Меню Закрыть

Маховик двухмассовый – Двухмассовый маховик. Что это такое, принцип работы. Поломки и ремонт, будет и видео версия

Содержание

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.

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.

Хочу получать самые интересные статьи

5koleso.ru

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

Как выбрать б/у двухмассовый маховик?

 15.11.2019

Если говорить совсем простым языком, двухмассовый маховик призван сглаживать неравномерность работы двигателя. Откуда возникает эта «неравномерность»? Во-первых, коленвал испытывает на себе неравномерные нагрузки, возникающие в моменты воспламенения рабочей смеси в цилиндрах и в моменты ее сжатия. Во-вторых, в самом коленвале из-за неравномерных нагрузок возникают крутильные колебания. Это упругие колебания вдоль его оси вращения, по часовой стрелке и против. Чем мощнее двигатель, тем сильнее эти колебания. Более того, если частота «вспышек» в цилиндрах совпадет с частотой крутильных колебаний или будет кратна им, то возникнет резонанс, и коленвал развалится.

Соответственно, для гашения неравномерностей в работе двигателя и крутильных колебаний и создан двухмассовый маховик. Его присутствие позволяет инженерам не усиливать и не утяжелять коленвал, он защищает коробку передач от вибраций и продляет срок службы сцепления на мощных двигателях, устраняет необходимость увеличивать жесткость диафрагменной пружины корзины сцепления. В целом двухмассовый маховик даже помогает экономить топливо, т.к. гасит колебания, направленные против вращения коленвала. К тому же, масса двухмассового маховика в целом ниже, чем одномассового.

Серийное применение двухмассовых маховиков началось в 1985 году. Сегодня ими оснащается порядка 80% новых двигателей. Двухмассовые маховики положены двигателям, работающим в паре с МКПП, вариаторами, «автоматами» с двойным сцеплением.

 

На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видео о двухмассовых маховиках.

 

 

Выбрать и купить б/у двухмассовый маховик вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.

 

Как устроен двухмассовый маховик

На словах конструкция двухмассового маховика простая. Одна его часть – ведущий диск – жестко привинчивается к коленвалу. Вторая часть – ведомый диск – соединена с корзиной сцепления. Между ними – система демпфирования. Таким образом, обе части двухмассового маховика могут вращаться относительно друг друга на некоторые углы, то есть, совершать взаимные качательные движения вокруг общей центральной оси.

 

Подшипник

Так как ведущий и ведомый диск не жестко соединены и качаются относительно друг с друга, нужно сохранять их соосность. Для этого применяется поворотный подшипник. Он жестко закреплен на ступице ведущего диска. На его выступ в сторону трансмиссии выступ посажен ведомый диск.

На ранних вариантах ДММ использовались шариковые подшипники, затем они уступили место подшипникам скольжения, т.е. по сути, обычным втулкам. В двухмассовых маховиках Sachs всегда использовались подшипники скольжения.

 

Фланец

Передача момента от ведущего диска к ведомому осуществляется через пружинный демпфер и далее на фланец, который жестко соединен с ведомым диском. В самом простом варианте, в ведущем диске находятся две дуговые пружины, которые своими концами упираются в выступы фланца.

 

 

Демпфирующая система

Как было упомянуто выше, классический демпфер двухмассового маховика представляет собой пару дуговых пружин, помещенные в направляющие желоба ведущего диска. Эта пружина может быть одинарной, может быть двойной, т.е. представлять собой две помещенные одна в одну пружины разного диаметра. В самых мудреных вариантах пружины могут быть тройными. Т.е. в каждой дуге будет собрано по 3 пружины, способные гасить весь диапазон крутильных колебаний. Но и это еще не все.

В более новых вариантах двухмассовых маховиков предусмотрены дополнительные прямые пружины во фланце. Эти дополнительные пружины во фланце демпфируют колебания в тех режимах, когда дуговые пружины «отключаются». Как они могут «отключиться»? Дело в том, что на высокой скорости вращения маховика под действием центробежной силы дуговые пружины прижимаются к направляющим вдоль наружного края. Из-за этого их сила демпфирования сильно снижается. В этом случае функция демпфирования перекладывается на короткие прямые пружины: они легче, ближе расположены к центру, а потому центробежная сила слабо влияет на них.

