Металлорукав: гибкость и долговечность автомобильной выхлопной системы

В выхлопных системах многих транспортных средств используются специальные детали для компенсации вибраций и смещений — металлорукава или гофры. Все об этих изделиях, их существующих типах, особенностях конструкции и применяемости, а также о правильном выборе и замене металлорукавов читайте в статье.

Что такое металлорукав?

Металлорукав (гофра, сильфон, компенсатор, гибкая вставка) — элемент системы выпуска отработавших газов двигателей внутреннего сгорания; металлический гибкий трубопровод, обеспечивающий гибкое, но герметичное соединение элементов системы с целью компенсации их взаимных смещений и деформаций.

На автомобилях, тракторах и иной технике система выпуска отработавших газов прокладывается под рамой либо кузовом и имеет значительную протяженность. В процессе эксплуатации транспортного средства возникают вибрации двигателя и деформации кузова/рамы — это может приводить к деформациям, смещениям, чрезмерным вибрациям деталей выхлопной системы и, как следствие, к их разнообразным повреждениям. Поэтому в систему часто вводятся специальные элементы компенсации вибраций и взаимных смещений — металлорукава или сильфоны.

Выхлопная система с металлорукавом (гофрой)

Металлорукава имеют несколько основных функций:

• Компенсация вибраций (виброразвязка), деформаций и смещений, возникающих между отдельными элементами системы выпуска отработавших газов в процессе эксплуатации транспортного средства;
• Обеспечение герметичности системы выпуска отработавших газов независимо от возникающих вибраций и деформаций;
• Возможность внесения изменений в выхлопную систему или ее ремонта без значительного вмешательства в ее конструкцию.

Сегодня металлорукавами оснащается большинство транспортных средств — как грузовых автомобилей и тяжелой техники, так и новых легковых авто различных классов. Эти детали всегда работают в экстремальных условиях, поэтому довольно быстро они выходят из строя и требуют замены. Чтобы сделать верный выбор новой гофры, нужно разобраться в существующих типах и особенностях данных компонентов.

Типы и применяемость металлорукавов

На транспортных средствах, тракторах и иной технике используется два типа гибких деталей систем выпуска отработавших газов:

• Витые металлорукава;
• Сильфоны (сильфонные компенсаторы, гофры).

О различиях и особенностях этих компонентов подробно рассказано ниже.

По конструкции данные детали делятся на две группы:

• Прямые — простой рукав без отводов, обеспечивающий линейное соединение деталей выхлопной системы;
• Y-образные (с тройниками) — рукава сложной формы с двумя входными и одним выходным патрубками, обеспечивающий соединение сразу трех элементов.

Металлорукав под приварку

Также рукава отличаются способами монтажа:

• Приваркой — металлорукава оканчиваются металлическими стаканами, которые просто привариваются к другим деталям выхлопной системы;
• Приварными фланцами — рукава оканчиваются приваренными к ним фланцами, которые с помощью болтов соединяются с ответными фланцами на других деталях системы;
• Накидными фланцами — рукава оканчиваются стаканами с буртом, в который упираются подвижные фланцы, монтаж осуществляется с помощью болтов с ответными фланцами на других деталях системы;
• Комбинированный монтаж — рукав с разных сторон оканчивается стаканами под приварку или фланцами того или иного типа.

Все металлорукава/сильфоны, независимо от их конструкции и типа, могут монтироваться в различных точках системы выпуска отработавших газов:

• Между выпускным коллектором и приемной трубой выхлопной системы (данный участок наиболее горячий, но при монтаже гибкого элемента здесь обеспечивается наилучшая виброразвязка);
• Между приемной трубой и глушителем/резонатором (данный способ используется при короткой приемной трубе);
• Между катализатором и глушителем/резонатором (данный способ используется в автомобилях с двигателями Евро-3 и выше, также может дополнительно использоваться металлорукав в одной из двух указанных выше точках).

На одном автомобиле может использоваться от одного до трех и более металлорукавов, их количество зависит от типа и параметров конкретной выхлопной системы.

Конструкция и особенности витых металлорукавов

Конструкция вальцованного металлорукава

Металлорукав — гибкий трубопровод, изготовленный по технологии спиральной навивки стальной ленты с вальцовкой соседних витков. Краям ленты придается специальный профиль, который, с одной стороны, обеспечивает гибкость соединения, а с другой — достаточную герметичность. Дополнительно металлорукав может иметь наружную металлическую оплетку, которая повышает прочность и герметичность детали.

Изделия данного типа изготавливаются длиной от 30 см до 2 м и более и диаметром 30-400 мм, они делятся на несколько видов по материалу изготовления и сечению.

По материалу изготовления металлорукава бывают:

• Из оцинкованной стали;
• Из нержавеющей стали.

Изделия из оцинкованной стали имеют меньшую стоимость, однако рукава из нержавеющей стали имеют гораздо более высокую устойчивость к негативным воздействиям выхлопных газов и обладают длительным сроком службы.

Граненый металлорукав

По сечению рукава бывают:

• Круглые;
• Граненые.

В первом случае металлорукав имеет простое круглое сечение, во втором — многоугольное с большим числом граней. Граненые рукава имеют более высокую прочность и устойчивость к деформациям.

Металлорукава наиболее часто применяются на грузовом транспорте, а также в различных мобильных и стационарных установках, где трубопроводы имеют значительную протяженность и большой диаметр.

Конструкция и особенности сильфонов

Фланцевый сильфон

Сильфон — цельная стальная труба с высоким гофром по всей длине или только на ее части. Сильфон, в отличие от металлорукава, совершенно герметичен, однако обладает меньшей гибкостью.

Сильфоны делятся на два типа:

• Однослойные;
• Двухслойные.

Однослойные сильфоны — это обычная трубка с гофрированием, двухслойные сильфоны — это два вложенных друг в друга сильфона (внутренняя и наружная части плотно прилегают друг к другу) для повышения прочности изделия.

При этом однослойные и двухслойные компенсаторы могут иметь различную конструкцию:

• Сильфоны без дополнительных оплеток;
• Сильфоны с наружной оплеткой;
• Сильфоны с внутренней и наружной оплетками;
• Сильфоны с наружной оплеткой и внутренним металлорукавом.

Конструкция многослойного металлорукава

Оплетка выполняется тонкими стальными (обычно из нержавеющей стали) лентами, сплетаемыми в определенном порядке (они образуют характерный ромбовидный рисунок). Наружная оплетка обеспечивает дополнительную защиту сильфона от негативных воздействий окружающей среды — воды, грязи, камней и различных предметов. Внутренняя оплетка или металлорукав служат как для защиты, так и для устранения завихрений газов (турбулентности), проходящих по гофрированной части сильфона.

Сильфоны выпускаются длиной 100-400 мм с условным проходом (внутренним диаметром) в пределах 60-125 мм, для легковых автомобилей — относительно короткие (до 150 мм), для грузовых — более длинные (до 400 мм).

Сильфонные компенсаторы должны соответствовать ГОСТ Р 50618-93 и некоторым ТУ, однако изделия с оплетками чаще всего не стандартизированы и изготавливаются предприятиями по собственным стандартам.

Вопросы верного выбора и монтажа металлорукавов

Металлорукава и гофры работают в сложных условиях, под действием механических нагрузок и высоких температур в этих изделиях возникают изломы и прогары, что приводит к потере герметичности выхлопной системы. Такой рукав должен быть заменен в сборе.

На замену следует выбирать изделие той же длины и внутреннего диаметра (условного прохода), что было установлено на автомобиле ранее. Желательно выбирать и тот же тип изделия, что использовался ранее — витой металлорукав или цельный сильфон. Дело в том, что в выхлопных системах разных автомобилей, а также и в разных точках одной системы, наблюдаются неодинаковые давления, и там, где работал сильфон, металлорукав может не обеспечить необходимой герметичности.

Что касается исполнения компенсатора — с оплетками или без, то это не имеет принципиального значения. Рукава с оплетками лучше защищены и долговечнее, однако и цена их, как правило, более высокая, поэтому здесь следует исходить из заложенного на ремонт автомобиля бюджета. Однако в ряде случаев, особенно на легковых автомобилях, применение сильфона с внутренней оплеткой или металлорукавом позволяет улучшить качество работы системы выпуска отработавших газов.

Замена компенсатора должна выполняться в соответствии с типом его крепежа. Изделия под приварку требуют сначала демонтажа старой детали с помощью болгарки или газовой горелки, а затем выполнения обычной сварки с обеих сторон по всему периметру. Изделия с фланцами монтируются с помощью болтов через дополнительные уплотнители из термоустойчивых материалов. Витые металлорукава большой длины рекомендуется дополнительно укреплять ребрами жесткости в виде специальных бандажей.

При верном выборе и замене компенсатора выхлопная система получит необходимую развязку от двигателя, и будет надежно работать в любых условиях.