Двухмассовый маховик принцип работы: Двухмассовый маховик. Что это такое, принцип работы. Поломки и ремонт, будет и видео версия

Информация о двухмассовых маховиках — МастерТурбо

Немного истории

Со времени создания первого двигателя прошло много десятилетий, но функциональная составляющая маховика оставалась неизменной вплоть до конца двадцатого века.

Этот увесистый, чаще всего чугунный диск, обеспечивал равномерное вращение коленчатого вала и аккумулировал кинетическую энергию на такте рабочего хода, преобразуя её во вращательную на «подготовительных» тактах, а также выводил поршни из мертвых точек. Двухмассовые маховики (ДММ) появились в начале 21 века в результате работы пытливых умов над проблемой гашения колебаний в двигателе, при переключении передач, резких ускорениях и прочего.

Раньше с этой проблемой справлялись при помощи демпфера крутильных колебаний, расположенного на ведомом диске сцепления, но наиболее эффективным решением гашения колебаний стал ДММ. Дело в том, что демпферы, располагающиеся в ведомом диске сцепления, с ростом мощностей и крутящих моментов современных двигателей, перестали справляться со своими функциями в должном объёме.

Максимальный угол, на который мог отклониться фрикционный диск от ступицы, составлял 10-12 градусов (в одну и другую сторону), в то время как ДММ позволяет расширить предел этого значения до 120 градусов (по 60 градусов на каждую сторону), без использования какого-либо демпфера в сцеплении.

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, без спец. Инструмента и подготовки. 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.

Маховик

Маховик — не слишком сложная по своему устройству деталь двигателя, решающая сложные задачи

Двигатель

Маховик – одна из важнейших деталей двигателя. Он выполняет сразу несколько функций. С помощью маховика осуществляется запуск двигателя. Благодаря этой детали двигатель соединяется с трансмиссией. Маховик является ведущим диском сцепления – через него крутящий момент от двигателя передается к коробке передач. Кроме того, маховик нужен для равномерного вращения коленвала двигателя.

Устройство и принцип работы маховика

Маховик представляет собой диск диаметром от тридцати до сорока сантиметров. Торец диска – зубчатый. Благодаря этому, он может сцепляться при помощи шестерней с валом стартера, что позволяет раскручивать коленвал двигателя при его запуске.

Двухмассовый маховик лишен главного преимущества обычного маховика — простоты конструкции. Поэтому некоторые производители отказываются ставить двухмассовые маховики на свои автомобили

Маховик крепится на конце коленчатого вала двигателя. С другой стороны маховик соединяется при помощи болтов с корзиной сцепления.

Принцип работы маховика можно легко понять, если посмотреть на игрушечный волчок. Как волчок раскручивается от руки, так и маховик начинает крутиться за счет вращения коленчатого вала. То, как долго волчок крутится, по сути, и есть запас энергии. Если в случае с игрушкой энергия растрачивается впустую, пока волчок не остановится, то  маховик эту энергию отдает обратно, помогая крутиться коленвалу.

Маховики разных конструкций

По конструкции все маховики можно разделить на три группы: сплошные, двухмассовые и облегченные.

В автомобилях чаще всего применяется сплошной маховик, который представляет собой чугунный диск со стальным зубчатым венцом на внешней поверхности. Именно он и поворачивает коленчатый вал при запуске стартера.

Маховик, применяющийся в автомобилях с АКПП упрощен до предела. По сути, его функция — служить шестерней, которую крутит бендикс стартера во время запуска двигателя

Еще одна система, которая широко применяется в автомобилях, — это двухмассовый (или демпферный) маховик, который служит не только для гашения вибрации, но и для борьбы с крутильными колебаниями коленвала.

Наконец, облегченный маховик – это прерогатива тюнингованных автомобилей и автомобилей с АКПП. Уже из его названия понятно, что основное достоинство такого маховика – сниженный вес. Масса маховика перераспределяется к краям диска, за счет чего он становится легче, в среднем, на 1,5 кг, за счет чего уменьшается инерция. Отдача двигателя при этом повышается примерно на 5%. В случае автомобилей с АКПП применение облегченного маховика обосновано тем, что часть веса добавляют присоединенные к нему вращающиеся детали, и, прежде всего, гидротрансформатор. 

Устройство двухмассового маховика

На устройстве двухмассового (демпферного) маховика стоит остановиться поподробнее. Такой маховик представляет собой два соединенных диска, между которыми находится пружинно-демпферное устройство. Пружина принимает на себя все вибрации и позволяет избавить трансмиссию от ненужных крутильных колебаний.

Двухмассовый маховик позволяет гасить вибрации и колебания, возникающие при вращении коленвала, снижать уровень шумов, уменьшать износ синхронизаторов, а также защищать трансмиссии от перегрузки. Кроме того, применение двухмассового маховика облегчает переключение передач. При этом из-за активной работы двухмассового маховика быстрее изнашивается пружинно-демпферная система, вследствие чего ее основной элемент, дуговая пружина, может выйти из строя и потребовать ремонта. Это и есть основной недостаток демпферного маховика, который не позволяет применять его на всех современных двигателях.

Замена двухмассового маховика Passat 2.0TDI. Принцип работы

Для чего нужен двухмассовый маховик?

В ходе рабочих циклов двигатель внутреннего сгорания генерирует крутильные колебания, которые передаются на трансмиссию. Эти колебания — причина гудения кузова и дребезжащих звуков, издаваемых КП. Они портят комфорт езды и повышают уровень шума. При создании двухмассового маховика главной целью была защита трансмиссии от крутильных колебаний, генерируемых маховой массой двигателя. Двухмассовый маховик обеспечивает практически полное гашение крутильных колебаний с помощью встроенной пружины/демпфера. Результат — отличный демпфер крутильных колебаний.

Устройство двухмассового маховика.

Стандартный двухмассовый маховик (DMF) состоит из ведущего диска (1) и ведомого диска (6). Две расцепленных массы соединяются с помощью пружиннодемпфирующей системы, закреплённой на шарикоподшипнике с глубоким желобом или на подшипнике скольжения (2) таким образом, что они могут вращаться относительно друг друга. Ведущее колесо с зубчатым венцом стартера приводится в движение двигателем. Оно привёрнуто к коленчатому валу. Дуговая пружина помещена в камеру, расположенную между крышкой ведущей массы (5) и ведущим диском. Пружиннодемпфирующая система состоит из дуговых пружин (3). Они установлены в направляющих, которые помещены желобе для дуговых пружин, и соответствуют требованиям к «идеальному» демпферу крутильных колебаний. Направляющие обеспечивают надлежащее направление движения пружин во время работы; смазка, заполняющая камеру, снижает трение между дуговыми пружинами и направляющей. Крутящий момент передаётся посредством фланца (4), приклёпанного к ведомому диску; выступы фланца расположены между дуговыми пружинами. Ведомый диск повышает момент инерционной массы коробки передач. Для более эффективного рассеивания тепла в устройстве применяются охлаждающие вентиляционные устройства. Пружиннодемпфирующая система помещена в двухмассовый маховик, поэтому обычно используется жёсткий диск сцепления, не имеющий гасителя крутильных колебаний.

Принцип работы двухмассового маховика прост и эффективен. Благодаря повышению момента инерции масс на входном валу коробки передач резонансный диапазон оборотов (1200 об/мин и 2400 об/мин) становится ниже диапазона оборотов двигателя Таким образом обеспечивается высокоэффективное гашение колебаний, генерированных двигателем, даже на холостом ходу.

Обычный маховик

Двухмассовый маховик

Обычный маховик

При использовании предыдущих версий — обыкновенного маховика и диска сцепления, снабжённого демпфером — крутильные колебания холостого хода передаются на коробку передач, вызывая соударения контактных поверхностей зубцов шестерён (звон коробки).

Двухмассовый маховик

Пружиннодемпферная система двухмассового маховика, напротив, гасит крутильные колебания, генерированные двигателем. Таким образом, не допускается соударений компонентов коробки передач, не раздаётся дребезжащих звуков, и требования большей комфортности езды полностью удовлетворяются.

Неравномерная работа двигателя, вибрации, шумы на холостом ходу, это и стало причиной обращения клиента в наш техцентр. Машина издавала шум на холостом ходу и во время движения.

Снимаем АКПП DSG6 DQ250 чтобы добраться до маховика.

Снимаем двухмассовый маховик

   

На видео представлена работа неисправного маховика. Работа маховика должна проверяться на двигателе, при снятой коробке. Большой люфт и стук при малейшем усилии. 

При неисправности маховика есть несколько возможных решений проблемы:

— ремонт двухмассового маховика

— покупка б/у маховика

— покупка нового двухмассового маховика

В нашем случае, клиент выбрал новый двухмассовый маховик LUK (оригинал).

   

Так работает новый маховик.  Для люфта необходимо приложить значительное усилие.

Устанавливаем маховик, ставим коробку. Шум пропал.

 

Назад к списку Поделиться статьёй:

Маховик двигателя ВАЗ

Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 732

Если рассматривать устройство и принцип работы ДВС, то рано или поздно придется столкнуться с таким изделием, как маховик. По своему конструктивному исполнению он не представляет чего-то сложного, но выполняемые им функции чрезвычайно важны, и непонятно, каким образом можно обойтись без него.

Что такое маховик в автомобиле?

По сути дела, маховик двигателя является составной частью нескольких самостоятельных систем. К его функциям можно отнести:

• уменьшение колебаний при вращении коленвала ДВС. В этом случае маховик выступает как часть двигателя;
• передачу момента на КПП от силового агрегата. Маховик кроме всего прочего является первичным диском сцепления;
• передачу момента на коленвал от стартера. Через венец маховика от стартера поступает момент для раскручивания коленвала и запуска двигателя.

Чтобы лучше понять принцип его работы и те возможности, которые реализует конкретное устройство, надо рассмотреть отдельно каждый случай применения.

Для чего нужен маховик

1. Как элемент ДВС. Основное, если так можно сказать, самое первое его применение. Понять выполняемые в этом случае функции поможет фото
   Здесь: 1 – шейка шатунная, 2 – противовес, 3 – маховик с венцом 4 – коренная шейка, 5 – коленвал.
   Работа четырехтактного ДВС подразумевает, что энергия от сгорания топлива появляется неравномерно из-за того, что в разных цилиндрах этот процесс происходит в разное время. Такое ее поступление обуславливает изменяющийся во времени момент на валу ДВС. Для сглаживания этих пульсаций, а также любых неравномерностей при вращении коленвала, предусмотрено использование маховика, выступающего своеобразным аккумулятором кинетической энергии.
2. Полученный крутящий момент необходимо передать на колеса, и опять в этом процессе не обойтись без маховика. Такое его назначение основано на том, что он используется в качестве первичного вала сцепления, как показано на фото:
   1 – маховик, 2 – сцепление в сборе.
   В данном случае от маховика сцепление получает крутящий момент, выдаваемый ДВС, а затем передает его дальше на КПП. Не касаясь того, как организовано взаимодействие маховик-сцепление, стоит только отметить, что здесь он выступает в двоякой роли – как оконечный элемент ДВС, на который поступает развиваемый крутящий момент, и как часть сцепления, этот момент получающий.
3. Использование маховика при запуске ДВС. Такое его применение показано на фото ниже:
   Принцип работы, в этом случае, следующий – при повороте ключа зажигания реле вводит в зацепление венец маховика и шестеренку на валу стартера. Стартер начинает крутиться, создаваемый им момент раскручивает маховик и, соответственно, коленвал двигателя. Он запускается, после чего венец маховика и стартер разъединяются. Теперь должно быть понятно, для чего нужен венец.

