Дефектовка шестерен КПП FAST: износ, предельные размеры и магнитопорошковая проверка

Материал и термичка: что считать нормой

• Материал: легированные цементуемые стали (20CrMnTi/20MnCr5 и аналоги).
• Твёрдость фланок зубьев: 58–62 HRC по Роквеллу (слой цементации).
• Глубина цементации (эффективная): 0,8–1,2 мм (до 50 HRC).
• Шероховатость фланки: Ra 0,8–1,6 мкм (после обкатки — ближе к 1,2 мкм).

Любое заметное снижение твёрдости (ниже 55 HRC на 0,3–0,5 мм от поверхности) — маркер перегрева/прижога; такая шестерня будет стремительно разрушаться под нагрузкой.

Визуальный осмотр: быстрые критерии браковки

• Питтинг/выкрашивание: площадь дефектов до 10–15% допустима при отсутствии углублений; более 20% или глубина >0,3 мм — замена.
• Сколы у ножки зуба, трещины, сетчатый рисунок — безусловная замена, дополнительно проверяйте пару и вал.
• Завал вершины (пластическая деформация): >0,2 мм по толщине вершины — шум и перегрев; повод для замены.
• Продольные задиры на фланке (scuffing): следствие масляного голодания/перегрева — как минимум замена пары и проверка смазки.
• Эрозия/коррозия по активной линии контакта: глубокие каверны >0,2 мм не допускаются.

Измерения: биение, толщина зуба, посадки

Инструмент

• Индикатор часового типа 0–10 мм, цена деления 0,01 мм, стойка на магнитном основании.
• Микрометры/нутромеры 25–100 мм; штангенциркуль 0–300 мм.
• Набор роликов для измерения толщины зуба (метод «по роликам»).
• Твердомер (HRC или портативный Leeb D).

Радиальное/торцевое биение

• Радиальное биение зубчатого венца на валу: 0,03–0,05 мм (ряды 12JS/12JSD); для 9JS/6J допускается до 0,06 мм.
• Торцевое биение ступицы: не более 0,04–0,06 мм.

Биение свыше — признак проблем с посадкой, кривизной ступицы или ударных повреждений. Проверяйте посадки: для шлицев — отсутствие люфта и равномерный контакт, для напрессовок — посадка H7/p6 (ориентир, уточняйте по паспорту конкретной пары).

Толщина зуба и модуль

Для оценки остаточного ресурса контролируют толщину зуба на делительной окружности (метод по роликам). Снижение более чем на 0,10–0,15 мм от номинала зачастую уже сопровождается ростом шума. Типовые параметры: модуль m 3,5–5,0; угол давления 20°; винтовой угол β 17,5–22,5° для шевронов/косозубых. Толщины и контрольные размеры смотрите в заводских таблицах пары.

Контактное пятно: как читать краску правильно

Нанесите тонкий слой краски (охра/синяя паста) на 3–4 зуба ведущей шестерни, проверните пару под небольшой нагрузкой (ручной тормоз на валу). Оценивайте:

• Длина — 60–70% длины зуба.
• Высота — 40–60% высоты, центр ближе к середине профиля.
• Без смещения к вершине/корню: смещение к вершине — избыточный межосевой; к корню — недостаточный.
• Без краевого контакта (на концах длины зуба) — иначе проверьте соосность валов и люфты подшипников.

Неравномерность пятна по ширине часто указывает на перекос корпуса или ослабленные опоры. В таких случаях замена одной шестерни даст кратковременный эффект без устранения первопричины.

NDT-контроль: магнитопорошковая и ультразвук

Магнитопорошковая дефектоскопия (МПК)

• Метод: продольное/поперечное намагничивание ярмом или катушкой 12 В; порошок чёрный/флуоресцентный.
• Чувствительность: обнаружение поверхностных трещин от 0,5–1,0 мм.
• Критерии браковки: любые линейные индикаторы у ножки зуба, в корне или в ступице. Допустимы только точечные индикации от пор металла без связной геометрии.

Ультразвуковой контроль (УЗК)

Используется для ступиц и массивных зон валов (эхо-метод). Сигналы, соответствующие отражению от трещин/расслоений — основание к замене. Эффективен для контроля посадочных подшипниковых шеек валов.

