Призначення металлорукавов і компенсаторів в автомобілі
Вихлопна система будь-якого сучасного автомобіля складається з декількох труб, глушників та інших компонентів, загальна довжина яких може досягати декількох метрів. Така велика протяжність системи створює ряд проблем з монтажем її компонентів і з подальшою експлуатацією. Справа в тому, що двигун та інші деталі встановлені на рамі або кузові не твердо, вони під час руху автомобіля звершують коливальні рухи і зміщуються щодо деякої нульової позначки. Слідом за двигуном зміщуються з'єднані з ним труби та інші компоненти вихлопної системи, що створює постійні деформують навантаження і за рахунок вібрацій підвищує рівень шуму.
Найбільш гостро дана проблема постає перед вантажними автомобілями - їх двигуни мають великі розміри і масу, тому амплітуда їх коливань може досягати декількох сантиметрів. При жорсткій установці вихлопної труби вона буде відразу ж деформована або зовсім зруйнована.
Уникнути цих проблем можна двома основними шляхами - використовувати спеціальну підвіску вихлопної системи або включати між двигуном і трубами вихлопної системи особливі гнучкі вставки, здатні змінювати свою довжину і без негативних наслідків зміщуватися щодо своєї осі. Перший шлях складний і вимагає значних витрат, тому сьогодні використовується другий спосіб.
Для гнучких вставок використовуються металлорукава і сильфонні компенсатори. Ці компоненти, інтегровані в вихлопну систему, розв'язують двигун і жорстко закріплені на рамі труби, забезпечуючи можливість їх коливань незалежно один від одного, і зберігаючи при цьому повну працездатність системи. Дані вставки запобігають передачу вібрацій від двигуна, що знижує шум і подовжує ресурс вихлопної системи.
Металорукави і компенсатори сьогодні застосовуються на всіх сучасних легкових і вантажних автомобілях, однак для різних транспортних засобів використовуються свої компоненти з певними характеристиками.
Типи металлорукавов і компенсаторів, їх особливості та характеристики
В даний час використовується два типи гнучких компонентів для розв'язки двигуна і вихлопних систем:
• сильфонні компенсатори (також відомі, як гофри глушника, гофроелементи або просто компенсатори вібрацій);
• Металорукави.
Відмінності між цими компонентами полягають в їх конструкції, принцип роботи, габаритах і характеристиках.
Сильфонні компенсатори. В основі компенсатора лежить сильфон - гофрована сталева трубка, яка за рахунок гофра великої висоти і особливого профілю може в деяких межах змінювати свою довжину, а також зміщуватися щодо своєї осі. Гофр сильфона може бути кільцевим або спіральним, в автомобілях найбільш часто використовуються кільцеві сильфони. При цьому важливо відзначити, що сильфон, незважаючи на наявність гофра, володіє досить високою жорсткістю, тому його довжина під навантаженням змінюється на малу величину - буквально кілька міліметрів.
Існує як мінімум чотири типи сильфонних компенсаторів, які відрізняються по конструкції і використовуваних матеріалів:
• Компенсатор без обплетення і інших компонентів - просто трубка-сильфон з гофрованим ділянкою;
• Компенсатор з сильфоном і однієї зовнішньої опліткою;
• Компенсатор з сильфоном і двома переплетенням - зовнішньої і внутрішньої;
• Компенсатор з сильфоном, однією зовнішньої опліткою і внутрішнім металорукавом.
В автомобілях сьогодні частіше застосовуються компенсатори з опліткою (зовнішньої і внутрішньої), яка захищає сильфон від негативних впливів навколишнього середовища, вихлопних газів, масла і т.д.
Сильфон зазвичай виготовляється з нержавіючої сталі, при цьому він може одношаровим, двошаровим або багатошаровий. Найбільшого поширення набули двошарові сильфони, які мають підвищену міцність і надійністю. Обшивка сплітається з тонких сталевих смуг, стійких до корозії. Плетіння може бути різним, але в будь-якому випадку воно забезпечує гнучкість і еластичність обплетення.