Обычный, демпферный маховик и другие его виды

Конструктивно различают такие виды его исполнения:

• сплошной или обычный;
• двухмассовый или демпферный;
• облегченный.

Наиболее распространенным является сплошной маховик. По сути дела – это обычный металлический диск, на котором по торцу выполнен венец.

Для разных моделей автомобиля используется свое исполнение, обычно диаметр диска тридцать-сорок сантиметров. Как пример можно привести диск ВАЗ 2101, его вес равен 6,7 кг, а диаметр сцепления двести мм, тогда как для ВАЗ 2110 – вес 6,3 кг. Не существует единого варианта для любых моделей, на все ВАЗ, например, такие как 2112, 2114, 2110, применяется свое исполнение.

Двухмассовый маховик, принцип работы

Однако зачастую это не самый лучший вариант маховика, используемого на автомобиле. Дело в том, что ДВС работает неравномерно, кроме того режимы движения постоянно меняются (ускорение, замедление), что приводит к дополнительным нагрузкам на коленвал. Пусть будет самая простая ситуация – автомобиль движется равномерно и прямо. Впереди освобождается дорога, предположим, что трактор свернул в сторону, получив свободное пространство, водитель начинает разгоняться.

При этом возникает несколько дополнительных источников нагрузки. Неравномерность процессов воспламенения топлива приводит к тому, что коленвал вращается также неравномерно. Ее частично сглаживает маховик. Но есть еще одна особенность – при ускорении автомобиля коленвал раскручивается с большей частотой, чем работал раньше.

Для вала она превышает частоту вращения маховика, вал уже раскрутился, а маховик, благодаря своей инерционности, – нет, вследствие чего возникают дополнительные нагрузки, так называемые «крутильные колебания». Они передаются в трансмиссию, в результате чего появляется дополнительный стук, вибрация в КПП и прочие подобные подарки. Выходом из такой ситуации может стать использование двухмассового маховика.

Что же это за устройство, позволяющее добиться отличного результата? Двухмассовый маховик показан на фото, по сути дела, он представляет собой два диска, соединённых между собой пружинами.

Конструктивное исполнение конкретного двухмассового устройства может быть отличным от показанного выше. В любом случае – это два диска, соединенных подшипником. Первый диск крепится на коленвал, и на нем располагается венец для подключения стартера, второй связан со сцеплением. Между дисками установлена пружинная демпферная система. Диски имеют возможность вращаться друг относительно друга, при этом пружины гасят рывки и различные колебания, возникающие при работе ДВС.

Такой двухмассовый маховик обеспечивает защиту деталей сцепления от рывков и ударов, позволяет уберечь трансмиссию от перегрузок, снижает износ синхронизаторов.

Однако не все хорошо, во всяком случае, двухмассовый маховик не может похвастаться широким применением, например, как обычный маховик ВАЗ 2108.

А все дело в том, что при движении на малых оборотах, особенно на автомобилях с дизельными двигателями, обладающими при этом повышенным моментом, неравномерность воспламенения топлива максимальна. Следствием движения в таком режиме будет возникновение значительных крутильных колебаний, приводящих к увеличенному уровню нагрузки на демпферные пружины. В результате чего двухмассовый маховик выходит из строя.
Стоит отметить, что кроме двухмассового маховика есть и другие его разновидности, но это тема уже отдельного разговора.

Что используют в автомобилях ВАЗ?

Нет ничего удивительного, что для машин ВАЗ, например таких, как 2112, 2114, 2110, как уже отмечалось, используются разнообразные маховики. В авто этого семейства применяют обычный, а не двухмассовый маховик. Правда, для представителя каждого семейства ВАЗ он свой, отличающийся весом и размерами диска сцепления.

Так, на всю классику ВАЗ ставится маховик от 2101, на Ниву и Шеви Ниву – от 21213. Восьмерки комплектуются изделиями от 2109. Десятки, Калины, Приоры, Гранты используют маховик от ВАЗ 2110. Все виды маховиков, от ВАЗ различных семейств, например таких, как 2112, 2114, 2110, отличаются различным посадочным местом, внешним диаметром и венцом.

Роль и значение маховика в ДВС переоценить трудно, да наверное, просто невозможно. Именно он сглаживает рывки, создает нормальные условия для работы трансмиссии и уменьшает вибрацию от мотора, передаваемую на кузов. С целью повышения его эффективности используются различные конструкции, хотя зачастую и исполнение в виде обычного диска вполне успешно работает в двигателе.

Мне нравится1Не нравится

Что еще стоит почитать

Двухмассовый маховик – особенности устройства и причины поломки

Бытующее мнение, что механическая трансмиссия представляет собой простейшее устройство, предназначенное для переключения скоростей, весьма ошибочно. Это сложный механизм, включающий в себя множество узлов и агрегатов. Одним из них является двухмассовый маховик, предназначенный демпфировать вибрации двигателя.

Принцип работы

 Двухмассовый маховик состоит из двух дисков, которые соединены между собой при помощи пружинно-демпферного устройства. Принцип работы маховика достаточно прост – один диск закрепляется к коленвалу двигателя, а второй непосредственно к коробке передач. При отклонении первого диска демпферная конструкция растягивается вместе с ним. Когда угол отклонения станет максимальным, момент передается на второй диск и большая часть вибраций поглощается в пружинно-демпферной части маховика.

По своему предназначению двухмассовый маховик выполняет следующие задачи:

• гасит вибрационные колебания коленчатого вала двигателя;
• обеспечивает плавное и легкое включение скоростей;
• предотвращает лишние вращательные движения трансмиссии и ее перегруз;
• способствует экономии топлива;
• минимизирует износ синхронизирующих элементов.

Распространенные причины поломок двухмассового маховика

При неисправности маховика эффективность демпфирования колебаний существенно снижается. Наиболее распространенной причиной выхода из строя агрегата является его перегрев в результате неправильной эксплуатации трансмиссии (например, езда с пробуксовкой). Также возможна поломка в результате частой остановки двигателя, неисправности в работе системы зажигания, разные значения компрессии в цилиндрах или вождение авто преимущественно с низкой частотой вращения коленвала двигателя.

Первыми признаками выхода из строя служат:

• своеобразные щелчки при начале движения или наборе скорости;
• сильная вибрация, пропадающая при высоких оборотах;
• скрипы при запуске или глушении двигателя.

В случае появления хоть одного из перечисленных признаков следует незамедлительно обратиться к специалистам для проведения диагностики и последующего ремонта.

В Санкт-Петербурге ремонт двухмассовых маховиков осуществляет компания Smagresta, существующая на рынке с 2009 года. Восстановление и ремонт проводится по европейской технологии с использованием современного оборудования.

Принцип работы сцепления. Статьи компании «АвтоТехноШик»

кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

фрикционное сцепление;
гидравлическое сцепление;
электромагнитное сцепление.

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:

однодисковое сцепление;
двухдисковое сцепление;
многодисковое сцепление.

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

маховик;
картер сцепления;
нажимной диск;
ведомый диск;
диафрагменная пружина;
подшипник выключения сцепления;
муфта выключения;
вилка сцепления.

Схема однодискового сцепления

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая ― с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.

Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.

На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления ― нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот ― лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название ― выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.

Схема двухдискового сцепления

На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.
Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

Двухмассовый маховик: особенности работы и устройство

Двигатель внутреннего сгорания любого типа не может работать без такой важной детали, как маховик. Этот элемент является аккумулятором кинетической энергии, и обеспечивает достаточную степень сжатия горючей смеси во время работы силовой установки. Помимо этого маховик является главной деталью механизма сцепления, а также играет важную роль при запуске двигателя. Внешняя часть маховика оборудована зубчатым венцом, который входит в зацепление с шестерней муфты свободного хода электростартера. До недавнего времени использовались обычные моховики, которые собой представляли круглую и плоскую болванку, но на современных автомобилях всё чаще устанавливают двухмассовые маховики.

 

Как устроен двухмассовый маховик

Это устройство внешне напоминает металлический диск, который с одной стороны имеет крепление для коленвала, а другая его часть соединяется с первичным валом коробки передач. Маховик двухмассового типа также оснащен зубчатым венцом, но внутри этого маховика есть еще одно устройство – гаситель крутильных колебаний. Ранее этот гаситель был интегрирован в диск сцепления, но в современных автомобилях это устройство установлено в двухмассовый маховик, который можно приобрести на renix. com.ua прямо сейчас. Этот элемент по сути имеет более сложную конструкцию, нежели маховик обычного типа, и состоит из двух дисков, поэтому и называется двухмассовым. Между собой диски соединяются при помощи подшипника, а крутильные колебания демпфируются за счёт металлических пружин. Именно посредством пружин крутящий момент передаётся от диска, который соединён с коленвалом диску, что закреплен на первичном валу КПП. Пружины имеют дуговую форму, и помещены в специальную полость. Эта полость, как правило, заполняется специальной смазкой.

Основными элементами двухмассового маховика являются:

1. Первичный диск.
2. Вторичный диск.
3. Подшипник.
4. Две дуговых пружины.
5. Фланец.
6. Крышка уплотнения.

Принцип работы

Во время работы силовой установки коленчатый вал вращает первичный диск двухмассового маховика. Через две дуговые пружины крутящий момент передаётся вторичному диску, который закреплён на первичном валу коробки передач. Дуговые пружины выполняют роль демпфера, и нивелируют все толчки и рывки трансмиссии, которые возникают при наезде автомобиля на любое препятствие. Гаситель крутильных колебаний, который интегрирован в двухмассовый маховик, является более эффективным устройством, нежели обычный гаситель, что используется в устаревших дисках сцепления.

Что такое двухмассовый маховик и как он работает? Инженер

Двухмассовый маховик, или DMF, является крупным технологическим достижением в автомобильных системах трансмиссии

Стремление к устойчивому развитию в транспортном секторе привело к гибридной и электрической революции, но даже в обычных транспортных средствах с бензиновым двигателем произошел значительный прогресс в экономии топлива, что привело к снижению общих выбросов CO ₂ .

