Двумасов (двумасов) маховик - принцип, конструкция, серия

Съгласно жаргонния термин за двумасова или двумасова маха, има устройство, наречено маховик с двойна маса. Това устройство позволява предаване на въртящ момент от двигателя към трансмисията и по -нататък към колелата на превозното средство. Маховикът с двойна маса привлече общественото внимание поради често ограничената си продължителност на живот. Размяната е не само трудоемка, но и изисква финансови разходи, тъй като портфейлът съдържа от няколкостотин до хиляда евро. Сред автомобилистите често можете да чуете въпроса за какво се използват двуколесни автомобили, когато някога не е имало проблеми с колите.

Малко теория и история

Буталният двигател с вътрешно горене е сравнително сложна машина, чиято работа се прекъсва във фаза. Поради тази причина към коляновия вал е свързан маховик, чиято задача е да натрупа достатъчно кинетична енергия за преодоляване на пасивни съпротивления по време на компресионни ходове (неработни). Това постига, наред с други неща, необходимата равномерност на двигателя. Двигателят работи по-балансирано, колкото повече цилиндри има двигателят или по-голям (по-тежък) маховик. По-тежкият маховик обаче намалява жизнеспособността на двигателя и намалява готовността му да се върти бързо. Това явление може да се наблюдава например при двигател 1,4 TDi или 1,2 HTP. С по-мощен маховик тези трицилиндрови двигатели работят по-бавно и също забавят. Недостатъкът на това поведение е например по-бавната смяна на скоростите. Размерът на маховика се влияе допълнително от състава на цилиндрите (редови, вилица или боксер). Двигателят с опозитни ролки е по принцип много по-балансиран от, например, редови четирицилиндров двигател. Следователно той има и по-малък маховик от сравним редови четирицилиндров двигател. Размерът на маховика също влияе върху принципа на горене, например съвременните дизелови двигатели почти винаги имат нужда от маховик. В сравнение с бензиновите двигатели, дизеловите двигатели обикновено имат много по-високо съотношение на компресия, над което консумират значително повече работа - кинетичната енергия на въртящия се маховик.

Кинетичната енергия Ek, свързана с въртящ се маховик, се изчислява по следната формула:

Ec = 1/2·J ω2

(където J е инерционният момент на тялото около оста на въртене, ω е ъгловата скорост на въртене на тялото).

Балансните валове също помагат за премахване на неравномерната работа, но те изискват известно количество механична работа, за да ги задвижат. В допълнение към неравностите, периодичното повтаряне на четирите периода води и до усукваща вибрация, която се отразява неблагоприятно на задвижването и трансмисията. Нормалната инерционна маса на двигател с вътрешно горене се състои от инерционни маси на частите на коляновия механизъм (балансиращи валове), маховик и съединител. Това обаче не е достатъчно, за да се премахнат нежеланите вибрации в случай на мощни и особено по -малко цилиндрични дизелови двигатели. Следователно трансмисията и цялата задвижваща система трябва да бъдат защитени от тези неблагоприятни ефекти, тъй като при определени скорости може да възникне прекомерен резонанс, което да доведе до прекомерно натоварване на коляновия вал и трансмисията, неприятни вибрации на тялото и бръмчене на вътрешността на автомобила. Това може ясно да се види на диаграмата по-долу, която показва амплитудата на вибрациите на двигателя и трансмисията с конвенционални и двумасови маховици. Вибрациите на коляновия вал на изхода от двигателя и трептенията на входа на трансмисията имат практически еднакви амплитуди и честоти. При определени скорости тези колебания се припокриват, което води до посочените нежелани рискове и прояви.

Общоизвестно е, че дизеловите двигатели са значително по-здрави от бензиновите, поради което частите им са по-тежки (мотовилков механизъм, биели и др.). Оразмеряването и балансирането на такъв двигател е наистина сложен проблем, чието решение се състои от поредица от интеграли и производни. Накратко, двигателят с вътрешно горене се състои от редица компоненти, всеки със собствено тегло и твърдост, които заедно образуват система от торсионни пружини. Такава система от материални тела, свързани с пружини, има тенденция да трепти с различни честоти по време на работа (при натоварване). Първата значима лента от честоти на трептене е в диапазона 2-10 Hz. Тази честота може да се счита за естествена и практически не се възприема от човек. Втората честотна лента е в диапазона 40-80 Hz и ние възприемаме тези вибрации като вибрации, а шума като рев. Задачата на дизайнерите е да премахнат този резонанс (40-80 Hz), което на практика означава преместване на място, където човек е много по-малко неприятен (около 10-15 Hz).

Колата съдържа няколко механизма, които премахват неприятните вибрации и шум (безшумни блокове, ролки, шумоизолация), а в основата е класически конвенционален дисков фрикционен съединител. В допълнение към предаването на въртящия момент, неговата задача е също така да гаси торсионните вибрации. Съдържа пружини, които в случай на нежелана вибрация компресират и поемат по-голямата част от енергията му. При повечето бензинови двигатели капацитетът на поглъщане на един съединител е достатъчен. Подобно правило важеше за дизеловите двигатели до средата на 90-те години, когато легендарният 1,9 TDi с ротационна помпа Bosch VP беше достатъчен с конвенционален съединител и класически едномасов маховик.

С течение на времето обаче дизеловите двигатели започнаха да осигуряват все по -голяма мощност поради все по -малък обем (брой цилиндри), културата на тяхната работа излезе на преден план и не на последно място натискът върху "маховика на триона" "също разработи все по -строги екологични стандарти. Като цяло, затихването на усукващите вибрации вече не може да бъде осигурено от класическата технология и затова необходимостта от двумасов маховик стана необходимост. Първата компания, която представи двумасовия маховик ZMS (Zweimassenschwungrad), беше LuK. Масовото му производство започва през 1985 г., а германското BMW е първият автомобилен производител, който проявява интерес към новото устройство. Маховикът с двойна маса претърпя редица подобрения оттогава, като планетарният зъбен механизъм ZF-Sachs в момента се счита за най-напредналия.

Двумасов маховик – дизайн и функция

Двумасовият маховик на практика функционира като конвенционален маховик, който също изпълнява функцията на амортизиране на торсионните вибрации и по този начин до голяма степен елиминира нежеланите вибрации и шум. Двумасовият маховик се различава от класическия по това, че основната му част - маховикът е гъвкаво свързана с коляновия вал. Следователно, в критичната фаза (до пика на компресия) той позволява известно забавяне на коляновия вал и след това отново (по време на разширението) известно ускорение. Въпреки това, скоростта на самия маховик остава постоянна, така че скоростта на изхода на скоростната кутия също остава постоянна и без вибрации. Двумасовият маховик предава кинетичната си енергия линейно към коляновия вал, силите на реакция, действащи върху самия двигател, са по-плавни и върховете на тези сили са много по-ниски, така че двигателят също вибрира и разклаща останалата част от двигателя по-малко. тяло. Разделянето на първична инерция от страна на двигателя и вторична инерция от страна на скоростната кутия увеличава инерционния момент на въртящите се части на скоростната кутия. Това премества резонансния диапазон към по-нисък честотен диапазон (rpm) от скоростта на празен ход и по този начин е извън диапазона на работните скорости на двигателя. По този начин торсионните вибрации, генерирани от двигателя, се отделят от трансмисията и шумът от трансмисията и ревът на каросерията вече не се появяват. Поради факта, че първичната и вторичната част са свързани чрез гасител на усукващи вибрации, е възможно да се използва диск на съединителя без торсионно окачване.

Двумасовият маховик служи и като така наречен амортисьор. Това означава, че помага за смекчаване на ударите на съединителя по време на смяна на предавките (когато оборотите на двигателя трябва да бъдат балансирани със скоростта на колелото) и също така помага за по-плавно стартиране. Въпреки това, еластичните елементи (пружините) в двумасовия маховик постоянно се уморяват и позволяват на маховика да се движи по-широко и по-лесно спрямо коляновия вал. Проблемът възниква, когато те вече са уморени - издърпват се напълно. Освен разтягане на пружините, износването на маховика означава и избутване на отворите на заключващите щифтове. По този начин маховикът не само не потиска трептенията (колебанията), а напротив, създава ги. Започват да се появяват спирания в крайните граници на въртене на маховика, най-често като удари при превключване на скорости, потегляне, просто във всички ситуации при включен или изключен съединител или при смяна на скорост. Износването също ще се прояви като рязко стартиране, прекомерна вибрация и шум около 2000 rpm или прекомерна вибрация на празен ход. Като цяло двумасовите маховици изпитват много по-голямо напрежение при по-малко цилиндрични двигатели (напр. три/четири цилиндри), където неравностите са много по-големи, отколкото при шестцилиндровите двигатели.

Структурно двумасов маховик се състои от първичен маховик, вторичен маховик, вътрешен амортисьор и външен амортисьор.

Как да повлияем / удължим живота на маховик с двойна маса?

Животът на маховика се влияе от неговия дизайн, както и от свойствата на двигателя, в който е монтиран. Същият маховик от същия производител изминава 300 км при някои двигатели, а при някои ще отнеме само половин порция. Първоначалното намерение беше да се разработят маховици с двойна маса, които да оцелеят до същата възраст (км) като цялата кола. За съжаление, в действителност маховикът често трябва да се смени много по -рано, много пъти преди диска на съединителя. В допълнение към дизайна на двигателя и самия двумасов маховик, проводникът оказва значително влияние върху експлоатационния му живот. Всички ситуации, водещи до предаване на удар в една или друга посока, намаляват експлоатационния му живот.

