Гараж

В мотосообществе часто возникают споры об эксплуатации цепи. Чем и как её мазать, когда менять, как и почему вытягивается цепь и т.д. Некоторые решают проблему просто: покупают мотоцикл с ремнём или карданом. Другие обслуживаются в сервисе и не парятся. Для остальных, думаю, будет интересно.



Информация в своё время была собрана и опубликована известным в некоторых кругах Пашей «Диполем». Я решил оформить её в виде чуть более популяризированной статьи. На самом деле это будет практически полный плагиат, но Паша почему-то не пишет на БП, поэтому с его разрешения пишу я. Причем статья опять будет из разряда «шок контент», как мои предыдущие про прямотоки и про свет и междурядье.

Сразу предупреждаю, что будет очень много текста, поэтому для начала приведу краткие тезисы:

• Смазка нужна не сальникам цепи, а роликам.
• Слишком частая чистка цепи вредна.
• Неравномерно растянутая цепь — повод для скорой замены.
• Цепь и звезды действительно лучше менять комплектом.

Кого заинтересовало, прошу под кат.

1. Конструкция цепи.

Сразу скажу, что существует много разновидностей цепных приводов. И даже в главной передаче мотоцикла в разное время и для разных условий применялись цепи разных конструкций. Причем речь идет не о наличии сальников и различии их формы, а реально разных конструкциях, передающих рабочую нагрузку. Но сегодня мы разберем работу только одной конструкции — наиболее распространенных мотоциклетных цепей. Это сальниковые втулочно-роликовые цепи.

Посмотрим на следующий рисунок, показывающий составные части цепи.



На рисунке мы видим:
1 и 2 — внешняя и внутренняя боковые пластины
3 — пин, имеющий форму цилиндра
4 — втулка, представляющая собой отрезок стальной трубки
5 — ролик, который также является отрезком стальной трубки, но большего диаметра
Кроме того, в набор деталей входят кольцевые сальники о форме и работе которых мы поговорим, когда будем обсуждать смазку цепи. Их можно увидеть на следующей картинке под номером 6:

2. Особенности работы цепи.

Теперь, когда конструкция цепи в целом понятна, остановимся на особенностях ее эксплуатации и вытекающих из этого нюансах конструкции. На следующем рисунке показан цепной привод целиком. Т.е. две звезды и набегающая на них цепь.



Прежде всего, обратим внимание, что в работе цепи и звезд возникают три вида контактных пар:

1. Пара пин-втулка. Это пара скольжения, передающая основное тяговое усилие. Как можно увидеть из последнего рисунка, эта пара находится в нагруженном состоянии на всей длине рабочей (верхней) ветви цепи, а в момент набегания на звезду подвергается еще и истиранию из-за небольшого поворота звеньев относительно друг друга.

2. Пара втулка-ролик. Это пара скольжения, которая также участвует в передаче тягового усилия, Однако, в отличие от первой пары, она работает только при контакте со звездой и нагружена в меньшей степени.

3. Пара ролик-звезда. Это пара качения, которая работает практически только при набегании цепи на звезду.

Также следует учесть, что неравномерность движения мотоцикла по неровностям, работа сцепления и тормоза и ряд других моментов создают ударные нагрузки.

Исходя из этого элементы цепи должны быть прочными, упругими и стойкими к истиранию, но не хрупкими. Это достигается путем использования вязкой сердцевины и очень твердой поверхности, получаемой благодаря технологиям поверхностного упрочнения. Такая обработка существенно продлевает срок службы трущихся пар. Ведь упрочненный поверхностный слой пинов и втулок истирается очень медленно. Но возникает и дополнительный эффект. Т.к. упрочненный поверхностный слой имеет ограниченную толщину, когда он протрется насквозь, нагрузка ляжет на внутреннюю вязкую (но не износостойкую) часть материала. Скорость износа возрастет в десятки раз.

Также на скорость износа пинов и втулок влияет работа пары «ролик-звезда». Как только очередной ролик набегает на очередной зуб звезды, нагрузка на предыдущей паре «пин-втулка» существенно снижается. Таким образом, проворачивание и истирание пинов под нагрузкой происходит только до момента контакта ролика с зубом звезды. Дальнейший взаимный «проворот» звеньев до полного укладывания цепи в ложе звезды идет при уменьшенной нагрузке. Т.е. ролики выполняют не только функцию смягчения ударных нагрузок при набегании на звезду, но и поддерживающую функцию, снижающую длительность и интенсивность истирающих нагрузок в предыдущей паре пин-втулка.