Большая часть этих достижений является прямым результатом меньших двигателей.Автопроизводители сейчас проектируют автомобили с трех- и даже двухцилиндровыми двигателями, и, хотя эти двигатели меньшего размера добились успеха в снижении расхода топлива, теперь их просят обеспечить крутящий момент и мощность гораздо более крупных двигателей. В результате значительно увеличивается вибрация и шум, особенно на низких скоростях.

Как автомобильная промышленность справилась с этой повышенной вибрацией и шумом? Двухмассовый маховик .

DMF действует почти так же, как традиционный одиночный маховик — они обеспечивают прямой контакт между двигателем и узлом сцепления в механических коробках передач.Отличия DMF от одиночных маховиков заключается не только в наличии двух маховиков, а не в одном — все дело в том, что происходит между двумя маховиками.

В DMF

между маховиками имеется ряд пружин, которые действуют как гасители колебаний. Там, где вибрации и шуму в трансмиссиях, использующих один маховик, некуда идти, кроме как непосредственно в систему трансмиссии, пружинная система DMF гасит эту вибрацию двигателя, в результате чего снижается уровень шума, повышается комфорт для водителя и увеличивается срок службы трансмиссии.

В чем обратная сторона? Установка DMF обычно означает более высокие затраты на техническое обслуживание для водителей. Замена сцепления часто требовала замены DMF одновременно, а установка DMF традиционно была дорогостоящей и отнимала много времени для мастерских.

Но некоторые недавние разработки делают замену DMF намного более доступной.

Основные производители ДМФ, такие как Valeo, производят ДМФ, которые механики легко монтируют и не требуют специальных инструментов, что означает значительное снижение затрат на установку.

Valeo также недавно представила новый тип DMF, VBlade ^TM . Вместо набора пружин между двумя маховиками в VBlade ^TM используются два глушителя вибрации. В результате получается невероятно прочный DMF, который означает снижение затрат на техническое обслуживание для водителей.

Двухмассовые маховики Valeo VBladeTM DMF

оказались настолько успешными в снижении вибрации и шума, что теперь каждый второй автомобиль, сходящий с конвейера, оснащен DMF *.Скорее всего, он сейчас у вас в машине.

По мере того, как такие производители, как Valeo, продолжают развивать технологию DMF, повышая их долговечность и снижая стоимость, DMF выглядят так, как будто они станут основной частью автомобильных систем трансмиссии на долгие годы.

* Источник: valeoservice.co.uk

Двухмассовый маховик (DMF) — Страница 2 — x-engineer.org

Работа и компоненты DMF

Существуют различные технологии, доступные для фильтрации вращательных колебаний коленчатого вала.Все эти технологии можно разделить на три основные категории:

1. активное демпфирование : в этом случае используется активный компонент (демпфер), который может создавать силу, противоположную силе вибрации коленчатого вала; таким образом гасятся колебания, что обеспечивает плавное вращение коленчатого вала; этот метод дает наилучшие характеристики снижения вибрации, но требует высокой стоимости; кроме того, активный компонент требует внешнего источника энергии и не имеет требуемой надежности для автомобильных приложений
2. полуактивное демпфирование : аналогично технологии активного демпфирования, но с меньшими требованиями к внешнему питанию
3. пассивное демпфирование : подразумевает использование пассивного компонента, который не требует внешней энергии, но может рассеивать энергию; наиболее распространенные применения обычно состоят из пружины и демпфера; это наиболее экономичное решение с разумно хорошей характеристикой снижения вибрации.

Одним из эффективных и экономичных решений для уменьшения вращательных (крутильных) колебаний является использование DMF , что является аббревиатурой от Dual Mass Flywheel . Двухмассовый маховик (DMF) является пассивным демпфирующим элементом, и его основная функция заключается в изоляции трансмиссии / трансмиссии от вибрации, создаваемой двигателем внутреннего сгорания. Этот метод также улучшит общее шумовое поведение автомобиля и снизит расход топлива.

Изображение: Принцип работы обычного маховика Кредит: LuK

Изображение: Принцип работы с двухмассовым маховиком (DMF) Кредит: LuK 1 — двигатель 2 — сцепление 3 — трансмиссия 4 — демпфер кручения (вращения) 5 — первичная масса 6 — вторичная масса 7 — маховик

По сравнению с обычным маховиком, имеющим одну массу, стандартный DMF состоит из первичной массы масса и вторичная масса . Две массы разъединены и соединены системой с пружинами и амортизаторами. Обе массы поддерживаются радиальным шарикоподшипником или подшипником скольжения, поэтому они могут вращаться друг относительно друга. Жесткость пружины и характеристики демпфирования имеют решающее значение для определения
рабочих характеристик двухмассового маховика.

Первичная масса (2) (см. Рисунок ниже) плотно прикручена к коленчатому валу, к ней прикреплена коронная шестерня стартера (1), и она приводится в движение двигателем. Вместе с основной крышкой (6) он охватывает полость, которая образует канал дуговой пружины.

Изображение: Разрез двухмассового маховика (DMF)
Кредит: LuK

Основными компонентами системы пружина-демпфер являются дуговые пружины (3). Они размещаются в направляющих в каналах дуговых пружин и с минимальными затратами удовлетворяют требованиям «идеального» демпфера кручения. Направляющие обеспечивают правильное направление пружин во время работы, а смазка вокруг пружин снижает износ между ними, направляющими и каналами.

Между первичной и вторичной массами крутящий момент передается через фланец (5).Фланец приклепан к вторичной массе (7) так, чтобы его крылья располагались между дуговыми пружинами.

Вторичная масса способствует увеличению момента инерции массы со стороны редуктора. Вентиляционные отверстия обеспечивают эффективное рассеивание тепла, образующегося при трении сцепления. Поскольку DMF имеет встроенную систему пружинного демпфера, обычно используется жесткий диск сцепления без демпфера крутильных колебаний.

Изображение: Стандартный двухмассовый маховик (DMF)
Кредит: LuK

1 — коронная шестерня стартера
2 — первичная масса
3 — дуговые пружины
4 — подшипник скольжения
5 — фланец
6 — первичная крышка (поперечное сечение )
7 — вторичная масса

Изображение: Детали двухмассового маховика (DMF)
Кредит: Valeo

1 — стартовое кольцо
2 — первичная масса
3 — фрикционные шайбы
4 — подшипник или втулка
5 — ведомый диск
6 — дуговые пружины и направляющие пружины
7 — крышка
8 — вторичная масса

В автомобиле с обычным маховиком и тормозным диском сцепления крутильные колебания в диапазоне холостого хода передаются практически без фильтрации на коробку передач и вызывают зубья шестерни. края сбить (дребезжание коробки передач).С другой стороны, система пружинного демпфера DMF фильтрует крутильные колебания, вызванные двигателем. Это предотвращает столкновение компонентов коробки передач друг с другом — дребезжание не происходит, и требования водителя к более высокому комфорту полностью удовлетворяются.

Принцип действия двухмассового маховика прост и эффективен. Из-за дополнительной массы на входном валу трансмиссии диапазон крутящего момента вибрации, который обычно составляет от 1200 до 2400 об / мин с оригинальными торсионными демпферами, перемещен в более низкий диапазон резонансной скорости.Это обеспечивает отличное гашение вибрации двигателя даже на холостом ходу.

Изображение: Передача крутильных колебаний с помощью обычного маховика Кредит: LuK

Изображение: Передача крутильных колебаний с помощью DMF Кредит: LuK

Двухмассовый маховик (DMF) позволил изолировать вращательные колебания двигателя внутреннего сгорания от остальной части трансмиссии. Нежелательный дребезжащий шум коробки передач был устранен, а стрела кузова значительно уменьшена.Также стало возможным управлять автомобилем на очень низких оборотах двигателя за счет увеличения крутящего момента на низких оборотах и, следовательно, снижения расхода топлива.

Есть много других рабочих моментов, которые также необходимо учитывать при разработке двухмассового маховика (DMF). Во-первых, двигатель должен быть запущен, а затем остановлен в конце поездки и, возможно, также на светофоре. Сама поездка начинается с запуска автомобиля. Изменения в положении педали акселератора, а также переключение передач вызывают изменения нагрузки на трансмиссию или автомобиль движется по инерции без нагрузки.Это лишь некоторые из дополнительных рабочих мест, в которых существует высокий спрос на комфорт.

Во всех этих рабочих точках DMF значительно снижает шум, вращательную вибрацию и общий комфорт автомобиля.

Изображение: Влияние DMF на комфорт автомобиля
Кредит: LuK

Первичная масса соединена с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания. Первичная масса DMF и коленчатого вала объединяются вместе, образуя целостную инерцию.По сравнению с обычным маховиком основная масса DMF значительно более гибкая, что помогает уменьшить нагрузку на коленчатый вал. Кроме того, первичная масса вместе с первичной крышкой образует канал дуговой пружины, который обычно делится на две части, разделенные стопорами дуговой пружины.

Первичная масса представляет собой штампованный стальной элемент с достаточным моментом инерции массы. В некоторых случаях он мог быть сделан из чугуна. Для запуска двигателя коронная шестерня стартера располагается на первичной массе.В зависимости от типа ДМФ он бывает сварным или холодным прессованием.

Изображение: Стандартный двухмассовый маховик (DMF) — пружина Кредит: LuK 1 — первичная крышка 2 — упор пружины дуги 3 — первичная масса

Изображение: Стандартный двухмассовый маховик (DMF ) — первичная масса Кредит: LuK 1 — коронная шестерня стартера 2 — первичная масса

Крышка приварена к первичной массе с образованием герметичной камеры, содержащей изогнутые пружины, направляющие пружины и смазка.

Изображение: крышка двухмассового маховика (DMF)
Кредит: Valeo

Крутящий момент двигателя передается от первичной массы к вторичной массе через дуговые пружины и ведущий диск. Благодаря опоре между первичной и вторичной массами возможно независимое радиальное перемещение масс. Как и в случае с жестким (одномассовым) маховиком, мощность передается через муфту, которая прикреплена болтами к вторичной массе. Однако решающее различие состоит в том, что крутящий момент двигателя теперь в значительной степени свободен от вращательной вибрации, т.е.е. это модулируется. По этой причине в большинстве случаев можно отказаться от диска сцепления с демпфированием кручения, если используется DMF.

Изображение: вторичная масса двухмассового маховика (DMF)
Кредит: Valeo

Вторичная масса представляет собой чугунный компонент. Одна сторона обработана, чтобы сформировать поверхность трения диска. Вторичная масса передает крутящий момент двигателя на сцепление, а затем на коробку передач и колеса.