Также есть ДММ с фрикционной муфтой, которая не жестко соединяет фланец с ведомым диском. То есть, в этом случае фланец не приклепан к ведомому диску. Крутящий момент передается от ведущего диска к ведомому за счет сильного трения фрикционной муфты. Такая муфта дополнительно защищает маховик от перегрузок и является демпфером.

 

Двухмассовый маховик от Sachs для дизелей и DSG

Двухмассовые маховики от Sachs (ZF) для дизелей 1.9 TDI и 2.0 TDI, работающий в паре с коробками DSG, наделены сложным направляющим планетарным механизмом.

 

Признаки износа и проверка двухмассового маховика на автомобиле

На износ двухмассового маховика указывают появившиеся вибрации. Во-первых, жесткая вибрация на холостых оборотах, слышимые стуки при глушении двигателя. Маховики, работающие в паре с коробками DSG «брынчат» на холостом ходу. Во-вторых, вибрации на ходу при равномерной скорости и при увеличении оборотов двигателя.

В некоторых случаях разбитый двухмассовый маховик может быть причиной троения двигателя. Из-за того, что обе массы хаотично гуляют относительно друг друга, на коленвале возникают посторонние ускорения, которые ЭБУ пытается «отловить», корректируя впрыск. Такое троение двигателя на холостых оборотах пропадает при выжиме педали сцепления.

Двухмассовый маховик можно проверить на неподвижном автомобиле. Для этого на нейтральной передаче нужно плавно нажимать на газ. Если вибрации и их характер будут изменяться с ростом оборотов, то двухмассовый маховик неисправен. На ходу его можно проверить следующим образом: разгоняемся с 10-20 км/ч на 2-й передаче с нажатой до упора педалью акселератора. Если возникают вибрации, то пора менять двухмассовый маховик.

При разрушении двухмассового маховика с обрывом его фланца, автомобиль просто не будет ехать на передаче.

 

 

Двухмассовый маховик не всегда виноват

В некоторых случаях при работе двигателя на холостых оборотах можно чувствовать вибрации и даже слышать посторонние звуки демпферов двухмассового маховика. При этом на ходу, при разгоне и наборе оборотов сильные вибрации не будут возникать. В данном случае, скорее всего, двухмассовый маховик исправен, а вибрации в трансмиссии и шумы его демпферов вызваны тем, что двигатель неисправен, т.е. троит. В этом случае нужно разбираться с двигателем и как можно скорее, т.к. двухмассовый маховик выйдет из строя преждевременно.

При износе сцепления, а не маховика, при трогании с места отсутствует плавность и появляются удары.

Трещины на корпусе ведущего диска ДММ появляются из-за люфта коленвала.

 

Как проверить б/у маховик?

Проверке подлежат не только б/у, но и новые двухмассовые маховики из коробок. У производителей LuK и Sachs есть базовые рекомендации по проверке маховиков, они общие как для новых изделий, так и бывших в эксплуатации. То есть, перед заменой по таким рекомендациям можно и нужно проверить старый маховик.

 

Базовые рекомендации для проверки двухмассовых маховиков

Sachs

LuK

Свободный ход: перемещение до 3 зубьев. Если обе массы перемещаются более чем на 4 зубца, то маховик неисправен.

Или: маховик должен перемещаться в обе стороны на одинаковый угол и с одинаковыми усилиями, без заеданий и звуков.

 

Если ощущается сопротивление пружин, установленных внутри маховика, двухмассовый
маховик исправен.

 

Радиальный люфт: должен быть не более 0,15 мм, т.е. минимальный и без стуков.

Свободный ход: перемещение по зубьям: до 7 зубьев. 20° максимум. Люфт более 8 зубцов – выход за пределы нормы, неисправен.

 

Радиальный люфт:

1,6 мм максимум (в обе стороны) для ДММ с шариковым подшипником.

2,9 мм для ДММ на основе подшипника скольжения.

 

Ни при каких обстоятельствах не должно быть соударения ведущего и ведомого диска.

 

Двухмассовые маховики LuK и Sachs для дизельных двигателей очень жесткие, т.к. снабжены дополнительным фрикционным кольцом. Поэтому для проверки работоспособности такого маховика нужно использовать рычаг, который может увеличить силу для преодоления сопротивления фрикционного кольца и проверки угла взаимного вращения дисков.

 

Общие рекомендации по проверке двухмассовых маховиков:

Должны отсутствовать посторонние звуки при вращении / перемещении масс.

Усилие пружин должно быть равномерным в обе стороны.

Усилие пружин должно нарастать плавно.

Радиальный люфт, т.е. смещение одной массы относительно другой, должен быть минимальным.

 

Дополнительно проверяем:

Грузы должны быть на месте.

Смазка не должна течь.

Не должно быть синевы на диске сцепления.

Не должно быть трещины из-за люфта.

 

Причины выхода из строя двухмассового маховика

Двухмассовый маховик может преждевременно выйти из строя из-за следующих причин:

  • Разная компрессия в цилиндрах;
  • Проблемы со впрыском топлива, его распылом и сгоранием – как следствие, троение двигателя;
  • Разрушенные опоры двигателя;
  • Разрушенный демпферный шкив коленвала;
  • Неисправная обгонная муфта генератора;
  • Проблемы в КПП;
  • Проблемы со стартером

 

Также добавим, что ресурс ДММ сокращает чип-тюнинг, частая езда «в натяг» на малых оборотах, буксование и даже оставление машины на стоянке под уклоном на передаче.

 

Установка б/у двухмассового маховика

Перед установкой двухмассового маховика, как нового, так и б/у, нужно удостовериться, что устранены факторы, которые привели к выходу из строя предыдущего маховика.

 

Если двигатель исправен, нет проблем в трансмиссии, то можно устанавливать маховик. При затяжке болтов, крепящих маховик к коленвалу, нужно соблюдать рекомендации производителя. Например, болты могут затягиваться с усилием 60 Нм и доворотом на 90°. Затягивать его «на глаз» крайне не рекомендуется.

Когда маховик закреплен на коленвале, то нужно провести его проверку. Т.е. зафиксировать его ведущий диск и покачать ведомый – убедиться в отсутствии шумов, еще раз оценить люфт.

Нужно провести ту же самую проверку после установки двухмассового маховика на двигатель.

При установке нажимного диска также нужно соблюдать порядок затяжки болтов.

 

У нас в наличии большой выбор двухмассовых маховиков для автомобилей любых марок.

autostrong-m.by

Диагностика состояния двухмассового маховика LUK

18-го июня 2019 в Учебном центре ЕвроАвто состоялась очередная и, можно сказать, традиционная встреча с представителями Schaeffler Group

  

Тема известная и привычная: двухмассовые маховики

  

Интервью с Schaeffler: о коробках передач и не только
За одним столом с SСHAEFFLER

Но сегодняшнее занятие – не просто повторение материала. Точнее, вспомнить азы полезно, мы это и сделали, но дальше учились на практике определять состояние маховика, чтобы решение о необходимости замены было аргументировано. Да-да, состояние двухмассового маховика производства LUK можно оценить с помощью специального инструмента


Рабочий или требующий замены – цифры дадут точный ответ. Впрочем, давайте по порядку.

Немного истории

Не погружаясь сильно, просто примем к сведению тот факт, что изначально двухмассовый маховик был создан как средство достижения высокой степени комфорта —  за счёт гашения неизбежных вибраций. И пионером стал BMW.

  Эта модель претендовала на звание конкурента автомобилям концерна Даймлер-Крайслер, вот только новый турбодизель кроме хорошей тяги создавал и заметный эффект вибромассажа, который никто не заказывал. Выход был найден, и спасательным кругом оказался двухмассовый маховик, разработки и производства LUK. Опыт оказался успешным, внедрение стало более широким.

  

А вот уже для Porshe такой маховик оказался просто жизненно необходим.


Конструктивные особенности оппозитного мотора вкупе с  высокими вибрациями заметно снижали ресурс агрегата, и только с помощью гашения колебаний удалось обеспечить надлежащий ресурс.

AUDI уже взяло курс на уход от имиджа «народного автомобиля» (оставив его VW) в сторону премиального сегмента, и двухмассовые маховики пошли в серию не только на дизельных, но и на бензиновых версиях.

Как это работает?

В чём же волшебство двухмассового маховика? Почему нельзя добиться такого же результата с обычным, классическим пакетом сцепления? Надеюсь, главный ответ вы сможете найти в одном слайде:

  

Если очень сильно упрощать, суть принципа гашения вибраций – за счёт смещения двух масс относительно друг друга, где демпфирование (гашение) производится с помощью пружин. И чем больше этот угол, тем мягче и качественней будет поглощение энергии.

