A tasauspyörän laakeri on kartiorullalaakeri tai sovitettu laakeripari, joka tukee hammaspyörän akselia tasauspyörästön kotelon sisällä pitäen sen tarkassa linjassa hammaspyörän kanssa ja kantaen samalla sekä radiaalista kuormaa hammaspyöräverkosta että työntövoimaa kierrevaihteen kulmasta. Jos tasauspyörästön laakeri on kulunut, esikuormitettu tai likaantunut, hammaspyörän akseli siirtyy kuormituksen alaisena, vaihteistoverkon kuvio siirtyy pois keskustasta ja seurauksena on ulvomista kiihdytettäessä tai hidastaessa, vaihteiston kulumista ja lopulta täydellistä voimansiirron vikaa. Viallisen tasauspyörästön laakerin vaihtaminen yksinään riittää harvoin; vastakehä, kokoontaitettava välikappale tai välilevypaketti ja hammaspyörän tiiviste vaihdetaan lähes aina yhdessä oikean laakerin esijännityksen palauttamiseksi.
Hammaspyörä on yksi kovimmin toimivista osista ajoneuvon voimansiirrossa. Joka kerta kun vääntömomentti virtaa vetoakselilta pyörille, se kulkee ensin hammaspyörän läpi, mikä tarkoittaa, että hammaspyörän laakerisarja absorboi lopullisen käyttösuhteen täyden vääntömomentin kertoimen, kierre- tai hypoidivaihteistokulman synnyttämät työntövoimat sekä vaihteiden vaihtojen, kytkimien kytkeytymisen ja epätasaisten tienpintojen iskukuormat. Tämän vuoksi hammaspyörän laakerit on suunniteltu paljon tiukempiin toleransseihin kuin useimmat muut ajoneuvon laakerit, ja niiden vaihtoa käsitellään tarkkuustyöstötehtävänä eikä pultattujen osien vaihtona.
Tämä opas kattaa laakerin rakenteen ja tyypit, kuinka erottaa hammaspyörän laakerin ongelma muista voimansiirtoäänistä, ennenaikaisen vian taustalla olevista syistä, liikkeen noudattamasta täydellisestä vaihtomenettelystä, realistisista kustannusalueista, kuinka laakerien käyttöikä eroaa päivittäisessä ajon, hinauksen ja maastokäytön välillä, yleisimmät asennusvirheet ja yksityiskohtaisen UKK-osion, jossa käsitellään hammastankojen yleisimmin kysyttyjä kysymyksiä.
Ymmärtäminen, mistä hammaspyörän laakerit itse asiassa on tehty, selittää, miksi esijännitys, puhtaus ja oikea asennus ovat paljon tärkeämpiä täällä kuin yksinkertaisessa pyörän laakerissa. Hammasrataslaakerisarja on kartiorullalaakeri, mikä tarkoittaa, että rullat on muotoiltu katkaistuiksi kartioiksi eikä sylintereiksi tai palloiksi. Tämä geometria sallii laakerin kantaa yhdistettyjä säteittäisiä ja aksiaalisia (työntövoima) kuormia samanaikaisesti, mikä on olennaista, koska hammaspyörä työntää sekä sivuttain että pituussuunnassa laakereita vasten, kun se käyttää hammaspyörää.
Kartio on sisäkehä, joka on puristettu suoraan hammaspyörän akseliin, ja sen ympärille on niitattu tai hitsattu kartiorullat ja kiinnityshäkki. Kartio pyörii koko ajan hammaspyörän kanssa ja on useimmiten pisteytetty komponentti laakerin kuivuessa.
Kuppi painetaan tasauspyörästön kotelon reikään ja pysyy paikallaan kartio- ja rullat pyöriessä sen sisällä. Reiässään pyörivä kuppi, jota usein kutsutaan "kehruukuppiksi", on yleinen toissijainen vika, kun laakeri on kulunut tarpeeksi menettääkseen häiriösovituksensa.
Häkki pitää kartiomaiset rullat tasaisesti kartion ympärillä. Kokoon painunut tai murtunut häkki antaa rullien kasautua yhteen, mikä on yksi nopeimmista tavoista katastrofaaliseen laakereiden jumiutumiseen, koska se keskittää koko kuorman vain muutamalle telalle.