Такие особенности конструкции и работы цепи приводят к тому, что в процессе её эксплуатации возникает несколько явно выраженных периодов с разными режимами и различными внешними проявлениями.

3. Периоды эксплуатации цепи.

1. Период притирки.
Детали с поверхностным упрочнением хорошо притираются. При этом происходит небольшое сглаживание («зализывание») поверхности, которое немного снижает толщину упрочненного слоя, но еще больше повышает его стойкость к истиранию.
Притирка деталей цепи продолжается несколько сотен километров. В это время желательно эксплуатировать цепь очень бережно и без резких стрессовых нагрузок. Это влияет на ресурс цепи.
Во время этого периода цепь немного растягивается за счет сглаживания. Обычно в сервисах после замены цепи советуют подтянуть её через 500-1000 км как раз по этой причине. Но износа, как такового, в цепи нет, так же как нет его и в звездах — он минимален.

2. Период стабильной работы.
В этом периоде скорость и величина износа минимальны. Если в начале периода цепь натянута нормально, то к концу периода ее натяжение также остается в пределах допуска (хотя величина прогиба, естественно, слегка растет). В этот период также минимален и износ звезд.
Период стабильности продолжается в зависимости от качества цепи до нескольких десятков тысяч км.
В первой части этого периода, так же как и во время притирки, цепь можно менять независимо от звезды.
Но нужно понимать, что такой период стабильности есть только у хороших цепей и только при правильной эксплуатации. Сильные ударные нагрузки способны нарушить эту идиллию. Ну, а некачественные цепи вообще не имеют этого периода. Их эксплуатация начинается сразу с третьего периода.

3. Период равномерного износа.
Тут все понятно по названию. Это то самое время, когда работа цепи идет в пределах истирания рабочего поверхностного слоя. Все начинается с постепенного износа звезды. Открытая цепная передача подвержена действию дорожных абразивов и по мере износа зубьев, поддерживающая функция роликов снижается. Соответственно, возрастает длительность и интенсивность истирающих нагрузок в паре пин-втулка.
В этот период скорость истирания всех звеньев цепи примерно одинаковая. Цепь равномерно вытягивается в процессе эксплуатации. Одновременно идет и износ звезд. В этом периоде при замене цепи уже нужно менять и звезды. Продолжительность этого периода также зависит от качества цепи (толщина упрочненного слоя и качество сальников) и от условий эксплуатации/обслуживания.

4. Период неравномерного (прогрессивного) износа.
Вот тут начинается самое интересное. При равномерном износе звезды притираются к цепи и набегание цепи на звезду происходит без ударов. Однако, рано или поздно одно звено оказывается слабее. Тут сказывается сочетание исходной разницы в толщине поверхностного слоя и случайно ударное разрушение какой либо детали этого звена или ее упрочненного слоя. В результате поверхностный слой заканчивается и скорость износа этого конкретного звена возрастает. Оно становится концентратором локального растяжения. Удлинение одного конкретного звена быстро становится более значимым, чем удлинение остальных звеньев цепи. При этом звезда, притертая под общий равномерно изношенный шаг цепи, не соответствует шагу данного конкретного звена. При набегании этого растянутого звена на звезду ее «задний» ролик не ложится сразу в межзубцовую выемку, а упирается в вершину зуба. Чтобы он лег во впадину нужно дополнительное усилие. Набегание сопровождается локальным ударом (кстати, его можно услышать по характерному хрусту), приводящим к ускорению износа пары пин-втулка под этим роликом. А это приводит к удлинению соседнего звена. Возникает «волна прогрессивного износа». Износ очередного звена провоцирует ускорение износа следующего.
Именно поэтому более изношенные звенья располагаются не вразнобой, а подряд, и именно поэтому цепь получает локальное удлинение на одном участке. То самое неравномерное вытягивание, которое так удивляет многих владельцев мотоциклов.
Такое «ползучее» распространение удлинения цепи может продолжаться довольно долго (до 10% расчетного времени эксплуатации), пока не появится еще одно «плохое» звено и от него не пойдет вторая волна растяжения.
Однако, как правило этого нового плохого звена не ждут, а меняют цепь. Ведь есть характерные признаки — необходимость более частой подтяжки и характерный хруст.