Связь состояния шестерен с подшипниками и валами

Краевой контакт и асимметричный износ часто вызваны люфтами подшипников и перекосом валов. Для вторичных/промежуточных валов рядов 12JS/12JSD распространены цилиндрические роликовые опоры (например, 42308, NUP311, NUP311EN) и радиальные шариковые на первичном (6212 и аналоги). Гул без нагрузки и рост температуры масла — признак предразрушения опор. При дефектовке шестерен обязательно:

• Проверяйте радиальный/осевой люфт валов (по манометру/индикатору, ориентир: радиальный ≤0,03–0,05 мм, осевой — согласно мануалу ряда).
• Оценивайте состояние дорожек подшипников: микросколы, прижоги, отслоения — к замене.
• Контролируйте посадки подшипников в картере: проворот/овальность — ремонт посадочного.

Нарушение преднатяга приводит к «плавающему» пятну контакта и ускоренному износу зубьев даже на новых шестернях.

Демультипликатор: что изнашивается первым

В демультипликаторе (12JSD/12JS с демультипликатором) под максимальными нагрузками работают пониженные пары. Типовые симптомы: вой на пониженном ряду, локальный питтинг на ведущей, «шум на тяге». Критично проверять:

• Шестерню низкого ряда (см. номенклатурные группы типа 1707106): наличие выкрашивания у входной кромки.
• Водило/вал-шестерню: биение и контактное пятно.
• Фрикционные элементы синхронизатора демультипликатора: равномерность износа конусов и коронок.

При замене одной из шестерен пары обязательно проверяйте сопряжённую: различия профиля/износа могут дать повышенный шум. В ряде случаев оправдан комплектный ремонт пары.

Задний ход: особенности шестерён с прямым зубом

Передача заднего хода в 6J/9JS/12JS реализована как правило прямозубой парой через паразитную шестерню. Допуски по шуму выше, но и чувствительность к сколам/задиру — тоже. Критерии:

• Скол вершины зуба >0,5 мм — замена; мелкий скол с фаской допускается при отсутствии сквозных трещин.
• Локальная «ступенька» по фланке >0,2 мм — шум на заднем ходу и риск дальнейшего выкрашивания.
• Паразитная шестерня: биение ≤0,05–0,06 мм, без осевого смещения.

Пошаговый алгоритм дефектовки

1. Мойка деталей — керосин/неагрессивный очиститель, без абразивов. Сушка с продувкой, исключить пескоструй по фланкам.
2. Визуальный осмотр лупой 5–10×: питтинг, задиры, сколы, коррозия, прижоги.
3. Измерение биения венца и ступицы на призмах/в шлифе: ориентир ≤0,03–0,05 мм.
4. Толщина зуба по роликам и сравнение с номиналом. Фиксируйте отклонения >0,10–0,15 мм.
5. Контактное пятно — сборка «на сухую» с краской, оценка длины/высоты и краевого контакта.
6. МПК/УЗК — обязательны для демультипликатора и пар с ударными следами.
7. Контроль подшипников и посадок валов: следы проворота, овальность, зазоры.
8. Решение: замена пары/шестерни, восстановление посадок, корректировка преднатяга и соосности.

Взаимозаменяемость и артикулы: на что смотреть

В рамках семейств 12JS/12JSD применяются модификации зубчатых пар под разный крутящий момент (1600–2200 Н·м) и под разные шаги/углы. Допуски по профилю и ширине зубчатого венца различаются. Ориентируйтесь на:

• Полный каталожный номер (например, 12JS200T-1707xxx): последние цифры определяют конкретную пару/ряд.
• Ширину венца и модуль: несовместимость по ширине ведёт к краевому контакту.
• Шлицевое/шпоночное исполнение ступицы и посадка.

При подборе замены сверяйте номер по каталогу и исполнение крышек/валов. Для 9JS/6J и «промежуточных» серий встречаются шестерни с одинаковым модулем, но разной шириной и углом наклона — ставить «похожую» деталь без сверки нельзя.

Числа, которые ищут чаще всего

• Крутящий момент, который держит ряд 12JS200T: до ~2000 Н·м; для 12JSD220TA — до ~2200 Н·м.
• Объём масла (ориентиры, по рядам): 9JS — 7–8 л, 12JS — 9–11 л, 12JSD — 11–13 л (см. мануал конкретной модификации).
• Рабочий диапазон температур масла: 85–95 °C, кратковременно до 105 °C.
• Допуски биения шестерни на валу: 0,03–0,05 мм; торца — 0,04–0,06 мм.
• Критерий браковки по питтингу: площадь >20% или глубина >0,3 мм.

Типичные ошибки при ремонте

• Сборка пары с неоригинальными углами/шириной — краевой контакт и быстрый шум.
• Игнорирование биения ступицы после удара — через 2–5 тыс. км вернётся вой.
• Перепрессовка на изношенную посадку без восстановления — проворот, перегрев и разрушение ступицы.
• Частичная замена без проверки преднатяга подшипников и соосности — ускоренный износ новой шестерни.
• Снятие задиров абразивом на фланке — меняет профиль зуба, увеличивает шум; допустима только аккуратная фаска заусенцев вне рабочей зоны.

Кейсы DCparts

Кейс 1. 12JSD220TA, демультипликатор

Жалоба: вой на пониженном ряду под тягой. Пятно — смещено к вершине, краевой контакт по наружному торцу. Биение шестерни 0,07 мм. Замена шестерни низкого ряда комплектно, восстановление посадки и корректировка преднатяга подшипников NUP311EN. Результат: снижение шума до фонового, пятно в норме.

Кейс 2. 9JS135TA, задний ход

Сколы на 4 зубьях паразитной шестерни после удара при включении. Установлены сколы вершины до 0,6 мм, микротрещины по МПК. Замена паразитной и сопряжённой шестерен, проверка биения валов, притирка фасок. Шум на заднем ходу исчез.

Кейс 3. 12JS200T, 11–12 передачи

Рост тона на высших передачах. Питтинг 25–30% на ведущей шестерне, глубина до 0,35 мм, прижоги на фланке. Замена пары и шарикового подшипника первичного 6212 (износ дорожки). После регулировки преднатяга — стабильный шумовой фон, перегрев не фиксируется.

Практические рекомендации по сборке

• Перед запрессовкой нагревайте шестерню до 120–150 °C, вал охлаждайте до 0–5 °C при плотных посадках; не превышайте 180 °C, чтобы не повредить цементацию.
• Смазка монтажная — тонкий слой, без гидрозамка; посадочные поверхности — идеально чистые.
• После сборки проверяйте свободное вращение пары без закусываний на полном обороте.
• Контрольное пятно — в сборе с подшипниками и штатными моментами затяжек крышек.
• Первый запуск — с чистым маслом GL-4 75W-90/85W-90; после 3–5 тыс. км — контроль магнита и фильтра (если установлен внешний контур), оценка стружки.

Чек-лист дефектовщика

1. Идентифицировать детали по каталогу, сверить артикулы и исполнения.
2. Промыть, осмотреть фланки, вершины, корень зуба; исключить абразивную очистку.
3. Измерить биение венца/ступицы (целевые 0,03–0,05 и 0,04–0,06 мм).
4. Проверить толщину зуба по роликам и сопоставить с номиналами.
5. Сделать МПК корней и ступицы; при необходимости — УЗК валов.
6. Собрать узел, проверить пятно контакта под нагрузкой.
7. Оценить подшипники и посадки, восстановить при необходимости.
8. Принять решение о замене пары/комплекта и связанных подшипников.

Итоги

Ключ к надёжности рядов и демультипликатора КПП FAST — объективная дефектовка: контроль питтинга по площади/глубине, измерение биения, чтение контактного пятна и обязательный NDT-контроль опасных зон. Замена «по внешнему виду» без проверки подшипников, посадок и соосности почти всегда заканчивается возвратом шума. Используйте целевые допуски (биение 0,03–0,05 мм, пятно 60–70% × 40–60%, твёрдость 58–62 HRC) и подбирайте детали строго по каталогу и исполнению ряда — это гарант стабильной тихой работы коробки.