Hammaspyörän laakereissa käytetty laakeriteräs on tyypillisesti läpikarkaistua kromiseosta, joka on lämpökäsitelty pintakovuuteen 58-65 Rockwell C -asteikolla, mikä tasapainottaa kulutuskestävyyttä ja sitkeyttä, joka tarvitaan selviytymään iskukuormituksesta ilman halkeamia. Koska kartiorullalaakereita voidaan vain säätää, ei yksinkertaisesti pultata kiinteällä välyksellä, ne vaativat esijännityksen käyttämällä puristusholkkia, kiinteää välikappaletta ja joissakin malleissa kierresäätömutteria, joita käsitellään tarkemmin myöhemmin tässä oppaassa.
Lähes jokaisessa maantieajon tasauspyörästössä käytetään kartiorullalaakereita hammaspyörässä, jotka on järjestetty jompaankumpaan kahdesta asettelusta. Käytettävän asettelun ymmärtämisellä on merkitystä, koska se muuttaa esijännityksen asetusta, laakerin kulumista ajan myötä ja sitä, kuinka paljon työtä tarvitaan, kun se lopulta tarvitsee vaihtoa.
Hammaspyörän pää on etu- ja takalaakerin välissä, joten molemmat laakerit jakavat säteittäisen kuorman suoraan. Tämä on asettelu useimmissa henkilöautojen ja kevyiden kuorma-autojen tasauspyörästöissä, mukaan lukien Ford 8.8, GM 8.6 ja Toyota 8 tuuman kotelot. Hammaskiinnitetyt mallit jakavat yleensä kuorman tasaisemmin ja sietävät yleensä vähäistä esikuormitusta pidempään ennen oireiden ilmaantumista, vaikka mahdollinen vika on usein äkillisempi.
Pienempi ohjauslaakeri tukee hammaspyörän nokan kaukaisempaa päätä rengashammaspyörän edessä, mikä on yleistä raskaammissa kuorma-autojen akseleissa, kuten Dana 60 ja Dana 80. Ohjauslaakeri kestää vähemmän kuormitusta yksittäin, mutta vika tässä silti heikentää hammaspyörän syvyyttä ja verkkokuviota, ja koska ohjauslaakeri istuu yleensä syvälle kotelon nokkaan, se on yleensä vaativampaa.
Pienempi määrä tasauspyörästöjä, useimmiten vanhemmissa tai erikoissovelluksissa, käyttää lukkomutterilla säädettyä yksittäistä laakeriparia, jossa on kierteinen kaulus murskausholkin tai välilevypaketin sijaan. Tämä rakenne mahdollistaa esikuormituksen kytkemisen ja uudelleentarkistuksen ilman purkamista, mikä on kätevää toistuvassa säädössä, mutta on harvinaisempaa nykyaikaisissa tuotantoakseleissa, koska se lisää kotelon työstökustannuksia.
| Erilainen perhe | Laakeri Layout | Esilatausmenetelmä |
|---|---|---|
| Ford 8,8/9 tuumaa | Haarukkaasennettu | Murskaa holkki tai kiinteä välilevy välilevyillä |
| GM 8.6 / 9.5 | Haarukkaasennettu | Taitettava murskausholkki |
| Toyota 8-tuumainen | Haarukkaasennettu | Kiinteä välilevy valinnaisilla välilevyillä |
| Dana 60/80 | Ohitettu ohjauslaakerilla | Säätöpaketti laakerikupin takana |
| Vanhemmat lukkomutterimaiset akselit | Haarukkaasennettu | Kierre säätökaulus ja lukkorengas |
Hammaspyörän laakerien kuluminen ilmoittaa harvoin itsestään yhdellä selvällä oireella. Sen sijaan se pyrkii kerrostamaan useita pienempiä äänen ja tunteen muutoksia, jotka pahenevat muutaman tuhannen kilometrin jälkeen, minkä vuoksi tarkka diagnoosi yleensä tarkastelee alla olevien merkkien yhdistelmää eikä mitään yksinään.
