, часто приписывая проблему исключительно самому зубчатому ремню. Когда зубчатый ремень работает на шкиве с дефектами размеров, его зубья демонстрируют значительный износ по бокам, а боковая ткань ремня приобретает ворсистый, изношенный или отслоившийся вид, как показано на рисунке 12.

При работе зубчатых ремней (HTD, GT2) в системах шкивов с чрезмерно малыми диаметрами они могут подвергаться значительному расщеплению и разрушению от растяжения, как показано на рисунке 13. Трапецеидальные зубчатые ремни (XL, L, H, T5, T10, T20) обычно имеют трещины в корне зубьев или срез зубьев, хотя разрушение от растяжения встречается относительно редко.

Чрезмерное натяжение может привести к повышенному износу шкива. На ремнях, эксплуатируемых в течение длительного времени, поверхности зубьев или полотна иногда могут быть полностью стерты, что указывает на износ шкива. После износа ремня его сердечник соприкасается со шкивом, что приводит к износу внешней окружной канавки шкива. Признаком износа шкива является выступающий гребень на вершине зуба, как показано на рисунке 14. Внимание: стертые поверхности очень острые. Используйте отвертку, чтобы нащупать их и избежать порезов. В таких случаях шкив следует заменить.

Износ шкивов происходит наиболее быстро в агрессивных средах. Сильно изношенные шкивы обычно демонстрируют износ канавок и уменьшение обработанного наружного диаметра. Износ шкива, приводящий к выходу ремня из строя, характеризуется полировкой основания зубьев ремня и локальной деформацией размеров в области зубьев. Шкивы с твердым хромовым покрытием могут продлить срок их службы в агрессивных средах. Кроме того, если у недавно замененного ремня срок службы меньше, чем у предыдущего, следует тщательно осмотреть шкив на предмет чрезмерного износа.

Биение шкива: Когда ремень работает в системе шкивов, демонстрируя радиальное биение, натяжение ремня периодически колеблется по мере вращения шкива. Чем больше биение, тем выше пиковое натяжение. Этот эффект приводит к тому, что основание зуба выглядит раздавленным, как показано на рисунке 15. Раздавленное тело ремня может напоминать повреждения, вызванные чрезмерным натяжением ремней, работающих на шкивах меньшего размера. Экстремальные периодические колебания натяжения часто приводят к разрыву кромок зубьев или к разрушению ремня вследствие удлинения.

При установке шкивов на конические втулки или после расточки самого маленького отверстия шкива часто возникает биение. Подробные инструкции по стандартным процедурам установки и обеспечению правильной посадки вала в отверстие приведены в соответствующих руководствах по проектированию компании Yonghang.

Коррозионные среды: При работе приводных ремней в агрессивных средах — например, в литейных смесителях, оборудовании для переработки железной руды или конвейерах на фосфатных рудниках — происходит износ боковых поверхностей зубьев и высоты их основания, часто оставляя полированные участки в зонах износа. На рисунке 16 показан изношенный приводной ремень Power Strong GT2 в сильно коррозионной среде. Шкивы обычно изнашиваются быстрее в агрессивном воздухе, поэтому шкивы и ремни следует заменять одновременно. Для продления срока службы ремня и шкива установите герметичный кожух, заполненный чистым воздухом под давлением, чтобы предотвратить загрязнение частицами коррозионной пыли.

Это упрочнение в сочетании с изгибом во время работы вызывает растрескивание вдоль обратной стороны ремня. Эти трещины проходят параллельно направлению зубьев и часто возникают в центре зубьев, как показано на рисунке 17. Сдвиговые силы в области зубьев также могут привести к разрушению ремня от растяжения.

Конструкции ремней из высокотемпературной резины подходят для применений, требующих таких условий. Эти специализированные конструкции ремней увеличивают срок службы.

Чтобы определить, могут ли специализированные термостойкие приводные ремни улучшить характеристики в конкретных областях применения, пожалуйста, свяжитесь с торговыми представителями компании Yonghang.

Химическая деградация: Разрушение резиновых лент, подверженных воздействию летучих органических растворителей и озона, напоминает разрушение, наблюдаемое в условиях высоких температур. Резиновые компоненты затвердевают, что приводит к растрескиванию на обратной поверхности ленты. Однако характер растрескивания непостоянен, поскольку затвердевание резиновой структуры происходит преимущественно вблизи поверхности ленты. Это может привести как к продольным, так и к поперечным трещинам, потенциально образующим самые разнообразные формы.

На рисунке 18 показано высокотемпературное плавление зубчатого ремня GT2 PU.

Попадание посторонних предметов: Когда посторонние предметы попадают между шкивом и ремнем, они повреждают как зубья ремня, так и жилы сердечника. Жилы сердечника обычно ломаются изнутри (как показано на рисунке 19 ) или выходят из строя вскоре после этого из-за чрезмерного изгиба (как показано на рисунке 20 ). Частичное обрывание жил сердечника значительно снижает прочность ремня на разрыв. Это также приводит к заметному сокращению срока службы ремня. Если зубчатый ремень поврежден, его следует заменить, а шкивы следует осмотреть. Любые поврежденные шкивы также следует незамедлительно заменить.

Систематическое изучение этих закономерностей неисправностей и их причин позволяет эффективно снизить частоту отказов ремня ГРМ, тем самым повышая его надежность и срок службы. Надеюсь, это поможет вам, если вы сейчас используете ремень ГРМ.

Меня зовут Люси, я автор этой статьи. Если у вас есть какие-либо вопросы, касающиеся синхронных ремней, пожалуйста, отправьте мне запрос.