  

Почему  возникает вибрация?

  

Это только глядя на мотор под капотом, нам кажется, что валы вращаются ровно. На самом деле происходят непрерывные циклы ускорения (когда в цилиндре воспламенятся смесь) и торможения (когда происходит такт сжатия). Если непонятно, могу предложить вспомнить себя на велосипеде. Вроде едете плавно и ровно, но как при этом крутите педали? Сначала вес тела переносится на одну сторону, давите на правую, допустим, педаль, идёт разгон. Потом, когда эта педаль уже внизу, переносите вес на левую. В момент ёрзания на сидении велосипед не ускоряется, а едет по инерции. И не с рывками только благодаря обгонной муфте в заднем колесе (кстати, которая была придумана основателем Sachs). Двухмассовый маховик в чём-то можно сравнить с этой муфтой.

Устройство двухмассового маховика LUK

 И просто, и сложно. Как следует из названия, маховик состоит из двух масс, имеющих некоторую степень свободы перемещения относительно друг друга. Это просто. Сложность в том, что ещё на стадии конструирования нужно рассчитать и обеспечить правильное поглощение возникающих колебаний на различных режимах, с учётом индивидуальных особенностей каждого мотора.

  

Можно сказать, что именно пружины и являются фактором точной работы маховика, все остальные элементы практически идентичны для всех версий. А что, собственно, там ещё есть- то?

  

  

Именно наличие и конструкция этих подшипников подразумевает наличие некоторых люфтов двух частей маховика относительно друг друга, причём в двух плоскостях.

  

Тут не зря упоминаются маховики Sachs. Они имеют в своей основе другую конструкцию,  оценить состояние которой каким-либо способом не предоставляется возможным.

Как проверить состояние маховика LUK?

Специально для наглядности господа из Schaeffler привезли не только инструмент (который, к слову, имеется на наших станциях), но и учебное пособие.

  

Юрий Александров, гуру сцеплений, показывал, как правильно монтировать специальный инструмент.

  

И  как им пользоваться. Если коротко:

— обеспечить фиксацию маховика относительно блока двигателя;

— вкрутить две направляющие;

— прикрутить к ним планку;

  

— прикрутить к блоку штифт, который обеспечит неподвижность индикатора;

  

— с помощью рычага на окончании планки повернуть вторичную массу в любую сторону  до упора. Выставить стрелку индикатора в «0».

  

Маховик готов к оценке состояния:

— смещая маховик в другую сторону, до упора, определить угол смещения.

  

Но так проверяется только один из двух параметров. Для замера второго потребуется цифровой индикатор.

  

Он упирается в один из болтов, крепящих планку.

  

Также выставляется «0», и, перемещая подвижную часть маховика от упора до упора, определяется имеющийся люфт.

Все данные с цифрами есть как в каталоге, прикладываемом ко всем наборам инструмента, так и на сайте REPEXPERT.


Так просто?

Увы, не совсем. Есть ещё множество тонкостей и нюансов. Впрочем, мой отчёт столь краткий и упрощённый только потому, что у вас есть возможность самостоятельно просмотреть запись этого тренинга в нашей группе ВКонтакте.

Яков Финогенов

Технический специалист ЕвроАвто.

euroauto.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

Устройство маховика

Все автолюбители знают, что сцепление является одной из ключевых систем любого автомобиля. Основной задачей сцепления является передача крутящего момента на коробку передач. В системе сцепления одной из самых важных деталей является маховик, располагающийся между трансмиссией и двигателем. Какое устройство маховика, какие существуют разновидности данной системы и для чего необходим ведущий диск? Мы с Вами разберём все вопросы в этой статье.

Что представляет собой маховик и зачем он нужен?

При рассмотрении конкретных функций маховика выделяются следующие характеристики:

  • Уменьшение колебательных движений при вращении коленвала. В данном случае маховик можно рассматривать как одну из частей двигателя.
  • Передача момента с двигателя на КПП. Помимо этого, он является первичным диском сцепления.
  • Отвечает за передачу момента со стартера на коленвал.

Другими словами, маховик необходим для выполнения трех важных функций: запуска двигателя со стартера, передаче момента на КПП и обеспечение равномерной работы коленвала.


