W kółko

Samochodowe skrzynie biegów, ze względu na precyzję wykonania ich elementów składowych, dokładność ich wzajemnego pasowania oraz rygory materiałowe, należą do części, które dość rzadko ulegają usterkom. Te same cechy sprawiają, że skrzynia biegów podczas naprawy wymaga sterylnej wręcz czystości i dużej staranności.
Uszkodzenia skrzyń biegów wynikają przede wszystkim z ich niewłaściwej eksploatacji i nieprawidłowego działania elementów nimi sterujących, takich jak sprzęgło lub układ cięgien kontrolujących zmianę przełożeń. Również forsowna i sportowa eksploatacja skrzyń ze względu na znaczne obciążenia prowadzi często do uszkodzenia ich elementów składowych. Kolejnym powodem uszkodzeń skrzyń jest stosowanie niewłaściwego środka smarnego czyli oleju. Niewłaściwe smarowanie skrzyni biegów może mieć miejsce w przypadku zastosowania oleju o niewłaściwej lepkości lub niewłaściwej charakterystyce jakościowej wymaganej przy danym typie przekładni.
Skutkiem tego może być nadmierne zużycie współpracujących ze sobą kół zębatych, synchronizatorów i łożysk. Samo uszkodzenie łożyska czy choćby jego nadmierne zużycie jest dość trudne do zdiagnozowania. Uszkodzone zwiększa hałas pracy przekładni, ale w parze z nim idzie zazwyczaj hałas wynikający z nieprawidłowej współpracy kół zębatych. Wynika to z tego, że zużyte łożysko praktycznie zawsze ma większy luz, który rośnie wraz z dalszym zużywaniem się łożyska. Zwiększony luz łożysk, na których osadzone są wałki w skrzyni biegów, powoduje ich wzajemne przesunięcie wykraczające ponad tolerancje produkcyjne, co skutkuje wspomnianym wcześniej nieprawidłowym zazębieniem par kół zębatych.
Skutkiem tego może być nadmierne zużycie współpracujących ze sobą kół zębatych, synchronizatorów i łożysk. Samo uszkodzenie łożyska czy choćby jego nadmierne zużycie jest dość trudne do zdiagnozowania. Uszkodzone zwiększa hałas pracy przekładni, ale w parze z nim idzie zazwyczaj hałas wynikający z nieprawidłowej współpracy kół zębatych. Wynika to z tego, że zużyte łożysko praktycznie zawsze ma większy luz, który rośnie wraz z dalszym zużywaniem się łożyska. Zwiększony luz łożysk, na których osadzone są wałki w skrzyni biegów, powoduje ich wzajemne przesunięcie wykraczające ponad tolerancje produkcyjne, co skutkuje wspomnianym wcześniej nieprawidłowym zazębieniem par kół zębatych.
Uszkodzenie łożyska może mieć też przyczynę w zanieczyszczeniu oleju. Jednym z groźniejszych takich zabrudzeń jest woda: podczas pracy miesza się z nim i tworzy emulsję, która tworzy znacznie słabszy film olejowy, co podczas pracy łożyska na niebagatelne znaczenie. Jeśli do oleju dostała się woda, to trzeba go natychmiast wymienić. Praca skrzyni biegów smarowanej olejem i z dodatkiem wody doprowadzi do uszkodzeń korozyjnych bieżni łożysk, jego kulek lub wałków oraz samych kół zębatych w skrzyni biegów. Jeśli na bieżni łożyska powstanie wżer korozyjny, to takie łożysko od razu zacznie głośno pracować, generując regularne przyrosty mocnego szumu. Jest to znak, że dalsza praca skrzyni biegów może skutkować jej większymi uszkodzeniami. Skrzynia biegów podczas pracy zużywają się jak każdy inny element pojazdu. Materiałami współpracującymi w skrzyniach biegów są zazwyczaj pary takie, jak stal-stal i stal-brąz.
Połączenia ruchome typu stal-brąz występują przede wszystkim na powierzchniach synchronizatorów. Materiał, z jakich są wykonane - czyli przeważnie brąz - jest o tyle wygodny w użytkowaniu, że praktycznie się nie zużywa przez cały okres eksploatacji skrzyni biegów. Ze względu na to, że jest to materiał samosmarujący, dodatkowo zanurzony w kąpieli olejowej, aby się zużył, trzeba użyć elementów zewnętrznych, takie jak opiłki lub inne zanieczyszczenia stałe. Współpraca stali ze stalą ma miejsce na styku kół zębatych i wszędzie tam, gdzie współpracują ze sobą elementy stalowe, czyli np. łożyska. Podczas współpracy elementów stalowych wzajemnie się ścierają, czego produktem są opiłki stalowe wypłukiwane przez olej znajdujący się w skrzyni biegów. Opiłki te są separowane z oleju smarującego przez magnes umieszczony w korku spustowym oleju. Ten magnes praktycznie w jedyny sposób pozwala dowiedzieć się, jaka jest kondycja skrzyni biegów bez jej demontowania.
Zawsze znajdziemy na nim trochę szlamu z opiłkami, ale ich większa ilość idąca w parze z głośną pracą skrzyni biegów świadczy o tym, że naprawa jest konieczna. Opiłki metalu znajdujące się w obiegu razem z olejem, zanim zostaną wyłapane przez magnes, mogą dostać się do pozostałych elementów składowych skrzyni biegów, m.in. do łożysk, które ze względu na ich smarowanie i możliwość chłodzenia olejem są odkryte. Jeśli opiłki metalu przedostaną się do łożyska pracującego z pewnym luzem pomontażowym (przeważnie rzędu kilku mikrometrów), to należy się spodziewać, że zostaną wgniecione w bieżnię łożyska, co spowoduje bardzo szybką jej degradację ze względu na naprężenie łożyska spowodowane kasacją luzu przez walcowane opiłki. Łożysko może ulec awarii, jeśli nie pilnowało się odpowiedniego poziomu czystości i porządku podczas montażu. Najmniejsze nawet zabrudzenie gniazda łożyska powoduje jego napięcie.
To napięcie, czyli wywarcie siły niezgodnej z założeniem montażowym, prowadzi do deformacji bieżni, co skutkuje odchyłką kształtu wykraczającą poza normę konstrukcyjną. To, podobnie jak wcześniejsze przedostanie się opiłków, przyspiesza zużycie łożyska ze względu na ponadnormatywne obciążenie wstępne i w efekcie deformację.
Maciej Blum
Więcej interesujących artykułów w najnowszym „autoEXPERCIE" 2/2013.



