Ruído diferencial e vibração: aqui está como diagnosticar o problema
por que os diferenciais* falham tão frequentemente?
* de notar que, devido a diferenças fundamentais entre os diferenciais no traseiro de eixos e diferenciais que são incorporados FWD transmissões, este artigo incidirá exclusivamente sobre os diferenciais usado em eixos traseiros no RWD veículos. Note, porém, que muitos dos problemas e suas soluções que se aplicam aos eixos RWD também se aplicam aos diferenciais usados nos eixos dianteiros dos veículos 4WD.ao contrário da crença popular, os diferenciais não falham frequentemente., Desde que a lubrificação adequada esteja disponível em todos os momentos e que o diferencial seja configurado corretamente e corretamente, a maioria dos diferenciais supera os veículos em que estão instalados.
no entanto, tem sido a experiência deste escritor que, na ausência de trabalhos de reparação anteriores tendo sido realizados em um diferencial falhado, a maioria, se não todos os problemas diferenciais comuns estão diretamente relacionados com os procedimentos de montagem de má qualidade durante a montagem inicial na fábrica., Considere isto: fontes conceituadas afirmam que os fabricantes americanos produzem cerca de 12 milhões de diferenciais destinados a uso em veículos 4WD e AWD todos os anos. Isto equivale a 32 876 unidades por dia, 1 370 unidades por hora, ou mais até o ponto, 22,83 unidades por minuto. Note – se que estes valores excluem os diferenciais produzidos para utilização em automóveis ligeiros de passageiros ou de alta potência.,
As estatísticas acima podem parecer irrelevantes,mas a questão é esta; é simplesmente impossível configurar cada um de muitos milhões de diferenciais corretamente todo o tempo-mesmo com os métodos de produção em massa altamente refinados e rigorosos controlos de garantia/controlo de qualidade que os fabricantes se orgulham. Assim, há uma grande chance de que uma porcentagem significativa de veículos são vendidos e exportados para mercados internacionais com diferenciais que são construídos para falhar: o infame “Chevy Shake*” sendo um bom caso em questão.,
* O termo “Chevy Shake” refere-se a vibrações severas em muitos caminhões Chevrolet e SUV’s que só podem ser curados pela substituição do diferencial com um substituto devidamente configurado.
embora alguns leitores possam achar o acima um pouco interessante, o fato é que tudo isso se relaciona tanto com como e por que os diferenciais falham em veículos relativamente novos e/ou de baixa quilometragem, o que levanta esta questão-
como é que os diferenciais falham, exatamente?,
Enquanto súbita e catastrófica engrenagem falhas são extremamente raros no padrão de aplicações que não são abusadas, mais diferencial falhas envolvem a lamentar-se, moagem, ou ronco ruídos no momento da aceleração, quando o diferencial é carregado, ruídos semelhantes, quando o veículo está acostamento, ou em casos graves, um estrondo ou queixas de ruído quando o veículo é dirigido a contornar curvas e cantos.todos nós ouvimos diferenciais desgastados ou danificados emitirem estes ruídos, mas nem sempre é claro o que provoca vibrações que parecem emanar do eixo traseiro., Em alguns casos, as vibrações correlacionam-se com ruídos mecânicos em cima ou em aceleração e desaceleração, mas técnicos experientes concordarão que, em muitos casos, os remédios padrão não curam as vibrações persistentes. Para o benefício de todos aqueles que são novos para a reparação automóvel comércio, padrão “remédios” incluem balanceamento de carga ou substituir o traseiro rodas/pneus, de reconstrução, de reequilíbrio, ou substituir a transmissão, e a substituição de manilha arbustos e outras suspensão buchas/componentes que, por vezes, incluem amortecedores e molas., os pontos acima cobrem uma grande quantidade de terreno, e embora nem sempre seja fácil distinguir entre a causa e o Efeito quando se trata de diagnosticar problemas diferenciais, é possível remover uma grande quantidade de dados da equação se: você conhece e compreende alguns dos termos básicos que dizem respeito à reparação diferencial., Abaixo estão alguns-
Termos e palavras que você precisa entender
fonte da Imagem: https://www.chevyhardcore.com/tech-stories/drivetrain/rearend-gear-swap/
A imagem acima mostra uma típica diferencial a engrenagem de anel com alguns importantes rótulos adicionados. Enquanto “Heel” e ” Toe ” são em grande parte auto-explicativos, os outros dois termos (com mais a seguir) pode não ser claro se você não teve muita exposição à reparação diferencial/reconstrução., Comecemos por –
Drive side
Isto refere-se à face (ou ao lado) dos dentes da engrenagem que estão em contacto com os dentes da engrenagem do pino quando o diferencial é carregado com aceleração, ou durante as condições de cruzeiro quando é necessária uma potência constante para manter o momentum dos veículos. Nestas Condições, A Engrenagem de pinion é a engrenagem de transmissão, e a engrenagem de anel é a engrenagem de transmissão.,este termo refere-se ao lado (ou face) dos dentes das anilhas que estão em contacto com as artes do pino quando a potência do motor é removida do diferencial, por exemplo, quando o veículo está a assar. Nestas Condições, A Engrenagem de anel torna-se a engrenagem de transmissão, e a engrenagem de pinion torna-se a engrenagem de transmissão porque, sob condições de coasting, o diferencial é carregado pela rotação das rodas, em vez do motor através do eixo de transmissão.,num grupo de artes hipoid tais como o pinhão e os aneis fixados num diferencial, as artes são montadas de modo a que os seus eixos não se intersectem em ângulos rectos. Este arranjo torna possível ter dois dentes no pinhão e dois dentes no anel engrenagem em contato uns com os outros, ao contrário de engrenagens rectas onde apenas um dente em cada arte pode estar em contato uns com os outros.
Backlash
isto refere-se à quantidade de rotação que pode ocorrer numa arte num conjunto sem que a outra arte no conjunto seja rodada., Esta distância é específica da aplicação* e é criticamente importante em todos os diferenciais, porque o backlash insuficiente faz com que as engrenagens se liguem, enquanto o backlash excessivo causa desgaste mecânico excessivo. Note que tanto o backlash inadequado e excessivo pode causar ruídos mecânicos variados.
*Note que esta distância é melhor medida com um manómetro colocado perpendicularmente a um dente de anilha.
nota: o backlash diferencial é um pouco análogo às limpezas das válvulas., Embora haja uma separação significativa entre um lóbulo de cam e um seguidor de cam ou tappet, as várias resistências e massas recíprocas em um trem válvula impedem os seguidores cam e os lóbulos de bater uns nos outros para criar o ruído de escuta típico que todos nós amamos odiar.,
Enquanto diferenciais não envolvem reciproca massas, o built-in resistências em configurar corretamente o diferencial de manter uma situação na qual um dente na engrenagem de pinhão entra em contato com um dente na engrenagem de anel, no exato momento em que um dente na engrenagem de pinhão perde o contato com um dente na engrenagem de anel. Isso elimina o ruído mecânico e, ao mesmo tempo, mantém os dentes da engrenagem em contato uns com os outros sobre a maior área de contato possível, se o diferencial for configurado corretamente.,se, no entanto, o corte nas costas for excessivo, há um breve momento durante o qual dois dentes de engrenagem perdem contato um com o outro antes do contato entre os próximos dois dentes de engrenagem é estabelecido. O resultado é que os dentes de engrenagem batem uns contra os outros em ambos os lados da unidade ou Costa do anel dentes engrenagem (dependendo das condições operacionais) que é o que cria os ruídos choramingando em diferenciais que todos nós amamos odiar., este termo refere-se às cargas que devem ser aplicadas aos rolamentos para evitar que componentes rotativos que são suportados por esses rolamentos se movam em qualquer eixo que não seja o seu eixo de rotação. Assim, se todas as pré-cargas de rolamento em um diferencial são corretas, todos os componentes rotativos desse diferencial será a), apenas rodar em torno de seus eixos de rotação e B), será incapaz de orbitar seus eixos de rotação ou mover-se em eixos longitudinais, radiais ou transversais em relação aos seus planos de rotação.,
pré-carga de viragem Total (TTP)
Este valor é também específico da aplicação e refere-se à quantidade de força (binário) necessária para rodar o equipamento de Pinhão através da Porca de pinhão com um feixe deflector ou uma chave de binário digital. Esta medição tem um enorme valor de diagnóstico, mas para ser confiável, os valores de TTP devem ser obtidos com o driveshaft, rodas e freios removidos do diferencial. Enquanto os valores de TTP de cerca de 1,7 Nm para cerca de 2.,8 Nm são típicos para a maioria dos veículos SUV’s e 4WD, o valor obtido em qualquer diferencial deve ser comparado com a informação de serviço confiável para essa aplicação específica, se os diagnósticos errados devem ser evitados.
Como uma questão prática, o TTP de um diferencial é estabelecido por uma combinação de suportar pré-cargas e backlash, com backlash sendo uma função de quão bem (ou de outra forma) o trem de engrenagem é configurado., Por conseguinte, o valor de N TTP que excede um valor especificado é indicativo de cargas pré-carregadas excessivas e/ou de uma resposta insuficiente, enquanto um valor de TTP que é inferior ao especificado é indicativo de cargas pré-carregadas insuficientes e/ou de uma resposta excessiva.todos os termos acima e suas definições se baseiam diretamente em como diagnosticar problemas diferenciais, bem como como Como estabelecer um diferencial durante os procedimentos de reparo/montagem., No entanto, um termo, “engrenagem padrão de contato” não foi discutida, por isso, vamos ver como você pode usar este termo-
o Diagnóstico diferencial de problemas
A imagem acima mostra uma quase perfeito padrão de contato*. Neste exemplo, as áreas nos dentes da engrenagem onde a tinta de marcação amarela passou a estender-se por todo o comprimento e profundidade total dos dentes da engrenagem anelar, que é a condição desejada**.,os padrões de contacto são obtidos através da remoção de todos os vestígios de lubrificante das engrenagens do anel e do pino com um solvente adequado antes de ferir ambos os lados de todos os dentes do mecanismo com tinta especial de marcação, ou, na sua falta, uma tinta de pulverização de alta qualidade. Uma vez seca a tinta, o diferencial é levemente carregado para garantir um bom contacto entre os dentes da engrenagem, mas note-se que os melhores resultados são obtidos quando o diferencial é rodado através de pelo menos uma revolução completa do anel engrenagem através da porca pinion., Note – se que se o padrão de contato no lado da movimentação dos dentes da engrenagem anelar é aceitável, é quase certo que o padrão de contato no lado da costa dos dentes da engrenagem anelar também será aceitável. Não há nenhuma garantia disso, portanto ambos os padrões de contato devem ser obtidos antes de condenar um diferencial ou colocá-lo em serviço.
** Note que uma vez que uma determinada Engrenagem de anel poderia ter sido fabricada de uma de duas maneiras, às vezes não é possível alcançar o tipo de padrão de contato mostrado acima., Um método de fabricação envolve cortar cada dente de engrenagem separadamente, enquanto o outro método envolve cortar vários dentes de engrenagem simultaneamente. No primeiro método, às vezes acontece que alguns dentes de engrenagem são cortados mais fundo do que outros, enquanto no segundo método todos os dentes de engrenagem são cortados à mesma profundidade. Por conseguinte, devem ser concedidas licenças adequadas ao estabelecer um diferencial que tenha um aparelho de argolas com profundidades dentárias desiguais, a fim de evitar uma reacção excessiva ou insuficiente entre o anel e as engrenagens do pinhão.,
Em termos de diagnóstico, no entanto, o padrão de contato é o mais valioso auxílio que você vai ter, porque este padrão é uma função direta de como o diferencial é configurado, por isso, vamos considerar a imagem abaixo
fonte da Imagem: https://www.chevyhardcore.com/tech-stories/drivetrain/rearend-gear-swap/
A imagem acima mostra alguns exemplos de contato padrões que são mais propensos a ver em ruidoso diferenciais, mas compreender como é que estes tipos de contato padrões de vir sobre você precisa entender como o pinhão e anéis mudanças são posicionadas em relação às outras., Vejamos como isto é feito –
pinion gear
A engrenagem pinion é suportada por dois rolamentos, cujas pré-cargas são estabelecidas por um espaçador crushable entre eles. Quando um diferencial é configurado, este espaçador é esmagado apertando a porca do pinhão; se o espaçador é esmagado demais, você obtém um backlash excessivo. Por outro lado, se o espaçador não for esmagado o suficiente, você obtém um backlash insuficiente, de modo que, esmagando este espaçador, você pode ajustar a posição da engrenagem do pinion em relação à engrenagem do anel., Note, porém, que tanto a porca pinion quanto o espaçador são estritamente de uso único; se o ajuste não for correto na primeira tentativa, tanto o espaçador quanto a porca devem ser substituídos para cada tentativa subsequente.o anel é geralmente um componente separado que pula sobre o suporte do anel, que é suportado por dois Rolamentos – um de cada lado do anel., As pré-cargas destes rolamentos são estabelecidas por shims e/ou espaçadores de ambos os lados do anel, de modo que, ao remover shims de um lado para ajustar a posição do anel, shims de igual espessura devem ser adicionados ao outro lado para manter as pré-cargas de rolamento corretas., Nota-se que em alguns diferenciais, a posição da engrenagem de anel é controlado por grandes fechos de nozes em vez de calços e/ou distanciadores, o que nos leva ao tópico de
Interpretação de contato padrões
Enquanto que a limitação de espaço impede uma discussão abrangente de contato padrões e seus efeitos, vale a pena mencionar que-
- Contato padrões que tendem para a borda externa (Calcanhar) a engrenagem de anel de ter várias consequências importantes, além de causar lamentar-se ruídos., Estas incluem o facto de o excesso de latência resultante fazer com que a engrenagem de pinhão se mova para trás e para a frente ao longo do eixo longitudinal dos veículos durante as condições de carga e de coastagem alternadas. Isto, por sua vez, causa a destruição dos rolamentos do eixo do pinhão, o que resulta em vibrações severas como o eixo de transmissão porque os rolamentos destruídos não podem suportar o eixo do pinhão., Você também pode esperar a ver lubrificante vazamento passado danificado eixo de pinhão selo
- Contato padrões que tendem a borda interna (Dedo do pé) do anel de engrenagem de dentes pode ser o resultado de uma engrenagem de anel de deslocamento que é insuficiente (muito pequeno), ou, uma engrenagem de pinhão que é definido muito profundamente., Em ambas as situações, haverá uma insuficiência de folga e mais provável do que não, uma prova inequívoca de grave desgaste mecânico em dentes de ambas as engrenagens – além de lamentar-se, moagem, ou ronco ruídos sob todas as condições de operação
- Contato padrões que tendem para a parte superior do anel de engrenagem de dentes indicam que a engrenagem de anel de deslocamento em relação ao pinhão é excessivo, o que resulta em excesso de folgas e ruídos mecânicos, tais como lamentar-se durante tanto carregado e acostamento condições., Note-se, porém, que os excessos de engrenagens de anel normalmente não produzem vibrações, o que levanta esta questão –
você deve tentar reparos?como uma questão prática, existem dois princípios orientadores durante o diagnóstico de falhas e procedimentos de reparação/reconstrução em diferenciais. O primeiro é o padrão de contato, e o segundo é um backlash – ou a falta de um backlash.,
Ambos estes princípios influenciam diretamente uns com os outros, e é relativamente fácil de diagnosticar diferencial de falhas baseado puramente sobre estes princípios, estabelecendo/como obter a quantidade correta de reação, um bom padrão de contato, e o total especificado de giro pré-carga, ao mesmo tempo, é outra questão, e ainda mais quando você nunca construiu um diferencial antes.,
naturalmente, isto não é o mesmo que dizer que você não poderia fazê-lo se você tentou, mas seu empregador quase certamente não permitirá que você aprenda a reparar ou reconstruir um diferencial no veículo de um cliente pagante., No entanto, o fato é que, enquanto qualquer pessoa pode aprender a reparar ou reconstruir os diferenciais, na verdade, a realização destes procedimentos para os padrões da indústria requer treinamento dedicado e prática (e muita prática, em que) o que nos deixa com isso-
Conclusão
Se você não teve a necessária formação, este escritor não aconselharia a tentar reparar um diferencial como uma experiência, só para ver se você pode fazê-lo., No entanto, você poderia fazer a próxima melhor coisa, que é aprender a diagnosticar problemas e problemas relacionados com o diferencial com precisão, porque fazê-lo lhe daria duas grandes vantagens sobre seus colegas.
A primeira é a de que você seria capaz de identificar vibrações e outras transmissão, problemas de ninguém no workshop podem ser, e a segunda é a de que você seria capaz de fornecer os clientes que estão tendo problemas com os diferenciais em seus veículos, com clara e inequívoca, diagnósticos das causas de seus problemas, que é talvez a coisa mais importante para ser capaz de fazer.