5. Период катастрофического износа.
Легко догадаться, что если продолжать эксплуатацию цепи, то когда-нибудь появится еще одно слабое звено, которое пустит свою волну, потом еще и еще, все чаще и чаще. Вместо одного локального провисания цепи мы получим постоянно меняющийся шаг цепи. При этом износ будет охватывать все больше звеньев и идти все быстрее, т.к. все больше звеньев будут терять упрочненный поверхностный слой. И очень быстро все звенья потеряют этот слой. Износ/удлинение цепи станут «скоростными».
Обычно до такого состояния цепи не доживают. Их меняют раньше, так как зачастую просто заканчивается длина на болтах натяжения цепи.
Эксплуатация цепи в режиме катастрофического износа крайне опасна, т.к. цепь может либо порваться, либо слететь с ведомой звезды в любую минуту! И хорошо, если при этом она не повредит ни вашу ногу, ни мотоцикл, а просто сползёт на землю.

4. Смазка цепи.

В этой части мы еще немного уточним, как работают пары трения в цепи и как исходя из этого их нужно смазывать.

Основная пара — это «Пин-втулка»
Это высоко нагруженная пара трения со смазкой, не подверженной вымыванию благодаря сальникам. Сальники не только защищают соединение от проникновения любых составов и частиц извне, но и удерживают смазку весь период эксплуатации. Таким образом, смазка этой пары закладывается при производстве цепи и не возобновляется весь период эксплуатации.

Дополнительная пара — это пара «Втулка-ролик»
Эта пара является средне нагруженной парой трения и возобновляемой смазкой, подверженной вымыванию из-за отсутствия защиты в виде сальников.

Исходя из этого для первой пары нужна консистентная смазка с низкой текучестью, с добавлением частиц для сухого трения и не имеющая агрессивных компонентов, разрушающих резиновые сальники.

Совсем другая смазка нужна для второй пары. Тут нужна смазка, способная проникнуть в узкий зазор между роликом и втулкой и одновременно безвредная для сальников, на которые она неминуемо попадает.

В настоящее время для этой цели рекомендуют использовать аэрозольную смазку с добавлением тефлона и силикона. Она хорошо проникает к смазываемым поверхностям и неплохо удерживается на них при работе. При этом она никак не влияет на смазку в паре пин-втулка и единственное требование к ней со стороны этой пары — это безвредность для сальников. Такая периодическая смазка в течение всего срока службы цепи называется эксплуатационной.

Можно сказать, что цель эксплуатационной смазки — это безвредное для сальников основной пары смазывание роликов.

Теперь уточним, как нужно смазывать цепь и какие смазочные материалы кроме аэрозольной смазки можно и нужно применять.

Многие мануалы ничего не пишут про аэрозоль, а рекомендуют использовать для смазки цепи трансмиссионное или даже моторное масло. В качестве аргумента сторонники такой смазки упоминают работу моторных цепей в двигателях. Действительно, там цепи ходят без замены десятки тысяч километров. Определенный резон в таких рекомендациях есть, и раньше для смазки цепи использовали именно такие масла. Однако, нужно учитывать ключевое отличие условий эксплуатации моторной цепи и приводной цепи главной передачи мотоцикла (ГПМ).

Моторная цепь смазывается горячим маслом путем постоянного воздействия масляной ванны или масляной взвеси. При этом цепь защищена от внешних абразивов и грязи. При таком режиме эксплуатации высоко текучее масло постепенно заполняет все зазоры между трущимися поверхностями. При этом моторные цепи — это многорядные цепи, которые нагружены не так сильно, как цепь ГПМ.

Цепь ГПМ нагружена сильнее и подвержена воздействию внешних абразивов. При этом масла с малой текучестью плохо заполняют зазоры в трущихся парах, а масла с высокой текучестью заполняют эти зазоры быстрее, но еще быстрее вытекают из них. Возникает противоречие между требованиями к маслу по его текучести в процессе нанесения и в процессе работы.

Приведенные различия требуют более сложных действий для смазки цепи ГПМ и поддержания ее в рабочем состоянии. Приведем несколько методов смазки цепи.

5. Методы смазки цепи.

Метод №1. Классический.

Сомневаюсь, что кто-то сейчас использует подобный метод. Даже во время грандиозных ТО в сервисах. Слишком он трудоёмок, проще немного чаще покупать новую цепь.

В этом методе мы используем уже упомянутое трансмиссионное масло, но с учетом описанного выше противоречия с текучестью берем более тяжелое и вязкое масло. Можно так же использовать графитовую смазку. Из-за высокой вязкости наносить их необходимо в более текучем разогретом состоянии по следующей технологии:
— Снимаем цепь, промываем ее керосином в течение 10 минут путем погружения в теплую ванну, непрерывно «болтая» цепь в емкости с керосином. Допускается использование мягкой щетки.
— После промывки тщательно высушиваем цепь в течение 2-х часов
— Далее «провариваем» цепь в емкости с маслом при температуре 90 градусов в течение 15-20 минут. Положение цепи строго «горизонтальное».
— После этого вынимаем цепь и даем излишкам стечь в течение часа. Либо вытираем ветошью.
— Устанавливаем цепь на мотоцикл.

Метод №2. Ручная смазка.

Цепь чистится либо так же погружением в ванночку с керосином, либо «проливом» цепи этим же керосином, либо с помощью специальных очистителей цепи. Однако стоит помнить, что «пролив» и баллончики полностью цепь не очистят. Под роликами в таком случае останется часть загрязнений.

Дальнейшие действия зависят от типа смазки:

1. Если мы наносим специальную аэрозольную смазку с тефлоновыми присадками (так называемая «белая» смазка), то такая смазка в аэрозольном состоянии обладает гораздо более высокой текучестью, чем разогретое трансмиссионное масло, а после сушки образовавшаяся пленка имеет гораздо более высокую стойкость, чем остывшее масло. Поэтому хватает дать цепи 15 минут на высыхание и можно отправляться в путь. Плёнка от такого масла не слишком липкая, поэтому можно оставлять её на наружных частях цепи.

2. Более простые смазки (как аэрозольные, так и трансмиссионные), как упоминалось выше, практически не теряют своей текучести. Так же они остаются липкими, поэтому в сочетании с дорожной пылью образуется абразив и покрытые им ролики быстрее изнашивают звезду. Исходя из этого, излишки такого масла необходимо удалять. Плюс эстетическая составляющая — будут менее загажены все остальные части мотоцикла в районе цепи.

Независимо от типа смазки, лить её необходимо в зазор между торцом ролика и боковой пластиной. Если масло в свежем состоянии попадет на вход капилляра, то проникнет в него очень глубоко. А зазор между роликом и втулкой, который нужно смазывать, как раз и есть такой капилляр. И вход в него находится на краю ролика возле боковой пластины.

Метод №3. Непрерывный.

В данном методе используются различные устройства автоматической смазки. Например, Scottoiler (не сочтите за рекламу, просто других фирм я даже не знаю). Непрерывную смазку можно считать лучшим способом заботы о цепи. Она смывает абразив, поддерживает постоянно мягкий слой масла, а главное вы никогда не забудете смазать цепь перед поездкой.
Единственный минус — при таком способе вы никак не избавитесь от грязи вокруг цепи (например, на диске колеса), что практически полностью исключается при использовании тефлоновой смазки.

6. Сальники.

Главный миф по смазке цепи связан как раз с сальниками. Некоторые уже догадались, почему это миф, для остальных попробую его развеять.

Простейший сальник — это O-Ring. Он представляет собой по сути простое уплотнительное кольцо, которое плотно прижато к поверхностям пластин и изолирует смазанные внутренние поверхности от внешней среды. Однако, как бы мы ни старались, частички грязи попадают на это кольцо (сальник) и в результате постоянного взаимного проворачивания пластин и сальников так или иначе проникают внутрь. Аналогичное явление есть в любых соединениях, использующих сальниковые уплотнения и имеющие контакт со внешней средой. Для решения этой проблемы сальники всегда дополнительно изолируют от внешней среды пыльниками. По сути, это еще одно уплотнительное кольцо, но уже не имеющее контакта с рабочей смазкой.