Koska useat voimansiirron komponentit voivat tuottaa samanlaista vinkumista tai murinaa, lähteen oikea eristäminen välttää maksamisen osista, jotka eivät koskaan olleet ongelma. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto kunkin yleisen lähteen erottamismallista.
| lähde | Melukuvio | Muutokset kanssa |
|---|---|---|
| Hammaspyörän laakeri | Hurinaa tai murinaa, läsnä sekä ajo- että rannikolla | Ajoneuvon nopeus, ei ohjaustehoa |
| Rengas- ja hammaspyöräverkko | Viina, joka voimistuu voimakkaasti kuormituksen alaisena | Kaasun asento, enemmän kuin vapaasti pyöriminen |
| Pyörän laakeri | Tasainen drone, jatkuva kaasusta riippumatta | Käänny vasemmalle tai oikealle, kuormituksen siirto kyseisessä pyörässä |
| Kulunut CV-nivel | Käännösten napsauttaminen vinkumisen sijaan | Ohjauskulma käännösten aikana |
| Matala differentiaalineste | Hulinaa, joka ilmenee vähitellen viikkojen aikana | Pysyy kaikilla nopeuksilla, kun se on olemassa |
Kartiorullalaakerit perustuvat esijännitykseen, tarkoitukselliseen kevyeen puristusvoimaan, jotta rullat pysyvät paikoillaan kisaa vasten kaikissa kuormitussuunnissa. Aseta esijännitys liian alhaiseksi ja rullat luistavat sen sijaan, että ne rullaavat puhtaasti, jolloin syntyy lämpöä ja rullat tasaavat lyhyen huoltovälin sisällä. Hammaspyörän laakerin esijännitys useimmissa matkustajien tasauspyörästöissä on 15-30 tuuman vääntömomentti käytetyille laakereille ja korkeammille uusille, ja se tarkistetaan tuuman pyörän mutterin momenttiavaimella, ei arvioitu tunteella. Liian suureksi asetettu esijännitys on yhtä vahingollista kuin liian pieni, koska se pakottaa rullat käymään jatkuvassa tarpeettomassa kuormituksessa, mikä nostaa käyttölämpötilaa ja lyhentää laakereiden käyttöikää myös kevyissä ajo-olosuhteissa.
Hypoidivaihteistoöljyn lisäaineet leikkautuvat lämmön ja ajokilometrin myötä, ja kun viskositeetti ja kalvon lujuus putoavat, laakerin rullat ja kiskot kulkevat metalli-metalli-kontaktissa suojaavan öljykalvon sijaan. Veden tunkeutuminen jokien risteyksistä tai painepesusta on toinen yleinen saastumisreitti, koska vesi syrjäyttää lisäainepaketin ja nopeuttaa laakerikennissä olevien kuoppien muodostumista päivissä kuukausien sijaan. Pöly ja hiekka, joka pääsee sisään repeytyneen akselin tuuletusaukon tai viallisen hammaspyörän tiivisteen kautta, on kolmas polku, ja kun hankaavia hiukkasia pääsee öljyyn, ne toimivat hiontamassana sekä teloissa että kiskoissa aina, kun hammaspyörä kääntyy.
Jatkuva hinaus nostaa käyttölämpötila-eroa, mikä vähentää öljykalvon paksuutta juuri silloin, kun laakerin kuormitus on suurin. Säännölliseen hinaukseen käytetyt ajoneuvot hyötyvät nesteenvaihtovälistä, joka on noin puolet vakiosuosituksesta, ja mahdollisuuksien mukaan tasauspyörästön jäähdytin. Toistuvat lyhyet, kovat laukaisut, kuten perävaunun käynnistyminen rinteessä tai aggressiivinen off-the-line-kiihdytys, aiheuttavat lyhyen mutta erittäin suuren työntöpiikin hammaspyörän laakeriin, joka kerää väsymystä nopeammin kuin vakaassa tilassa ajaminen samalla kokonaismatkalla.
Suuri osa ennenaikaisista hammaspyörän laakereiden vioista juontaa juurensa aikaisempaan vaihteeseen tai laakerointihuoltoon, jossa puristusholkki oli kiristetty liikaa, välilevypaketti mitattiin väärin tai hammaspyörän syvyyttä ei varmistettu kuvion tarkastuksella, jolloin laakeri on kuormitettu kulmaan, jota sitä ei koskaan suunniteltu kantamaan. Kuppi tai kartio, joka on painettu hieman viritettynä sen sijaan, että se on suorassa kotelon reikään nähden, on toinen yleinen asennusvirhe, joka ilmenee ennenaikaisena kulumisena, joka keskittyy rullan pinnan toiselle puolelle eikä tasaisesti laakerin ympärille.
