Двухмассовый маховик принцип работы – Принцип работы двухмассового маховика: что такое маховик

Содержание

Двухмассовый маховик: конструкция, принцип работы, ресурс

Сегодня около 80 % новых автомобилей оснащаются двухмассовыми маховиками. Чем вызвано такое решение? Объективны ли слухи о ненадежности этой конструкции, и как часто недешевый двухмассовый маховик нуждается в замене?

Классический маховик, представляющий собой круглую болванку с зубчатым венцом на внешней части, закрепленный на заднем конце коленчатого вала, вполне исправно выполнял свою функцию. Вернее, функции.

 

Во-первых, через шестерню стартера, входящую в зацепление с зубчатым венцом маховика, он проворачивает коленчатый вал при запуске двигателя.

 

Во-вторых, обладая большим весом, а значит, и высоким моментом инерции, маховик помогает поршням двигателя продолжить движение из так называемых мертвых точек. И, таким образом, нивелирует неравномерность вращения коленчатого вала. На плоскости маховика также монтируется ведущий диск сцепления. Вроде бы и двигатель запустил, и комфорта добавил… Чего же еще от него требовать?

На самом деле экологические требования, предъявляемые сегодня к транспортным средствам, потребовали компромисса. Мощность нынешних двигателей постоянно увеличивается, но при этом, исходя из тех самых требований, работать они должны в режиме обедненной смеси. Возникающая в этом случае неравномерная работа четырехтактного двигателя ведет к тому, что в трансмиссию «транслируются» высокочастотные крутильные колебания.

 

 

В случае с обычным маховиком и классическим механизмом сцепления гасить эти колебания предстояло демпферам ведомого диска. Но для двигателей с высоким крутящим моментом, «зажатых» жесткими экологическими требованиями, такого гасителя крутильных колебаний оказалось недостаточно. А значит, в конструкции трансмиссии потребовался дополнительный демпфер, самое удобное место для которого нашлось в конструкции маховика. Первые двухмассовые маховики появились в середине 1990‑х на дизельных моторах, а сейчас ими оснащаются большинство двигателей. Причем с двухмассовыми маховиками охотно «сотрудничают» все типы коробок передач: и «механика», и АКП, и вариаторы.

 

Двухмассовый маховик и узел сцепления.

 


 

 

Как устроен

 

Двухмассовый маховик состоит из двух корпусов. Первый — тот самый классический маховик с зубчатым венцом, закрепленный на коленчатом валу. Второй корпус, опирающийся на подшипник скольжения, соединен с механизмом сцепления, если в трансмиссии механическая КП, или с гидротрансформатором, если автомобиль оснащен АКП. Внутри корпусов, допускающих свободное относительно друг друга смещение, расположены пакеты пружин, разделенные пластмасовыми сепараторами, а пространство между корпусами заполнено консистентной смазкой.

Каждый пакет может содержать до трех пружин разной жесткости, а сепараторы, во-первых, не позволяют пакетам пружин при работе блокироваться, сцепляясь друг с другом, во-вторых, служат своеобразными направляющими, позволяющими пружинам свободно перемещаться в рабочем режиме по окружности внутри маховика.

 

A — корпус маховика, закрепленный на коленчатом валу. B — корпус маховика, соединенный с механизмом сцепления или, при наличии АКП, с гидротрансформатором. С — пакет жестких пружин. D — пакет мягких пружин. E — планетарная шестерня. F — сепаратор, разделяющий пакеты пружин.

 

 

Как работает

 

Начнем с запуска двигателя, режима, вызывающего наибольшие нагрузки, так как трансмиссия в этот момент находится в состоянии покоя.

 

Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом корпуса, закрепленного на коленчатом валу, но крутящий момент к механизму сцепления передается только после того, как сработает связующее звено двух корпусов — демпфирующий пружинный блок. Пакеты пружин работают ступенчато: сначала сжимаются пружины с витками меньшего диаметра, а при недостаточном демпфировании в работу включаются жесткие пружины. И только после того, как пакеты пружин погасили резонансные колебания, крутящий момент от двигателя передается на коробку передач. Подобным образом двухмассовый маховик работает и при выключении двигателя. Начало движения также не обещает двухмассовому маховику легкой жизни — до перехода на прямую передачу крутильные колебания, передающиеся от двигателя, будут только возрастать.

 

При этом двухмассовый маховик частично нивелирует ошибки водителя, связанные с несвоевременным переключением передач (если автомобиль снабжен МКП), обеспечивая достаточно комфортную, без существенных рывков работу трансмиссии. Понятно, что чем больше свободы обеспечивает двум корпусам, перемещающимся относительно друг друга, пружинный модуль, тем выше эффективность работы двухмассового маховика. Если конструкция с обычным маховиком позволяла демпферным пружинам ведомого диска сцепления гасить колебания не более чем на 15°, то первые двухмассовые маховики позволили увеличить этот диапазон до 25°.

 

 

Замена

 

Замена двухмассового маховика штука недешевая, так как помимо стоимости самой детали требуется демонтаж и маховика, и узла сцепления. И спешить с этой операцией не следует. Для начала нужно определить причину возможной неисправности, одним из симптомов которой может стать нехарактерный шум при пуске двигателя, не пропадающий и при движении. Разрушающее влияние на двухмассовый маховик может оказать целый «букет» причин.

Во-первых, это проблемы, возникающие при запуске двигателя, когда стартеру приходится длительное время безрезультатно вращать маховик. В этом случае есть смысл обратить внимание на исправность электрической составляющей: аккумуляторную батарею (с обязательной проверкой чистоты клемм), стартер и т. п.

 

Вторая причина, негативно влияющая на работоспособность маховика, — это состояние самого двигателя. Неритмичная работа форсунок, сбои в блоке управления двигателем — все это вызывает повышенные вибрации, негативно сказывающиеся на состоянии маховика. Буксировка тяжелого прицепа на большие расстояния, преодоление препятствий, связанное с пробуксовкой колес, все, что связано с разнопеременными нагрузками, «здоровья» двухмассовому маховику не добавляет.

 

Отдельная история — это чип-тюнинг. Добавив мотору пару-тройку десятков лошадиных сил и повысив максимальный крутящий момент, мы однозначно снижаем ресурс маховика. Из всего вышесказанного может сложиться мнение, что двухмассовый маховик — штука весьма ненадежная. Отнюдь нет, но бережного отношения к себе требует.

 

Источник

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!

Email*

Подписаться

naukatehnika.com

Двухмассовый маховик: конструкция, принцип работы и ресурс

Сегодня около 80 % новых автомобилей оснащаются двухмассовыми маховиками. Чем вызвано такое решение? Объективны ли слухи о ненадежности этой конструкции, и как часто недешевый двухмассовый маховик нуждается в замене? О некоторых особенностях этого компонента трансмиссии расскажем на примере продукции концерна ZF.

текст: Станислав Шустицкий  /  фото: ZF  /  25.04.2019

ЧЕМ ПРОЩЕ, ТЕМ ЛУЧШЕ?

Казалось бы, классический маховик, представляющий собой круглую болванку с зубчатым венцом на внешней части, закрепленный на заднем конце коленчатого вала, вполне исправно выполнял свою функцию. Вернее, функции. Во-первых, через шестерню стартера, входящую в зацепление с зубчатым венцом маховика, он проворачивает коленчатый вал при запуске двигателя. Во-вторых, обладая большим весом, а значит, и высоким моментом инерции, маховик помогает поршням двигателя продолжить движение из так называемых мертвых точек. И, таким образом, нивелирует неравномерность вращения коленчатого вала. На плоскости маховика также монтируется ведущий диск сцепления. Вроде бы и двигатель запустил, и комфорта добавил… Чего же еще от него требовать? На самом деле экологические требования, предъявляемые сегодня к транспортным средствам, потребовали компромисса. Мощность нынешних двигателей постоянно увеличивается, но при этом, исходя из тех самых требований, работать они должны в режиме обедненной смеси. Возникающая в этом случае неравномерная работа четырехтактного двигателя ведет к тому, что в трансмиссию «транслируются» высокочастотные крутильные колебания. В случае с обычным маховиком и классическим механизмом сцепления гасить эти колебания предстояло демпферам ведомого диска. Но для двигателей с высоким крутящим моментом, «зажатых» жесткими экологическими требованиями, такого гасителя крутильных колебаний оказалось недостаточно. А значит, в конструкции трансмиссии потребовался дополнительный демпфер, самое удобное место для которого нашлось в конструкции маховика. Первые двухмассовые маховики появились в середине 1990‑х на дизельных моторах, а сейчас ими оснащаются большинство двигателей. Причем с двухмассовыми маховиками охотно «сотрудничают» все типы коробок передач: и «механика», и АКП, и вариаторы.

Модульная конструкция ZF, включающая двухмассовый маховик и узел сцепления.

КАК ОН УСТРОЕН

Двухмассовый маховик состоит из двух корпусов. Первый — тот самый классический маховик с зубчатым венцом, закрепленный на коленчатом валу. Второй корпус, опирающийся на подшипник скольжения, соединен с механизмом сцепления, если в трансмиссии механическая КП, или с гидротрансформатором, если автомобиль оснащен АКП. Внутри корпусов, допускающих свободное относительно друг друга смещение, расположены пакеты пружин, разделенные пластмасовыми сепараторами, а пространство между корпусами заполнено консистентной смазкой. Каждый пакет может содержать до трех пружин разной жесткости, а сепараторы, во-первых, не позволяют пакетам пружин при работе блокироваться, сцепляясь друг с другом, во-вторых, служат своеобразными направляющими, позволяющими пружинам свободно перемещаться в рабочем режиме по окружности внутри маховика.

В отличие от классического «незыблемого» маховика, современная двухмассовая конструкция продолжает совершенствоваться. К примеру, в арсенале продукции Sachs есть двухконтурные пружинные модули — в этом случае блоки пружин расположены не только по внутреннему радиусу, но находятся и в средней части системы, что повышает уровень демпфирования.

A — корпус маховика, закрепленный на коленчатом валу. B — корпус маховика, соединенный с механизмом сцепления или, при наличии АКП, с гидротрансформатором. С — пакет жестких пружин. D — пакет мягких пружин. E — планетарная шестерня. F — сепаратор, разделяющий пакеты пружин.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Начнем с запуска двигателя, режима, вызывающего наибольшие нагрузки, так как трансмиссия в этот момент находится в состоянии покоя. Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом корпуса, закрепленного на коленчатом валу, но крутящий момент к механизму сцепления передается только после того, как сработает связующее звено двух корпусов — демпфирующий пружинный блок. Пакеты пружин работают ступенчато: сначала сжимаются пружины с витками меньшего диаметра, а при недостаточном демпфировании в работу включаются жесткие пружины. И только после того, как пакеты пружин погасили резонансные колебания, крутящий момент от двигателя передается на коробку передач. Подобным образом двухмассовый маховик работает и при выключении двигателя. Начало движения также не обещает двухмассовому маховику легкой жизни — до перехода на прямую передачу крутильные колебания, передающиеся от двигателя, будут только возрастать. При этом двухмассовый маховик частично нивелирует ошибки водителя, связанные с несвоевременным переключением передач (если автомобиль снабжен МКП), обеспечивая достаточно комфортную, без существенных рывков работу трансмиссии. Понятно, что чем больше свободы обеспечивает двум корпусам, перемещающимся относительно друг друга, пружинный модуль, тем выше эффективность работы двухмассового маховика. Если конструкция с обычным маховиком позволяла демпферным пружинам ведомого диска сцепления гасить колебания не более чем на 15°, то первые двухмассовые маховики позволили увеличить этот диапазон до 25°. А последние разработки ZF обеспечивают перемещение второго корпуса относительно первого на 75° от центрального положения.

ШУМИТ? ПОМЕНЯЕМ!

Замена двухмассового маховика штука недешевая, так как помимо стоимости самой детали требуется демонтаж и маховика, и узла сцепления. И спешить с этой операцией не следует. Для начала нужно определить причину возможной неисправности, одним из симптомов которой может стать нехарактерный шум при пуске двигателя, не пропадающий и при движении. Разрушающее влияние на двухмассовый маховик может оказать целый «букет» причин. Во-первых, это проблемы, возникающие при запуске двигателя, когда стартеру приходится длительное время безрезультатно вращать маховик. В этом случае есть смысл обратить внимание на исправность электрической составляющей: аккумуляторную батарею (с обязательной проверкой чистоты клемм), стартер и т. п. Вторая причина, негативно влияющая на работоспособность маховика, — это состояние самого двигателя. Неритмичная работа форсунок, сбои в блоке управления двигателем — все это вызывает повышенные вибрации, негативно сказывающиеся на состоянии маховика. Буксировка тяжелого прицепа на большие расстояния, преодоление препятствий, связанное с пробуксовкой колес, все, что связано с разнопеременными нагрузками, «здоровья» двухмассовому маховику не добавляет. Отдельная история — это чип-тюнинг. Добавив мотору пару-тройку десятков лошадиных сил и повысив максимальный крутящий момент, мы однозначно снижаем ресурс маховика. Из всего вышесказанного может сложиться мнение, что двухмассовый маховик — штука весьма ненадежная. Отнюдь нет, но бережного отношения к себе требует. Кроме того, инженеры компании ZF выводят на рынок все новые и новые разработки, адаптируя это компонент с учетом новых решений в конструкции автомобиля. Например, это двухмассовый маховик со своеобразным динамическим тормозом для автомобилей с режимом Stop & Go. При выключении двигателя корпуса маховика фиксируют свое положение относительно друг друга, а при пуске двигателя продолжают движение из этого положения. И о ресурсе. Двухмассовому маховику вполне по силам отработать и более 150 тысяч км. Это, как правило, больше, чем интервал для замены сцепления. Но специалисты ZF рекомендуют менять маховик одновременно со сцеплением, что в последующем избавит от еще одной операции по демонтажу. Кроме того, уже сегодня концерн ZF для ряда автомобилей предлагает модульную конструкцию, включающую двухмассовый маховик и узел сцепления.

5koleso.ru

Можно ли устранить двухмассовый маховик и как это правильно сделать?

Давайте начнем с основ. Двухмассовое колесо используется для уменьшения вибраций, создаваемых работающим двигателем, и обеспечивает более плавный поток крутящего момента к коробке передач. Это устраняет неровности прогона, выступая в качестве временного механического аккумулятора энергии.

Современные приводные агрегаты генерируют высокий крутящий момент при низких оборотах, и его выпуск в двигательную установку происходит довольно быстро, особенно в дизельных двигателях. Это увеличивает кратковременные нагрузки на коробку передач, которая нуждается в некоторой защите. Это двухмассовое колесо, оснащенное специальными глушителями, которые принимают так называемые. первый выстрел крутящего момента. Это не единственная причина использования двухмассовых колес.

В настоящее время автомобили спроектированы таким образом, что они могут двигаться с минимально возможной скоростью, что обеспечивает низкий расход топлива. Кроме того, двигатели меньше и имеют меньше цилиндров. Все это создает вибрации большой амплитуды, создаваемые в системе привода. Чтобы пользователь не чувствовал их, используются двухмассовые колеса, которые поглощают большую часть этих вибраций.

Нужен ли двухмассовый маховик?

Во многих случаях да, но не всегда. Это зависит от того, сделал ли производитель двухмассовое колесо, так чтобы улучшить рабочую культуру двигательной установки или защитить ее от разрушающего момента. К сожалению, не всегда известно, как это на самом деле. Однако это может быть частично расшифровано.

Безусловно, в автомобилях с мощными дизельными двигателями необходимы двухмассовые колеса , генерирующие крутящий момент в районе 350-400 Нм. Однако есть и другая сторона медали, то есть крошечные дизели. В таком, как 1.3 MultiJet Fiat, двухмассовое колесо должно устранять сильные вибрации, создаваемые этим двигателем, а также защищать небольшую коробку передач от перегрузок.

Хороший способ расшифровать намерения производителя — проверить редукторы, которые он использует. Если та же коробка передач работает с двигателями, генерирующими 300 Нм и 400 Нм крутящего момента, то можно предположить, что в случае более слабого двигателя она может работать без двухмассового колеса.

Сравнение уровня вибрации, нейтрализованного двухмассовым колесом и простым диском сцепления с глушителем

В настоящее время как двигатели, так и коробки передач спроектированы с минимальными запасами безопасности . Можно сказать, что все работает на грани долговечности, и поэтому повышение крутящего момента за счет чип-тюнинга может быть довольно опасным. Устранение двухмассового маховика еще хуже для двигательной установки, потому что это обычно двухмассовое колесо, которое имеет запас прочности и принимает опасные нагрузки, защищая редуктор от них.

Это немного отличается в автомобилях с бензиновыми двигателями. В основном это касается устранения вибраций при низких оборотах, потому что бензиновые двигатели в любом случае генерируют гораздо меньше вибраций, а выходной крутящий момент происходит гораздо мягче, чем в дизельных двигателях.

Проблема бензиновых двигателей заключается в нежелании работать на низких оборотах. Вот почему конструкторы используют двухмассовые колеса, чтобы показать пользователю, что можно управлять авто без потери комфорта. Поэтому можно с уверенностью предположить, что в большинстве бензиновых двигателей нет необходимости устанавливать двухмассовое колесо.

Зачем менять двойную массу на жесткий маховик?

В принципе, есть причины снятия двухмассовых колес: финансовые и тюнинг .

В первом случае речь идет об устранении дорогого двухмассового колеса в автомобиле, которое должно служить владельцу дольше или заменить дорогой оригинальный комплект на более дешевый и простой. Интересно, однако, что это часто делают пользователи автомобилей, в которых двухмассовые колеса чрезвычайно дешевы, например, в Volkswagen или Audi.

Неудивительно, однако, что такая практика в автомобилях, для которых двухмассовые колеса не являются заменой или из-за низкой популярности, очень дороги. Стоит добавить, что замена двухмассового колеса всегда должна происходить с заменой сцепления , поэтому к счету можно добавить еще несколько сотен тысяч. Технология такого ремонта также предусматривает замену сцепления , поэтому вся операция вместе с трудозатратами может стоить пр до 70000 тыс руб и более. В случае с более старыми автомобилями такой расход даже не вариант, отсюда и популярность теоретически бессмысленного использования двухмассовых колес. Как и на предыдущем графике, сравнение двухмассового колеса с жестким. На этих диаграммах видно, что обычный диск сцепления практически не устраняет вибрации, создаваемые двигателем, а двухмассовое колесо устраняет.

Значительное увеличение крутящего момента двигателя приводит к перегрузке двухмассового колеса и, следовательно, к более быстрому износу колеса . Его устранение с заменой сцепления на более сильное кажется единственным разумным способом нормальной работы автомобиля.

 

К сожалению, это тупик, потому что увеличение нагрузки на компоненты коробки передач приведет к ускоренному износу этого часто дорогостоящего компонента. Почему же такая практика применяется?

Потому что следование в тупик не всегда означает, что вам нужно идти до конца. Пользователи настроенных автомобилей могут рассчитывать на то, что до перепродажи автомобиля передача будет работать долго. Другое дело, что в некоторых моделях легче (дешевле) купить подержанную коробку передач, чем новый двухмассовый комплект колес со сцеплением, и замена коробки передач на подержанную имеет больше смысла, чем покупка подержанного двухмассового колеса.

График показывает, что после настройки двухмассовое колесо уже работает в зоне безопасности. Вертикальная ось — это крутящий момент, передаваемый двигателем, в то время как горизонтальная ось показывает, сколько работают двухмассовые глушители при нажатии газа.

Побочные эффекты перехода на жесткий маховик?

Побочных эффектов от замены двухмассового колеса на жесткое невозможно избежать. Наиболее опасным является потребление некоторых элементов двигательной установки. Наиболее заметными будут большие вибрации не только системы, но и всего автомобиля. Такое лечение должно идти рука об руку с изменением техники вождения, более мягким переключением и менее частым использованием низких оборотов

Вот наиболее распространенные побочные эффекты изменения двухмассового маховика на жесткий :

Меньший комфорт при движении на низкой скорости — вибрация всего автомобиля

  • Более высокие вибрации на холостом ходу
  • Больше шума в машине
  • Бурные реакции на нажатие педали газа — рывок
  • Менее точные переключения передач в определенных диапазонах скорости
  • Более высокая нагрузка на коробку передач
  • Более высокая нагрузка на диск сцепления
  • Более высокая нагрузка на подушки двигателя и коробки передач

Как правильно устранить двухмассовое колесо?

Двухмассовый маховик нельзя просто снять и выбросить, потому что у вас должен быть эквивалент, который можно заменить. Он должен иметь правильный размер и способ монтажа для правильной установки сцепления. Самые дешевые, более старые автомобили используют практику преобразования всей сборки сцепления с двухмассовым колесом в аналогичные модели, в которых две трети не использовались. Это приносит хороший эффект, при условии, что все подходит без каких-либо модификаций. К сожалению, это не очень хорошая практика из-за значительного увеличения вибраций в системе привода.

Очень популярный KIT 4P от Valeo, т. Е. Набор для правильного преобразования в жесткий маховик со специальным диском сцепления

Производители сцепления отреагировали на потребности рынка специальными комплектами для переоборудования. В комплект входит жесткий маховик, идеально подходящий для двухмассового маховика, но без глушителей, и специально подготовленный диск сцепления с увеличенными пружинами (глушителями), с большим шагом и долговечностью. К этому добавляется еще большее давление.

Специальная конструкция щита устраняет некоторые побочные эффекты такого преобразования . Если двигатель не был настроен, можно предположить, что защита коробки передач и других компонентов обеспечена. Кроме того, большая часть вибрации нейтрализуется соответствующей конструкцией диска сцепления. Тот факт, что это эффективное решение, подтверждается тем фактом, что в течение долгого времени они предлагались такими известными производителями сцепления, как Valeo или Kager.

Диск сцепления с вибрационным демпфером центробежного маятникового типа, аналогичный используемому в двухмассовых маховиках. Это идея LuK для замены комплекта.

Компания Valeo, пионер в разработке сменных комплектов, провела исследование, которое показало долговечность их альтернативного решения для двухмассовых маховиков без вредного воздействия на коробку передач. Более того, она также провела тестирование на двух идентичных автомобилях, в которых пользователи должны были распознать тип маховика, и в большинстве случаев они заявили, что нет никакой разницы.

Такие комплекты уже очень популярны среди пользователей самых популярных автомобилей с двигателями TDI, HDI, TDCI, CDI и D-4D. Следующее сравнение покажет вам плюсы и минусы использования набора этой компании, и вы сможете узнать, что вас больше всего волнует.

Когда это выгодно?

Конечно, когда вы много ездите, часто по городу, и двигатель у вас не генерирует большой крутящий момент. Это также окупается, если используемая коробка передач стоит меньше двухмассового колеса или того же самого, и заменяет подушки двигателя по цене сцепления. Особенно это касается самых популярных автомобилей.

Однако стоит подумать о сборке комплекта для переоборудования и принять решение о цене и сроке эксплуатации, на который вы собираетесь ездить с таким комплектом. В наиболее популярных автомобилях, особенно в VW Group, двухмассовые колеса относительно дешевы , потому что во всей группе очень часто одни и те же колеса используются во многих моделях автомобилей с одинаковым приводом. Просто проверьте, сколько автомобилей установлено на одном дизеле 2.0 TDI или на предыдущем 1.9 TDI,чтобы понять, в чем дело.

Иногда комплект для переоборудования не намного дешевле, чем комплект с двумя массами, и, если вы больше заботитесь о бесперебойной и комфортной работе в течение двух-трех лет, новый BIMOD может стать лучшим решением, чем переход на жесткий маховик.

Пример замены двухмассового колеса на жесткое

колесо : двухмассовое колесо для Audi A4 B6 1.9 TDI quattro стоит около, и вы платите пр 12000 руб за сцепление. Комплект для переоборудования стоит пр 20000. Экономия поэтому мала

Основная проблема заключается не в том, чтобы высказывать общее мнение на интернет-форумах, где довольная группа пользователей утверждает, что после перехода на жесткий маховик (часто не на сменный комплект) в автомобиле ничего не происходит и не оказывает отрицательного воздействия. Специфика онлайн-форумов заключается в том, что пользователи хвалят позитивные вещи, но редко пишут о своих собственных ошибках.

 

seite1.ru

принцип работы, устройство (видео). Почему не стоит менять на одномассовый в случае неисправности

В целях увеличения динамических характеристик в автоспорте используются облегченные маховики. Главная задача такого рода тюнинга – уменьшение вращающихся масс. Для гражданского использования намного важнее комфорт и ресурс деталей трансмиссии, поэтому все чаще производители устанавливают на авто двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel). Рассмотрим его устройство, принцип работы и преимущества над одномассовым типом. Нелишним будет упоминание о возможных неисправностях и технологиях ремонта.

Устройство Dual Mass Flywheel

Двухмассовый маховик состоит из двух дисков, которые соединены между собой пружинно-демпферным механизмом.

Ведущий диск (также его называют первичным диском, главным корпусом маховика) представляет собой первичную вращающуюся массу. Он жестко крепится к коленчатому валу. На наружную часть первичного диска монтируется зубчатый венец маховика, за который стартер вращает коленчатый вал в момент запуска двигателя. Со стороны трансмиссии в главном корпусе вмонтированы дуговые пружины.

Устройство ведущего диска предполагает наличие ступицы, на которую устанавливается ведомый диск (также его называют вспомогательным корпусом маховика, вторичным диском). Фланец с ведомым диском жестко фиксируются между собой. Между ними установлена крышка ведущей массы. За счет радиального подшипника (именно такового устройство показано на рисунке, но существуют и конструкции с шариковыми подшипниками) ведущий и ведомый диски подвижны относительно друг друга. Их взаимное смещение определяется усилием надавливания упоров фланца на дуговые пружины.

На поверхности ведомой части имеется плоскость для контакта с фрикционным диском сцепления. Посредством прижатия диска к ведомой части двухмассового маховика происходит передача крутящего момента от коленчатого вала к коробке передач.

Принцип работы

Вспомним назначение одномассового маховика, который представляет собой цельнометаллическую деталь.

  • Выравнивание скорости вращения коленчатого вала.
  • Передача крутящего момента.
  • Возможность вращения коленвала стартером.

Такие же функции выполняет и двухмассовый маховик. Главная особенность его работы – более эффективное гашение крутильных колебаний. При использовании одномассового маховика и ведомого диска сцепления с вмонтированными в него демпферными пружинами крутильные колебания неминуемо передаются на узлы трансмиссии. Соударение контактных поверхностей приводит к повышенному шуму и ускоренному износу синхронизаторов, шестерен.

Второй рисунок демонстрирует значительное снижение резонансных колебаний, передающихся на детали КПП, раздаточную коробку передач. Эффективная работа двухмассового маховика позволяет избавиться от демпферных пружин в ведомом диске сцепления. В остальном устройство сцепления автомобиля, работа выжимного подшипника ничем не отличаются от силовых агрегатов с одномассовыми маховиками.

Почему возникают крутильные колебания?

Равномерность скорости вращения коленчатого вала зависит от количества тактов рабочего хода в минуту. Именно во время рабочего хода, когда происходит высвобождение энергии от сгорания ТПВС, поршень движется с наибольшим ускорением, раскручивая тем самым коленвал. Все последующие 3 такта (выпуск, впуск, сжатие) коленчатый вал будет замедляться.

В 4-х цилиндровом двигателе поджог ТПВС происходит каждые 180º вращения коленвала (1 такт рабочего хода на каждые 180º). При 3000 об./мин в ДВС смесь воспламеняется 6000 раз в минуту. В таком режиме крутильные колебания минимальные, так как длительность периода замедления КВ слишком мала. При снижении скорости вращения коленчатого вала крутильные колебания возрастают. Если при 3000 об./мин смесь поджигается 100 раз в секунду, то уже при 1200 об./мин этот показатель снизится до 40.

Варианты конструкции

Выше рассмотрено устройство простейшего двухмассового маховика с двумя дуговыми пружинами. Усовершенствованная конструкция предполагает наличие двух видов пружин.

Мягкие пружины предназначены для эффективного гашения крутильных колебаний на низких оборотах. При повышении скорости вращения первичной массы центробежные силы сжимают дуговые пружины, из-за чего теряется их эффективность. Чтобы обеспечить достаточный пружинящий эффект в зоне средних и высоких оборотов, фланец оснащается нажимными пружинами. Благодаря меньшей массе и близкому расположению к центру оси вращения, они в меньшей степени подвержены воздействию центробежных сил.

Эволюция технической мысли

Впервые распространение двухмассовые маховики получили на авто с дизельными двигателями. Необходимость в их использовании совпадает с началом стадии так называемого даунсайсинга. В равной мере тенденция к снижению объема двигателя и повышению его мощности за счет дополнительного наддува воздуха затронула и бензиновые ДВС.

Повышение давления распыления топлива, деление впрыска на фазы и эффективное использование системы турбонаддува привели к значительному увеличению мощности дизельных моторов. Характерно, что большой крутящий момент доступен уже с самых низов, поэтому проблема крутильных колебаний на холостом ходу и низких оборотах значительно усугубилась.

Желая заменить двухмассовый маховик на одномассовый, автовладельцы забывают о том, что его устройство не только повышает комфорт, но и бережет коленчатый вал.

Центробежный маятник

Описанные выше особенности малообъемных ДВС побудили конструкторов к разработке устройства двухмассового маховика с центробежным маятником. Принцип работы маятника основан на создании противоколебаний, сглаживающих неравномерность вращения коленчатого вала на низких оборотах.

Как и в случае простейшего двухмассового маховика, первичная вращающаяся масса связана с КВ, а вторичная – единое целое с трансмиссией. Вот только в DMF с центробежным маятником со стороны вторичной вращающейся массы установлены грузы, которые при снижении оборотов двигателя совершают колебательные движения. Поскольку на низких оборотах действие центробежной силы снижается, грузы маятника могут раскачиваться сильнее. По мере увеличения скорости вращения КВ и ведущего диска, действие центробежной силы увеличивается, а амплитуда колебаний грузов уменьшается.

Маятник, работая в паре с дугообразными пружинами, практически полностью исключает вибрацию двигателя на холостом ходу и в зоне низких оборотов.

На автомобилях Volkswagen в зависимости от модели двигателя и коробки передач встречаются 2 вида устройства DMF с центробежным маятником:

  • производства Luk. Имеет 4 плавающих грузов, установленных непосредственно на фланце;
  • DMF производства ZF. Шесть плавающих грузов, расположенных между фланцем и вторичной вращающейся шестерней.

Главные преимущества и недостатки

  • Снижение уровня вибраций, передающихся на кузов и в салон.
  • Избавление от воя и дребезжащих звуков элементов КПП, раздаточной коробки передач.
  • Увеличение ресурса трансмиссии. Особое значение DMF имеет в работе роботизированных КПП, к которым относится DSG, гидротрансформаторных АКПП и вариаторов.
  • Повышение комфорта при старте и переключении передач, снижение вибраций, передающихся на педаль сцепления.
  • Уменьшение расхода топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Недостаток DMF исходит из главного преимущества одномассового маховика – надежности. Автолюбители свыклись с той мысль, что этот узел требует ремонта или замены лишь в исключительных случаях издевательства над авто. Тогда как DMF имеет ресурс, ограничивающийся 100-150 тыс. км. Стоит признать, что некоторые модели не лишены конструктивных недочетов и редко доживают даже до 100 тыс. км. Замена узла стоит немалых денег, поэтому в случае неисправности владельцы чаще всего прибегают к ремонту двухмассового маховика.

Неисправности

Выделяют две наиболее характерные неисправности:

  • увеличение люфтов между подвижными элементами, из-за чего происходит характерное громыхание на низких оборотах, при остановке и запуске двигателя;
  • износ подшипника ступицы ведущего диска.

Тема неисправностей довольно обширная, поэтому мы обязательно посвятим статью признакам поломки и способам проверки DMF.

autolirika.ru

Принцип работы двухмассового маховика


=Стремительное развитие автомобильной техники за последние несколько десятков лет выявило много недостатков в конструкции простейших элементов. Сегодня мы разберемся с таким заурядным узлом, как маховик. Да, именно узлом, поскольку речь пойдет не об обычном маховике, а о двухмассовом, довольно сложном и технологичном устройстве.

Содержание:

  1. Как бороться с вибрацией двигателя
  2. Что такое двухмассовый маховик
  3. Как работает двухмассовый маховик
  4. Устройство и признаки неисправности двухмассового маховика

Как бороться с вибрацией двигателя

Мощности и скорости автомобилей растут пропорционально потребностям публики в комфорте. А наращивание мощностей двигателя связано с массой проблем, которые не всегда мирно уживаются с комфортом и другими требованиями к современной технике. Это и повышенный расход топлива, это может быть неравномерность работы двигателя, повышенная шумность и вибрации. Если для спортивного автомобиля все эти условности можно списать со счетов, то комфортабельная машина бизнес-класса должна полностью соответствовать требованиям к комфорту.

Вибрации всегда доставали конструкторов и от вибраций не уйти никуда. Успокоить вибрирующую деталь или вал можно только путем создания антинагрузки, противовеса. А это, естественно, увеличивает массу механизма. Для примера можно взглянуть на балансировку колес на шиномонтаже. Если не повесить на колесо в определенном месте груз определенного веса, вибрации избежать не удастся. Но мы нарастим подрессоренную массу, что вредно для состояния ходовой части. Почти та же история наблюдается с коленчатым валом автомобиля. Чтобы избежать излишних вибраций применяется специальный балансир, или маховик.

Что такое двухмассовый маховик

В середине 80-х годов применение пружин для гашения крутильных колебаний в корзине сцепления себя полностью исчерпало. Пружина уже не могла гарантировать полного отсутствия колебаний вследствие того, что масса поршней, шатунов, всех вращающихся и движущихся деталей двигателя в суммарном объеме превышала возможности демпфирования пружин. Рост крутящего момента на выходном фланце коленвала также требовал более эффективного противодействия вибрации.

Вибрации сами по себе не слишком приятны, но кроме того, они разрушают подшипники, валы и шестерни КПП, расшатывают крепления, уменьшают ресурс узлов и агрегатов. Поэтому и спроектировали двухмассовый маховик, который при помощи торсионно-пружинной рычажной системы смог поглотить колебания практически целиком. В целом, применение двухмассовых маховиков дало трансмиссии и машине в целом ряд преимуществ:

  • более комфортное переключение передач;
  • снижение момента инерции при переключении;
  • увеличение ресурса КПП и сцепления;
  • существенная экономия пространства в картере сцепления, что немаловажно для современного автомобиля, где каждый миллиметр на вес золота.

Как работает двухмассовый маховик

Узел расположен между мотором и сцеплением, а принцип действия двухмассового маховика основан не на наращивании массы противовеса, а на демпфировании посредством пружинно-торсионного механизма. Двухмассовые маховики могут быть в нескольких исполнениях, но как правило, они состоят из двух корпусов. На первом, основном корпусе, расположен стартерный зубчатый венчик, при помощи которого стартер запускает двигатель. 2-й корпус состоит из стандартных деталей сцепления. Основная хитрость и принцип работы заключается в способности смещаться этих двух элементов друг относительно друга. Они соединены посредством радиальных и упорных подшипников, которые обеспечивают свободное вращение корпусов.

Демпферно-пружинный пакет, который расположен между двумя корпусами, работает, как гаситель колебаний, а чтобы их работа была четкой и равномерной, внутреннее пространство двухмассового маховика заполняет консистентная смазка. В конструкции пружинно-демпферного пакета присутствуют полимерные сепараторы, они препятствуют закусыванию и заклиниванию пружин.

Устройство и признаки неисправности двухмассового маховика

Пружинно-демпферный пакет работает по двухступенчатому принципу. Это значит, что вся вибрационная нагрузка поглощается в два этапа и поглощается фактически на 100%. первая, самая мягкая ступень, улавливает и гасит колебания, которые возникают при пуске, на малых оборотах и при выключении мотора. Вторая ступень более жесткая и она рассчитана на работу на высоких оборотах, она противостоит крутильным колебаниям в штатном режиме.

Признаки неисправности узла явные и выражаются в повышенной вибрации двигателя на определенных оборотах. Перед тем, как проверить двухмассовый маховик на наличие неисправностей, необходимо произвести полный демонтаж коробки передач и поместить маховик на специальный стенд, где будут измерены кривые нагрузок, которые и будут характеризовать состояние устройства. На обычных СТО такое оборудование большая редкость, поэтому в основном, восстановление маховика не проводится. Проводят или его замену на обычный маховик с учетом параметров двигателя, или же подбор нового. Перед тем, как разобрать маховик, нужно учитывать некоторые строгие ограничения. Во-первых, ни в коем случае не допускается любая механическая обработка деталей маховика. Во-вторых, весь крепеж, который был снят во время демонтажа, должен быть заменен новым.

Только при таких условиях восстановленный двухмассовый маховик будет служить долго и надежно, а его ресурс оценивают в 350-400 тысяч км при правильной эксплуатации.