Компенсатори можуть мати три типи кріплення до труб вихлопної системи:
• За допомогою фланців на болтах;
• За допомогою гільз на зварюванні;
• Комбінована, за допомогою фланця на одному кінці і гільзи на іншому.
За призначенням сильфонні компенсатори бувають:
• Для легкових автомобілів - зазвичай вони короткі (близько 10-15 см) і мають невеликий діаметр, являють собою просто трубку без будь-яких відгалужень і додаткових елементів;
• Для вантажних автомобілів - вони мають відносно велику довжину (до 30-40 см), при цьому часто комплектуються трійниками для з'єднання відразу з двома трубами.
В даний час сильфонні компенсатори дуже поширені, вони використовуються на більшості нових легкових автомобілів (у тому числі і вітчизняного виробництва), а також на багатьох вантажівках. Але застосування компенсаторів не завжди можливо, і в цьому випадку на допомогу приходять металлорукава.
Металорукави. Це більш просте і доступне рішення, ніж компенсатор, яке найчастіше використовується в вантажних автомобілях. Металорукав - це гнучкий трубопровід, що виготовляється з металевої стрічки методом вальцювання. При згортанні стрічки в спіраль сусідні витки вальцюються, в результаті чого утворюється гнучкий і герметичний трубопровід. Гнучкість одночасно з герметичністю досягається гнуття витків за рахунок надання стрічок особливого профілю.
Металорукави випускаються щодо великої довжини (від 0,3 до 2 метрів) і різного діаметру (від 30 до 400 мм), що дозволяє їх використовувати на самих різних автомобілях - від комерційних вантажівок типу «ГАЗель», до БелАЗ. Металорукави виробляються з оцинкованої або нержавіючої сталі, перший варіант більш дешевий і доступний, однак трубопроводи з нержавіючої сталі більш стійкі до негативних впливів і довговічні.
Зазвичай металлорукава мають найпростіше виконання - це просто гнучка труба без додаткових компонентів. Для монтажу такого рукава необхідно використання фланців або склянок (залежить від конструкції вихлопної системи конкретного автомобіля), причому дані компоненти можна придбати окремо.
Деяке поширення отримали металлорукава в металевій оплетке, проте вони дорожчі і використання їх в автомобілі не завжди виправдано. Тому в металлорукава в оплетке застосовуються нечасто і мають невелику довжину.
Місце компенсаторів і металлорукавов у вихлопній системі
Металорукави і компенсатори мають однакове призначення і займають приблизно одне місце у вихлопній системі. Традиційно гнучкі компоненти ставляться в одному з трьох точок вихлопної системи:
• На ділянці між випускним колектором і трубою глушника (причому тут можливі різні варіанти);
• На ділянці між приймальною трубою і глушником (або резонатором);
• В автомобілях Євро-3 і вище - між каталізатором і глушником.
Сильфонні компенсатори мають невелику довжину, тому вони служать лише сполучною деталлю між компонентами вихлопної системи. Металорукави мають велику довжину, тому вони можуть доповнювати або повністю замінювати собою деталі вихлопної системи, зазвичай рукав займає місце приймальні труби.
Установка і заміна металлорукавов
Сильфонні компенсатори і металлорукава піддаються дії гарячих і хімічно активних вихлопних газів, тому з плином часу вони втрачають свої характеристики і можуть навіть прогоріти. В цьому випадку компенсатор або рукав повністю замінюється. При цьому слід дотримуватися одне головне правило: новий компенсатор або рукав повинні мати ту ж довжину і внутрішній діаметр, що й раніше встановлені. Це має першорядне значення, так як будь-які зміни довжини або діаметра труб може значно погіршити роботу вихлопної системи.
Те ж правило повинне дотримуватися і при модернізації вихлопної системи, яка передбачає вставку компенсатора або металлорукава. Але в цьому випадку кращим рішенням стане звернення до професіоналів, які проведуть грамотний розрахунок і монтаж нової системи.
При правильній заміні сильфонного компенсатора або металлорукава вихлопна система автомобіля знову почне нормально виконувати свої функції.