Ajoneuvo, joka on pysäköity kuukausia tasauspyörästön nesteen ollessa paikallaan, voi kehittää kevyttä pintakorroosiota (kutsutaan usein vääräksi brinellingiksi tai naarmutukseksi) juuri siinä kohdassa, jossa jokainen rulla lepää kilpaa vasten, koska ohutta suojaavaa öljykalvoa ei pyöritetä uudelleen. Kun ajoneuvoa ajetaan uudelleen, tämä aiheuttaa heikkoa, mutta jatkuvaa tärinää tai melua alhaisella nopeudella, vaikka laakeri on tehnyt hyvin vähän varsinaista työtä.
Koska hammaspyörän laakerin vaihto nollaa syvyyden ja esijännityksen, se noudattaa kiinteää järjestystä yksinkertaisen vaihdon sijaan. Alla olevat vaiheet kuvastavat tilausta, jota tasauspyörästöliike seuraa kontti-asennetulla akselilla.
Kahden hammaspyörän laakerin välisen etäisyyden asettamiseen käytetään kahta eri menetelmää, ja kummallakin on selvä vaikutus työn suorittamiseen. Kokoontaittuva murskausholkki on pehmeä, tarkoitukseen valmistettu välikappale, joka murskautuu asteittain, kun hammaspyörämutteria kiristetään ja joka sulkee asteittain laakerin välyksen, kunnes tavoiteesijännitys saavutetaan; kompromissi on se, että murskausholkki on kertakäyttöinen osa, koska sen ylikiristäminen edes hieman merkitsee perääntymistä ja alusta aloittamista täysin uudella holkilla murskatun uudelleenkäytön sijaan. Kiinteä välilevy, joka on yhdistetty ohuiden välilevypinon kanssa, saavuttaa saman tuloksen valitsemalla fyysisesti välilevyn paksuuden, joka tuottaa oikean esijännityksen, mikä vaatii enemmän mittausta, mutta mahdollistaa hammaspyörän mutterin kiristyksen kiinteään vääntömomenttiarvoon toistuvasti ilman vaaraa, että mitään vahingossa ylimurskaa.
Upouusi hammaspyörän laakeri voi silti epäonnistua aikaisin, jos ympäröivät asennusvaiheet ovat kiireisiä. Yleisimmät vältettävissä olevat virheet ovat seuraavat.
Lievässä päivittäisessä käytössä tasaisilla nopeuksilla ja kevyillä kuormilla oikein asetettu hammaspyörän laakeri hyvin huolletussa tasauspyörästössä kestää yleensä reilusti yli 150 000 mailia, ja nesteenvaihdot ovat tärkein muuttuja, joka määrittää, saavuttaako se alueen ylärajan.
Toistuva hinaus lähellä ajoneuvon nimelliskapasiteettia nostaa jatkuvaa käyttölämpötilaa ja työntövoimaa, ja hammaspyörän laakerin käyttöikä näissä olosuhteissa voi olla huomattavasti lyhyempi, ellei nesteen vaihtoa siirretä tiheämmin ja mikäli mahdollista, lisäjäähdytintä ei asenneta.
Syvän veden risteykset ovat yksi nopeimmista tavoista saastuttaa tasauspyörästö, koska kuuma kotelo, joka jäähtyy nopeasti kylmässä vedessä, voi vetää vettä akselin tuuletusaukon tai tiivisteen ohi; nesteen tilan tarkastus merkittävän veden ylityksen jälkeen on yksinkertainen tapa saada kontaminaatio kiinni ennen kuin se saavuttaa laakerin.
Toistuvat korkealla kierrosluvulla, suurella vääntömomentilla tapahtuvat laukaisut keskittävät työntövoiman kuormituspiikit hammaspyörän laakeriin, ja tällä tavalla käytetyt ajoneuvot hyötyvät usein lyhyemmästä nesteen vaihtovälistä ja hammaspyörän laipan välyksen säännöllisestä tarkastuksesta, vaikka melua ei olisi vielä syntynyt.
Kustannukset riippuvat suuresti siitä, mahdollistaako murskausholkin rakenne välilevypaketin uudelleenkäytön vai vaatiiko kuvion täyden uudelleenasentamisen, ja siitä, onko kannatin irrotettava, jotta päästään käsiksi etumaisen hammaspyörän laakerin poraukseen.
| Tuote | Tyypillinen alue |
|---|---|
| Hammaspyörän laakeri set (front and rear cone and cup) | 60-180 dollaria |
| Hammaspyörän tiiviste, murskausholkki ja välilevysarja | 25-70 dollaria |
| Vaihteistoöljy ja kitkanmuuntaja | 20-45 dollaria |
| Kauppatyö, vain laakeri, kuvio ennallaan | 180-350 dollaria |
| Kauppatyö, täysi hammaspyörän syvyys ja kuvion uusiminen | 350-650 dollaria |
| Lisäkustannukset, jos kotelon poraus tai rengas on vaurioitunut | 400–1200 dollaria ja enemmän |
Laakerin täydellisen pettämisen odottaminen maksaa yleensä enemmän kuin yllä olevat luvut, koska juuttunut tai kiertynyt hammaspyörälaakeri vahingoittaa usein kotelon porausta tai vie mukanaan rengas- ja hammaspyöräsarjan, jolloin laakerointityöstä tulee koko hammaspyöräsarjan vaihto. Melun varhainen taltiointi ja pelkän laakerin korjauksen ajoittaminen on jatkuvasti halvempi lopputulos lähes jokaisessa tasauspyörästöliikkeen näkemässä tapauksessa.
Hammaspyörän laakerin vaihtaminen kotona on mahdollista kokeneelle harrastajamekaanikkolle, mutta se vaatii laakerpuristimen, tuumaisen momenttiavaimen, jonka resoluutio on riittävän hieno yksinumeroisten esijännitysmuutosten lukemiseen, kellopyörän ilmaisimen välyksen ja hammaspyörän syvyyden tarkistamiseen sekä merkintäseosta vaihteistokuvion tarkistamiseksi. Ilman tätä laitetta esijännitystä ja kuviota ei voida todentaa tarkasti, ja ilman asianmukaista kuvion tarkistusta asennettu laakeri epäonnistuu usein uudelleen muutaman tuhannen mailin sisällä, vaikka se näytti olevan oikein asennettu. Tästä syystä useimmat omistajat, joilla ei ole tasauspyörästökohtaisia työkaluja, tekevät tämän työn liikkeessä, joka tekee vaihteisto- ja laakeritöitä säännöllisesti sen sijaan, että yrittäisivät sitä pelkillä yleisillä autotyökaluilla.
Vaihda tasauspyörästöneste ajoneuvon käyttöjakson mukaisesti, tyypillisesti 30 000–60 000 mailin välein normaalikäytössä ja suunnilleen puolet normaalissa hinauksessa tai maastokäytössä.
Hidas hammaspyörän tiivisteen vuoto, joka jää huomaamatta, laskee nesteen tason laakerin alapuolelle, joten ylärullat kuivuvat hyvin, ennen kuin taso näyttää riittävän alhaiselta, jotta siitä voi huolestua yhdellä silmäyksellä.
Alkuvaiheessa kiinni saatu vinkuminen on lähes aina vain laakerin korjaus; Sama melu, joka jätetään huomiotta vielä 5 000–10 000 mailia, levittää usein kulumista renkaan ja hammaspyörän hampaiden pintaan.
Aina kun hammaspyörän mutteria on löysennetty, pyörivä esijännitys tulee tarkistaa tuuman momenttiavaimella sen sijaan, että sen oletetaan olevan edelleen oikea, koska puristusholkki ei nollaudu itsestään.
Nopea nesteen värin ja hajun tarkastus syvän veden ylityksen tai painepesun jälkeen akselin lähellä havaitsee kontaminaatiot aikaisin, ennen kuin se ehtii lyödä laakerikenkoja.
Akselin tuuletusaukko vapauttaa paineen kertymisen lämpökierrosta; tukkeutunut tai mutkainen tuuletusputki voi pakottaa nestettä tai epäpuhtauksia hammaspyörän tiivisteen ohi, joten se kannattaa tarkistaa rutiinihuollon yhteydessä.