Изображение: Стандартный DMF — вторичная масса — сторона коробки передач Кредит: LuK 1 — Поверхность болтов сцепления 2 — Поверхность трения диска сцепления 3 — Отвод тепла

Изображение: Стандартный DMF — вторичная масса — сторона двигателя Кредит: LuK 1 — отверстие под заклепку

Подшипник в первичной массе служит вращающимся соединением с вторичной массой.Он должен не только поглощать связанные с весом радиальные силы вторичного маховика и муфты, но также и осевые силы, создаваемые высвобождающей силой при расцеплении.

Изображение: Стандартный двухмассовый маховик (DMF) — подшипник
Кредит: LuK

1 — опора подшипника
2 — подшипник скольжения
3 — шариковый подшипник

Двухмассовый маховик (DMF) использует два разных типа подшипников:

• шарикоподшипник : когда началась разработка DMF, можно было использовать большие шарикоподшипники из-за относительно простой конструкции внутренних компонентов; однако постоянно растущие требования к гашению вращательной вибрации потребовали дополнительных компонентов в DMF; по этой причине необходимо было создать дополнительное строительное пространство; это привело к систематическому уменьшению диаметра шарикового подшипника; небольшие шарикоподшипники позволяют интегрировать дополнительные гасители вибрации с нейтральным пространством и, таким образом, повышать эффективность DMF.

• подшипник скольжения : по сравнению с шариковыми подшипниками подшипники скольжения занимают меньше места и имеют более простую конструкцию; несмотря на низкие производственные затраты, они могут использоваться повсеместно и, при необходимости, могут быть сконструированы так, чтобы допускать осевое перемещение.

Изображение: Стандартный DMF — шарикоподшипник Кредит: LuK

Изображение: Стандартный DMF — подшипник скольжения Кредит: LuK

Первичная масса оснащена точеной ступицей, на которой установлен крупногабаритный шарикоподшипник.Фланец ступицы с гнездом подшипника (повернутым или вытянутым) устанавливается на первичную массу. Седло подшипника можно отрегулировать для установки небольшого шарикового подшипника, как показано здесь, или подшипника скольжения.

Изображение: Стандартный двухмассовый маховик (DMF) — размер подшипника
Кредит: LuK

1 — первичная масса с гнездом подшипника на ступице
2 — ступица
3 — шарикоподшипник большого размера
4 — поперечное сечение первичной массы с ступица и крупногабаритный шарикоподшипник

Подшипники скольжения по сравнению с шариковыми подшипниками занимают меньше места и имеют более простую конструкцию. Несмотря на низкие производственные затраты, они могут применяться повсеместно и, при необходимости, могут быть сконструированы так, чтобы допускать осевое перемещение.

Изображение: Стандартный двухмассовый маховик (DMF) — подшипник скольжения Кредит: LuK 1 — втулка подшипника скольжения с покрытием 2 — опора подшипника на фланце подшипника

Изображение: Стандартный DMF — малый подшипник Предоставлено: LuK 1 — малогабаритный шарикоподшипник 2 — опора подшипника

Задача ведущего диска заключается в передаче крутящего момента от первичной массы через дуговые пружины к вторичному маховику; Другими словами, от двигателя до сцепления.Диск привода плотно приклепан к вторичной массе, а ее крылья (стрелки) находятся между каналом дуговых пружин первичной массы. Зазор между упорами дуговой пружины в канале дуговой пружины достаточно велик, чтобы приводная пластина могла вращаться.

Жесткая ведущая пластина приклепана непосредственно к вторичной массе. Это позволяет использовать крылья приводного диска с разной симметрией, что положительно сказывается на изоляции вибрации. Самая простая форма — это симметричная приводная пластина, в которой тяга и толкающая сторона идентичны.Таким образом, нагрузка прикладывается к дуговым пружинам как через внешнюю, так и через внутреннюю области концевого витка.

Изображение: DMF — ведущий диск Кредит: LuK 1 — ведущий диск 2 — ведущий диск

Изображение: DMF — ведущий диск Кредит: LuK 1 — отверстие пружины 2 — направляющие 3 — упор пружины дуги в первичной массе 4 — нажимная пружина 5 — ведомый диск

Ключевой функцией DMF является изоляция трансмиссии от вибрации, создаваемой двигателем.Чтобы компенсировать постоянно увеличивающиеся крутящие моменты двигателя при неизменном пространстве для установки, кривые закрутки дуговых пружин должны подниматься более круто. Следовательно, их способность гасить вибрации ухудшается. Использование внутренних демпферов без трения помогает улучшить устранение вибрации при ускорении. Как ведущая пластина, так и боковые панели имеют отверстия для пружин, в которых размещены прямые пружины сжатия. Превосходные характеристики гашения вибрации DMF с внутренним демпфером гарантируются даже в самых высоких диапазонах крутящего момента.

При высоких оборотах двигателя возникающие центробежные силы прижимают дуговые пружины наружу к направляющим, и катушки отключаются. Следовательно, дуговая пружина становится жесткой, и действие пружины частично теряется. Для обеспечения достаточного действия пружины в приводной пластине установлены прямые нажимные пружины. Благодаря меньшей массе и монтажному положению на меньшем радиусе эти пружины подвержены меньшей центробежной силе. Кроме того, выпуклая форма верхнего края окон пружин помогает минимизировать трение.Это гарантирует, что ни трение, ни эффективная жесткость пружины не увеличиваются при увеличении частоты вращения двигателя.

Изображение: Двухмассовый маховик (DMF)
Кредит: LuK

1 — ведущий диск
2 — удерживающая панель
3 — фрикционная накладка

При попытке очень быстро отрегулировать частоту вращения двигателя в соответствии с частотой вращения коробки передач первичный вал, возникают внезапные пиковые нагрузки, так называемые удары. Таким образом, например, удар может быть вызван внезапным зацеплением, приводящим к остановке двигателя.Здесь дуговые пружины на короткое время полностью сжимаются, что приводит к непропорциональному увеличению нагрузки на ведомый диск. В случае жестких приводных дисков и дисков с внутренним демпфированием частые удары могут привести к деформации материала, что приведет к поломке крыльев ведущего диска.

Одним из способов компенсации ударов и минимизации материального ущерба является приводной диск с фрикционной муфтой. В этом случае ведомый диск выполнен в виде диафрагменной пружины. Он предварительно натянут и позиционируется двумя приклепанными стопорными пластинами с тонкой фрикционной накладкой. В поперечном сечении это образует вилкообразное приспособление, которое позволяет скользить приводной пластине. В случае удара приводная пластина теперь может вращаться в удерживающих пластинах. Избыточная энергия рассеивается в виде теплоты трения. Таким образом, нагрузка на крылья ведущего диска сводится к минимуму.

Изображение: Стандартный DMF — регулирующий диск
Кредит: LuK

Во время процесса запуска DMF ненадолго работает в диапазоне резонансных частот. Когда это происходит, крылья приводного диска неоднократно ударяют по дуговой пружине с не тормозящей силой, создавая при этом шум.Эффективным средством противодействия здесь является дополнительное фрикционное устройство , регулирующая фрикционную пластину . Это приводит к задержке вращения ведущего диска в определенном рабочем диапазоне. В результате ведущая пластина может вращаться над вторичной массой в диапазоне заданного угла (α) без заметного сопротивления. Только за пределами заданного угла, т. е. при больших углах поворота, возникает дополнительное трение. Таким образом можно устранить шумы, возникающие при запуске или изменении нагрузки.

Во время запуска двигателя возникает большой угловой прогиб между первичной и вторичной массами. Чтобы ограничить этот прогиб и помочь улучшить запуск двигателя, в некоторых областях применения добавляются фрикционные шайбы . Они не работают в режиме движения.

Изображение: Двухмассовые фрикционные шайбы маховика (DMF)
Кредит: Valeo

Системы DMF помогают улучшить шумовые характеристики автомобиля за счет использования специальных конструкций демпфера крутильных колебаний. В результате создается меньше шума и снижается расход топлива.Для оптимального использования доступного пространства винтовая пружина с большим количеством витков установлена ​​полукругом. Пружина дуги лежит в пружинном канале DMF и поддерживается направляющей. Во время работы витки дуговой пружины скользят по направляющей и создают трение и тем самым демпфируют. Для предотвращения износа дуговых пружин контактные поверхности смазываются смазкой. Оптимизированная форма направляющих пружины помогает значительно снизить трение.Помимо улучшенного гашения вибрации, дуговые пружины помогают снизить износ.

Изображение: Стандартный DMF — дуговая пружина Кредит: LuK 1 — направляющая 2 — дуговая пружина

Изображение: Стандартный DMF — одинарная пружина Кредит: LuK

Благодаря Благодаря разнообразию конструкций дуговых пружин можно изготавливать двухмассовую систему маховика, точно соответствующую индивидуальным характеристикам нагрузки для каждого типа транспортного средства. Используются дуговые пружины различной конструкции и характеристик.Наиболее частые типы:

• одноступенчатые пружины
• двухступенчатые пружины: либо в параллельном расположении в одной из различных схем, либо в рядном расположении
• демпфирующие пружины

на практике типы пружин применяются в различных комбинациях. Жесткость пружины и характеристика демпфирования имеют решающее значение для определения рабочих характеристик двухмассового маховика.

Преимущества дуговой пружины:

• высокое трение при большом угле поворота (процесс запуска) и низкое трение при малом угле поворота (перебег)
• меньшее усилие срабатывания (жесткость пружины) благодаря гибкому использованию пространства (в сравнение с системами с несколькими одинарными пружинами)
• Можно интегрировать гашение ударов (демпфирующая пружина)

Изображение: Стандартный DMF — одноступенчатая параллельная пружина Кредит: LuK

Изображение: Стандартный DMF — два -ступенчатая параллельная пружина Кредит: LuK

Базовая версия дуговой пружины — одинарная пружина .Он характеризуется большим объемом пружины и, как следствие, высокой демпфирующей способностью. Однако из-за своей простой конструкции он предлагает лишь ограниченные возможности для удовлетворения растущих требований к комфорту. По этой причине современные DMF редко оснащаются одинарными пружинами.

В настоящее время наиболее часто используются дуговые пружины , одноступенчатые параллельные пружины . Он состоит из внешней и внутренней пружины примерно одинаковой длины. Две пружины расположены параллельно. Их индивидуальные характеристики складываются в кривую настройки пружины.

Изображение: двухступенчатая изогнутая пружина DMF
Кредит: Valeo

В двухступенчатых параллельных пружинах две дуговые пружины снова расположены одна внутри другой. Однако внутренняя пружина короче, поэтому включается позже. Кривая намотки внешней пружины согласовывается с требованиями автомобиля при запуске двигателя. Здесь нагрузка применяется только к более мягкой внешней пружине, что позволяет системе быстрее проходить критический диапазон резонансной скорости. В более высоком и максимальном диапазонах крутящего момента нагрузка также действует на внутреннюю пружину.На втором этапе одновременно работают как внешние, так и внутренние пружины. Взаимодействие обеих пружин обеспечивает хорошее демпфирование на всех оборотах двигателя.

Изображение: Стандартный DMF — трехступенчатая параллельная пружина
Кредит: LuK

Трехступенчатая дуговая пружина состоит из одной внешней пружины и двух внутренних пружин разной длины, расположенных на одной линии. Эта конструкция сочетает в себе преимущества параллельного и рядного расположения и, следовательно, обеспечивает оптимальное демпфирование кручения при каждом крутящем моменте двигателя.

Конфигурация пружин в двухмассовых маховиках первого поколения была идентична обычным торсионным демпферам, в которых пружины сжатия установлены в радиальном направлении близко к центру и поэтому могут обеспечивать только ограниченную пружинную способность. Этой конструкции было достаточно, чтобы изолировать вибрацию в 6-цилиндровых двигателях, поскольку они создают низкие резонансные скорости.

Напротив, 4-цилиндровые двигатели вызывают более высокие неровности и, как следствие, более высокие резонансные скорости. Перемещение пружин по направлению к внешнему краю и использование пружин высокого давления с диаметрами увеличило пропускную способность демпфера в 5 раз, не занимая больше места.

Изображение: DMF design evolution
Кредит: LuK

Первичная сторона двухмассового маховика (показан синим цветом) состоит из формованных деталей из листового металла, которые образуют канал пружины, и литой ступицы. Вторичная сторона двухмассового маховика (показана красным) состоит из литого диска, на который крутящий момент передается от фланца. Вторичная сторона установлена ​​на первичной стороне над шарикоподшипником. Сердцем системы является система дуговой пружины.

Для чего нужен двухмассовый маховик?

Двухмассовый маховик, или DMF, действует так же, как и обычный маховик.У использования этой конструкции есть свои преимущества и недостатки. Вот что вам нужно знать о назначении двухмассового маховика.

Что такое двухмассовый маховик и для чего он нужен?

Двухмассовый маховик в первую очередь предназначен для снижения шума и вибрации. DMF — это своего рода механическая «губка», в которой вибрации и резкость в трансмиссии смягчаются двумя массами маховика, которые соединены друг с другом серией высокопрочных пружин. Любые неровности поглощаются (хотя бы частично) пружинами между массами маховика.

Можно представить себе двухмассовый маховик как амортизатор: каждый маховик представляет собой прочное соединение, но между ними есть «мягкая» пружина, которая снимает часть толчков при ускорении, переключении передач и т. Д.

Проблемы с двухмассовым маховиком

Одна из самых больших жалоб людей на двухмассовые маховики — это то, как часто их нужно заменять и насколько они дороги. Кроме того, модуль с двойной массой нельзя перекрашивать, и его следует выбросить после ношения.

Другая распространенная проблема связана с производительностью. Двухмассовые маховики «настроены» на очень определенный выходной крутящий момент. Если, например, вы модернизируете двигатель своего автомобиля для увеличения мощности (с помощью тюнера, модернизации турбокомпрессора и т. Д.), Вы увеличите выходной крутящий момент и подвергнете DMF большему напряжению, чем он был разработан. Это в конечном итоге приведет к отказу DMF, но прежде чем он выйдет из строя, он будет способствовать проскальзыванию сцепления, создавать шум, вызывать резкое переключение передач и т. Д.

Это правда, что двухмассовые маховики обладают некоторыми преимуществами с точки зрения снижения шума, вибрации и резкости, присущих «старомодным» конструкциям одинарных муфт маховика. Однако трудно утверждать, что компромисс между расходами и надежностью оправдан, по крайней мере, с нашей точки зрения.

Нашей компании часто приходится объяснять владельцам транспортных средств, почему замена сцепления на транспортных средствах с двухмассовыми маховиками стоит так дорого. По этой причине мы считаем, что двухмассовые маховики следует преобразовать в одномассовые маховики, когда придет время их замены (если это возможно).

Что делать, если вам нужно новое сцепление

Если ваша главная забота — отсутствие вибрации, мы рекомендуем всем, у кого есть двухмассовый маховик, рассмотреть возможность преобразования одномассового маховика, когда пришло время заменить сцепление. Это потому что:

1. Стоимость замены двухмассового агрегата часто выше, чем стоимость одинарного комплекта для переоборудования (включая стоимость нового сцепления и сплошного маховика).
2. Одномассовые комплекты изнашиваются лучше и очень часто служат дольше, чем двухмассовые комплекты (у нас есть больше возможностей для выбора фрикционного материала).
3. Если / когда вам нужно заменить сцепление, вы можете просто заменить маховик одной массы. Это означает, что будущие затраты на замену будут еще ниже.

Если есть проблема с переходом от двухмассовой установки к одинарной, это увеличение шума и вибрации, которые обычно заметны только тогда, когда а) автомобиль достиг полной рабочей температуры и б) автомобиль находится на холостом ходу и коробка передач находится в нейтральном положении. Большую часть этой резкости можно исправить, добавив присадку в коробку передач, после чего большинство людей не замечает повышенной жесткости и не обращает на нее особого внимания.

Простой факт: замена двухмассового маховика стоит дорого. Комплект для массового переоборудования часто является более выгодным в краткосрочной перспективе и определенно более выгодным в долгосрочной перспективе. Если вы ищете замену DMF, обязательно изучите комплект для преобразования одной массы .

Параметрическое исследование двухмассового маховика на основе контроля крутильных колебаний трансмиссии при запуске

Целью данной работы является исследование влияния кинетических параметров двухмассового маховика (DMF) на крутильные колебания трансмиссии в процессе запуска двигателя, что предписывает проектные требования при пусковых условиях для согласования DMF.На основе анализа возбуждения трансмиссии при пуске двигателя построена и смоделирована аналитическая модель системы крутильных колебаний трансмиссии DMF. Проводится пусковое испытание транспортного средства и сравнивается с результатами моделирования. Из-за частичной нестационарной характеристики трансмиссии во время запуска процесс запуска разделен на 3 фазы для обсуждения влияния коэффициента инерции вращения DMF, крутящего момента гистерезиса и нелинейной крутильной жесткости на эффект затухания. Результаты испытаний и моделирования показывают, что DMF подвергается сильным колебаниям, когда трансмиссия проходит через зону резонанса, и исследовательская модель проверена на соответствие. Выполнены проектные требования DMF в условиях запуска: соответствующее отношение инерции вращения (отношение инерции вращения маховика 1 к моменту инерции вращения маховика 2 ^и ) составляет 0,7 ~ 1,1; интервал малого торсионного угла ДМФ должен быть рассчитан с малым демпфированием, в то время как в интервале большого торсионного угла требуется большое демпфирование; ДМФ должен иметь низкую жесткость на кручение при работе в процессе пуска.

1. Введение

Торсионная вибрация трансмиссии транспортного средства является прямым источником шума трансмиссии транспортного средства и вибрации кузова, снижая комфорт вождения. Требуется лучший контроль крутильных колебаний трансмиссии из-за более высокого крутящего момента двигателя и широко используемого в настоящее время дизельного двигателя.

Традиционный гаситель крутильных колебаний муфты (CTD) в настоящее время не может отвечать требованиям по контролю крутильных колебаний, так как многие дефекты доказаны [1], например.g., резонанс трансмиссии на холостом ходу или обычно используемой скорости. Двухмассовый гаситель крутильных колебаний (DMF) маховика разделяет маховик на два компонента, первичный маховик и вторичный маховик, которые связаны пружинами и демпфирующим механизмом [2]. По сравнению с CTD, DMF имеет больший относительный угол поворота, меньшую жесткость на кручение и лучшие характеристики при передаче крутящего момента. Между тем, DMF может эффективно снижать низкую собственную частоту трансмиссии [3], ослабляя крутильные колебания трансмиссии.DMF играет активную роль в поглощении колебаний трансмиссии, смягчении ударов трансмиссии, снижении расхода топлива [3–6] и т. Д.

Многие исследования характеристик DMF были выполнены с 1980-х годов, когда был изобретен DMF, и исследования Известны компании Luk [7, 8]. Hu et al. создали модель незатухающих крутильных колебаний и исследовали влияние ДМФА на естественные характеристики трансмиссии в условиях холостого хода и движения [9]. Швайнфурт из компании ZF исследовал демпфирующий эффект DMF, анализируя угловое ускорение вторичного маховика на основе динамической модели DMF, которая использовала одночастотную вибрацию в качестве входных данных в программном обеспечении Simulink [10].Chen et al. разработала модель состояния холостого хода с 8 степенями свободы и модель состояния движения с 12 степенями свободы с помощью программного обеспечения MSC Easy5. Исследовано влияние параметров ДМФ на естественные характеристики трансмиссии и контроль вибрации в условиях движения [11]. Wang et al. Изучен метод согласования параметров DMF и метод расчета, основанный на условиях движения и перегрузки на различных зацепленных зубчатых парах, и был разработан DMF с трехступенчатой ​​жесткостью на кручение [12]. Дэн и Бурде исследовали взаимосвязь между характеристиками стартера двигателя и резонансной частотой трансмиссии [13]. Chen et al. смоделированы динамические характеристики DMF-CS (DMF с кольцевой пружиной). Результаты показали, что трансмиссия испытывает сильную вибрацию в условиях запуска и остановки. Было высказано предположение, что амплитуду крутильных колебаний можно уменьшить за счет увеличения демпфирования DMF [14].

В литературе есть достижения в согласовании DMF на основе контроля вибрации в условиях холостого хода и движения. Однако требования к конструкции DMF в условиях запуска еще предстоит обсудить и проанализировать.Резонансная скорость трансмиссии DMF ниже скорости холостого хода, что указывает на то, что трансмиссия неизбежно будет проходить через резонансную скорость в процессе запуска. Сильные колебания транспортного средства и DMF или даже повреждение DMF будут происходить в условиях резонанса [14]. Следовательно, контроль вибрации при запуске необходимо обязательно учитывать в процессе согласования DMF.

На основании предыдущих исследований, текущих бумажных моделей и испытаний системы трансмиссии DMF в условиях запуска, а также исследованы и проанализированы влияния кинетических параметров DMF на контроль вибрации трансмиссии.

2. Анализ запуска трансмиссии DMF

Как показано на Рисунке 1, в процессе запуска сцепление отделяется от коробки передач и ведущей оси. Следовательно, трансмиссия транспортного средства, оснащенная DMF, в основном содержит стартер двигателя, двигатель, DMF, сцепление и т. Д. На крутильные колебания трансмиссии влияют динамические крутильные характеристики каждого компонента.

Трансмиссия на Рисунке 1 упрощена до системы крутильных колебаний, показанной на Рисунке 2, для анализа механизма ослабления DMF.Слева показаны эквивалентные вращающиеся компоненты со стороны первичного маховика, а справа — эквивалентные вращающиеся компоненты со стороны вторичного маховика.