Читайте также Коробка  передач DSG — что это такое, Как пользоваться автоматической коробкой передач

Читайте также:


avtoshef.com

Двухмассовый маховик: конструкция, ресурс, причины поломки

У большинства современных иномарок с «механикой» между мотором и сцеплением стоит двухмассовый маховик. Разберемся в особенностях этого недешевого узла, способного доставить немало проблем автовладельцу в случае поломки

текст: Иван Соколов  /  фото: Schaeffler  /  13.10.2015

Если к концу 20 столетия автопромышленность Западной Европы только начинала внедрять в конструкцию некоторых автомобилей двухмассовые маховики (ДММ), то сейчас уже более 70 % выпускаемых европейских автомобилей с механической коробкой передач оснащаются этим узлом. Смысл внедрения сложного и весьма дорогостоящего механизма, вопреки расхожему мнению, вполне обоснован. Главной целью при создании ДММ была защита трансмиссии от генерируемых маховой массой двигателя крутильных колебаний, противостоять которым демпфер крутильных колебаний, расположенный на ведомом диске сцепления, в полной мере уже не мог. Для этого было много причин: рост мощностей и крутящих моментов современных двигателей, повышение требования к комфорту при запуске мотора, переключении передач и ускорении, снижение износа синхронизаторов КП, снижение общей вибронагруженности в салоне и т. д. На все это, помимо конструкции прочих элементов автомобиля, влияли демпфер крутильных колебаний и максимальный угол, на который мог отклониться фрикционный диск от ступицы. И если демпфер диска сцепления позволял отклоняться лишь на 30 градусов относительно положения покоя, то ДММ расширил предел этого значения до 100 градусов в каждом направлении.

Первым производителем в Европе, которому удалось создать и начать крупносерийное производство двухмассовых маховиков, в которых был реализован этот физический принцип стала фирма LuK. Так, одна часть маховика по-прежнему была жестко связана с коленчатым валом двигателя, в то время как другая повышала момент инерции коробки передач. Обе массы при этом связаны демпфирующей системой пружин, которых в свою очередь лишился диск сцепления. Но помимо многочисленных достоинств данный узел до сих пор имеет ряд недостатков, главные из которых — повышенные требования к эксплуатации, дороговизна узла и высокие требования к сервису при его замене. Эта специфика вызывает немало вопросов у автовладельцев. Мы ответим на самые волнующие из них.

Каковы отличия в ресурсе маховика на разных автомобилях и в разных условиях эксплуатации? Есть ли примеры максимального срока службы узла?

В первую очередь, на ресурс влияет тип двигателя — дизельный или бензиновый, т.к. значения крутящего момента у них значительно расходятся. По опыту, на дизельных двигателях применяют более массивные конструкции, которые рассчитываются на повышенные нагрузки в режиме малых оборотов коленчатого вала. Второй фактор — это как раз эксплуатация. Так, например, в режиме маршрутного такси ресурс естественно снижается: здесь приходится говорить о необходимости менять двухмассовый маховик одновременно со сцеплением. С другой стороны, в режиме пригорода пробег до выхода из строя может достигать и 700 000 км, как это было с некоторыми VW Caddy 1.9 TDI.

Повысился ли ресурс маховиков за последние 10 лет?

К сожалению, в современных тенденциях снижения массы и габаритов силовых агрегатов и трансмиссии нет места для увеличения ресурса данных узлов, и мы вынуждены констатировать, что чем современнее и экологичнее автомобиль, тем меньше ресурс всех силовых агрегатов. Производители маховиков не в силах влиять на всю конструкцию автомобиля и техническое задание к нему как к конечному продукту — ресурс автокомпонентов задают сами автопроизводители, поэтому вопрос больше к ним.

Как диагностировать поломку, и чем чревато ее несвоевременное устранение?

Практика общения с сервисными станциями показывает, что в странах бывшего СНГ предпочитают ездить «до конца», не пытаясь предотвратить проблемы заранее. Поэтому, как правило, вся диагностика сводится к констатации факта — маховик разрушен. Тем не менее существуют официальные методы диагностики, в частности — комплект специального инструмента , который позволяет при замене сцепления, например, промерить контрольные параметры маховика, чтобы предупредить клиента о надвигающейся проблеме в трансмиссии. Последствия пренебрежения грозят как минимум дискомфортом при езде, как максимум — выходом из строя узла сцепления и повреждением сопрягаемых деталей.

Каковы основные рекомендации по продлению службы маховика?

Первая рекомендация для дизельного двигателя — удерживать во время езды рабочие обороты двигателя и не эксплуатировать автомобиль в зоне низких оборотов. Исключить буксирование транспортных средств совокупного веса на гибкой сцепке, равно как и запуск автомобиля «с веревки». Для любых автомобилей есть общая рекомендация: запуск двигателя производить только с выжатой педалью сцепления, глушение двигателя — аналогично. Также cледует во время ежегодного ТО контролировать стартовые характеристики АКБ, т.к. это напрямую влияет на вращение маховика во время запуска.

Из-за дороговизны узла многие предпочитают устанавливать комплект сцепления с одномассовым маховиком. Чем это чревато?

Отвечу на вопрос вопросом: что будет, если поставить вместо амортизатора подвески просто металлическую трубу-имитатор? Жестковато, но, как многие говорят, «ездить же можно…»

В последнее время стали появляться сервисы, занимающиеся ремонтом двухмассовых маховиков. Что вы об этом думаете?

Такие сервисы и к нам постоянно обращаются с просьбой продать им все необходимые детали в виде отдельных опорных подшипников и дуговых пружин… Главное, чего не понимают такие специалисты, что нельзя восстановить структуру материала после многочисленных охлаждений/нагревов во время эксплуатации и потерю толщины вторичной массы. Также открытым остается вопрос с дуговыми пружинами, которые в процессе восстановления изготавливаются в кустарных условиях и никакие испытания под конкретную модель автомобиля не проходят. Для этого нужна огромная научно-исследовательская база.

Будут ли глобальные перемены в конструкции двухмассового маховика в ближайшем будущем?

Такие перемены уже наступили: активно внедряются маятниковые гасители крутильных колебаний внутри классической конструкции маховика, происходит «модулизация» узлов сцепления. Но это  отдельная тема для обсуждения.

Благодарим за помощь в подготовке материала руководителя технического отдела Schaeffler Automotive Aftermarket Юрия Александрова

5koleso.ru

Двухмассовый маховик Sachs,ZF-конструкция,сравнение одномассовым маховиком

Многие вещи кажутся нам само собой разумеющимися и не требующими каких-либо пояснений в силу привычки к ним, и никак иначе. В самом деле, разве должно кого-нибудь удивлять то обстоятельство, что современный автомобиль, конструктивно и технологически великолепно исполненный, в равной степени надежен, долговечен, комфортен и динамичен. Ведь его стоимость подразумевает это, иначе и быть не должно. Не должно? Да так ли это на самом деле? Можно ли удешевить и упростить автомобиль, используя при ремонте более дешевые комплектующие — и ничего не потерять? Попробуем разобраться с этими вопросами, детально рассмотрев принципы работы двухмассового маховика и сопоставив его возможности с одномассовым аналогом.


Вибростенд «мотор-трансмиссия» в испытательном центре ZF в Германии

С точки зрения теории
Так уж принято, что работа двигателя автомобиля оценивается преимущественно по показателям тахометра. Две, три, пять тысяч оборотов в минуту или холостой ход близко к тысяче — исправный тахометр не врет, четко показывая угловую скорость вала мотора, информируя о скоростном режиме работы мотора. Происходящее же на самом деле отличается от того, что показывает даже исправно работающий прибор. На самом деле даже на установившихся режимах работы мотора на протяжении каждого оборота угловая скорость вращения его вала просто не может оставаться постоянной в силу особенностей конструкции поршневых ДВС.

Основной причиной того, что угловая скорость вращения вала двигателя непостоянна и периодически меняется, является неравномерность крутящего момента, вырабатываемого мотором. Эта неравномерность обусловлена периодичностью рабочего процесса в цилиндрах и кинематическими свойствами кривошипно-шатунного механизма как основы подавляющего большинства современных двигателей. Неравномерность крутящего момента, развиваемого двигателем, накладывается на постоянный средний момент сопротивления вращению вала, создаваемый постоянной нагрузкой. В результате для поршневого ДВС свойственно обязательная неравномерность хода вращения вала, но эту неравномерность тахометр не показывает, демонстрируя усредненные по этому показателю параметры. И, тем не менее, неравномерность хода вращения вала двигателя всегда есть, и это очень важный с любой точки зрения, показатель.

Коленчатый вал двигателя воспринимает все нагрузки в условиях, когда обладает таким качеством, как упругость. Работа двигателя в любых условиях сопровождается нагрузками напряжений на коленвал от крутильных и изгибательных колебаний. И хотя сам коленвал проектируется так, чтобы номинальные напряжения при изгибе оставались на уровне порядка 20%, а при кручении — порядка 15%, нагрузки эти весьма и весьма значительны. Казалось бы, 15-20% от того, что может выдержать коленвал — это немного, зачем такой запас прочности, ведь это «лишние» масса и габариты. Но дело в том, что из-за неравномерности действующего при постоянной нагрузке крутящего момента в упругом коленчатом валу возникают собственные крутильные колебания. И при определенных условиях эти крутильные колебания могут не только нарушить условия для оптимальной работы двигателя, но даже больше — нанести вред вплоть до разрушения мотора со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями.

Резонанс и его влияние
Определенные условия — это, прежде всего, условия для возможности возникновения резонансных явлений. Резонанс характеризуется тем, что при его появлении резко возрастает амплитуда вынужденных колебаний, обусловленных совпадением частоты внешнего воздействия и частоты собственных колебаний коленвала. Опасность резонанса общеизвестна. Распространенный пример — случай с обрушением моста, выдерживавшего многотонные груженые грузовики, но неожиданно развалившегося из-за того, что по нему прошла в ногу марширующая рота солдат. Колебания моста совпали с колебаниями, вызванными воздействием марширующих — и прочный мост развалился, хотя мог бы выдержать и многократно больший роты солдат вес. Нетрудно себе представить, что грозит двигателю автомобиля, если аналогичный по принципу действия процесс возникнет и в нем. Если воздействие от рабочего процесса, вкупе с силами, возникающими вследствие кинематики кривошипно-шатунного механизма, совпадет с колебаниями, обусловленными упругостью вала, то возникший в результате резонанс сломает вал, словно спичку. Резонансные колебания крайне опасны, так как вызывают поломку даже чрезмерно прочного коленчатого вала и приводят к разрушению связанных с ним деталей и приводов.

Место установки демпфера крутильных колебаний — носок коленвала.
Он совмещает также и функцию шкива ременного привода.

Серьезная опасность резонанса хорошо известна конструкторам, которые еще на стадии проектирования рассчитывают двигатель, исходя из недопустимости этого явления. Используемый для этого набор конструктивных приемов хорошо известен. Это, прежде всего, повышение жесткости коленчатого вала, снижение массы деталей поршневой группы, кривошипа и противовеса. Но как бы ни старался конструктор кардинальным образом снизить массу всей системы, он, все-таки, существенно ограничен одним серьезным обстоятельством. А именно — необходимостью применения маховика для обеспечения удовлетворительной работы двигателя в широком диапазоне оборотов.

Противоречивые требования — как обычно
Известно, что маховик служит для снижения числа оборотов хода и числа оборотов троганья с места. Чем больше его момент инерции, тем, соответственно, ниже холостой ход и обороты троганья с места. Поэтому, полностью отказаться от использования маховика в двигателе, без ущерба для этих показателей, нельзя. Но чем маховик больше и тяжелее, тем больше крутильные колебания и выше опасность резонанса. Чем двигатель лучше с точки зрения широкого скоростного диапазона работы и низких вибраций, тем он хуже с точки зрения надежности, если не удается решить задачу по недопущению резонанса. Одно исключает второе — достаточно противоречивая ситуация. Впрочем, для двигателя внутреннего сгорания это привычное дело, сам путь его совершенствования это, по сути, процесс разрешения противоречий и взаимоисключающих условий.

Кроме конструктивных приемов (в виде облегчения деталей поршневой группы и коленвала) с целью устранения возможного резонанса в двигателях конструкторы начали применять особые устройства — демпферы крутильных колебаний. Устройства различаются в значительной мере из-за того, что используются на самых разных двигателях: от объемных моторов рабочих машин и судовых двигателей — до малолитражных моторов. Но в любом случае их принцип работы остается неизменным — демпферы позволяют преобразовывать крутильные колебания в тепловую энергию, снижая тем самым риск возникновения резонанса. Обеспечивается эта возможность за счет того, что одна часть демпфера соединяется с валом жестко, в то время как вторая его часть соединяется с первой через упругий элемент. При неравномерном угловом движении вала части демпфера движутся с разной угловой скоростью, в результате чего совершается работа над упругим элементом, которая, в итоге, преобразуется в теплоту, рассеивающуюся в окружающем пространстве. Преимущественно демпферы устанавливаются на носок вала двигателя, где крутильные колебания достигают самых больших значений. При этом они нередко совмещают еще и функцию привода вспомогательного оборудования.


Разрушеный демпфер крутильных колебаний

Долгое время перспективе стандартного применения демпферов ничего не угрожало. Как обязательный элемент они устанавливались на самых разных моторах по практически неизменной схеме. Однако в последние годы позиции стандартных демпферов оказались под угрозой. И вот почему. Прежде всего — компоновка двигателя. Поперечное расположение мотора в подкапотном пространстве автомобиля требует максимальной компактности, габариты двигателя должны входить в самые жесткие рамки, и здесь каждый лишний сантиметр на счету. Но основная причина необходимости поиска альтернативы привычным демпферам — еще более серьезна. Дело в том, что в последние годы транспортное двигателестроение значительно продвинулось в деле обеспечения высокого крутящего момента двигателя при его работе в нижнем диапазоне оборотов. Мощности в этом режиме растут, а значит, возрастают и нагрузки. Неравномерность более высокого крутящего момента при росте постоянной средней нагрузке — эти условия способствуют усилению крутильных колебаний вала. Соответственно, возрастает и риск резонанса. А усиливать традиционный демпфер, установленный на носке вала, нельзя из-за общих ограничений по габаритам. Более того, возросшие нагрузки также требуют усиления сцепления. А ведь это еще не все — крутящий момент двигателя передается на трансмиссию, на валы КПП, где тоже существует проблема резонанса. И если передаваемый момент не так высок, то еще как-то можно удовлетвориться просто гасителем крутильных колебаний, передаваемых на трансмиссию, традиционно исполняемым в виде пружин в дисках сцепления, устанавливаемых в окна ступиц. Но если нагрузки растут, то этого уже явно не хватает.

ZF и Luk -проблема решаема
Медленно, но неотвратимо и уверенно все более нарастающий комплекс проблем привел конструкторов к необходимости искать замену традиционным и, в общем-то, еще себя не полностью изжившим демпферам крутильных колебаний. Но требования к устройствам, исключающим возможность появления резонансных явлений, неуклонно растут, а посему — альтернатива уже необходима. И она нашлась. Специалисты компании ZF, а вместе с ними и их коллеги из LuK предложили оригинальное решение, обеспечивающее разрешение проблемных вопросов сразу по всем направлениям. Вместо традиционного и теряющего свою эффективность демпфера (да еще и забирающего столь необходимое место из-за установки на фланец вала) было предложено передать функции демпфирующего устройства непосредственно маховику, который, в связи с этим, лишился своего привычного вида и был заменен на новую, двухмассовую конструкцию.

Принципиально устройство двухмассового маховика выглядит достаточно просто. Этот механизм состоит из двух массивных деталей — первичной и вторичной. Первая стандартным образом соединяется с коленчатым валом двигателя. Именно на ней расположен зубчатый венец, взаимодействующий со стартером при запуске двигателя. Через зубчатое кольцо с упорами, укомплектованное набором шестерен и пружин эта деталь двухмассового маховика соединяется со вторичной частью, которая исполняет роль ведущего диска сцепления. Составляющие двухмассового маховика соединены друг с другом посредством подшипников- здесь два производителя идут своей дорогой и используют как підшипники шариковые, так и скольжения, упорного и радиального. При этом соблюдается обязательное для возможности демпфирования условие — одна часть конструкции может на определенный угол смещаться относительно другой. Пружины, демпфирующие колебания частей двухмассового маховика, разделяются пластиковыми сепараторами, а их общее количество в устройстве может быть различным, в зависимости от назначения маховика, и достигать вплоть до тридцати единиц. Более того, внутри каждой такой пружины может быть расположены еще одна или две, для повышения эффективности работы устройства. А в дополнение — все эти комплектующие располагаются в густой масляной среде, часто с увеличивающейся при нагреве вязкостью, вся внутренняя полость маховика плотно заполнена консистентной смазкой, что еще более смягчает работу узла в целом.

Благодаря такой конструкции двухмассовый маховик Sachs производства ZF может работать в разных эксплуатационных режимах и успешно устранять разной интенсивности колебания. Блоки пружин разделены сепараторами на центральный и крайний. Крайний блок пружин более жесткий. При работе двигателя в стандартных условиях массы двухмассового маховика смещаются на некоторый угол относительно друг друга, сжимая при этом центральный блок пружин. Но при более высоких нагрузках в работу вступает более жесткий крайний бок пружин, компенсируя возросший угол поворота масс маховика относительно друг друга. Такой режим работы соответствует работе мотора в режимах резкого старта или торможения двигателем.

Особенности конструкции двухмассового маховика позволяют ему имитировать работу своего более массивного одномассового аналога в «идеальном» режиме при условии, что резонансные явления в ДВС не возникают. Более того, разделение маховика на две массы позволило решить задачу исключения резонансных колебаний еще и в трансмиссии. Благодаря этому надежность и долговечность КПП возрастает, и это в условиях, когда передаваемая ими мощность увеличивается. А помимо всего этого растет еще и комфорт при управлении автомобилем, оснащенным двигателем с двухмассовым маховиком, — нежелательные вибрации и непредусмотренный шум от работы агрегатов практически не возникают.

ДММ и КПП
Вообще, роль двухмассового маховика в работе связки «современный двигатель — КПП» переоценить практически невозможно. В связи с ростом мощности двигателей новых поколений при их работе в нижнем диапазоне оборотов требования к возможностям трансмиссии усиливаются существенно. Для того, чтобы трансмиссия могла передавать теперь уже возросший крутящий момент, в первую очередь должно быть усилено сцепление. При том, что габариты этого узла увеличены быть не могут по соображениям требований к компоновке двигателя в кузове автомобиля. Очевидно, что задача по усилению сцепления может быть решена прежде всего за свет увеличения мощности диафрагменной пружины «корзины» сцепления и применением новых материалов фрикционных накладок самого диска. Более мощная пружина повышает сцепные свойства дисков сцепления, а значит передаваемый посредством трансмиссии момент, вырабатываемый двигателем, может быть более высоким.


Сложное устройство ради эффективности.

Простое решение, но оно кроме позитивного результата приводит еще и к появлению проблем, ранее бывших неактуальными. Прежде всего, это жесткость включения сцепления. Мощная пружина более резко нагружает агрегаты, двигатель и КПП, а значит опасность резонансных колебаний, ранее угрожавшая прежде всего моторам, теперь в полной мере распространяется и на валы КПП. В дополнение снижается комфорт управления сцеплением- если речь идет о «спортивном» автомобиле, то, в принципе, с этим жить можно, а если это «семейный» универсал? Таким образом, необходимость демпфирования становится актуальной уже и для трансмиссии. Обычный одномассовый маховик не в состоянии решить эту проблему. В традиционной схеме конструкции сцепления для снижения нагрузки на трансмиссию используется гаситель крутильных колебаний в виде встроенных в ступице диска сцепления пружин. Но мощности этих пружин явно недостаточно для того, чтобы компенсировать неравномерность крутящего момента современного двигателя- уж слишком невелико плечо приложения силы упругости между осью пружины в демпфере и осью сцепления. Эффективно сделать это может лишь… свой собственный, отдельный маховик трансмиссии. Идти на этот шаг — излишне усложнять систему. Но стоит только лишь использовать двухмассовый маховик вместо традиционного одномассового, как задача получает решение. Причем эффективное настолько, что даже пружины гасителя колебаний в ступице диска сцепления становятся не нужными. Таким образом, двухмассовый маховик обеспечивает решение задач по недопущению резонанса как непосредственно в двигателе, так и в КПП при значительно выросших потребностях в сглаживании неравномерности вращения валов, обусловленных возросшей мощностью современных моторов при их работе в нижнем диапазоне оборотов. Одномассовый маховик этих возможностей дать не может в силу принципиального различия конструкций при сравнении с двухмассовым аналогом. А значит, замена одного узла на другой не может быть осуществлена без негативных последствий для надежности, долговечности и комфорта автомобиля в целом.

Конструкции двухмассовых маховиков Sachs

Неравноценная замена
Двухмассовые маховики целиком и полностью решают возложенные на них задачи и обеспечивают возможность дальнейшего роста уровня техники в автомобилестроении. Да, ресурс этого узла не равен ресурсу его одномассового аналога, производитель заявляет о 200 тыс. км пробега автомобиля в условиях использования без спортивных режимов эксплуатации. Однако нужно помнить, что двухмассовый маховик успешно решает еще и задачи, ранее решаемые демпферами крутильных колебаний, ресурс которых был также ограничен, а замена требовала выполнения достаточно большого объема работ. Кроме того, альтернативы попросту нет, если вспомнить о возросших нагрузках. В этих условиях иное приводит к ухудшениям, обусловленных заменой двухмассового маховика на его одномассовый аналог. Если по каким-либо причинам такое решение принимается, то нужно помнить, что этот шаг приведет к росту нагрузок на КПП, увеличению опасности возникновения резонанса, а значит к снижению надежности и долговечности автомобиля в целом. И это не говоря уже о потерях, связанных со снижением комфорта. В любом случае, полностью деклассировать автомобиль только потому, что в свое время была упущена необходимость помнить о предстоящей необходимости его поддержания на должном уровне, это далеко не лучший вариант для развития событий. Лучший и более верный заключается в том, чтобы доверять производителю высокотехнологичной техники, который успешно решает столь сложные, порой, казалось бы, несовместимые задачи совмещения в одной конструкции автомобиля: надежности, мощности, комфорта и долговечности.

Андрей Ильчук
Источник: журнал autoExpert №8`2013. При перепечатке ссылка на источник обязательна.

www.zf.com/ua

autoexpert-consulting.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о