За да се удължи живота на двумасовия маховик, не се препоръчва често да се прави недозавиване на двигателя (особено под 1500 об/мин), да се натиска силно съединителя (за предпочитане без превключване при смяна на предавките) и да не се превключва на по-ниска предавка на двигателя (т.е. спирачка двигателят). само с разумна скорост). Често се случва при скорост от 80 км / ч да включите не втора предавка, а трета или четвърта и постепенно да преминете към по-ниска предавка). Някои производители препоръчват (в случая VW), че ако колата е паркирана със спряла кола на полегат наклон, първо трябва да се дръпне ръчната спирачка и след това да се включи предавка (задна или XNUMX-та скорост). В противен случай автомобилът ще се движи леко и двумасовият маховик ще влезе в така нареченото постоянно зацепване, причинявайки напрежение (разтягане на пружините). Затова е препоръчително да не се използва скорост на наклон и ако е така, само след спиране на автомобила с ръчна спирачка, за да не се предизвика леко движение и последващо продължително натоварване - затваряне на трансмисията, т.е двумасов маховик . Повишаването на температурата на диска на съединителя също е пряко свързано с намаляването на живота на двумасовия маховик. Съединителят прегрява, особено при теглене на тежко ремарке или друго превозно средство, шофиране извън пътя и т.н. Съединителят ще се отключи сам, дори ако двигателят е повреден. Трябва да се отбележи, че лъчистата топлина от диска на съединителя води до прегряване на различни компоненти на маховика (особено ако става въпрос за изтичане на смазка), което допълнително се отразява негативно на експлоатационния живот.

Ремонт - смяна на двумасов маховик и смяна с конвенционален маховик

Няма такова нещо като ремонт на прекомерно износен маховик. Ремонтът включва подмяна на маховика заедно с модула на съединителя (ламели, компресионна пружина, лагери). Целият ремонт е доста трудоемък (около 8-10 часа), когато се налага демонтаж на скоростната кутия, а понякога и на двигателя. Разбира се, не трябва да забравяме и финансите, където най-евтините маховици се продават за около 400 евро, а най-скъпите - над 2000 евро. Защо да сменяте диск на съединителя, който все още е в добро състояние? Но просто защото при сервизиране на диск на съединителя е въпрос на време да замине и този трудоемък процес, който е в пъти по-скъп от диска на съединителя, ще трябва да се повтори. Когато сменяте маховик, добра идея е да видите дали има по-усъвършенствана версия, която може да измине повече километри - разбира се, поддържана и одобрена от производителя на автомобила.

Много често можете да намерите информация за подмяна на двумасов маховик с класически, при който се използват ламели с торсионен демпфер. Както вече беше споменато в предишни статии, двумасов маховик, освен удобните си функции, изпълнява и функцията на демпфер на усукване на вибрации, който влияе отрицателно върху състоянието на движещите се части на двигателя (коляновия вал) или скоростната кутия. До известна степен амортизацията на вибрациите може да бъде елиминирана и от самата пружинена плоча, но не може да осигури същите характеристики като много по-мощния и сложен двумасов маховик. Освен това, ако беше толкова просто, отдавна щеше да се практикува от производителите на автомобили и техните финансови собственици, които постоянно работят за намаляване на разходите. Поради това обикновено не се препоръчва замяната на маховика с двойна маса с маховик с една маса.

Не подценявайте подмяната на износен маховик

Силно не се препоръчва отлагането на подмяната на прекомерно износен маховик. В допълнение към горните прояви съществува риск от разхлабване (отделяне) на която и да е част от маховика. В допълнение към разрушаването на самия маховик, двигателят или трансмисията също могат да бъдат повредени фатално. Прекомерното износване на маховика също влияе върху правилната работа на датчика за оборотите на двигателя. Тъй като пружинните елементи постепенно се износват, двете части на маховика се отклоняват все повече и повече, докато излязат извън допустимите отклонения, зададени в блока за управление. Понякога това води до съобщение за грешка, а понякога, напротив, управляващият блок се опитва да адаптира и управлява двигателя въз основа на неправилни данни. Това води до лошо представяне и в най-лошия случай проблеми при стартиране. Този проблем е особено често срещан при по-стари двигатели, където сензорът на коляновия вал открива движение от изходната страна на двумасовия маховик. Производителите са елиминирали този проблем, като са променили монтажа на сензора, така че при по -новите двигатели той открива скоростта на коляновия вал на входа на маховика.