Дифференциальные уравнения крутильных колебаний имеют следующий вид: где — угловое смещение первичной стороны; эквивалентная инерция вращения первичной стороны; — крутящий момент возбуждения, и предположим, где — амплитуда крутящего момента, а — круговая частота возбуждения; — жесткость ДМФ на кручение; — торсионное демпфирование ДМФ; — угловое смещение вторичной стороны; эквивалентная инерция вращения вторичной стороны; и — эквивалентная жесткость на кручение вторичной стороны.

Устойчивый отклик стороны вторичного маховика дает

Амплитуда углового смещения стороны вторичного маховика дает

Уравнение (3) показывает, что амплитуда углового смещения стороны вторичного маховика связана с,,, и. Параметры системы автомобиля определяются заранее перед согласованием DMF; следовательно, эффект затухания связан с распределением вращательной инерции, демпфирования и жесткости DMF. Уравнение (3) также указывает, что вибрационный отклик связан с входным возбуждением и, а именно.Соответственно, нецелесообразно использовать синусоидальный сигнал в качестве возбуждения для изучения колебаний в процессе запуска из-за частичного неустойчивого состояния, вызванного входным крутящим моментом стартера и зажиганием цилиндра двигателя.

После того, как все цилиндры полностью воспламенились, крутильные колебания трансмиссии обычно возникают из-за вибрации системы коленчатого вала, включая колебания крутящего момента, вызванные возвратно-поступательным механическим движением поршня и шатуна и изменением давления газа в цилиндре [15, 16].

Для 4-цилиндрового 4-тактного двигателя крутящий момент, создаваемый возвратно-поступательной массой, может быть выражен как где — общая масса одного поршня (поршня, поршневого кольца и поршневого пальца) и части одной соединительной стержень; — радиус кривошипа; — угловая скорость кривошипа; и — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Крутящий момент, создаваемый давлением газа в баллоне, может быть выражен как (предположим, что последовательность зажигания составляет 1-3-4-2), где — средний крутящий момент, и — амплитуды и фазовые углы синусоидальных возбуждений разного порядка, соответственно. .

Крутящий момент двигателя можно выразить как. Для 4-цилиндрового 4-тактного двигателя вибрация будет заметно увеличиваться, когда номера гармоник равны 2, 4, 6,…, где векторы момента возбуждения, генерируемые цилиндрами, имеют одинаковую фазу [12].

Частота возбуждения с разными порядками f (Гц) может быть выражена как где — номер гармоники и — частота вращения коленчатого вала.

3. Моделирование и эксперимент трансмиссии DMF в условиях запуска

3.1. Модель

крутильных колебаний трансмиссии DMF Аналитическая модель системы крутильных колебаний трансмиссии в условиях запуска, показанная на рисунке 3, построена на основе вышеупомянутого анализа и без учета влияния вспомогательного оборудования двигателя, приводимого в движение шкивом генератора [ 17]. Модель воплощает в себе две особенности трансмиссии при запуске двигателя: (1) сцепление отделено от коробки передач; (2) крутящий момент стартера () передается на коленчатый вал, когда двигатель запускается первоначально, а затем отключается от зубчатого венца маховика после полного зажигания двигателя.

На рисунке 3, T ₁ ∼ T ₄ (Нм) — крутящий момент возбуждения каждого цилиндра, крутящий момент на коронной шестерне маховика, создаваемый стартером двигателя, — инерция вращения, жесткость на кручение, а) — коэффициент демпфирования крутильных колебаний, где представляет собой идентификатор каждого компонента вращения. — момент гистерезиса DMF. Значения символов приведены в таблице 1.

каждого кривошипа ht Символ Значение I 1 Инерция вращения наружного кольца переднего амортизатора коленчатого вала I 2 Инерция вращения внутреннего кольца амортизатора переднего конца коленчатого вала I 3 ∼ I 6 Инерция вращения I 7 Инерция вращения первичного маховика DMF I 8 Инерция вращения вторичного маховика DMF I 9 Момент вращения муфты K 1 Жесткость на кручение кривошипов амортизатор передней части вала K 2 Жесткость на кручение переднего конца коленчатого вала K 3 Жесткость на кручение между кривошипом 1 st и кривошипом 2 nd K 4 Жесткость на кручение между кривошипом 2 nd и кривошипом 3 rd K 5 Жесткость на кручение между кривошипом 3 и 4 th кривошип K 6 Жесткость на кручение заднего конца коленчатого вала K 7 Многоступенчатая жесткость на кручение DMF 0 Жесткость на кручение между маховиком 2 nd и крышкой сцепления C 1 Коэффициент демпфирования переднего амортизатора коленчатого вала C 2 ∼ C 5 Эквивалентный коэффициент демпфирования крутильных колебаний 42 Гистерезис крутящего момента DMF

Когда трансмиссия возбуждается стартером двигателя, кинетические уравнения системы крутильных колебаний трансмиссии могут быть выражены следующим образом:

Согласно уравнению ( 7) матрица крутящего момента возбуждения может быть интегрирована как

Когда стартер отключен от системы и двигатель полностью воспламеняется, матрица крутящего момента возбуждения равна

На основе испытательного автомобиля модель моделируется с помощью программного обеспечения SimulationX [18] . На рисунке 4 показаны характеристики снижения вибрации DMF. Выходной крутящий момент стартера двигателя рассчитывается путем задания характеристической кривой стартера, а крутящий момент возбуждения двигателя рассчитывается в программном обеспечении путем задания кривой давления в испытанном цилиндре, которая показана на рисунке 5.

Значения параметров, соответствующие Таблица 1, перечислены следующим образом: I ₁ = 0,00515 кг · м ² , I ₂ = 0,00978 кг · м ² , I ₃ = 0.0072 кг · м ² , I ₄ = 0,0075 кг · м ² , I ₅ = 0,0081 кг · м ² , I ₆ = 0,009 кг · м ² , I ₇ = 0,133 кг · м ² , I ₈ = 0,062 кг · м ² , I ₉ = 0,0781 кг · м ² , K ₁ = 19519 Нм / рад, K ₂ = 252,7 × 10 ³ Нм / рад, K ₃ = 583. 7 × 10 ³ Нм / рад, K ₄ = 581,2 × 10 ³ Нм / рад, K ₅ = 592,6 × 10 ³ Нм / рад, K ₆ = 710,3 × 10 ³ Нм / рад, K ₈ = ∞ (предположим, что маховик 2 ^и жестко соединен с крышкой сцепления), C ₁ = 2 Нм / рад, C ₂ = 0,25 Нм / рад, C ₃ = 0,25 Нм / рад, C ₄ = 0.25 Нм / рад и C ₅ = 0,25 Нм / рад. Характеристики подавления вибрации DMF показаны на рисунке 4.

3.2. Экспериментальная проверка

В этом документе проводится пусковое испытание для исследования характеристик вибрации трансмиссии во время запуска двигателя и проверки достоверности и точности исследовательской модели.

Вибрация DMF регистрируется неоднородным импульсным сигналом магнитоэлектрического тахометрического преобразователя во время измерения.Постучите по резьбовому отверстию M12 на картере сцепления (совмещенном с зубчатым венцом маховика) и картере коробки передач (совмещенном с ведущей шестерней зубчатой ​​пары 1 ^st ) соответственно. Ввинтите датчики в резьбовые отверстия, пока датчики не коснутся внутренних шестерен. Накрутите датчики в обратном направлении на 2 круга, чтобы выдержать расстояние от головки датчика до кончиков зубьев шестерен около 3,5 мм, что входит в число чувствительных расстояний тестирования датчика, 0 ~ 5 мм. Другая сторона датчиков связана с системой тестирования Rotec.Запускаем тест после установки и отладки оборудования. Запустите образец автомобиля. Подождите некоторое время после успешного запуска автомобиля. Сигналы в состоянии запуска регистрируются в вышеупомянутых процессах. Данные отправляются на встроенный портативный компьютер из системы тестирования Rotec в режиме реального времени. «Система анализа Rotec RASnbk» в портативном компьютере выполняет функцию анализа сигналов вибрации, включая угловую скорость, угловое ускорение, значение углового отклонения, анализ порядка и т. Д. На рисунке 6 показано место установки и тестирования датчика.

На рисунках 7 и 8 показаны колебания скорости моделирования и тестирования, соответственно. На рисунках 9 и 10 показано угловое смещение DMF при моделировании и испытании (проанализировано системой Rotec RASnbk) во время запуска двигателя, соответственно.

Модель исследования проверена сравнением модельных и экспериментальных данных флуктуации угловой скорости и углового смещения DMF. Процесс запуска разделен на 3 фазы (фаза A: ведомая фаза; фаза B: переходная фаза; фаза C: фаза холостого хода) для анализа в этой статье из-за неустойчивого состояния [19], вызванного крутящим моментом стартера и зажиганием двигателя.Коленчатый вал приводится в движение стартером в фазе A, где основное возбуждение происходит от опрокидывающего момента, вызванного силой реакции коленчатого вала и давлением в цилиндре. Стартер отсоединяется от зубчатого венца маховика, и вибрация системы в основном вызывается возбуждением сгорания после зажигания двигателя. По сравнению с рис. 8, тенденция изменения и амплитуда колебаний частоты вращения двигателя на рис. 7 хорошо согласуются с экспериментальными данными. В результате для системы вибрации трансмиссии могут быть обеспечены эффективные входные возбуждения.

Предположим, что относительный угол поворота DMF рассчитывается по абсолютному значению угла поворота, амплитуда колебаний скорости вычисляется по разнице между пиковым значением и минимальным значением скорости. Сравнение между данными моделирования и эксперимента и относительными ошибками (предположим, что относительная ошибка = (значение моделирования — значение теста) / значение теста) приведено в таблице 2.

Фаза Макс. .относительный угол (рад) Угловая погрешность (%) Макс. амплитуда колебаний скорости (об / мин) Погрешность амплитуды (%) A Моделирование 0,0936 π +2,1 133,5 +7,4 Тест 0,0917 π 124,3 B Моделирование 0. 2378 π +0,7 210,6 +3,4 Тест 0,2361 π 203,7 C Моделирование 0,012 90π6 0,012 −3,8 8,5 −5,6 Тест 0,0131 π Около 9

Таблица 2 подразумевает, что модель имитирует относительный угол поворота и вибрацию DMF управляющий эффект при пуске с разумной точностью.Ошибки в основном вызваны пренебрежением инерцией коробки передач в модели, неопределенным демпфированием трансмиссии и несоответствием между расчетными характеристиками DMF (например, значениями демпфирования DMF, которые нельзя легко контролировать) и характеристиками после установки DMF. В заключение, исследовательская модель действительна для дальнейших исследований.

