άξονας

Ιμάντες κίνησης παρελκομένων

24/04/2023
Ο εξωτερικός ιμάντας, αυτός που δίνει κίνηση στα παρελκόμενα εξαρτήματα, είναι σημαντικός για κάθε κινητήρα αυτοκινήτου και πρέπει να ελέγχεται σε κάθε περίοδο συντήρησης.

Η μετάδοση κίνησης με ιμάντες δίνει τη δυνατότητα της μεταφοράς ροπής από έναν άξονα σε έναν άλλον ή, πιο σωστά, από μία άτρακτο σε άλλη. Πρόκειται για μία εναλλακτική λύση της μετάδοσης με γρανάζια, που χρησιμοποιείται, συνήθως, όταν οι αποστάσεις μεταξύ των αξόνων είναι μεγάλες.

Ένα σύστημα ιμαντοκίνησης αποτελείται από δύο τουλάχιστον τροχαλίες και έναν ιμάντα που τις συνδέει. Ο ιμάντας περνά γύρω από τις τροχαλίες που υπάρχουν στον κινητήριο και στον κινούμενο άξονα. Στην ουσία, η μετάδοση κίνησης με ιμάντα εξαρτάται από την τριβή που αναπτύσσεται μεταξύ του ιμάντα και των τροχαλιών.

Η ιμαντοκίνηση είναι ένας από τους πιο οικονομικούς τρόπους μετάδοσης, χωρίς ιδιαίτερες απαιτήσεις συντήρησης, εκτός από τη σχετική καθαριότητα των αυλακώσεων των τροχαλιών.

Ο εξωτερικός ιμάντας μετάδοσης κίνησης, ο οποίος ονομάζεται επίσης βοηθητικός, ή ιμάντας κίνησης παρελκομένων, μεταδίδει την κίνηση από την τροχαλία του στροφαλοφόρου στις τροχαλίες των παρελκομένων του κινητήρα.

Στην αγγλική γλώσσα χρησιμοποιείται ο όρος Front End Auxiliary Drive (FEAD) τον οποίο συχνά συναντάμε και σε καταλόγους στην ελληνική γλώσσα.

Αυτός ο ιμάντας δεν πρέπει να συγχέεται με έναν ιμάντα χρονισμού, ο οποίος εξυπηρετεί εντελώς διαφορετικό σκοπό. Ο ιμάντας χρονισμού μεταδίδει κίνηση από τον στροφαλοφόρο στον εκκεντροφόρο, ενώ ο βοηθητικός ιμάντας μετάδοσης κίνησης διατηρεί την ομαλή και αποτελεσματική λειτουργία των εξαρτημάτων του κινητήρα. Οι πρώτοι ιμάντες ήταν ορθογωνικής διατομής με τυποποιημένο πλάτος και πάχος. Χρησιμοποιούνται σε συστήματα με επίπεδες και ελαφρά κυρτές τροχαλίες, με στόχο την καλύτερη πρόσφυση. Ο επίπεδος ιμάντας έλκεται στα σημεία που έχουν μεγαλύτερη τάνυση, δηλαδή στο μέσο της στεφάνης. Οι ιμάντες αυτοί κατασκευάζονται από διάφορα υλικά, όπως δέρμα, υφαντά, πλέγματα εμποτισμένα ή μη, συνθετικά. Ωστόσο, οι πιο διαδεδομένοι είναι οι δερμάτινοι επίπεδοι ιμάντες, αφού το δέρμα έχει μεγαλύτερο συντελεστή τριβής με τα μέταλλα της στεφάνης.

Τραπεζοειδείς ιμάντες

Στην αυτοκινητοβιομηχανία, μεταπολεμικά, χρησιμοποιούνται τραπεζοειδείς ιμάντες. Αυτοί έχουν αντικαταστήσει τους επίπεδους, παρέχοντας τριπλάσια ικανότητα μεταφοράς ισχύος. Λειτουργούν, πρακτικά, χωρίς ολίσθηση, απαιτούν μικρότερη γωνία περιέλιξης, παρουσιάζοντας υψηλές σχέσεις μεταδόσεων και μικρότερες αποστάσεις αξόνων. Είναι κατασκευασμένοι από ελαστικό και ονομάζονται τύπου Βε, από το σχήμα της διατομής τους που μοιάζει με το αγγλικό γράμμα V.

Ένας τραπεζοειδής ιμάντας αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

  1.  Ίνες εφελκυσμού που παρέχουν την απαραίτητη αντοχή και ενίσχυση στον ιμάντα για τη μετάδοση της ροπής.
  2. Σώμα από ελαστομερές (καουτσούκ) που διαμορφώνει το σχήμα V του ιμάντα και δρα ως μέσο συμπίεσης για την απορρόφηση κραδασμών κατά τη μετάδοση ισχύος.
  3. Προστατευτικό κάλυμμα, ένα στρώμα πλαστικού το οποίο παρέχει επαρκή ανοχή έναντι της υψηλής θερμοκρασίας που δημιουργείται κατά την κίνηση του ιμάντα

Υπάρχουν διάφορα βιομηχανικά πρότυπα για την τυποποίηση των τραπεζοειδών ιμάντων. Κάθε τύπος έχει το βασικό τραπεζοειδές σχήμα, αλλά διαφορετικές διαστάσεις, ενώ όλα τα μεγέθη έχουν αναλογία άνω μέρους πλάτους προς ύψος περίπου 1,6:1.

Οι τυπικοί ιμάντες V ορίζονται ως A, B, C, D, E και Z κατά ISO, BS, IS, JIS.

Πλεονεκτήματα ενός τραπεζοειδούς ιμάντα:

  1. Η ολίσθηση μεταξύ του ιμάντα και της τροχαλίας είναι αμελητέα.
  2. Ένα σύστημα τροχαλίας που λειτουργεί με ιμάντα V έχει αθόρυβη λειτουργία. 
  3. Συμπαγής δομή, λόγω της μικρής απόστασης μεταξύ των κέντρων των τροχαλιών.
  4. Ένα σύστημα τροχαλίας με ιμάντα V μειώνει τους κραδασμούς.
  5. Οι αυλακώσεις V παρέχουν εξαιρετική πρόσφυση. Ως εκ τούτου, είναι δυνατή η μετάδοση υψηλής ισχύος.

    Μειονεκτήματα ενός συστήματος με τραπεζοειδή ιμάντα:

    1. Η κατασκευή των τροχαλιών είναι πιο περίπλοκη, σε σύγκριση με τα συστήματα τροχαλιών με επίπεδο ιμάντα.
    2. Η φυγόκεντρη τάση εμποδίζει τη χρήση ιμάντων V σε ταχύτητες κάτω από 5 m/s και πάνω από 50 m/s.
    3. Οι μηχανισμοί κίνησης με ιμάντα V έχουν σχετικά υψηλό βάρος ανά μονάδα μήκους. Ως εκ τούτου, δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μεγάλες αποστάσεις.

    Ας δούμε και ένα παράδειγμα αναγραφής διαστασιολόγησης: 13 Α 0875, δηλαδή, 13 το πλάτος της ράχης του ιμάντα, με προφίλ Α και ονομαστικό μήκος 875 χιλιοστά.

    Τραπεζοειδείς ιμάντες κατά ISO, BS, IS, JIS

    Καναλωτοί ιμάντες ή Poly-V

    Μετά το 2000, περίπου, οι περισσότεροι μεγάλοι κατασκευαστές αυτοκινήτων άρχισαν να τοποθετούν καναλωτούς ιμάντες ή Poly-V κατασκευασμένους από μονομερές αιθυλενοπροπυλενοδιενίου (EPDM), που εξασφαλίζει αντοχή, αξιοπιστία, χαμηλό θόρυβο και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

    Οι καναλωτοί ιμάντες ή τύπου σερπαντίνας χρησιμοποιούνται στα αυτοκίνητα για τη μετάδοση της κίνησης στα παρελκόμενα του κινητήρα, όπως κλιματισμός, αντλίες υδραυλικού τιμονιού, εναλλάκτες, αντλίες νερού, αντλίες κενού κ.λπ. Τα κύρια χαρακτηριστικά τους είναι:

    1. Υψηλή ευκαμψία για χρήση σε τροχαλίες μικρής διαμέτρου.
    2. Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες λειτουργίας για μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

    Σε σχέση με τους παραδοσιακούς ιμάντες χλωροπρενίου ή νεοπρενίου, οι ιμάντες από EPDM έχουν διπλάσια διάρκεια ζωής και δυνατότητα λειτουργίας μέχρι και 150.000 χλμ. Όπως όλα τα ελαστομερή, οι ιμάντες φθείρονται μεν, αλλά μπορεί να μην παρουσιάζουν σημάδια φθοράς. Ωστόσο, ο προσεκτικός μηχανικός μπορεί να ανιχνεύσει τα σημεία γήρανσης και το αν είναι σε καλή κατάσταση ή, πραγματικά, έτοιμοι να αστοχήσουν.

    Οι βασικές πληροφορίες για τον καθορισμό ενός καναλωτού ιμάντα είναι το προφίλ του, ο αριθμός των λουκιών και το μήκος του. Το προφίλ καθορίζει τις κρίσιμες διαστάσεις των πλευρών του και της τροχαλίας, συμπεριλαμβανομένης της απόστασης των πλευρών (αναφέρεται, επίσης, ως βήμα) και του ύψους του ιμάντα.

    Για ιμάντες που κατασκευάζονται σε μετρικές διαστάσεις, το ISO 9982:2021 ορίζει τα προφίλ PH, PJ, PK, PL και PM, από τα οποία το PK σχεδιάστηκε για εφαρμογές αυτοκινήτων. Τα αντίστοιχα με διαστάσεις σε ίντσες είναι τα: H, J, K, L και M.

    Αν και οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν, μερικές φορές, το δικό τους σύστημα αρίθμησης, οι περισσότεροι καναλωτοί ιμάντες ορίζονται από ένα σύστημα που δίνει τον αριθμό των λουκιών, ακολουθούμενο από την ονομασία του προφίλ και τελειώνει με το μήκος του ιμάντα. Για παράδειγμα, ένας ιμάντας με 7 λούκια, προφίλ μετρικό PK με μήκος 2100 θα φέρει την ονομασία 7 PK 2100, ενώ ένας αγγλικός ιμάντας με 7 λούκια, προφίλ K και μήκος 82,7 ίντσες θα έχει ονομασία 7 K 827 (το μήκος καθορίζεται σε βήματα 1/10 ίντσας).

    Τροχαλίες και τεντωτήρες

    Οι ελεύθερες τροχαλίες (ή τρελές ή τροχαλίες εκτροπής) χρησιμοποιούνται για την καθοδήγηση της πορείας του καναλωτού ιμάντα προς τα βοηθητικά εξαρτήματα. Οι τροχαλίες αυτές χρησιμεύουν, επίσης, ως μηχανισμοί απόσβεσης από πιθανούς κραδασμούς του ιμάντα, όταν τα μήκη διαδρομής είναι πολύ μεγάλα. Είναι ειδικά βαθμονομημένες για κάθε εφαρμογή και επιτρέπουν τη βέλτιστη, προσαρμοσμένη σχεδίαση κίνησης ιμάντα.

    Προκειμένου να είναι υψηλός ο συντελεστής απόδοσης, ο ιμάντας πρέπει να είναι τεντωμένος. Για τον σκοπό αυτό, τοποθετείται ένας τεντωτήρας (τανυστήρας). Πρόκειται για έναν τροχό που περιστρέφεται ελεύθερα και τοποθετείται με σκοπό να πιέζει τον ελκόμενο κλάδο. Έτσι, αυξάνει την τάνυση (το τέντωμα), με συνέπεια να μεγαλώνει το τόξο επαφής, ενώ μειώνονται οι καταπονήσεις των εδράνων και των αξόνων. Βασικό πλεονέκτημα της χρήσης του τεντωτήρα είναι η εξασφάλιση της καλύτερης λειτουργίας, μικρής σχέσης μετάδοσης, καθώς και η μείωση των αποστάσεων των αξόνων των τροχαλιών.

    Η σωστή τάνυση του ιμάντα είναι το κλειδί για τη μακρά, αποτελεσματική και απρόσκοπτη λειτουργία του. Πρέπει να γίνεται πάντα σύμφωνα με τις συστάσεις του κατασκευαστή, καθώς η λανθασμένη τάνυση επηρεάζει αρνητικά την αξιοπιστία και την απόδοση του ιμάντα.

    Η σωστή τάνυση γίνεται όταν έχουμε τη χαμηλότερη δύναμη στην οποία ο ιμάντας δεν γλιστράει κάτω από το μέγιστο φορτίο.

    Υπάρχουν δύο περιπτώσεις ακραίας τάνυσης:

    1. Όταν ένας ιμάντας είναι πολύ σφιχτός σε ένα σύστημα, μπορεί να προσθέσει φορτίο στα ρουλεμάν. Η πρόσθετη καταπόνηση έχει ως αποτέλεσμα τελικά, την αστοχία του εξαρτήματος.
    2. Ένας χαλαρός ιμάντας σε ένα σύστημα μπορεί να πατινάρει κατά την κίνηση, προκαλώντας επιπλέον τριβή. Η πρόσθετη τριβή έχει ως αποτέλεσμα τη συσσώρευση θερμότητας στον ιμάντα και την τροχαλία, προκαλώντας πρόωρη ζημιά στους ιμάντες.

    Τα συμπτώματα της ακατάλληλης τάνυσης περιλαμβάνουν:

    1. Θόρυβος κατά την εκκίνηση
    2. Οι τροχαλίες φθείρονται πρόωρα
    3. Ρωγμές στον ιμάντα
    4. Σκλήρυνση του ελαστομερούς υλικού.

      Ο θόρυβος

      Ένας ιμάντας κινητήρα που κάνει θόρυβο δηλώνει ότι υπάρχει πρόβλημα που πρέπει να επιλυθεί. Ο θόρυβος από τον ιμάντα είναι σύμπτωμα και όχι αιτία βλάβης. Αν και στις περισσότερες περιπτώσεις η αιτία είναι ο ίδιος ο ιμάντας, δεν μπορούμε να αποκλείσουμε ότι ευθύνεται κάποιο άλλο εξάρτημα, που προφανώς χρειάζεται διόρθωση ή αλλαγή.

      Ένας καναλωτός ιμάντας μπορεί να δημιουργεί διάφορους θορύβους: να τρίζει, να τσιρίζει, να κροταλίζει και να προκαλεί περίεργους θορύβους που ενδέχεται να προέρχονται από ένα ρουλεμάν. Αυτοί οι θόρυβοι μπορούν να ξεγελάσουν ακόμη και τον πιο έμπειρο μηχανικό και να οδηγήσουν σε λάθος διάγνωση. Το Κροτάλισμα (Chirping) είναι μία σειρά από κοφτερούς παλλόμενους ήχους. Καθώς οι στροφές του κινητήρα αυξάνονται με την επιτάχυνση, η συχνότητα και η ένταση του ήχου παραμένουν σταθερές. Το Στρίγκλισμα (Squeal) είναι ένας ήχος που μπορεί να αυξηθεί σε ένταση με τις στροφές του κινητήρα, αλλά η συχνότητα παραμένει η ίδια.

      Πέρα από την κανονική φθορά, οποιοδήποτε ελαττωματικό εξάρτημα σε ένα σύστημα ιμαντοκίνησης μπορεί να προκαλέσει θόρυβο ή πρόωρη φθορά. Η διαρροή λαδιού, αντιψυκτικού ή υγρού υδραυλικού τιμονιού σε έναν ιμάντα θα προκαλέσει γρήγορα φθορά στο ελαστομερές. Η διαρροή πρέπει να επισκευαστεί και οι τροχαλίες να καθαριστούν σχολαστικά, πριν τοποθετηθεί ένας νέος ιμάντας.

      Η κύρια αιτία για ήχο κροταλίσματος είναι η κακή ευθυγράμμιση των τροχαλιών του κινητήρα και όχι ο ίδιος ο ιμάντας. Εάν ο ήχος επιμένει και μετά την αντικατάσταση του ιμάντα, οι πιο πιθανές αιτίες είναι: φθαρμένες ή βρώμικες τροχαλίες ή τα ρουλεμάν τους, ακατάλληλη τοποθέτηση του ιμάντα ή ελαττωματικός ιμάντας.

      Σε αυτή την περίπτωση,

      • Πρέπει να ελέγξετε αν η ευθυγράμμιση της τροχαλίας είναι παράλληλη, κάνοντας χρήση μίας μηχανουργικής ρίγας ή ενός αλφαδιού λέιζερ. Για τη μέτρηση, θα χρησιμοποιήσετε την τροχαλία του στροφαλοφόρου, ως σημείο αναφοράς.
      • Ελέγξτε, ακόμη, αν όλοι οι τεντωτήρες και οι τροχαλίες έχουν στερεωθεί σφιχτά στον κινητήρα.
      • Ελέγξτε αν όλες οι τροχαλίες περιστρέφονται ελεύθερα και ομαλά, χωρίς να ταλαντεύονται, χωρίς να έχουν μπόσικα. Βεβαιωθείτε ότι δεν παρουσιάζουν σημάδια υπερβολικής φθοράς, γρέζια, σκουριάς.

        Η κύρια αιτία για το στρίγκλισμα είναι το πατινάρισμα. Αυτό με τη σειρά του μπορεί να προέρχεται από: χαλαρό ή φθαρμένο ιμάντα, πεσμένο αυτόματο τεντωτήρα με ελατήριο, κακή ρύθμιση της προέντασης, ελαττωματικό ιμάντα ή ιμάντα που έχει τοποθετηθεί λανθασμένα. Στρίγκλισμα μπορεί να προέλθει από συμπυκνώματα στην τροχαλία (λάδι, υγρό φρένων – υδραυλικό) ή και από απλά αυξημένο φορτίο (αξεσουάρ, αρπαγμένο ρουλεμάν, μπόσικα). Το στρίγκλισμα είναι θόρυβος υψήσυχνος που, συνήθως, κρατά λίγο και αλλάζεικατά την επιτάχυνση. Με την άνοδο των στροφών, μπορεί να αλλάζει η ένταση, αλλά όχι η συχνότητα, ενώ, τέλος, εμφανίζεται ή δυναμώνει με την ενεργοποίηση συστημάτων, όπως ο κλιματισμός.

        Οι βλάβες

        Οι ιμάντες κίνησης παρελκομένων (τραπεζοειδείς και καναλωτοί) είναι από τα εξαρτήματα που υπόκεινται σε φθορά, καθώς υφίστανται συνεχώς εναλλασσόμενη κάμψη, ενώ παράλληλα εκτίθενται σε δυσμενείς περιβαλλοντικούς παράγοντες, όπως σκόνη, νερά, αλλά και έντονες μεταβολές της θερμοκρασίας. Σημαντική είναι και η φθορά που υφίστανται από γήρανση.

        Παρ’ όλα αυτά, οι κατασκευαστές αυτοκινήτων δεν προβλέπουν αντικατάσταση σε συγκεκριμένο διάστημα χιλιομέτρων, αλλά έλεγχο σε κάθε ετήσια συντήρηση, ώστε να αντικατασταθούν, όποτε ο μηχανικός αναγνωρίσει σημεία φθοράς. Στην πράξη, αυτό συμβαίνει κάθε 100.000 με 150.000 χλμ. Έτσι, ο μηχανικός πρέπει να αναζητά, κατά τον οπτικό (και ακουστικό) έλεγχο, τις ανάλογες ενδείξεις.

        1. Φθορά στο προφίλ

        Είναι φυσιολογική με την πάροδο των χιλιομέτρων, μπορεί όμως να οφείλεται σε:

        1. Χαμηλή τάνυση
        2. Φθαρμένη τροχαλία
        3. Ιμάντας με υπερβολικό μήκος.

          2. Ρηγματώσεις

          Ρωγμές στην επιφάνεια εργασίας εμφανίζονται συχνά. Εάν είναι λίγες στον αριθμό είναι αποδεκτές. Τα όρια αποδοχής είναι: 4 ρωγμές / τετραγωνική ίντσα ή 10 ρωγμές / 15 εκατοστά μήκους του ιμάντα. Εάν η ρωγμή φτάνει στις χορδές, τότε η κατάσταση γίνεται επικίνδυνη, οπότε χρειάζεται αντικατάσταση. Οι αιτίες για την εμφάνιση ρωγμών είναι:

          1. Γήρανση
          2. Υψηλή θερμοκρασία
          3. Λάθος τάνυση.

            3. Υπερθέρμανση ιμάντα

            Αναγνωρίζεται από ομοιόμορφες ρωγμές ή αλλοίωση του χρώματος στη ράχη του ιμάντα. Οι αιτίες για υπερθέρμανση του ιμάντα είναι:

            1. Ελαττωματικός ιμάντας
            2. Υψηλή τάνυση
            3. Χαμηλή τάνυση
            4. Τροχαλία
            5. Αξεσουάρ με μεγάλο φορτίο
            6. Λάθος διάσταση τροχαλίας

              4. Φθορά ευθυγράμμισης τροχαλιών

              Όταν η φθορά εμφανίζεται στα ακραία λούκια, ο μηχανικός πρέπει να ελέγξει την ευθυγράμμιση των τροχαλιών.

              ΤΟΥ ΝΙΚΟΥ ΒΑΣΙΛΑΚΗ    

              ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΑ:

              ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
              Εγγραφείτε στο newsletter

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