Βλάβες ιμάντα χρονισμού
βλάβη

Βλάβες ιμάντα χρονισμού

Η λειτουργία του ιμάντα χρονισμού είναι κρίσιμη για την ομαλή λειτουργία του κινητήρα, στον οποίο, συνήθως, προκαλούνται καταστροφικά αποτελέσματα από τυχόν βλάβη του ιμάντα.

Ο εκκεντροφόρος παίρνει κίνηση από τον στροφαλοφόρο και περιστρέφεται με τις μισές στροφές από αυτόν. Για την κίνηση των εκκεντροφόρων χρησιμοποιούνται γρανάζια χρονισμού, αλυσίδες χρονισμού ή ιμάντες χρονισμού. Ο ιμάντας χρονισμού συγχρονίζει ιδανικά την περιστροφή των δύο αξόνων και ωθεί τις βαλβίδες του κινητήρα να ανοίγουν και να κλείνουν ισορροπημένα.

Οι οδοντωτοί ιμάντες εμφανίζονται, για πρώτη φορά, τη δεκαετία του  ́40 σε ραπτομηχανές. Ο πρώτος που χρησιμοποίησε οδοντωτό ιμάντα στη μετάδοση κίνησης από τον στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο ήταν ο Bill Devin, που κατασκεύαζε σπορ χειροποίητα αυτοκίνητα στις ΗΠΑ, χρησιμοποιώντας κινητήρες Panhard και κυλινδροκεφαλές από μοτοσυκλέτα Norton.

Το 1961, η GLAS παρουσίασε το S 1004 που ήταν το πρώτο αυτοκίνητο παραγωγής με ιμάντα χρονισμού. Παράλληλα, ο πρώτος που χρησιμοποίησε ιμάντα χρονισμού σε κινητήρα με 2 εκκεντροφόρους επί κεφαλής ήταν η Fiat στο μοντέλο 124.

Η οδήγηση του εκκεντροφόρου με οδοντωτό ιμάντα χρονισμού κατασκευασμένο από ενισχυμένες πλαστικές ίνες οδηγεί σε αθόρυβη λειτουργία και είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για πολύστροφους κινητήρες, εξαιτίας του χαμηλού βάρους.

Δομή οδοντωτού ιμάντα

Ένας οδοντωτός ιμάντας αποτελείται από τέσσερα βασικά συστατικά:

  1. Προστατευτικό πλέγμα ράχης: Η πίσω πλευρά των οδοντωτών ιμάντων (ράχη) ενισχύεται με έναν ανθεκτικό στις ακραίες θερμοκρασίες ιστό από πολυαμίδιο, ο οποίος προστατεύει, συγχρόνως, τις πλευρές του ιμάντα από τη φθορά. Η ενίσχυση της ράχης περιορίζει σε σημαντικό βαθμό τον θόρυβο που κάνει ο ιμάντας και, ταυτόχρονα, προστατεύει τον ιμάντα από σταγόνες λαδιού, γράσου ή υγρασία.
  2. Ελαστομερές σώμα: Αποτελείται από πολυμερές υψηλής αντοχής, ενισχυμένο με ίνες, με ενσωματωμένα στοιχεία εφελκυσμού. Αρχικά, ως ελαστομερές χρησιμοποιούνταν νεοπρένιο ή καουτσούκ. Με την πρόοδο της χημείας, αυτό αντικαταστάθηκε από το πολυχλωροπρένιο, που ήταν πιο ανθεκτικό στη θερμότητα. Σήμερα, χρησιμοποιείται υδρογονωμένο καουτσούκ ακρυλονιτριλίου-βουταδιενίου (HNBR) που έχει τα καλύτερα χαρακτηριστικά ως προς τη θερμοκρασία και την αντοχή στη γήρανση. Ενώ το νεοπρένιο είχε προβλήματα μετά τους 90°C, το HNBR μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασίες έως 140°C.
  3. Στοιχεία εφελκυσμού: Κατασκευάζονται, κυρίως, από ίνες γυαλιού υψηλής αντοχής ή ίνες αραμιδίου, με μεγάλη αντοχή στην εναλλασσόμενη κάμψη. Για την εξασφάλιση της ουδέτερης συμπεριφοράς του ιμάντα, ενσωματώνονται συνεστραμμένα δεξιόστροφα και αριστερόστροφα ζεύγη ινών. Τοποθετούνται ομοιόμορφα το ένα μετά το άλλο και χρησιμοποιείται κόλλα για καλύτερη συμβατότητα με το ελαστομερές. Λόγω του υλικού των στοιχείων εφελκυσμού, οι οδοντωτοί ιμάντες δεν πρέπει να κάμπτονται και να περιστρέφονται!
  4. Επίστρωση της οδόντωσης: Η επίστρωση της οδόντωσης, συνήθως, είναι από ειδικό υφαντό πολυαμιδίου που πρέπει να είναι ελαστικό, χωρίς ελαττώματα και παραμορφώσεις, και προστατεύει την οδόντωση από φθορά και θραύση. Σήμερα, χρησιμοποιείται και επίστρωση από PTFE (τεφλόν), που ξεχωρίζει καθώς έχει λευκή εμφάνιση.
Δοµή οδοντωτού ιµάντα