Сам принцип функционирования объяснить достаточно просто: представьте для наглядности обычный игрушечный волчок. Если волчок начинает раскручиваться от руки, то маховик — от вращательных движений коленвала. Волчок будет крутиться до тех пор, пока не закончится приложенная энергия. Ведущий диск способен передавать полученную энергию обратно, тем самым заставляя работать коленвал. В результате мы имеем замкнутую систему, при которой обеспечивается работа маховика.

Как устроен маховик?

Он представляет собой обычный диск диаметром 30-40 см. На торце располагаются зубья, благодаря которым достигается сцепление ведущего диска с валом стартера и последующее раскручивание коленвала при запуске двигателя. Маховик расположен на выходной части коленвала двигателя, а с другой стороны к нему фиксируется болтами корзина сцепления или гидротрансформатор. Отметим, что устройство маховика напрямую зависит от его принадлежности к определенной группе.

На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

  1. Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
  2. Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
  3. Двухмассовый или демпферный. В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.

Ввиду преимуществ демпферного маховика, он является предпочтительной и перспективной моделью в наше время. Именно поэтому мы предлагаем нашим читателям подробней ознакомиться с его устройством, ведь он всё чаще встречается на автомобилях.

Особенности устройства двухмассового маховика

Конструктивные особенности детали заключаются в наличии двух корпусов, один из которых устанавливается на коленвал с последующим соединением с коленвалом, а второй соприкасается рабочей поверхностью с диском сцепления. Соединение между корпусами обеспечивается за счет двух подшипников (осевого и радиального), которые могут свободно скользить вне зависимости от работы друг друга. Также в середине детали установлена демпфирующая система, состоящая из пружин. Все механизмы обработаны специальной консистентной смазкой, она обеспечивает надежную работу пружин и сепараторов между ними.

Демпферный маховик

В двухмассовом маховике располагается два пакета пружин. Мягкий пружинный пакет обеспечивает мягкость запуска и остановки, а с помощью жесткого пакета обеспечивается демпфирование колебаний в рабочих диапазонах оборотов двигателя.

Принцип работы

Принцип действия эффективный и простой одновременно. Из-за повышения инерционного момента масс на входном валу КПП резонансное количество оборотов становится меньше, чем диапазон оборотов ДВС. Благодаря этому обеспечивается гашение колебательных движений, генерируемых силовым агрегатом. Гашение колебаний достигается за счет демпферно-пружинной системы, которая не допускает соударений частей КПП. В результате достигается уменьшение нагрузки на рабочие элементы.

Какие преимущества и недостатки?

На практике водителю важны не столько технические показатели и конструктивные особенности механизма, сколько удобство и комфорт вождения. Установка в автомобиль двухмассового маховика дает на практике следующие преимущества:

  • Переключение передач становится более удобным и мягким.
  • Инерционный момент при переключении уменьшается.
  • Увеличивается ресурс ДВС и КПП.
  • В картере сцепления достигается экономия пространства, что является важным преимуществом для компактных транспортных средств.

Несмотря на многочисленные преимущества, у него имеются и недостатки. Во-первых, стоимость достаточно высокая. Во-вторых, срок эксплуатации значительно ниже, чем у дисков сцепления других разновидностей. Такой недостаток обусловлен конструкцией и внутренней смазкой, которая в течение эксплуатации разрушается. Это единственные существенные недостатки, которые имеются у двухмассовых маховиков.

Несмотря на то, что ресурс эксплуатации детали не является неограниченным, при правильной езде ресурс оценивается в 350-400 тысяч километров.

Для этого следует придерживаться следующих рекомендаций эксплуатации:

  • не перегружать автомобиль;
  • не удерживать педаль сцепления в нажатом состоянии, например, при остановке на светофоре;
  • нельзя бросать педаль сцепления при начале движения и переключении передач;
  • не трогаться на повышенной передаче;
  • не допускать длительной езды на низких оборотах, особенно на дизельных автомобилях. В этом режиме крутильные колебания коленвала очень высоки, идёт повышенный износ пружин демпферной системы.
Неисправности сцепления

По итогам можно сделать следующие выводы: ведущий диск является неотъемлемой частью системы управления автомобилем. В наше время наиболее перспективной считается двухмассовая система маховика, которая имеет весомые преимущества перед остальными видами. А при правильной эксплуатации автомобиля Вы не будете бояться поломок достаточно продолжительное время.

autoleek.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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *