ГРМ. Башмаки и цепи. Размышлизмы теоретические.

Для начала – отговорка и предупреждение.
Отговорка. Всё ниже написанное есть мое личное мнение. Оно может быть ошибочным, но оно возникло не на пустом месте. Аргументированные возражения вполне принимаются, неаргументированные пусть идут лесом.
Предупреждение. Поговорка.
— Чужому карману не будь указчик.
Меня уже однажды обвиняли в необоснованных тратах — так вот, мои деньги могу тратить куда хочу и нефиг мне на это указывать.

Машинка с ЗМЗ-ПРО пробежала 65 тыкм стал я задумываться насчет привода ГРМ. Нет, на данный момент никаких признаков он не подавал, но чтение «всяких интернетов» наводит на размышления. Ну и «готовь сани летом» тоже учитывать надо. На ЗМЗ ПРО стоит двухрядная втулочная цепь и я свое внимание сосредоточил именно на варианте двухрядной цепи. Однорядная по отзывам пугает ненадежностью. Вариант с зубчатой цепью при всех его положительных (теоретически) свойствах напрягает конкретикой – где взять качественные комплектующие для него, ибо при тех что как бы есть, сам завод отказался от этого варианта.
В двигателях семейства 406-405-409-ПРО в качестве натяжителей использовались как пластиковые башмаки, так и рычаги со звездами на подшипниках. При замене привода комплектом можно поставить любой из этих вариантов. Сторонники есть у обоих вариантов. Я после долгих раздумий на данный момент склоняюсь к использованию башмаков. К этому меня подтолкнули разные чтения, к примеру, здесь у Француза и просмотры видео от Богацкого. Последний, с моей точки зрения, регулярно «несет пургу» околотехнического характера, но рациональные зерна в этой пурге вполне себе существуют, надо только их уловить. ИМХО — если коротко, то привод на башмаках получается тише (причем в том числе с точки зрения датчика детонации, что важно может быть); на его раскрутку может уходить меньше энергии так как в варианте со звездами цепи получаются длиннее(92/72 звена для звезд и 90/70 звеньев для башмаков), а значит тяжелее, и надо еще раскручивать сами звезды, которые тоже имеют массу; башмакам можно придать такую форму что они еще фактически будут работать как успокоители, что уменьшит «телепания» цепей.
В продаже можно наблюдать башмаки от разных производителей, которые имеют разную форму и сделаны из разных материалов. При этом (судя по отзывам) однозначного лидера нет. Я попытался сделать хоть какое-то сравнение разных башмаков. Я купил четыре комплекта башмаков от трех разных производителей. Вот они

Справа налево:
Зеленые башмаки для цепей «под звезды» 92/72 звена, производитель БОНтрейд.
Все остальные башмаки для цепей 90/70 звена
Зеленые башмаки, производитель БОНтрейд.
Красные башмаки «Прохор». Куплены на сайте Прогресса, но этикетка

утверждает что произведены они компанией ЛС Групп (LS Group).
Серые башмаки. Производитель не указывается явно, куплены в magazin4x4.ru. По виду очень похожи на башмаки МАКСРЕСУРС из того же магазина, но куплены из-за «хвостика» на нижнем башмаке, на МАКСРЕСУРСе такого хвостика нет. Есть только предположение что это башмаки АСТ, он же Родос.

Я поискал отзывы на все эти башмаки. В основном меня интересовал ресурс их работы (на сколько тыкм после установки можно будет забыть про ГРМ) и проблемы при установке. Про ресурс, к сожалению, сказать очень сложно, он зависит от множества факторов – влияют натяжители, степень гладкости цепи, тип цепи втулочная или роликовая, кривизна звезд, и тд.
На красные башмаки Прохор я отзывов об их работе не нашел. Только отзывы типа «Я их поставил, посмотрим сколько проходят» или вообще только вопросы – «а сколько они ходят?». Для справки – диаметр отверстия под ось башмака 12.2мм
На серые башмаки отзывы вполне находятся. Понять из этих отзывов про ресурс довольно сложно. Но создалось у меня впечатление что если при замене штатного привода ГРМ к этим башмакам подбирали комплектующие (цепи, звезды и тд) не « из г.на и палок», то ходят они более 100тыкм (а то и 200тыкм) вполне уверенно. Родос настаивает на том что ставить их надо вместе с роликовой цепью («втулочная это прошлый век и про неё все нормальные уже забыли» — ИМХО это не совсем так) и большинство народа ставит их вместе с роликовой цепью. При установке основная претензия у части людей – отверстие под ось вращения сделана излишне большого диаметра и башмак из-за этого перекашивает. Дело доходит до того что пользователи рассверливают это отверстие и ставят металлическую втулку. Но далеко не все – кто-то на это забивает, кто-то вообще не обращает внимания. У купленных мною башмаков диаметр отверстия составляет 12.7-12.8мм.
Зеленые башмаки от БОНтрейда. На них отзывы разные. Главный плюс – некоторые утверждают что башмаки ходят очень долго (попадалась цифра в 300тыкм).
С другой стороны на башмаки, предназначенные для цепей 90/70, есть жалобы на то, что без «напилинга» башмаки не встают на свое место. У верхнего башмака приходится отпиливать верхушку выше упора для натяжителя, у нижнего приходится отпиливать нижнюю часть потому что цепь зажимается между башмаком и звездочкой на коленчатом валу. Для справки – диаметр отверстия под ось башмака 12.0-12.1мм
Производитель же демонстрирует на стенде что все лезет и нормально работает. Немного дальше я выскажу свое ИМХО по этому поводу.
Вторая претензия — есть фотки где видно что места на башмаке, по которым ездят боковые и серединные соединительные элементы цепи, слегка пропилены, но гладкие, а места где едет по башмаку втулка/ролик выглядят проплавленными пятнами. При этом общий износ башмака очень невелик. По поводу таких фоток:
Во-первых, подобный износ типа проплавления имеет место быть не только на зеленых башмаках от БОНтрейда, мне попадались фотки и стандартных белых башмаков с таким же типом износа(вот здесь);
Во-вторых, при внимательном чтении авторов этих фоток выясняется (в тех случаях когда это удается установить со слов авторов), что были использованы роликовые цепи. А БОНтрейд прямо говорит что эти башмаки надо использовать только со втулочными цепями. Якобы роликовые цепи из-за трения роликов по втулкам, на которых они вращаются, ролики сильно нагреваются и проплавление происходит сразу после остановки двигателя. Кстати картинка проплавления этой теории соответствует – проплавление выглядит почти равномерно распределенными пятнами.

Поскольку разобранного двигателя у меня под рукой нет, а сравнить башмаки хотелось, то я решил для начала сравнить профиль их рабочей поверхности. Взял лист бумаги, приложил башмак, отметил положение оси и положение упора для натяжителя и обвел рабочую поверхность. Затем взял второй башмак приложил его к уже нарисованной картинке так чтобы ось вращения точно совпадала и по возможности совпадало положение упора для натяжителя – и тоже обвел рабочую поверхность. И так далее. Вот что у меня получилось.
Верхние башмаки

Зеленая линия – зеленый башмак для цепей 90/70.
Красная линия – красный башмак Прохор.
Черная линия – серый башмак от magazin4x4.ru.
Синяя линия – зеленый башмак для цепей 92/72.
Башмак для цепей 92/72 я нарисовал для «факультатива». Из башмаков для цепей 90/70 больше всех «выгнут» серый башмак, красный и зеленый выгнуты существенно меньше; самый «плоский» — красный, но разница с зеленым мала. У зеленого самая длинная «беговая» часть, в основном за счет верхней части. Если подумать, то становится ясным что чем более «выгнут» башмак, тем меньше звеньев цепи будет с ним соприкасаться при одинаковой геометрии всего остального. И тут я соглашусь с мнением Богацкого о том, что желательно, чтобы башмак контактировал с цепью на как можно большим протяжении, чтобы было как можно меньше звеньев «висящих в воздухе». Это хорошо с двух точек зрения:
Во-первых, усилие для создания нужного натяжения цепи будет распределяться на большую площадь башмака, следовательно будет уменьшаться давление на поверхность башмака и, соответственно, уменьшатся его износ.
Во-вторых, чем меньше звеньев цепи висит в воздухе, тем меньше у цепи возможностей «телепаться», то есть башмак работает как успокоитель.
Я не первый кто попробовал сравнить разные башмаки. Вот здесь автор сравнил на двигателе серый, Прохор и белый (от пластинчатой цепи) башмаки. Зеленого там нет. А самый «плоский» — белый. Внимательное разглядывание фоток автора показывает что на нижнем башмаке (верхнего целиком не видно) на сером полностью лежит 7 звеньев цепи, на красном – 8 звеньев, на белом – 10 звеньев.
То есть с точки зрения «выгнутости» и «длины» из моей коллекции интересны красный и зеленый башмаки. Но на зеленый были замечания что не лезет нос. Причем человек сначала отрезал маленький кусочек от носа и башмак перестал упираться в тело головки блока. Но затем он отрезал по сути весь нос начиная от упорной площадки натяжителя из-за того что корпус натяжителя уперся в этот пластиковый нос, а не в площадку. А у производителя лезет и работает. Странно мне показалось. Дискуссия с производителем на тему «не лезет» вот здесь в комментах. При внимательном рассматривании картинок тех и других я обратил внимание на то, что производитель (БОНтрейд) демонстрирует свои башмаки используя цепи со втулкой 5.05мм (Евро-2), а не лезет при цепях со втулкой 6.35мм (Евро-3). А из каталогов производителей цепей (Диттон) следует что цепи со втулкой 5.05мм имеют высоту звена (то есть ширину соединительной пластины) 8.68мм, а для цепи со втулкой 6.35мм высота звена – 9.6мм. Разница невелика, но понятно, что при менее высокой цепи башмак для того же натяжения отойдет дальше.
Вот моя же укрупненная картинка «носов» верхних башмаков.

Там конечно некоторая каша, но разобраться можно. Видно что нос у зеленого башмака выступает вперед заметно больше чем у красного и серого, но самое главное что нижняя часть этого носа существенно ниже всех остальных – пользователи утверждали что толкатель стандартного гидронатяжителя упирался именно в сам башмак, не доставая до стальной площадки. Мне кажется что если доработать нос зеленого башмака к примеру по синей линии (синяя — это башмак для цепи 92/72) и немного укоротить нос, то проблема существенно уменьшится. Возможно также, что разногласия производителя и потребителя возникают из-за разной отливки головок – они совершенно точно менялись, хотя бы из-за уменьшения количества опор под распредвалы, да и потом при переходе на ПРО завод явно говорил, что отливка изменена.

Теперь про нижние башмаки. Тут я нарисовал две картинки.

Сначала я совместил при отрисовке нижние башмаки так же как и верхние – по оси и по упору натяжителя. Это верхний рисунок. Но мне не понравилось, что при таком подходе заметно не совпали рабочие поверхности. Тогда я постарался примерно совместить горбы башмаков – так получилась нижняя картинка. На ней упоры для натяжителя разбежались, дальше всех «провалился» упор на красном башмаке. Но самое главное – даже при таком положении нижний хвостик зеленого башмака заметно выступает относительно красного и серого – и именно это может приводить к зажиму цепи между башмаком и звездой коленвала. На фотках производителя(уже упомянутых) видно, что даже при цепи со втулкой 5.05мм у звезды коленвала почти нет зазора с башмаком, а цепь 6.35мм выше почти на миллиметр! Может имеет смысл БОНтрейду подработать геометрию немного? Материал-то вроде как хороший у них. Во всяком случае нормальный производитель прислушивается к замечаниям со стороны потребителей.
Кстати о материале. Поскольку наблюдаются вроде как проплавления башмаков от цепи, то я решил хоть как-то оценить при какой температуре плавятся башмаки. У меня в распоряжении есть паяльная станция с цифровым управлением температурой, которая позволяет регулировать её от 200С до 340С с шагом в 1С. И я решил потыкать жалом паяльника в башмаки (в тыльную часть, в рабочую жалко). Конечно с шагом в 1С глупо но с шагом в 10С – вполне. При этом, с моей точки зрения, не так уж важна температура как таковая, наибольший интерес представляет разница между всеми башмаками. Результат тыканья.
200С ниже просто нет.
Красный башмак явно плавится. Дальше я его не испытывал, посчитал бессмысленным.
Зеленый практически не поддается, получающиеся отметины имеют скорее чисто механический характер, нежели температурный.
Серый никак не деформируется, но блестящая поверхность становится матовой.

220С
Зеленый – появляются еле заметные отметины, но даже самым началом плавления это назвать нельзя.
Серый – начало плавления, очень неохотное, но вполне видимое.

230С
Зеленый — начало плавления, но очень неохотное, как серый при 220С
Серый — явное начало плавления.

Пластик материал аморфный и у него нет определенной температуры плавления, как у льда например, он разжижается постепенно. Но результат меня несколько удивил. Потому что были жалобы на то, что зеленый башмак имеет следы проплавления, но жалоб такого характера на серые башмаки я не встречал никогда.
Про башмаки пожалуй всё. Для самого себя я так и не решил какие башмаки буду ставить когда придет время менять привод ГРМ. Совершенно точно что не буду ставить красные башмаки. Ещё считаю что комбинация башмаки+цепи 92/72 имеет смысл только в случае когда цепи уже есть и не хочется тратиться на новые.

Теперь про цепи.
Двухрядные цепи бывают втулочные и роликовые. Роликовые у нас чаще называют втулочно-роликовыми, зарубежная классификация — втулочные bush и роликовые roller. У втулочных цепей втулка между соединительных боковин наглухо приклепана и неподвижна относительно этих пластин. Из-за этого при заходе на зуб звезды втулка скользит по зубу, то есть трется по нему, что способствует износу зуба, да и втулки тоже. Роликовые устроены посложнее – на подобную же неподвижную втулку при сборке цепи надевается свободно вращающаяся трубочка – ролик. Считается, что при такой конструкции при заходе цепи на зуб звезды этот ролик катится по зубу (но скользит по своей втулке!) и зуб с роликом изнашиваются меньше. Вот поясняющая картинка:

Производители могут быть разные. Наши АкМаш (г.Киров), латвийские Ditton, чешские CZ, ну и наиболее известные из забугорных IWIS. Для долгой работы с башмаками нужно чтобы торцы соединительных пластин цепи были бы гладкими, дабы при скольжении по башмаку не пилили бы его. Насколько я понял из отзывов, именно по причине «негладкости» цепи АкМаш считаются крайне неподходящими для башмаков.
Я нашел в сети каталог Ditton и каталог IWIS от 2012 года.
В каталоге Ditton готовые(!) двурядные цепи для ГРМ двигателей ЗМЗ есть только втулочные, роликовых там нет. При этом для Евро-2 со втулкой 5.07мм есть как длиной 90/70 звеньев, так и длиной 92/72. Для Евро-3 со втулкой 6.35мм есть только длиной 92/72. При этом сами по себе роликовые цепи для ГРМ якобы выпускаются, но готовых с длинами 92, 90, 72, 70 роликовых цепей в каталоге нет.
В каталоге IWIS двигатель ЗМЗ не значится вовсе, что неудивительно. Некоторые желающие у нас поставить себе цепи IWIS предлагают купить достаточно длинную цепь от IWIS и сделать из неё две цепи либо 92/72, либо 90/70 переклепав звенья. Чаще это предлагают делать для цепей 90/70, мотивируя это «гладкостью» цепей IWIS, что крайне желательно для работы с башмаками. Но я нашел в каталоге IWIS готовые роликовые цепи длиной 90 и 70 звеньев. Каталожные номера:
90 звеньев
— IWIS 50034414 тип D67ZN-17
аналоги FEBI 9402; SWAG 99 11 0142;

70 звеньев
— IWIS 50040647 тип D67ZN-17
аналоги FEBI 33156; SWAG 99 13 3156; PSA 5448095

Цепь в 90 звеньев IWIS 50034414 я купил примерно за 4.5тыр со сроком поставки в три дня. Применяется далеко не на одном моторе и, в общем, купить её можно. Разбег цен может быть весьма заметным – тут надо искать.
А вот с цепью 70 звеньев все гораздо сложнее. Применялась она на достаточно древних моторах Ситроен объемом 1.9-2.5л, начиная с конца 1950х и до 1994г. Цепи именно IWIS 50040647 ни у кого из отечественных торговцев нет, причем чаще всего этот номер в их каталогах не значится вообще. Но FEBI 33156 нашелся, но со сроком поставки не меньше 60 дней. Я заказал – посмотрим, что придет (и придет ли?), цена около 4.5тыр. Вообще считается что FEBI и SWAG это упаковщики, а внутри лежат цепи IWIS – это подтверждается опытом многих из инета.
Что касается цен – длинная цепь IWIS из которой можно сделать две нужные для ЗМЗ цепи обойдется сейчас (конец 2024) примерно от 8тыр. Что дешевле несколько, чем две готовых, но к ним еще нужны соединительные звенья и работа. Ну и для справки – в каталоге IWIS есть обозначение замкнутости цепи при поставке – если в соответствующей графе стоит E – то цепь замкнута. Если же цепь разомкнута, то там буквы VG или MSS, которые обозначают тип замка цепи, который входит в комплект поставки (VG – под клепку, MSS – с защелкивающей шайбой, но это редкость).
Готовых втулочных цепей с подходящими длинами в каталоге IWIS не нашлось.
Что выбрать – втулочную или роликовую цепь? У меня нет ответа, вопрос неоднозначный. Родос заявляет, что втулочные цепи это архаика, что ресурс привода ГРМ с ними вдвое меньше чем с роликовыми, и их якобы никто уже не применяет. Насчет применимости — изучение каталога IWIS этого не очень-то подтверждает. Во всяком случае, номенклатура в нем втулочных цепей если и меньше чем роликовых, то незначительно. И есть интересный факт – в большинстве случаев втулочные цепи применяются на дизельных двигателях, а роликовые – на бензиновых.
БОНтрейд утверждает ( например вот здесь в комментах ) что роликовая цепь при высоких оборотах двигателя (типа выше 3000) нагревается до 250-300С из-за того что катящиеся по башмаку ролики скользят по своей втулке и там в паре трения сталь-сталь и происходит сильный нагрев. А температуры в 250-300С никакой пластиковый башмак не выдержит. И по этой причине БОНтрейд не рекомендует применять роликовую цепь с башмаками. Но при этом сам БОНтрейд вполне предлагает роликовые цепи IWIS, переклепанные в размер 90/70 – а такая длина цепей подразумевает использование башмаков. Плюс множество импортных авто имеет привод ГРМ с роликовыми цепями и натяжителями на башмаках – как-то ведь они ездят.
Есть у меня и еще одно соображение. Я подвергаю сомнению факт того, что при прохождении цепи по натяжному пластиковому башмаку ролики катятся по башмаку и проскальзывают на втулке. Вполне есть причины, чтобы ролики скользили по башмаку, а не катились.
Попытаюсь пояснить почему мне кажется что ролик по башмаку скользит. Я постарался замерить, ну или оценить без разбора втулочной цепи, толщину железки ролика. У меня получилось, что эта толщина 0.75мм. Наружный диаметр ролика 6.35мм, то есть радиус 3.175мм – это радиус качения ролика по башмаку. При толщине ролика в 0.75мм радиус втулки под ним получается 3.175-0.75 = 2.425мм – это радиус качения внутренней поверхности ролика по втулке. Соотношение этих радиусов составляет 3.175 / 2.425 = 1.31. По правилу рычага получается, что ролик будет катиться без проскальзывания по башмаку в том случае, если сила трения в паре пластик/сталь (башмак/ролик) будет больше, чем умноженная на эти 1.31 сила трения в паре сталь/сталь (ролик по втулке) . Но тот же БОНтрейд утверждает, что трение в паре ролик/втулка более чем вдвое выше, чем трение в паре ролик/башмак. То есть получается, что при прохождении по башмаку, который все стараются сделать скользким, ролик скорее скользит по поверхности башмака и неподвижен относительно втулки, на которой он сидит, нежели чем он будет скользить по стальной втулке и не проскальзывать по поверхности башмака. Я не утверждаю что это именно так, но сомнение в том, что ролик по башмаку именно катится, а не проскальзывает, у меня весьма твердое.
Существует устойчивое мнение про роликовую цепь, что в начале эксплуатации цепь, опираясь на башмак только тыльными сторонами соединительных пластин, прогрызает в башмаке «пазы» под эти пластины. Потом, когда ролики начинают касаться поверхности башмака, то типа они начинают катиться и износ башмака прекращается. С моей точки зрения износ не прекращается, а резко замедляется и главная причина замедления износа заключается в том, что существенно увеличивается площадь соприкосновения цепи с башмаком. Из-за этого увеличения площади соответственно уменьшается удельное давление на материал башмака – отсюда и уменьшение скорости износа.
Ну и поскольку я прикупил какое-то количество разных цепей – их фотки. У всех цепей втулка/ролик диаметром 6.35мм.
Цепь IWIS D67HP-7. Втулочная.