Προφίλ

Τα δόντια των ιμάντων χρονισμού κατασκευάζονται με διάφορα προφίλ, τα οποία μπορούν να ομαδοποιηθούν σε τρεις κατηγορίες:

  1. Τραπεζοειδές
  2. Καμπυλόγραμμο (curvilinear)
  3. Τροποποιημένο καμπυλόγραμμο

Το προφίλ των δοντιών του ιμάντα χρονισμού εξασφαλίζει καλύτερη επαφή, παρέχοντας σταθερή και αντιολισθητική μετάδοση ισχύος. Οι πρώτοι ιμάντες χρονισμού είχαν τραπεζοειδές προφίλ. Προκειμένου να μεταφέρονται μεγαλύτερες δυνάμεις, προέκυψε η ανάπτυξη καμπυλόγραμμων και τροποποιημένων καμπυλόγραμμων προφίλ.

Κάθε προφίλ δοντιού έχει τα δικά του χαρακτηριστικά και πρέπει να ταιριάζει ακριβώς με το αντίστοιχο του οδοντωτού τροχού. Σε ό,τι αφορά την ονοματολογία των προφίλ, αυτή τυποποιείται ανά εταιρεία.

Οι ονομαστικές διαστάσεις του δοντιού για τραπεζοειδές προφίλ και βήμα ΖΑ για οδοντωτούς ιμάντες τύπου ZA φαίνονται στο παρακάτω σχήμα:

Οι ονομαστικές διαστάσεις του δοντιού για καμπυλόγραμμο προφίλ και βήμα ΖΗ για οδοντωτούς ιμάντες τύπου ZΗ φαίνονται στο παρακάτω σχήμα:

Διαστάσεις ιμάντα

Στη ράχη ενός ιμάντα χρονισμού, μεταξύ άλλων, αναγράφεται και η διάστασή του. Αυτή χαρακτηρίζεται από έναν συνδυασμό αριθμών και γραμμάτων, όπως δίνονται παρακάτω:

  1. Tο πρώτο σύνολο  αριθμών δείχνει τον αριθμό των δοντιώ
  2. Tο πρώτο γράμμα υποδεικνύει το βήμα των δοντιών
  3. Το δεύτερο γράμμα υποδεικνύει το προφίλ των δοντιών
  4. Το δεύτερο σύνολο αριθμών υποδεικνύει το πλάτος του ιμάντα σε χιλιοστά

Για παράδειγμα: 103 RU 26.5, σημαίνει: 103 (αριθμός δοντιών), R (βήμα δοντιού), U (προφίλ δοντιού), 26,5 (πλάτος – mm).

Διάστημα αλλαγής

Οι κατασκευαστές αυτοκινήτων ορίζουν τα διαστήματα αντικατάστασης για όλες τις εφαρμογές με ιμάντα χρονισμού και αυτά μπορούν να βρεθούν στο εγχειρίδιο κατόχου του οχήματος.