4. Анализ характеристик DMF на основе контроля вибрации при запуске

Согласно результатам моделирования и испытаний, приведенным выше, колебания скорости вторичного маховика отчетливо видны в фазе A, где амплитуда составляет примерно 100–150 об / мин.Более сильные колебания возникают в фазе B, где максимальный угол кручения DMF составляет около 0,23 рад при 300 ~ 600 об / мин, поскольку система проходит через зону резонансной скорости. Следовательно, Фаза B является важным этапом контроля вибрации [20]. Когда скорость стабилизируется на отметке около 850 об / мин, амплитуда колебаний скорости двигателя снижается со 130 до около 10 об / мин, демонстрируя сравнительно хороший эффект ослабления вибрации.

Связь между характеристиками DMF и эффектом контроля вибрации исследуется и анализируется в этой главе на основе предложенной исследовательской модели, которая может предписывать проектные требования при пусковых условиях для согласования DMF.

4.1. Анализ распределения вращательной инерции DMF

Полная вращательная инерция DMF должна быть равна полной вращательной инерции одиночного маховика двигателя [21] для сохранения эффекта накопления энергии. Предположим, что крышка сцепления жестко связана с вторичным маховиком, сумма I ₇ , I ₈ и I ₉ ограничена как постоянная величина. В этой статье коэффициент инерции вращения, μ , определяется как: μ = I ₇ / ( I ₈ + I ₉ ).

Влияние управления вибрацией DMF оценивается отдельно из-за различных характеристик вибрации в фазах A, B и C. Вибрация со стороны двигателя рассматривается как один из критериев оценки, поскольку распределение вращательной инерции DMF также влияет на вибрацию со стороны двигателя [22].

Фаза A (около 0 ~ 0,4 с): На рисунке 11 показано угловое ускорение во временной области первичного маховика и вторичного маховика при различных значениях μ . Фазы B и C (после 0.4 с): На рисунке 12 показаны значения углового ускорения первичного маховика и вторичного маховика порядка 2 ^и при различных значениях μ , которые также могут отражать временную характеристику.

Проанализируйте характеристики подавления вибрации DMF при различных значениях μ . Фаза A (около 0 ~ 0,4 с): максимальные абсолютные значения углового ускорения первичного маховика ( a _A1max ) и углового ускорения вторичного маховика ( a _A2max ) используются в качестве параметров оценки.Фаза B (около 0,4 с ~ 3 с): максимальные значения углового ускорения 2 ^nd порядка первичного маховика ( a _{B1max_O2} ) и вторичного маховика ( a _{B2max_O2} ) используются в качестве параметров оценки. . Фаза C (через 3 с): средние значения углового ускорения 2 ^nd порядка первичного маховика ( a _{C1ave_O2} ) и вторичного маховика ( a _{C2ave_O2} ) используются в качестве параметров оценки с учетом стабильная скорость в фазе C.Параметры оценки приведены в Таблице 3, где степень ослабления γ определяется как γ = (значение параметра оценки первичного маховика — значение параметра оценки вторичного маховика) / значение параметра оценки первичного маховика.

2 ) . 8 γ μ 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1.5 1,7 a A1max (рад / с 2 ) 1460,5 1129,8 953,3 840,8 757 693,273 600 a A2max (рад / с 2 ) 569,8 575,8 600,3 621,1 631 658,4 691.8 719,1 γ 0,61 0,49 0,37 0,26 0,166 0,05 -0,08 -0,2 a B1max_ с 2 ) 2740,2 2124,8 1809 1614,3 1485 1408,2 1355 1308 a B2max_O2 (рад / с 415,9 423,3 430 429 440 492,2 518 γ 0,85 0,8 0,69 0,73 0,71 0,69 0,6 a C1ave_O2 (рад / с 2 ) 1968,4 1550,3 1328,3 1193,8 1104,7 1041 994.8 957,8 a C2ave_O2 (рад / с 2 ) 83,3 81,4 82,4 85 88,7 93 97,9 103 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,9 0,89

Характеристики DMF последовательно ухудшаются, когда μ изменяется от 0. От 3 до 1,7. Однако на стороне двигателя возникают сильные колебания, когда μ слишком мало. Одновременно вибрация двигателя будет даже усилена в фазе A, а амплитуда колебаний второго маховика 2 ^{‑ го порядка} велика в фазах B и C, когда μ слишком велико. В заключение, оптимальный диапазон выбора мкм составляет 0,7 ~ 1,1.

4.2. Анализ крутящего момента гистерезиса DMF

Как правило, энергия колебаний преобразуется в тепловую энергию в механических системах путем демпфирования.Демпфирование трения обычного ДМФА, потребляющее механическую энергию для ослабления вибрации трансмиссии, является критическим кинетическим параметром ДМФ. Для DMF-CSS (DMF с окружными короткими пружинами) [23, 24] в этой статье, помимо демпфирующего механизма, демпфирование DMF также обеспечивается трением между опорой пружины и направляющей опоры пружины, консистентной смазкой и трением между пружинные сиденья. DMF демонстрирует нелинейные характеристики демпфирования, потому что центробежная сила пружин увеличивается с увеличением скорости, а седла пружины клинья друг относительно друга в зоне большого угла кручения, вызывая увеличение трения. Демпфирующая характеристика DMF проявляется в эффекте гистерезиса при измерении DMF [25], поэтому в этой статье характеристика демпфирования DMF представлена ​​гистерезисным моментом ( T _ht ). Пять схем гистерезисных свойств DMF, показанные в таблице 4, предназначены для исследования требований к характеристикам демпфирования DMF в процессе запуска.

Угол (рад) Схема 1 Схема 2 Схема 3 Схема 4 Схема 5 T ht (Нм) 900 T ht (Нм) T ht (Нм) T ht (Нм) T ht (Нм) π /240 ± 0.25 ± 1,5 ± 3 ± 4,5 ± 6 53 π /1800 ± 5 ± 7,5 ± 10 ± 12,5 ± 15 59 π /360 ± 10 ± 12,5 ± 15 ± 17,5 ± 20 467 π /1800 ± 30 ± 35 ± 40 ± 45 ± 50 179 π /600 ± 40 ± 45 ± 50 ± 55 ± 60

Фаза A (около 0∼0. 4 с): На рисунке 13 показано угловое ускорение первичного и вторичного маховиков во временной области при различных схемах демпфирования. Фазы B и C (через 0,4 с): На рис. 14 показано угловое ускорение первичного и вторичного маховика порядка 2 ^и при различных схемах демпфирования с временной характеристикой.

В соответствии с принципом анализа, приведенным в разделе 4.1, характеристики управления вибрацией DMF при различных схемах демпфирования перечислены в таблице 5.

9005 905 γ Схема 1 Схема 2 Схема 3 Схема 4 Схема 5 a A1max (рад / с 2 ) 889.6 851,4 810,6 781,4 770 a A2max (рад / с 2 ) 748,9 674,1 602,2 564,1 567 γ 0,158 0,208 0,257 0,278 0,263 a B1max_O2 (рад / с 2 ) 1610,8 1590. 4 1573,8 1558,2 1554,1 a B2max_O2 (рад / с 2 ) 527,8 501,9 476,5 462 454,195 0,672 0,684 0,697 0,703 0,708 a C1ave_O2 (рад / с 2 ) 1149,3 1155.9 1161,4 1164,6 1167,7 a C2ave_O2 (рад / с 2 ) 55,6 68,3 81,9 96,2 110,7 0,952 0,941 0,929 0,917 0,905

Из таблицы 5 можно сделать вывод, что характеристика демпфирования DMF оказывает небольшое влияние на боковую вибрацию двигателя, согласно a _A1max , a _{B1max_O2} , a _{C1ave_O2} . Степень затухания в фазах A и B увеличивается, а вторичная вибрация маховика последовательно уменьшается с увеличением демпфирования DMF. При небольшом демпфировании DMF, хорошие характеристики контроля вибрации показаны в фазе C. В заключение, небольшое демпфирование требуется в интервале малых углов кручения DMF, соответствующем фазе C на холостом ходу, в то время как большое демпфирование требуется в интервале большого кручения. угол для подавления вибрации, соответствующий фазам A и B. Для этой статьи, исходя из эффекта ослабления DMF в условиях запуска, рекомендуемый момент гистерезиса от точки A до точки E составляет ± 0.25 Нм, ± 5 Нм, ± 20 Нм, ± 50 Нм и ± 60 Нм соответственно.

4.3. Анализ жесткости на кручение DMF

За исключением передачи максимального крутящего момента двигателя, DMF должен выдерживать мгновенные ударные нагрузки в трансмиссии. Следовательно, максимальный крутящий момент, который могут выдерживать крутильные пружины, должен быть рассчитан как минимум в 1,3 раза превышающий максимальный крутящий момент двигателя для обеспечения запаса крутящего момента DMF [1]. Кроме того, максимальный крутильный угол обычного DMF составляет около π / 6∼ π /3 рад.Следовательно, конструкция DMF на кусочную жесткость на кручение ограничена крутящим моментом и углом поворота DMF, а жесткости ограничены друг с другом.

Жесткость DMF на кручение обычно делится на три этапа. Жесткость ступени 1 ^st является наименьшей и используется на холостом ходу двигателя, что делает собственную частоту трансмиссии ниже, чем частота возбуждения двигателя на холостом ходу. Жесткость ступени 2 ^и используется в условиях движения, и собственная частота трансмиссии может быть исключена из диапазона частот возбуждения двигателя, соответствующего общей скорости двигателя.Жесткость ступени 3 ^rd является наибольшей и используется для ослабления колебаний, вызванных быстрым изменением нагрузки в трансмиссии. DMF в этой статье изначально спроектирован с пятиступенчатой ​​жесткостью на кручение. Для исследования связи между жесткостью DMF на кручение и характеристиками поглощения вибрации обсуждаются первые четыре стадии жесткости в соответствии с диапазоном углов кручения, в котором DMF работает в условиях запуска. Предположим, углы перегиба точек жесткости остаются неизменными, 4 схемы жесткости ДМФ (стф.) характеристики, показанные на рисунке 15 и в таблице 6.

План 1 План 2 План 3 План 4 1 st stf. 44,1 63,0 138,5 201,5 2 nd stf. 181,1 224,9 258.1 293,6 3 rd stf. 366,4 399,7 433,0 466,4 4 th stf. 1473,3 1227,8 982,2 736,7 5 th stf. 2644,4 2644,4 2644,4 2644,4

Примечание: единица жесткости — Нм / рад.

Характеристики управления вибрацией DMF по 4 схемам сравниваются, как показано на рисунках 16 и 17.

Параметры оценки суммированы в таблице 7.

2 (рад / с) 39. 9 План 1 План 2 План 3 План 4 a A1max (рад / с 2 ) 867.2 819,2 856,9 850,2 a A2max (рад / с 2 ) 339,8 495 704 775,7 γ 42 0,396 0,178 0,088 a B1max_O2 (рад / с 2 ) 1540,7 1570,3 1587,6 1697.8 a B2max_O2 (рад / с 2 ) 301,3 385 523,4 674,3 γ 0,804 0,755 0,804 0,755 a C1ave_O2 (рад / с 2 ) 1129,9 1136,4 1152,5 1166,9 a C2ave_O2 8 44,7 65,6 84,7 γ 0,965 0,96 0,943 0,927

В соответствии с a a _{B1max_O2} и a _{C1ave_O2} , свойство жесткости DMF оказывает небольшое влияние на вибрацию стороны двигателя. Для 4 схем фазы A, B и C показывают аналогичный результат: чем меньше значения жесткости первых трех ступеней, тем лучше эффект управления вибрацией DMF, а именно: вторичная вибрация маховика меньше и степень ослабления γ больше.В результате, конструктивное требование к жесткости ДМФ при запуске состоит в том, что жесткость ДМФ на кручение должна быть как можно более низкой для ослабления резонансных колебаний и оптимизации вибрации в режиме холостого хода двигателя. Для этой статьи, основываясь на эффекте управления вибрацией DMF в условиях запуска, рекомендуется расчет кусочной жесткости как 44,1 Нм / рад, 181,1 Нм / рад, 366,4 Нм / рад, 1473,3 Нм / рад и 2644,4 Нм / рад. рад соответственно.

5. Резюме и заключение

В этой статье была установлена ​​модель крутильных колебаний трансмиссии в условиях запуска, которая учитывает возбуждение стартера, возбуждение цилиндра двигателя и DMF, а также был проведен эксперимент по запуску транспортного средства.Влияние кинетических параметров ДМФА на колебания трансмиссии во время пуска двигателя было проведено с предоставлением проектных требований и справочных материалов в условиях запуска для согласования ДМФА.

Из этой статьи были сделаны следующие выводы: (1) Результаты моделирования и экспериментов демонстрируют большие колебания скорости DMF в Фазе B, когда система проходит через зону резонансной скорости. Путем сравнения с экспериментальными результатами, предлагаемая модель, которая учитывает возбуждение стартера и двигателя, проверена для достоверного моделирования эффекта контроля вибрации ДМФА при запуске.(2) Коэффициент инерции вращения ( μ ) DMF оказывает значительное влияние на вибрацию двигателя, и первичный маховик будет сильно вибрировать, если μ слишком мало. Вибрация от двигателя будет даже усилена в фазе A, а амплитуда колебаний порядка 2 ^nd является большой в фазах B и C, когда μ слишком велико. В результате для достижения хорошего эффекта контроля вибрации во время запуска оптимальный диапазон μ составляет 0,7 ~ 1,1. (3) Характеристики демпфирования и жесткости DMF оказывают незначительное влияние на вибрацию на стороне двигателя.Для условий запуска требуется небольшое демпфирование в диапазоне малых углов DMF, в то время как большое демпфирование требуется в диапазоне больших углов. Рекомендуемый момент гистерезиса от точки A до точки E составляет ± 0,25 Нм, ± 5 Нм, ± 20 Нм, ± 50 Нм, ± 60 Нм соответственно. Жесткость ДМФ на кручение должна быть как можно меньше. Рекомендуемая конструкция кусочной жесткости составляет 44,1 Нм / рад, 181,1 Нм / рад, 366,4 Нм / рад, 1473,3 Нм / рад и 2644,4 Нм / рад соответственно.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Национальный план ключевых исследований и разработок Китая (№ 2016YFD0700402) за поддержку, оказанную этому исследованию.

Принципиальная схема базового двухмассового маховика (DMF). 1: первичный …

Контекст 1

… вибрации, передаваемые от двигателей, могут быть механически изолированы, если между двигателем и трансмиссией установлен двухмассовый маховик (DMF).1 Базовый DMF состоит из двух отдельных маховиков, соединенных демпфером с пружинным демпфированием, как показано на рис. 1. Дуговые пружины с большим ходом сжимаются или разжимаются вдоль корпуса, передавая крутящий момент от двигателя. …

Контекст 2

… нелинейные функции v, показанные в уравнении (21), используются для соответствия точкам данных h. Подгоночные кривые показаны на рисунке 10. Параметры a и b для каждой функции и ошибки подгонки предсказываются на основе результатов подгонки, как указано в таблице 3 h…

Контекст 3

… уравнение (22), передаваемый крутящий момент при 900, 1500 и 2100 об / мин показан на рисунке 11, которые сравниваются со статическими экспериментальными результатами, показанными в разделе » Нелинейное явление ». Результаты показывают, что установленный крутящий момент доступен для описания нелинейно переданного крутящего момента DMF. …

Context 4

… величина коэффициента вязкого демпфирования относительно мала, крутящий момент от вязкого демпфирования не учитывается.Следовательно, нелинейная жесткость DMF, подверженного статическому крутящему моменту, показана как (Рисунок 12 …

Контекст 5

… момент трения. Следовательно, нелинейная модель с двумя степенями свободы может быть описанным на рисунке 13, где T eng — это крутящий момент от двигателя в динамическом испытании, который заменяется крутящим моментом, обнаруженным датчиком крутящего момента на переднем конце первичного маховика; u 1 и u 2 — углы скручивания первичный и вторичный маховики, соответственно, а J 1 и J 2 — моменты инерции первичного и вторичного маховиков, которые определены равными 1. 191 и 0,092 кг м 2 соответственно. Модель Боука-Вена имеет следующую форму …

Контекст 6

… a, b, g и n — параметры модели, которые необходимо определить, а z (t) — восстанавливающий момент трения в этой модели. ДМФ. На основе модели, описанной на рисунке 13, z (t) может быть задано как …

Контекст 7

… M — количество выбранных j на шаге 1. zk и ~ zk являются экспериментальными. крутящий момент и расчетный крутящий момент соответственно. Используя первоначальное предположение, n = 1, оценочные результаты с помощью описанного выше подхода приведены в Таблице 4, а гистерезисные кривые с использованием этих параметров построены на Рисунке 14, которые также сравниваются с экспериментальными результатами.Результаты показывают, что выбранная модель Bouc-Wen может хорошо соответствовать экспериментальным данным на Рисунке 4. …

Конструкция и анализ двухмассового маховика с плавно регулируемой жесткостью на основе принципа компенсации

Основные моменты

•

Представлена ​​линия профиля компенсации DMF.

•

Достигнуты свойства постоянного крутящего момента и жесткости DMF.

•

Анализируются динамические характеристики DMF.

•

DMF может снизить скорость холостого хода двигателя.

•

Уравновешивающий механизм устраняет силу инерции компенсирующего устройства.

Abstract

Предлагается новая конструкция двухмассового маховика (DMF) с плавно регулируемой жесткостью, основанная на принципе компенсации, чтобы ослабить удар, производимый ступенчатыми изменениями жесткости. Путем теоретических расчетов и экспериментов доказано, что предложенная структура и соответствующая теория проектирования пригодны для снижения крутильных колебаний системы передачи мощности для автомобилей с двигателями большой мощности и высоким крутящим моментом.Естественные характеристики системы передачи мощности транспортного средства, несущей DMF, анализируются для исследования влияния крутильной жесткости на резонансные скорости первого и второго порядка. Результаты показывают, что этот новый DMF может снизить частоту вращения двигателя на холостом ходу, реализовать высокий противодействующий крутящий момент при большом крутильном угле и избежать удара из-за резких изменений жесткости. Предложен механизм уравновешивания инерции для устранения сил инерции, создаваемых движущимися частями компенсирующего устройства, что может успешно применить теорию компенсации крутящего момента в инженерной практике.

Ключевые слова

Двухмассовый маховик

Компенсация крутящего момента

Непрерывно регулируемая жесткость

Естественные характеристики

Снижение крутильных колебаний

Механизм инерционного баланса

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

Посмотреть полный текст 2014 9000v Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Двухмассовые маховики, изобретенные LuK | Motor Equipment News

Возьмем, к примеру, революционное изобретение двухмассового маховика (DMF). Верно, что маховики уже давно помогают устранять циклические неровности двигателя. Однако вибрации двигателя при низком крутящем моменте или на холостом ходу, часто проявляющиеся в виде тряски и дребезжания, по-прежнему вызывали беспокойство и разочарование водителей. У этой проблемы было только одно решение: увеличить момент инерции массы трансмиссии без увеличения веса — парадокс. Но это именно то, что делает ДМФ. Функция LuK DMF С DMF угловой момент уменьшается перед демпфером кручения и увеличивается за ним.Угловой момент двигателя теперь соответствует первичной массе DMF, а момент вращения трансмиссии — вторичной массе, включая ведомый диск сцепления и нажимной диск сцепления. Таким образом резонансная скорость сдвигается от прибл. От 1300 об / мин до примерно 300 об / мин и больше не может мешать комфорту вождения. Дополнительный положительный эффект обеспечивается уменьшенным угловым моментом со стороны двигателя: улучшается переключение передач благодаря меньшей массе, которую необходимо синхронизировать, и синхронизаторам. подвержен меньшему износу.В предыдущих обычных маховиках и дисках сцепления с демпфированием кручения крутильные колебания в диапазоне холостого хода передавались на трансмиссию с минимально возможной фильтрацией, в результате чего зубья шестерен трансмиссии ударялись друг о друга (дребезжание трансмиссии). Однако использование двухмассового маховика отфильтровывает крутильные колебания двигателя за счет сложной конструкции торсионного демпфера, предотвращая воздействие вибрации на компоненты трансмиссии — дребезжание не происходит, и комфорт водителя полностью обеспечивается.Инновация в обслуживании от LuK: автомобильный инструмент DMF На выставке Automechanika 2008 во Франкфурте / Германия компания Schaeffler Group Automotive Aftermarket представила специальный инструмент, позволяющий автомеханикам проверять работу DMF во время установки детали. На сегодняшний день на рынке ремонта не было такого инструмента для проведения такого рода осмотра. С помощью этого специального инструмента мастерские теперь могут оценить надежность работы DMF и определить, нужно ли заменять DMF вместе со сцеплением. Потому что изношенный или неисправный DMF неизбежно повредит новое сцепление. Каждый раз при замене сцепления необходимо также проверять DMF. Полная процедура испытания будет включать измерение характеристики дуги пружины, для чего требуется испытательный стенд и специальные инструменты, которых нет в мастерской. Пока что механику доступен только визуальный осмотр детали. Утечка смазки, царапины, изменение цвета и т. Д. Являются начальными симптомами серьезного повреждения одного или нескольких компонентов ДМФ. Компания Schaeffler Group Automotive Aftermarket собрала и опубликовала исчерпывающую информацию о конструкции и принципе действия DMF, типах повреждений и мерах по их устранению в виде видео и иллюстрированной подробной технической брошюры на 27 страницах.

.