Втулки не цельные, свернутые. Все стыки очень плотные, все глядят наружу цепи, в каждой втулке сделано отверстие, по-видимому, чтобы масло попадало на подвижное сочленение втулки с соединительной осью. Поверхности торцов соединительных пластин гладкие, только на самом краешке видна узкая шероховатая полоска, но она находится чуть глубже основной поверхности торца пластины.
Цепь IWIS D67ZH-17. Роликовая.

Хорошо видно что диаметр клепанных осей существенно меньше чем на втулочной (3.31 мм против 4.45мм). Торцы пластин тоже гладкие, причем на переходе к закруглению виден характерный оттиск, такое впечатление, что торец каждой пластины каким-то давящим инструментом проглаживали. На втулочной цепи от IWIS то же самое, просто на этой фотке видно яснее.
Цепь Диттон. Втулочная.

Эта цепь куплена в очном магазине в Москве. На коробке наклейка от БОНтрейда POLI, то есть полированная. Следы шлифовки вполне наблюдаются. Втулки завернуты плотно, но стыки находятся произвольно – кто-то глядит наружу, кто-то внутрь, как получилось. На соединительном звене рыжего цвета проставлена дата производства (на фото нет этого места).
Ну и последняя цепь.

Торцы пластин рябые, это чувствуется пальцем при прикосновении.

Втулки со щелями, кое-где при проведении ногтем по месту стыка втулки чувствуется ступенька.

Эту цепь мне прислал БОНтрейд в заказе сделанном через инет с их сайта. Заказана была полированная цепь Диттон. Однако лично я следов шлифовки/полировки на этой цепи не обнаружил. Я написал БОНтрейду письмо – типа ребята поясните, может я слепой? Ответа я не получил, прошло уже больше месяца. А потом я сходил на сайт Диттона и обнаружил, что по крайне мере половина признаков подделки на полученных мною цепях присутствует. И вишенка на торте обнаружилась уже после того как я им написал письмо. Вот она

Увы, но продукцию БОНтрейда я теперь буду покупать только в очном магазине, где перед оплатой можно товар посмотреть и пощупать. Идеи у них на мой взгляд бывают интересные, но…