Οι περισσότεροι κατασκευαστές δίνουν τα διαστήματα αλλαγής σε χρόνο, ώρες λειτουργίας ή διανυθέντα χιλιόμετρα. Συχνά, ορίζουν και τα τρία διαστήματα, προτείνοντας την αντικατάσταση, όταν συμβεί ένα από αυτά. Όταν, δηλαδή, ένας κατασκευαστής ορίζει αντικατάσταση ιμάντα κάθε 100.000 χιλιόμετρα ή 3 χρόνια, εάν συμπληρωθούν τα 3 χρόνια θα πρέπει ο ιμάντας να αντικατασταθεί, ακόμη και εάν ο αριθμός των διανυθέντων χιλιομέτρων δεν ξεπερνά τα 10.000 ή 20.000 χλμ.

Εάν ο ιμάντας που θα χρησιμοποιηθεί προέρχεται από την ανεξάρτητη δευτερογενή αγορά, θα πρέπει να σεβαστούμε το προτεινόμενο διάστημα από τον κατασκευαστή του ιμάντα, ειδικά εάν αυτό είναι μικρότερο από εκείνο που ορίζει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου.

Το διάστημα αλλαγής των ιμάντων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Εξαρτάται από τον σχεδιασμό του, από τις διαμέτρους των οδοντωτών τροχών/τροχαλιών, από τη συμπίεση του κινητήρα, και, σε μεγάλο βαθμό, από το ελαστομερές υλικό από το οποίο έχει κατασκευαστεί. Γι’ αυτό, σεβόμαστε ευλαβικά το διάστημα που ορίζει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου.

Σαν εμπειρικός κανόνας, πάντως, ισχύει ότι για ιμάντες κατασκευασμένους από απλά υλικά (NR, CR, ..), το διάστημα αλλαγής είναι της τάξης των 60.000 χλμ. ή 3 ετών, για ιμάντες από HSN αυξάνει σε 100.000 χλμ. ή 6 χρόνια και για ιμάντες από HNBR βρίσκεται στα 150.000 χλμ. ή 10 χρόνια, ό,τι έρχεται πρώτο. Για τους ιμάντες που λειτουργούν μέσα σε λάδι (Belt in Oil), το διάστημα αλλαγής μπορεί να ξεπερνά τα 200.000 χλμ.

Κατά την αντικατάστασή του, επιθεωρήστε όλα τα σχετικά εξαρτήματα που συνεργάζονται με τον ιμάντα χρονισμού. Τα εξαρτήματα αυτά, δηλαδή ο τεντωτήρας, οι αδρανείς τροχαλίες και η αντλία νερού, φθείρονται με παρόμοιο ρυθμό με τον ιμάντα χρονισμού και συνήθως χρειάζονται αντικατάσταση μαζί με τον ιμάντα. Γι’ αυτό και στην αγορά, συνήθως, τα συναντάμε ως κιτ.

Βλάβες

Οι οδοντωτοί ιμάντες δεν απαιτούν τακτική συντήρηση. Είναι, όμως, εξαρτήματα που καταπονούνται έντονα από τις υψηλές θερμοκρασίες στον χώρο του κινητήρα και τη συνεχώς εναλλασσόμενη κάμψη. Έτσι, εμφανίζουν φυσιολογική φθορά.

O ιμάντας χρονισμού δεν έχει απεριόριστη διάρκεια ζωής και πρέπει να αντικατασταθεί σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα ή μετά από συγκεκριμένο αριθμό χιλιομέτρων. Εάν δεν αλλαχθεί κατά τα προβλεπόμενα, ενδέχεται να κοπεί. Σε περίπτωση που ο ιμάντας χρονισμού σπάσει ή πηδήξει δόντι, όπως λέγεται, σε κινητήρες υψηλής συμπίεσης, το αποτέλεσμα θα είναι η επαφή μεταξύ εμβόλου και ανοικτών βαλβίδων και σημαντική ζημιά στον κινητήρα.

Για τη σωστή λειτουργία του ιμάντα χρονισμού και την αποφυγή πρόκλησης βλάβης, απαιτείται να ακολουθείται το διάστημα αλλαγής που ορίζει ο κατασκευαστής του αυτοκινήτου ή του ιμάντα.

Ο ιμάντας χρονισμού πρέπει να ελέγχεται σε κάθε τακτική επιθεώρηση ή σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή.

Παρακάτω βλέπουμε εικόνες από περιπτώσεις βλαβών σε οδοντωτούς ιμάντες χρονισμού και κάνουμε αναφορά στις αιτίες που τις προκαλούν.

Κομμένος ιμάντας χρονισμού: Πρόκειται για τη σοβαρότερη περίπτωση βλάβης, η οποία διακρίνεται σε δύο ειδών, την ακανόνιστη και την ευθεία θραύση.

Ακανόνιστη θραύση: Είναι αποτέλεσμα της υπέρβασης της αντοχής των στοιχείων εφελκυσμού και μπορεί να προέρχεται από: Υψηλή τάνυση, κακή τοποθέτηση, φρακαρισμένες τροχαλίες, ξένα σώματα, ελαττωματικό ιμάντα.

Καθαρή θραύση: Σε αυτή την περίπτωση η βλάβη δεν σχετίζεται με τον ιμάντα, αλλά με τον χειρισμό από τον μηχανικό κατά τη διαδικασία της τοποθέτησης. Οι ιμάντες χρονισμού δεν πρέπει ποτέ να κάμπτονται και η μέγιστη ακτίνα κάμψης είναι 5 εκ., γιατί κόβονται οι ίνες εφελκυσμού. Στην περίπτωση αυτής της βλάβης, οι πιθανές αιτίες είναι: Τσάκισμα του ιμάντα, πριν την τοποθέτηση, χρήση αιχμηρών εργαλείων (κατσαβίδι, λεβιές κλπ.), κατά την τοποθέτηση.

Μονόπλευρη αποκόλληση δοντιών: Η μονόπλευρη αποκόλληση δοντιών στη βάση τους προέρχεται από χαμηλή τάνυση που έχει ως αποτέλεσμα η δύναμη να ασκείται κοντά στο άκρο του δοντιού. Οι συνήθεις αιτίες: Λάθος τάνυση κατά την τοποθέτηση, ελαττωματικός τεντωτήρας (απώλεια τάνυσης).

Αποκόλληση δοντιών: Αρκετές είναι οι πιθανές αιτίες που μπορεί να προκαλέσουν αλλοίωση στον ιμάντα με τελικό αποτέλεσμα την αποκόλληση δοντιών, όπως: Λάδι/μόλυνση, επαφή με διαλύτες, ξένα σώματα, κάποιο μπλοκάρισμα, φθαρμένη τροχαλία, κακή εμπλοκή δοντιών, λάθος προφίλ, χαμηλή τάνυση, απώλεια τάνυσης.

Εάν υπάρχει κυματοειδής, εναλλασσόμενη αποκόλληση της οδόντωσης, σημαίνει ότι δεν ταιριάζει το προφίλ του οδοντωτού τροχού με το προφίλ του ιμάντα.

Φθορά στη βάση ανάμεσα στα δόντια: Αυτό συμβαίνει όταν τα δόντια του οδοντωτού τροχού φτάσουν να ακουμπούν στο σώμα του ιμάντα. Ενδέχεται να προέρχεται από: Υπερβολική τάνυση, φθαρμένη τροχαλία, αταίριαστο προφίλ του οδοντωτού τροχού με το προφίλ του ιμάντα, υπερθέρμανση ιμάντα.

Φθορά στην επίστρωση των δοντιών: Η φθορά στην επίστρωση μπορεί να προέρχεται από: Ελαττωματική τροχαλία, ξένο σώμα που πέρασε στον μηχανισμό.

Αποκόλληση επίστρωσης δοντιών: Η αποκόλληση της επίστρωσης των δοντιών μπορεί να έχει ως αιτία την υπερθέρμανση ή τη λάθος τάνυση του ιμάντα.

ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚΗ      

ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
Εγγραφείτε στο newsletter

Για να λαμβάνετε τα τελευταία νέα, ενημερώσεις και ειδικές προσφορές απευθείας στο email σας.