Kyllä, useimmissa tapauksissa hammaspyörän laakeri, tiiviste ja puristusholkki tai välikappale voidaan vaihtaa yksinään, kun käytetään uudelleen olemassa olevaa rengas- ja hammaspyöräsarjaa, edellyttäen, että hammaspyörän hampaissa ei ole pistesyöpymistä tai lämpövärjäytymistä ja kuvio voidaan nollata oikean syvyyslevyn avulla.
Turvallista kiinteää etäisyyttä ei ole; vasta vinkuva laakeri voi kestää useita tuhansia kilometrejä enemmän, kun taas sellainen, jossa on jo mitattavissa oleva laippavälys, voi takertua vuorokauden kuluessa kovassa käytössä, joten turvallisempi tapa on ajoittaa korjaus heti kun melu havaitaan sen sijaan, että ajettaisiin aikajanalla.
Ei. Pyörän laakeri tukee napaa ja pyörää tasauspyörästön kotelon ulkopuolella, kun taas tasauspyörän laakeri on tasauspyörästön sisällä ja tukee hammaspyörän akselia; molemmat tuottavat samanlaisia vinkumista tai murinaa, minkä vuoksi ennen osien tilaamista tarvitaan oikea diagnoosi, ei vain ääni.
Tekniset tiedot vaihtelevat akselikohtaisesti, mutta yleinen tavoite uudelle laakerisarjalle kevyille akseleille on 20 - 30 tuuman vääntömomentti mitattuna hammaspyörän mutterista tiivisteen ollessa asennettuna kuivana, kun taas käytetty laakerisarja on tyypillisesti asetettu alhaisemmaksi, noin 15 - 20 tuumaa. soveltuvasta tehtaan huoltokirjasta tulee aina tarkistaa kyseinen akselikoodi.
Synteettinen vaihteistoöljy säilyttää yleensä viskositeetin ja kalvon lujuuden korkeissa käyttölämpötiloissa paremmin kuin mineraalivaihteistoöljy, mikä on yksi syy, miksi sitä käytetään yleisesti vetoakseleille ja luistorajoitteisille tasauspyörästöille, vaikka se ei kompensoi virheellistä esijännitystä tai vaurioitunutta laakerikenkää.
Hammaspyörän laakerin vaihtaminen muuttaa hammaspyörän syvyyttä säätelevää välilevypinoa, ja jopa muutaman tuhannesosan tuuman siirtymä liikkuu siellä, missä hammaspyörän hammas koskettaa hammaspyörän hammasta, joten merkintäyhdistekuvion tarkistus vahvistaa, että uusi laakeri ei ole työntänyt hammaspyöräverkkoa kohti hampaan reunaa, mikä aiheuttaisi nopeaa kulumista.
Kuppistaan irrotettua laakeria ei yleensä pidä asentaa takaisin, vaikka se näyttäisikin hyväksyttävältä, koska rullat ja kiskot kehittävät tietyn mikroskooppisen kulumiskuvion, joka sovitetaan yhteen ajan myötä, ja käytetyn kartion kokoaminen uuteen kuppiin tai päinvastoin nopeuttaa molempien osien kulumista.
Useimmissa ajoneuvoissa ei ole suoraa anturia, joka valvoo hammaspyörän laakerin kuntoa, joten varoitusvalo tulee harvoin näkyviin pelkästään tästä ongelmasta; melu, tärinä ja nestetilanne ovat edelleen ensisijaisia tapoja, joilla ongelma havaitaan ennen kuin siitä tulee tarpeeksi vakava vaikuttaakseen muihin järjestelmiin.
Ei suoraan, koska itse hammaspyörän laakeriin kohdistuu samanlaisia kuormia riippumatta siitä, onko kannatin avoin vai rajoitettu luisto; kuitenkin liukurajoitetut yksiköt tuottavat lisälämpöä kytkinpaketeista, ja jos oikeaa kitkamodifioitua vaihteistoöljyä ei käytetä, lisälämpö voi lyhentää kotelon jokaisen osan käyttöikää, mukaan lukien hammaspyörän laakerit.