Аналогичное решение можно применить и в цепи. Т.е. поставить для уплотнения не одно кольцо, а два. С учетом конструкции цепи это будет кольцо больше диаметра, которое будет концентрически «охватывать» сальник. Кольцо в кольце. Но две детали вместо одной — это менее технологично при сборке и менее надежно при эксплуатации. Поэтому инженеры «склеили» два концентрических кольца и получили вместо круглого сечения восьмерку, которая в процессе разработки приняла форму креста. Получилось уплотнение X-Ring с двумя зонами защиты. Потом для улучшения защиты добавили третье концентрическое кольцо и получили W-Ring с тремя зонами защиты. Ну, и все дальнейшие изменения — это различные модификации формы колец, обеспечивающие больше зон защиты и более надежное прилегание уплотнительных выступов к поверхности пластин.



Как я писал выше, масло необходимо лить в сочленение роликов и боковых пластин. Причем до появления аэрозольных смазок для лучшего смазывания это нужно было делать как на левом ряду пластин, так и на правом, еще и на верхней и нижней ветвях цепи (сверху и снизу). Однако, это достаточно сложно для понимания, поэтому рекомендация была упрощена до простого «наносить смазку в район сальников». Всё равно ведь большая часть масла попадёт куда нужно. Ну а это, в свою очередь, среди непрофессионалов стало восприниматься как «нужно мазать сальники». А дальше пытливый технический ум пользователей стал искать обоснование такой рекомендации и придумал его в виде версии о проникновении смазки под сальники, версии о продлении срока службы сальников за счет смазки и версии об улучшении защитных свойств сальников.

Версия о проникновении масла под сальник.
Эта версия является ошибочной, за исключением ситуации, когда смазку проводят с усилием с помощью щеточки или другого аналогичного приспособления для создания локального давления. Однако, такой способ нанесения смазки повреждает сальники и дает не очень много пользы для реальной смазки пинов.

Версия о продлении срока службы сальников за счет смазки.
Раньше она тоже была ошибочной. При использовании обычного масла скорее мог возникнуть обратный эффект. Сначала при разработке масел для эксплуатационной смазки цепи думали о том, чтобы она просто хотя бы не вредила сальникам. Но потом в смазку стали добавлять силиконовые присадки, которые реально продлевают срок службы сальников (раз все равно смазка попадает на сальник, то пусть окажет хоть какую-то пользу). Но это зависит от производителя масла и нужно проверять.

Третья версия, о повышении защитных свойств за счет улучшения контакта сальника с пластиной.
При использовании простого масла наблюдается обратный эффект. Пыль и грязь налипают на масло, образовывая абразив и качество уплотнения снижается. Это одна из причин создания Х-сальников. Кстати, как легко понять, смазка влияет только на первое наружное кольцо сальника. Дальше все равно работает исходное уплотнение. Поэтому налипающая снаружи грязь не проникает ко вторым кольцам уплотнения.
При использовании аэрозольной смазки ситуация гораздо лучше. Как я уже говорил, через 15 минут она высыхает и перестает липнуть. Поэтому эффект образования абразива на сальниках отсутствует. Но эффекта улучшения качества уплотнения все равно нет.

7. Итоги.

Если кто-то смог продраться сквозь эту гору текста, для вас небольшой бонус. Конкретные рекомендации по ухаживании за цепью:

• Мазать цепь лучше всего раз в 500 км. Либо после поездки в дождь или мойки мотоцикла, когда вымывается смазка из под роликов цепи.
• Мыть раз в 1000 км. Мыть чаще не рекомендуется из-за вреда чистящих средств для сальников.
• Проводить обслуживание лучше ПОСЛЕ поездки, когда цепь прогрета.
• Использовать для чистки керосин, уайт-спирит или специальные чистящие средства. А так же мягкую щеточку и тряпочку.
• Масло наносить в зазор роликов.
• После смазывания лучше очистить излишки масла с поверхности цепи.
• Если обслуживание все-таки проходит перед поездкой, то крайне желательно дать смазке хотя бы 15 минут, чтобы высохнуть. Независимо от типа смазки.

Если после прочтения статьи вас всё же мучает вопрос «Так куда масло лить то???», отметил красным, куда должно попасть масло, чтобы его затянуло капиллярным эффектом: