Лаборатория тестирования автозапчастей - ВНЕЗАПНО ПОРВАЛСЯ РЕМЕНЬ ГРМ

Внезапно порвался ремень ГРМ – в чем причина?

Дополнение 2022 года: поскольку сейчас появилось очень много подделок (по моей практике больше всего ремней ГРМ Рено и Ларгус производства Gates), то и при проведении исследований, да и просто перед установкой, рекомендую считать сканером в телефоне штрих код на ремне. После считывания сканер выдаст нам несколько цифр - копируем их и вставляем в любой поисковик (Яндекс, Google и др.). По результату мы получим: 1. Переход на сайты продавцов запчастей - чем больше таких сайтов мы находим и чем крупнее магазины, тем больше вероятность, что ремень оригинальный и данного производителя. 2. Если поисковик "перебрасывает" нас на сайты, вообще далекие от сайтов продажи запчастей или даже вообще такой номер не находит - то высока вероятность, что перед нами подделка. Единственное "но" - на б/у ремне сканер не всегда может прочитать штрих-код, поскольку он уже затерт, но на новом ремне он должен корректно прочитаться, если ремень оригинальный.

Это одна из самых «сложных» групп для исследования. Почему? Потому что для проверки у нас имеется, как правило, только уже порванный или со срезанными зубьями ремень ГРМ, реже – с роликами. А для того, чтобы определить, как именно работал данный ремнь ДО момента повреждения, необходимо исследовать все сопрягающиеся с ним элементы: ролики, шестерни коленвала и распредвалов, водяной насос (если они приводится в действие от ремня ГРМ), если имеется, то и гидравличесческий натяжитель. Только в этом случае можно максимально точно определить причину обрыва ремня ГРМ.

Не забываем о нормативах: ГОСТ Р 53841-2010 «Двигатели автомобильные. Ремни приводные. Технические требования и методы испытаний», где указано:

6.1. Изготовитель гарантирует соответствие ремней требованиям настоящего стандарта при соблюдении потребителем условий транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации.

6.2. Гарантийный срок эксплуатации ремней устанавливают равным гарантийному сроку на автомобиль.

6.3. Гарантийный срок хранения ремней до монтажа с момента изготовления:

- для ремней клиновых 3 года;

- для ремней зубчатых 2 года.

Тут необходимо пояснение – в указанном ГОСТ говорится только о гарантийном сроке хранения, который должен установить изготовитель ремня. Если ремень хранился уже после склада изготовителя, но в надлежащих условиях – сухом теплом помещении, то он пригоден к использованию в течение 5-7 лет, как было указано в ранних ГОСТах и это вполне закономерно, поскольку понятно, что за два года реализовать все выпущенные ремни технически невозможно. К тому же иностранные производители ремней регламентируются не ГОСТ, а ISO, требования которых отличаются от требований наших ГОСТ - в частности, срок хранения ремней по ISO зависит от типа ремня - из какого материала он изготовлен, в среднем 5-6 лет.

Надо помнить также и следующее – любой ремень при нагреве (во время вращения на роликах) незначительно уменьшается по длине (именно поэтому ремни «визжат» только после прогрева двигателя) из-за такой конструкции, а вот при эксплуатации ремень понемногу вытягивается, но это происходит уже за длительный период времени.

Ремни ГРМ.

Очень часто при обрыве ремня ГРМ автосервис сразу же «списывает» это на брак ремня, что по сути неверно без проверки состояния всех элементов привода ГРМ. Необходимо помнить, что в указанном выше ГОСТ нормируется прочность зубчатого ремня на разрыв при испытаниях на заводе (в таблице 2):

Разрывная прочность ремня (при нагрузке на две ветви) кН (кгс), не менее 14.70 (1500)

То есть, новый ремень при испытаниях должен выдерживать нагрузку не менее 1500 кгс (1.5 тонны на две и 750кгс на одну ветвь), превышения чего в эксплуатации никогда не бывает, за исключением случаев заклинивания элементов привода ГРМ или резкого рывка – например, при запуске машины с буксира, особенно зимой.

Из чего следует, что при обрыве ремня ГРМ необходимо внимательно осматривать ремень на предмет внешних воздействий, которыми могут быть:

• попадание на ремень масла или других тех. жидкостей – при этом происходит расслоение резины и отрыв зубьев от основы ремня, как следствие этого – расфазировка, «встреча» поршней с клапанами и (или) обрыв ремня.

• попадание инородных предметов между ремнем и роликом или шкивом – в этом случае на ремне останутся следы от воздейстсия этого предмета, даже если он уже вылетел оттуда.

• износ шкивов – в этом случае мы обнаружим разрывы (надрывы) на ремне – чаще всего в межзубных впадинах, на зубьях, на боковых поверхностях, подрезку зубьев у основания.

• подклинивание роликов или слабо натянутый ремень – на тыльной (нерабочей) стороне ремня будут наблюдаться «залысины» и потертости от проскальзывания ремня на роликах. На современных ремнях, изготовленных уже не из резины, а из полимерных материалов, на спинке ремня мы не увидим особых следов, а вот рабочая поверхность вспомогательного ролика будет иметь следы подплавления (шагрень) на рабочей поверхности, что говорит о сильном нештатном нагреве спинки ремня, чаще всего - от подклинивания подшипников водяной помпы. При этом на спинке ремня шагрень будет или чуть выражена, или шагрени не будет вообще. Почему? Потому что если длина спинки ремня, к примеру, 120см, то длина окружности ролика в среднем 20мм и за один оборот ремня вспомогательный (обводной) ролик делает 6 оборотов. К тому же, ремень охлаждается при вращении между роликами, а ролик нет - он всегда контактирует с ремнем и его поверхность греется больше. Следующим этапом за появлением шагрени будет выдавливание смазки из подшипника ролика от очень высокой температуры его нагрева.

• поперечные трещины на тыльной стороне ремня – большинство брошюр изготовителей ремней (Contitech, SKF, Gates, NTN) интерпретируют это как сильный перегрев, сильное охлаждение ремня или временной износ – про перегрев и временной износ я согласен, а вот насчет переохлаждения у меня есть сомнения. Дело в том, что отрицательные температуры не могут так сильно влиять на состояние ремня в работе – резина просто немного «дубеет» на морозе и разогревается во время работы двигателя (ну конечно, если не минус 50 градусов на улице). Если бы это было не так, то зимой в средней полосе России стояли бы очереди в автосервисы на замену порванных ремней, чего не наблюдается.

Как интерпретировать обрыв ремня ГРМ? Если проверены все ролики, шкивы и гидронатяжитель (если он есть) и все эти детали исправны, то что может ни с того, ни с сего (а так чаще всего и случается) привести к обрыву ремня и загибу клапанов? Как правило, только следующие причины:

- ошибки при установке ремня в части его натяжения и диагностики элементов ГРМ (сюда же включаются неверно поставленные кожухи и попадание камушков и грязи к ремню ГРМ);

- расфазировка, удар поршнями по клапанам и, как следствие, обрыв ремня со всеми вытекающими. Причем расфазировка на два-три зуба на большинстве двигателей не приведет сразу к повреждениям, просто ЭБУ может «ругаться» на несовпадение фаз валов. Однако, если в таком состоянии мы раскрутим двигатель больше 4-5 тыс. оборотов (например при обгоне), то расфазировки даже на два-три зуба может хватить, чтобы поршни «догнали» клапаны и загнули их. Причем, на двигателях с большими пробегами к обрыву ремня может привести даже подклинивание распредвалов - но в этом случае мы обязательно обнаружим подрыв зубьев у основания, поскольку подклинивание происходит длительное время по чуть-чуть, но в конце концов также может привести к обрыву ремня. По этим причинам версия о расфазировке должна быть последней, если не обнаружится ни одного признака повреждения ремня и роликов от других причин. А предпоследней проверяемой версией должна быть версия нештатного перегиба (излома) ремня до установки. Эта версия должна обязательно проверяться, поскольку в этом случае исправный с виду новый ремень рвется резко в один момент (ниже будут приведены фото и такого случая).

- брак изготовления ремня - написал эту версию, как самую популярную у авторемонтников и у некоторых экспертов, но в практике такое встречается исключительно редко, поскольку современные ремни изготавливаются на высокотехнологичном оборудовании, корд ремня изготовлен из стекловолокна (а не из хлопковой нити, как раньше), а зубья из неопрена, он не боится ни воды, ни холода, ни жары, не может сгнить при хранении и "порвать" такой ремень очень проблематично (выше приведены данные из ГОСТ на усилие разрыва ремней).

- попадание на ремень тех. жидкостей - масла, антифриза, жидкости ГУР и пр. - тут будет видно разбухание ремня и, в общем то причина понятна. Произойти это может в любое время эксплуатации ремня.

- усталость - естественный износ ремня. Тут на ремне будет видно много "накопившихся" за время эксплуатации повреждений - трещины на спинке и в межзубных впадинах ремня, небольшие надрывы корда и натиры по краям, износ и подрезка зубьев, вытяжка и др.

При рассмотрении версии о расфазировке важен еще один момент – каким образом фиксируются шкивы коленчатого и распределительных валов? Например, Nissan, Renault и ВАЗ применяют безшпоночную фиксацию шестерней – следовательно, необходимо проверить, правильно ли установлены и надежно ли прикручены данные детали (соответствующим инструментом), поскольку при смещении любой шестерни тут же произойдет расфазировка и ремень будет оборван. Это самый распространенный случай в практике исследования повреждений ремней ГРМ при безшпоночной посадке шестерней. К сожалению, данную версию не рассматривают даже дипломированные эксперты, когда проводят свое исследование. Причем, что интересно - такие эксперты просто напишут "брак изготовления", а когда спросишь их, в чем же конкретно заключается брак, пояснить этого не могут. Скорее всего оттого, что даже не представляют как и из каких материалов изготавливаются ремни (ниже приведена выдержка из брошюры NTN/SNR). Как будто так уж сложно специалисту срезать верхний слой (на уже порванном ремне) и посмотреть в каком состоянии корд ремня хотя бы рядом с местом разрыва? Но такие "специалисты" не считают нужным это делать.

На двигателях с безшпоночной фиксацией шестерней при замене ремня по технологии изготовителя автомобиля должны ослабляться болты крепления шестерни коленвала и обоих распредвалов, после чего устанавливается новый ремень и проворотом этих шестерней производится фазировка. Так вот если любой из болтов крепления шестерней коленвала или распредвалов не будет затянут с предписанным усилием или если болты не будут заменены на новые (если это предписано изготовителем), то впоследствии обязательно произойдет сдвиг этой шестерни, расфазировка со встречей поршней и клапанов и обрывом ремня. Аналогичное произойдет, если болты шестерней не откручивались и положение шестерней "подгонялось" под новый ремень - в этом случае нагрузка на отдельные участки ременя будет столь неравномерной, что ремень порвется в перегруженных местах. А специалист, не проверив положение шестерней, напишет про брак ремня, что будет ошибкой.

Тут есть один нюанс - если при проверке мы выявляем, что обе шестерни распредвалов сместились на одинаковый угол, то это может произойти только при нештатном смещении шестерни коленвала (или ремня на ней), а если шестерни распредвалов "разбежались", то значит сместилась одна из этих шестерней. Почему так? Потому что, даже при действии каких-то внешних факторов - подклинивание шестерней или роликов и даже при попадании постороннего предмета, затянутая с надлежащим усилием шестерня никогда не сместится от положения ее фиксации на валу. Даже при "встрече" поршней и клапанов - порвется ремень (как более слабое звено), но шестерни останутся на месте. При любом "перескакивании" зубьев все три шестерни конструктивно не могут сместиться на одинаковый угол - обязательно будет "разбег" углов сдвига шестерней. В самом сложном случае делается проверочный опыт - не откручивая шестерни устанавливается новый ремень (на те же ролики) и проверяется его фазировка - если ранее ремень был заменен по технологии изготовителя, то шестерни с новым ремнем сфазируются верно, если не сфазируются - значит шестерни не отворачивались при предыдущей замене ремня или сместились при ненадлежащей их затяжке, что с высокой вероятностью и послужило причиной его обрыва.

Как рвутся ремни ГРМ:

• поперечный срез ремня – из практики исследования таких ремней выявлена одна закономерность – если во многих межзубных впадинах имеются надрывы и зубья ремня или их вершины слегка загнуты в одну сторону, то это значит, что на ремень было многократное воздействие, тормозящее его вращение, но не превышающее прочностные свойства ремня. В какой-то момент, от этих многократных воздействий ремень рвется от усталости. В каких случаях это может происходить? Например, подклинивают водяной насос, ТНВД, распредвалы. Коленчатый вал тут не причем, поскольку его шестерня ведущая, а все остальные шкивы - приводные. Если следов многократного «подтормаживания» ремня в межзубных впадинах не обнаруживается, то значит воздействие на ремень, которое привело к его обрыву, скорее всего, было однократным и очень значительным. Тогда высока вероятность, что сначала «встретились» поршни с клапанами по причине расфазировки привода ГРМ и, уже потом, как следствие этого, произошел обрыв ремня. Ремень при этом чаще всего рвется именно поперечным разрывом. Причем ремень, порвавшийся сразу после его установки – это 95% ошибки, допущенные при установке ремня - чаще всего расфазировка, а 5% - излом ремня до установки на автомобиль или другие причины, поскольку ремнь невозможно изготовить "на коленке", вне условий завода.

Нисколько не умаляя инженерные способности авторов брошюр (Contitech, SKF, Gates), которые, как под копирку, относят поперечный обрыв ремня к попаданию инородного предмета, я готов поспорить с ними, поскольку, как будет описано ниже, при попадании постороннего предмета к ремню чаще всего происходит косой срез ремня, а не поперечный, хотя бывают и исключения.

Для того, чтобы при попадании инородного предмета возник прямой срез ремня, этот инородный предмет должен представлять из себя что-то вроде шпильки, четко вложенной и закрепленной в межзубном пространстве ремня или шкива - такой вариант в эксплуатации практически невозможен, да и то, в таком случае скорее произойдет перескок зубьев ремня по шестерне, после чего этот предмет вылетит.

• косой срез ремня – возникает чаще всего в случае попадания в межзубное пространство или к тыльной поверхности ремня инородного острого предмета (предметов), которые, при вращении ремня способны сделать косой маленький надрез – это могут быть шайбочки, болтики, гаечки, камушки с дороги. NTN приводит еще одну причину - перетяжка ремня. Отчасти соглашусь, но ремень в таком случае должен так "визжать" на горячую, что не услышит этого только глухой. Причем инородные предметы, случайно «забытые» в кожухе ремня, могут и не сразу привести к обрыву, а только через продолжительное время – надо ведь, чтобы болтик «попрыгал» в кожухе и, в конце концов, попал к шестерне коленвала (чаще всего). Почему такого типа разрыв не связан с натяжением ремня? Потому что конструктивно ось зубьев ремня должна быть строго перпендикулярна оси вращения ремня и никакой другой элемент (ролики, шкивы) не смогут вызвать появление косого среза, поскольку зубья ремня постоянно входят в зацепление с зубьями шестерней, а по роликам ремень работает тыльной стороной и из-за самой конструкции ремня скорее оторвутся зубья, чем произойдет косой срез ремня. Тем не менее в практике встречаются и случаи косого среза ремня при расфазировке или первичного загибания клапанов поршнями - в этом случае необходимо очень тщательно исследовать все шестерни ГРМ на предмет их износа или заусенцев на вершинах зубьев, поскольку такие дефекты также вполне могут вызвать первичный надрез ремня. Редко, но встречается косой срез ремня в случае, если рабочая поверхность роликов имеет вогнутость или выпуклость (перетяжка, износ роликов). То есть, всегда нужно выстраивать взаимосвязь и алгоритм последовательности (причинно-следственные связи) между обнаруженными дефектами - только в этом случае можно прийти к истине. Ну например - вогнутость или выпуклость на ролике может образоваться только в момент вращения еще целого ремня, но никак не после его обрыва. Следовательно, сначала ремню было "плохо" вращаться на роликах, а потом уже он порвался.

Почему написанное выше так важно? Потому что, и в случае внезапного обрыва ремня (по любым причинам), и, как следствие, расфазировке ГРМ, мы всегда видим примерно одинаковые последствия – ремень порван, клапаны загнуты. И пойди разберись, что первично, а что вторично. Тут надо исходить из того, что сразу же после расфазировки или загиба клапанов двигатель останавливается. Следовательно, если мы видим много срезанных или подрезанных зубьев, то они могли быть срезаны (подрезаны) только тогда, когда ремень был еще целым - до его обрыва - значит на ремень ранее воздействовали "дергающие" или "тормозящие" ремень силы. Любое подклинивание ролика или шестерни сначала вызовет подрыв или отрыв зубьев, и только потом уже окончательный разрыв ремня. При этом нельзя забывать, что любой ремень ГРМ контактирует с каждым шкивом не менее, чем по 4-9 зубьям. И отрыв одного зуба только увеличит нагрузку на остальные, но не приведет сразу к расфазировке или приведет к ней намного позже. А вот отрыв 3-4-5 зубьев подряд вполне может привести к перескакиванию ремня по шкиву. Значит - при исследовании обращаем внимание на то, с каким количеством зубьев штатно входит в зацепление каждый шкив, прикладывая ремень к шестерне или по фото. Причем, в подавляющем большинстве случаев перескок ремня происходит на шестерне коленвала, поскольку данная шестерня вращается в два раза быстрее любой шестерни распредвала и потому, что ее диаметр в два раза меньше диаметра шестерни распредвала.

К сказанному выше не относится перескакивание зубьев по причине ослабления натяжения ремня - в этом случае ремень может перескочить на любой шестерне.

Ролики.

• если ролики еще на автомобиле, то фиксируем в каком положении находится репер на натяжителе ролика – это даст нам понять как ролик был выставлен. Уточняем в нормативах, в каком положении и в какую сторону поворачивается ролик для правильного натяжения ремня (у некоторых изготовителей была смена направления вращения ролика при регулировке).

• проверяем ролики на следы от ремня на рабочей поверхности. Если след на ролике больше ширины ремня, то значит ремень «плавал» по ролику – либо изношены шкивы, либо было слабое натяжение ремня, либо ролик стоял несоосно оси ремня. Если на рабочей поверхности ролика имеются прилипшие кусочки ремня, значит ремень слишком сильно грелся, наиболее вероятно – был перетянут.

• если след от ремня смещен к краю ролика – то, скорее всего, сильное натяжение либо несоосность ремня и ролика, возможно – из-за одностороннего износа шкива или ролика.

• рабочая поверхность ролика имеет овальный износ либо внутрь, либо наружу (вогнутость или выпуклость) – это указывает на неправильную работу ремня по каким-то причинам. Если изношена внутрь, то это чаще всего от перенатяжения ремня, если наружу то от ослабления ремня, но бывает и наоборот (мне встречалось такое). Ниже на фото приведен пример такого случая.

• снятые ролики проворачиваем рукой, нагружая в сторону его нагрузки ремнем, чтобы определить наличие шумов или перекатов тел качения и вообще визуально проверить наличие повышенного люфта (органолептически) подшипника ролика.

• выдавливание смазки из подшипника ролика указывает на его сильный нагрев во время работы (может быть как при сильном, так и при слабом натяжении ремня). Если горячее моторное масло попало на подшипник ролика, заводская тугоплавкая смазка сразу же вымоется моторным маслом и ролик будет шуметь – это не относится к браку изготовления детали - защитные кольца подшипника не должны удерживать горячее масло.

Приводные ролики - любой ролик привода ГРМ контактирует со спинкой ремня. Изначально поверхность любого ролика гладкая и ровная - такова технология его изготовления (вакуумное литье). По мере взаимодействия ремня ролика, его поверхность становится слегка матовой, с мелкими царапинками. В случае недотяжки ремня поверхность ролика станет очень быстро сильно матовой с залысинами по причине проскальзывания ремня по ней. По такому признаку можно довольно точно установить, проскальзывал ли ремень по какому-то ролику во время эксплуатации (по следам). Проскальзываение ремня по роликам чаще всего происходит при ослаблении натяжения ремня, редко - от подклинивания других элементов привода ГРМ. Трещины на краю ролика могут появиться только от внешнего механического воздействия на него, в случаях:

- попадание между роликом и ремнем инородного предмета - даже однократное приведет к появлению надломов и трещин;

- нештатное смещение ремня по ролику - чаще всего наблюдается при перетяжке ремня;

- задевание роликом какой-то другой детали - погнутый репер, болт крепления, кожух ремня и др.

Почему так? Потому что на всех без исключения роликах по внутреннему диаметру изготовлены усилительные "косынки" именно с целью предотвращения деформации краев ролика при долговременном воздействии на него ремня. Вообще по следам на рабочей поверхности ролика можно довольно точно определить в каком положении был ремень во время эксплуатации, что даст нам дополнительную информацию о причине обрыва ремня.

Гидравлические натяжители ремня – проверить их без установки очень сложно, поскольку нет нагрузки. По этой причине те изготовители авто, кто все же приводит данные по проверке, предусматривают только такие способы проверки гидронатяжителя – в установленном на двигателе натяжителе вместе с ремнем – измеряется длина выступания штока из корпуса, либо измеряется вылет штока в свободном состоянии натяжителя, но второй метод менее информативен, поскольку не контролируется усилие давления жидкости на шток. Подтекания из корпуса гидронатяжителя указывают на негерметичность сальника штока – это чаще всего, либо брак изготовления (если появилось при малых пробегах после замены натяжителя), либо уже усталость от длительной эксплуатации. Не зря почти все изготовители гидравлических натяжителей рекомендуют заменять их вместе с ремнем, некоторые - через одну замену ремня.

Ну как то так. Надеюсь, что эта статья поможет кому-то найти причины обрыва ремня ГРМ.

Это только мои личные наблюдения не являются истиной в конечной инстанции.

Выдержка из тех. брошюры NTN/SNR по конструкции современных ремней ГРМ:

Пример - расфазировка ГРМ на двигателе К4М Nissan/Renault с не порвавшимся ремнем ГРМ.

Перескакивание ремня по шестерне коленвала и смещение распредвалов на одинаковый угол. Подвижный репер

должен располагаться посередине прорези неподвижного при установленном и натянутом ремне (как в этом случае).

Ремень не порван, а репер стоит в крайнем левом положении (должен в среднем). Следовательно, ремень

изначально был неверно отрегулирован, что и привело в дальнейшем к расфазировке ГРМ.

Правильное положение реперов. Косой срез ремня ГРМ. Места оплавления резины на спинке ремня.

Коррозия. Следы грязи между зубьями. Ремень был сильно согнут до установки. След инородного тела.

Поперечный разрыв. След инородного тела на спинке. Овальность ролика. Подрыв зубьев у основания.

След от "болтика". Тут инородный предмет был "посолиднее" болтика. Надрезы на спинке ремня.

Разрывы от "старости" на ремне Недостаточное натяжение - проскальзывал на роликах. Треснувший ролик.

или от инородного предмета.

Моторное масло на ролике. Ремень и ролики от Renault. След от ремня смещен внутрь - перетяжка.

Шагрень на поверхности ролика от его перегрева об спинку ремня.

Различные повреждения роликов ремней ГРМ, преимущественно ошибки, допущенные при натяжении.

Как же надо было перетянуть ролик. Такие следы можно считать работой ремня с нормальным натяжением.