конструкция, принцип работы и ресурс
Сегодня около 80 % новых автомобилей оснащаются двухмассовыми маховиками. Чем вызвано такое решение? Объективны ли слухи о ненадежности этой конструкции, и как часто недешевый двухмассовый маховик нуждается в замене? О некоторых особенностях этого компонента трансмиссии расскажем на примере продукции концерна ZF.
ЧЕМ ПРОЩЕ, ТЕМ ЛУЧШЕ?
Казалось бы, классический маховик, представляющий собой круглую болванку с зубчатым венцом на внешней части, закрепленный на заднем конце коленчатого вала, вполне исправно выполнял свою функцию. Вернее, функции. Во-первых, через шестерню стартера, входящую в зацепление с зубчатым венцом маховика, он проворачивает коленчатый вал при запуске двигателя. Во-вторых, обладая большим весом, а значит, и высоким моментом инерции, маховик помогает поршням двигателя продолжить движение из так называемых мертвых точек. И, таким образом, нивелирует неравномерность вращения коленчатого вала. На плоскости маховика также монтируется ведущий диск сцепления. Вроде бы и двигатель запустил, и комфорта добавил… Чего же еще от него требовать? На самом деле экологические требования, предъявляемые сегодня к транспортным средствам, потребовали компромисса. Мощность нынешних двигателей постоянно увеличивается, но при этом, исходя из тех самых требований, работать они должны в режиме обедненной смеси. Возникающая в этом случае неравномерная работа четырехтактного двигателя ведет к тому, что в трансмиссию «транслируются» высокочастотные крутильные колебания. В случае с обычным маховиком и классическим механизмом сцепления гасить эти колебания предстояло демпферам ведомого диска. Но для двигателей с высоким крутящим моментом, «зажатых» жесткими экологическими требованиями, такого гасителя крутильных колебаний оказалось недостаточно. А значит, в конструкции трансмиссии потребовался дополнительный демпфер, самое удобное место для которого нашлось в конструкции маховика. Первые двухмассовые маховики появились в середине 1990‑х на дизельных моторах, а сейчас ими оснащаются большинство двигателей. Причем с двухмассовыми маховиками охотно «сотрудничают» все типы коробок передач: и «механика», и АКП, и вариаторы.
Модульная конструкция ZF, включающая двухмассовый маховик и узел сцепления.
КАК ОН УСТРОЕН
Двухмассовый маховик состоит из двух корпусов. Первый — тот самый классический маховик с зубчатым венцом, закрепленный на коленчатом валу. Второй корпус, опирающийся на подшипник скольжения, соединен с механизмом сцепления, если в трансмиссии механическая КП, или с гидротрансформатором, если автомобиль оснащен АКП. Внутри корпусов, допускающих свободное относительно друг друга смещение, расположены пакеты пружин, разделенные пластмасовыми сепараторами, а пространство между корпусами заполнено консистентной смазкой. Каждый пакет может содержать до трех пружин разной жесткости, а сепараторы, во-первых, не позволяют пакетам пружин при работе блокироваться, сцепляясь друг с другом, во-вторых, служат своеобразными направляющими, позволяющими пружинам свободно перемещаться в рабочем режиме по окружности внутри маховика.
В отличие от классического «незыблемого» маховика, современная двухмассовая конструкция продолжает совершенствоваться. К примеру, в арсенале продукции Sachs есть двухконтурные пружинные модули — в этом случае блоки пружин расположены не только по внутреннему радиусу, но находятся и в средней части системы, что повышает уровень демпфирования.
A — корпус маховика, закрепленный на коленчатом валу. B — корпус маховика, соединенный с механизмом сцепления или, при наличии АКП, с гидротрансформатором. С — пакет жестких пружин. D — пакет мягких пружин. E — планетарная шестерня. F — сепаратор, разделяющий пакеты пружин.
КАК ЭТО РАБОТАЕТ
Начнем с запуска двигателя, режима, вызывающего наибольшие нагрузки, так как трансмиссия в этот момент находится в состоянии покоя. Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом корпуса, закрепленного на коленчатом валу, но крутящий момент к механизму сцепления передается только после того, как сработает связующее звено двух корпусов — демпфирующий пружинный блок. Пакеты пружин работают ступенчато: сначала сжимаются пружины с витками меньшего диаметра, а при недостаточном демпфировании в работу включаются жесткие пружины. И только после того, как пакеты пружин погасили резонансные колебания, крутящий момент от двигателя передается на коробку передач. Подобным образом двухмассовый маховик работает и при выключении двигателя. Начало движения также не обещает двухмассовому маховику легкой жизни — до перехода на прямую передачу крутильные колебания, передающиеся от двигателя, будут только возрастать. При этом двухмассовый маховик частично нивелирует ошибки водителя, связанные с несвоевременным переключением передач (если автомобиль снабжен МКП), обеспечивая достаточно комфортную, без существенных рывков работу трансмиссии. Понятно, что чем больше свободы обеспечивает двум корпусам, перемещающимся относительно друг друга, пружинный модуль, тем выше эффективность работы двухмассового маховика. Если конструкция с обычным маховиком позволяла демпферным пружинам ведомого диска сцепления гасить колебания не более чем на 15°, то первые двухмассовые маховики позволили увеличить этот диапазон до 25°. А последние разработки ZF обеспечивают перемещение второго корпуса относительно первого на 75° от центрального положения.
ШУМИТ? ПОМЕНЯЕМ!
Замена двухмассового маховика штука недешевая, так как помимо стоимости самой детали требуется демонтаж и маховика, и узла сцепления. И спешить с этой операцией не следует. Для начала нужно определить причину возможной неисправности, одним из симптомов которой может стать нехарактерный шум при пуске двигателя, не пропадающий и при движении. Разрушающее влияние на двухмассовый маховик может оказать целый «букет» причин. Во-первых, это проблемы, возникающие при запуске двигателя, когда стартеру приходится длительное время безрезультатно вращать маховик. В этом случае есть смысл обратить внимание на исправность электрической составляющей: аккумуляторную батарею (с обязательной проверкой чистоты клемм), стартер и т. п. Вторая причина, негативно влияющая на работоспособность маховика, — это состояние самого двигателя. Неритмичная работа форсунок, сбои в блоке управления двигателем — все это вызывает повышенные вибрации, негативно сказывающиеся на состоянии маховика. Буксировка тяжелого прицепа на большие расстояния, преодоление препятствий, связанное с пробуксовкой колес, все, что связано с разнопеременными нагрузками, «здоровья» двухмассовому маховику не добавляет. Отдельная история — это чип-тюнинг. Добавив мотору пару-тройку десятков лошадиных сил и повысив максимальный крутящий момент, мы однозначно снижаем ресурс маховика. Из всего вышесказанного может сложиться мнение, что двухмассовый маховик — штука весьма ненадежная. Отнюдь нет, но бережного отношения к себе требует. Кроме того, инженеры компании ZF выводят на рынок все новые и новые разработки, адаптируя это компонент с учетом новых решений в конструкции автомобиля. Например, это двухмассовый маховик со своеобразным динамическим тормозом для автомобилей с режимом Stop & Go. При выключении двигателя корпуса маховика фиксируют свое положение относительно друг друга, а при пуске двигателя продолжают движение из этого положения. И о ресурсе. Двухмассовому маховику вполне по силам отработать и более 150 тысяч км. Это, как правило, больше, чем интервал для замены сцепления. Но специалисты ZF рекомендуют менять маховик одновременно со сцеплением, что в последующем избавит от еще одной операции по демонтажу. Кроме того, уже сегодня концерн ZF для ряда автомобилей предлагает модульную конструкцию, включающую двухмассовый маховик и узел сцепления.
Хочу получать самые интересные статьи
Двухмассовый маховик: конструкция, принцип работы, ресурс
Сегодня около 80 % новых автомобилей оснащаются двухмассовыми маховиками. Чем вызвано такое решение? Объективны ли слухи о ненадежности этой конструкции, и как часто недешевый двухмассовый маховик нуждается в замене?
Классический маховик, представляющий собой круглую болванку с зубчатым венцом на внешней части, закрепленный на заднем конце коленчатого вала, вполне исправно выполнял свою функцию. Вернее, функции.
Во-первых, через шестерню стартера, входящую в зацепление с зубчатым венцом маховика, он проворачивает коленчатый вал при запуске двигателя.
Во-вторых, обладая большим весом, а значит, и высоким моментом инерции, маховик помогает поршням двигателя продолжить движение из так называемых мертвых точек. И, таким образом, нивелирует неравномерность вращения коленчатого вала. На плоскости маховика также монтируется ведущий диск сцепления. Вроде бы и двигатель запустил, и комфорта добавил… Чего же еще от него требовать?
На самом деле экологические требования, предъявляемые сегодня к транспортным средствам, потребовали компромисса. Мощность нынешних двигателей постоянно увеличивается, но при этом, исходя из тех самых требований, работать они должны в режиме обедненной смеси. Возникающая в этом случае неравномерная работа четырехтактного двигателя ведет к тому, что в трансмиссию «транслируются» высокочастотные крутильные колебания.
В случае с обычным маховиком и классическим механизмом сцепления гасить эти колебания предстояло демпферам ведомого диска. Но для двигателей с высоким крутящим моментом, «зажатых» жесткими экологическими требованиями, такого гасителя крутильных колебаний оказалось недостаточно. А значит, в конструкции трансмиссии потребовался дополнительный демпфер, самое удобное место для которого нашлось в конструкции маховика. Первые двухмассовые маховики появились в середине 1990‑х на дизельных моторах, а сейчас ими оснащаются большинство двигателей. Причем с двухмассовыми маховиками охотно «сотрудничают» все типы коробок передач: и «механика», и АКП, и вариаторы.
Двухмассовый маховик и узел сцепления.
Как устроен
Двухмассовый маховик состоит из двух корпусов. Первый — тот самый классический маховик с зубчатым венцом, закрепленный на коленчатом валу. Второй корпус, опирающийся на подшипник скольжения, соединен с механизмом сцепления, если в трансмиссии механическая КП, или с гидротрансформатором, если автомобиль оснащен АКП. Внутри корпусов, допускающих свободное относительно друг друга смещение, расположены пакеты пружин, разделенные пластмасовыми сепараторами, а пространство между корпусами заполнено консистентной смазкой.
Каждый пакет может содержать до трех пружин разной жесткости, а сепараторы, во-первых, не позволяют пакетам пружин при работе блокироваться, сцепляясь друг с другом, во-вторых, служат своеобразными направляющими, позволяющими пружинам свободно перемещаться в рабочем режиме по окружности внутри маховика.
A — корпус маховика, закрепленный на коленчатом валу. B — корпус маховика, соединенный с механизмом сцепления или, при наличии АКП, с гидротрансформатором. С — пакет жестких пружин. D — пакет мягких пружин. E — планетарная шестерня. F — сепаратор, разделяющий пакеты пружин.
Как работает
Начнем с запуска двигателя, режима, вызывающего наибольшие нагрузки, так как трансмиссия в этот момент находится в состоянии покоя.
Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом корпуса, закрепленного на коленчатом валу, но крутящий момент к механизму сцепления передается только после того, как сработает связующее звено двух корпусов — демпфирующий пружинный блок. Пакеты пружин работают ступенчато: сначала сжимаются пружины с витками меньшего диаметра, а при недостаточном демпфировании в работу включаются жесткие пружины. И только после того, как пакеты пружин погасили резонансные колебания, крутящий момент от двигателя передается на коробку передач. Подобным образом двухмассовый маховик работает и при выключении двигателя. Начало движения также не обещает двухмассовому маховику легкой жизни — до перехода на прямую передачу крутильные колебания, передающиеся от двигателя, будут только возрастать.
При этом двухмассовый маховик частично нивелирует ошибки водителя, связанные с несвоевременным переключением передач (если автомобиль снабжен МКП), обеспечивая достаточно комфортную, без существенных рывков работу трансмиссии. Понятно, что чем больше свободы обеспечивает двум корпусам, перемещающимся относительно друг друга, пружинный модуль, тем выше эффективность работы двухмассового маховика. Если конструкция с обычным маховиком позволяла демпферным пружинам ведомого диска сцепления гасить колебания не более чем на 15°, то первые двухмассовые маховики позволили увеличить этот диапазон до 25°.
Замена
Замена двухмассового маховика штука недешевая, так как помимо стоимости самой детали требуется демонтаж и маховика, и узла сцепления. И спешить с этой операцией не следует. Для начала нужно определить причину возможной неисправности, одним из симптомов которой может стать нехарактерный шум при пуске двигателя, не пропадающий и при движении. Разрушающее влияние на двухмассовый маховик может оказать целый «букет» причин.
Во-первых, это проблемы, возникающие при запуске двигателя, когда стартеру приходится длительное время безрезультатно вращать маховик. В этом случае есть смысл обратить внимание на исправность электрической составляющей: аккумуляторную батарею (с обязательной проверкой чистоты клемм), стартер и т. п.
Вторая причина, негативно влияющая на работоспособность маховика, — это состояние самого двигателя. Неритмичная работа форсунок, сбои в блоке управления двигателем — все это вызывает повышенные вибрации, негативно сказывающиеся на состоянии маховика. Буксировка тяжелого прицепа на большие расстояния, преодоление препятствий, связанное с пробуксовкой колес, все, что связано с разнопеременными нагрузками, «здоровья» двухмассовому маховику не добавляет.
Отдельная история — это чип-тюнинг. Добавив мотору пару-тройку десятков лошадиных сил и повысив максимальный крутящий момент, мы однозначно снижаем ресурс маховика. Из всего вышесказанного может сложиться мнение, что двухмассовый маховик — штука весьма ненадежная. Отнюдь нет, но бережного отношения к себе требует.
Источник
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.
Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!
Email*
Подписаться
Устройство маховика
Все автолюбители знают, что сцепление является одной из ключевых систем любого автомобиля. Основной задачей сцепления является передача крутящего момента на коробку передач. В системе сцепления одной из самых важных деталей является маховик, располагающийся между трансмиссией и двигателем. Какое устройство маховика, какие существуют разновидности данной системы и для чего необходим ведущий диск? Мы с Вами разберём все вопросы в этой статье.
Что представляет собой маховик и зачем он нужен?
При рассмотрении конкретных функций маховика выделяются следующие характеристики:
- Уменьшение колебательных движений при вращении коленвала. В данном случае маховик можно рассматривать как одну из частей двигателя.
- Передача момента с двигателя на КПП. Помимо этого, он является первичным диском сцепления.
- Отвечает за передачу момента со стартера на коленвал.
Другими словами, маховик необходим для выполнения трех важных функций: запуска двигателя со стартера, передаче момента на КПП и обеспечение равномерной работы коленвала.
Сам принцип функционирования объяснить достаточно просто: представьте для наглядности обычный игрушечный волчок. Если волчок начинает раскручиваться от руки, то маховик — от вращательных движений коленвала. Волчок будет крутиться до тех пор, пока не закончится приложенная энергия. Ведущий диск способен передавать полученную энергию обратно, тем самым заставляя работать коленвал. В результате мы имеем замкнутую систему, при которой обеспечивается работа маховика.
Как устроен маховик?
Он представляет собой обычный диск диаметром 30-40 см. На торце располагаются зубья, благодаря которым достигается сцепление ведущего диска с валом стартера и последующее раскручивание коленвала при запуске двигателя. Маховик расположен на выходной части коленвала двигателя, а с другой стороны к нему фиксируется болтами корзина сцепления или гидротрансформатор. Отметим, что устройство маховика напрямую зависит от его принадлежности к определенной группе.
На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:
- Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
- Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
- Двухмассовый или демпферный. В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.
Ввиду преимуществ демпферного маховика, он является предпочтительной и перспективной моделью в наше время. Именно поэтому мы предлагаем нашим читателям подробней ознакомиться с его устройством, ведь он всё чаще встречается на автомобилях.
Особенности устройства двухмассового маховика
Конструктивные особенности детали заключаются в наличии двух корпусов, один из которых устанавливается на коленвал с последующим соединением с коленвалом, а второй соприкасается рабочей поверхностью с диском сцепления. Соединение между корпусами обеспечивается за счет двух подшипников (осевого и радиального), которые могут свободно скользить вне зависимости от работы друг друга. Также в середине детали установлена демпфирующая система, состоящая из пружин. Все механизмы обработаны специальной консистентной смазкой, она обеспечивает надежную работу пружин и сепараторов между ними.
Демпферный маховик
В двухмассовом маховике располагается два пакета пружин. Мягкий пружинный пакет обеспечивает мягкость запуска и остановки, а с помощью жесткого пакета обеспечивается демпфирование колебаний в рабочих диапазонах оборотов двигателя.
Принцип работы
Принцип действия эффективный и простой одновременно. Из-за повышения инерционного момента масс на входном валу КПП резонансное количество оборотов становится меньше, чем диапазон оборотов ДВС. Благодаря этому обеспечивается гашение колебательных движений, генерируемых силовым агрегатом. Гашение колебаний достигается за счет демпферно-пружинной системы, которая не допускает соударений частей КПП. В результате достигается уменьшение нагрузки на рабочие элементы.
Какие преимущества и недостатки?
На практике водителю важны не столько технические показатели и конструктивные особенности механизма, сколько удобство и комфорт вождения. Установка в автомобиль двухмассового маховика дает на практике следующие преимущества:
- Переключение передач становится более удобным и мягким.
- Инерционный момент при переключении уменьшается.
- Увеличивается ресурс ДВС и КПП.
- В картере сцепления достигается экономия пространства, что является важным преимуществом для компактных транспортных средств.
Несмотря на многочисленные преимущества, у него имеются и недостатки. Во-первых, стоимость достаточно высокая. Во-вторых, срок эксплуатации значительно ниже, чем у дисков сцепления других разновидностей. Такой недостаток обусловлен конструкцией и внутренней смазкой, которая в течение эксплуатации разрушается. Это единственные существенные недостатки, которые имеются у двухмассовых маховиков.
Несмотря на то, что ресурс эксплуатации детали не является неограниченным, при правильной езде ресурс оценивается в 350-400 тысяч километров.
Для этого следует придерживаться следующих рекомендаций эксплуатации:
- не перегружать автомобиль;
- не удерживать педаль сцепления в нажатом состоянии, например, при остановке на светофоре;
- нельзя бросать педаль сцепления при начале движения и переключении передач;
- не трогаться на повышенной передаче;
- не допускать длительной езды на низких оборотах, особенно на дизельных автомобилях. В этом режиме крутильные колебания коленвала очень высоки, идёт повышенный износ пружин демпферной системы.
По итогам можно сделать следующие выводы: ведущий диск является неотъемлемой частью системы управления автомобилем. В наше время наиболее перспективной считается двухмассовая система маховика, которая имеет весомые преимущества перед остальными видами. А при правильной эксплуатации автомобиля Вы не будете бояться поломок достаточно продолжительное время.
Принцип работы двухмассового маховика — Маховик
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.
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.
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:
- Как бороться с вибрацией двигателя
- Что такое двухмассовый маховик
- Как работает двухмассовый маховик
- Устройство и признаки неисправности двухмассового маховика
Как бороться с вибрацией двигателя
Мощности и скорости автомобилей растут пропорционально потребностям публики в комфорте. А наращивание мощностей двигателя связано с массой проблем, которые не всегда мирно уживаются с комфортом и другими требованиями к современной технике. Это и повышенный расход топлива, это может быть неравномерность работы двигателя, повышенная шумность и вибрации. Если для спортивного автомобиля все эти условности можно списать со счетов, то комфортабельная машина бизнес-класса должна полностью соответствовать требованиям к комфорту.
Вибрации всегда доставали конструкторов и от вибраций не уйти никуда. Успокоить вибрирующую деталь или вал можно только путем создания антинагрузки, противовеса. А это, естественно, увеличивает массу механизма. Для примера можно взглянуть на балансировку колес на шиномонтаже. Если не повесить на колесо в определенном месте груз определенного веса, вибрации избежать не удастся. Но мы нарастим подрессоренную массу, что вредно для состояния ходовой части. Почти та же история наблюдается с коленчатым валом автомобиля. Чтобы избежать излишних вибраций применяется специальный балансир, или маховик.
Что такое двухмассовый маховик
В середине 80-х годов применение пружин для гашения крутильных колебаний в корзине сцепления себя полностью исчерпало. Пружина уже не могла гарантировать полного отсутствия колебаний вследствие того, что масса поршней, шатунов, всех вращающихся и движущихся деталей двигателя в суммарном объеме превышала возможности демпфирования пружин. Рост крутящего момента на выходном фланце коленвала также требовал более эффективного противодействия вибрации.
Вибрации сами по себе не слишком приятны, но кроме того, они разрушают подшипники, валы и шестерни КПП, расшатывают крепления, уменьшают ресурс узлов и агрегатов. Поэтому и спроектировали двухмассовый маховик, который при помощи торсионно-пружинной рычажной системы смог поглотить колебания практически целиком. В целом, применение двухмассовых маховиков дало трансмиссии и машине в целом ряд преимуществ:
- более комфортное переключение передач;
- снижение момента инерции при переключении;
- увеличение ресурса КПП и сцепления;
- существенная экономия пространства в картере сцепления, что немаловажно для современного автомобиля, где каждый миллиметр на вес золота.
Как работает двухмассовый маховик
Узел расположен между мотором и сцеплением, а принцип действия двухмассового маховика основан не на наращивании массы противовеса, а на демпфировании посредством пружинно-торсионного механизма. Двухмассовые маховики могут быть в нескольких исполнениях, но как правило, они состоят из двух корпусов. На первом, основном корпусе, расположен стартерный зубчатый венчик, при помощи которого стартер запускает двигатель. 2-й корпус состоит из стандартных деталей сцепления. Основная хитрость и принцип работы заключается в способности смещаться этих двух элементов друг относительно друга. Они соединены посредством радиальных и упорных подшипников, которые обеспечивают свободное вращение корпусов.
Демпферно-пружинный пакет, который расположен между двумя корпусами, работает, как гаситель колебаний, а чтобы их работа была четкой и равномерной, внутреннее пространство двухмассового маховика заполняет консистентная смазка. В конструкции пружинно-демпферного пакета присутствуют полимерные сепараторы, они препятствуют закусыванию и заклиниванию пружин.
Устройство и признаки неисправности двухмассового маховика
Пружинно-демпферный пакет работает по двухступенчатому принципу. Это значит, что вся вибрационная нагрузка поглощается в два этапа и поглощается фактически на 100%. первая, самая мягкая ступень, улавливает и гасит колебания, которые возникают при пуске, на малых оборотах и при выключении мотора. Вторая ступень более жесткая и она рассчитана на работу на высоких оборотах, она противостоит крутильным колебаниям в штатном режиме.
Признаки неисправности узла явные и выражаются в повышенной вибрации двигателя на определенных оборотах. Перед тем, как проверить двухмассовый маховик на наличие неисправностей, необходимо произвести полный демонтаж коробки передач и поместить маховик на специальный стенд, где будут измерены кривые нагрузок, которые и будут характеризовать состояние устройства. На обычных СТО такое оборудование большая редкость, поэтому в основном, восстановление маховика не проводится. Проводят или его замену на обычный маховик с учетом параметров двигателя, или же подбор нового. Перед тем, как разобрать маховик, нужно учитывать некоторые строгие ограничения. Во-первых, ни в коем случае не допускается любая механическая обработка деталей маховика. Во-вторых, весь крепеж, который был снят во время демонтажа, должен быть заменен новым.
Только при таких условиях восстановленный двухмассовый маховик будет служить долго и надежно, а его ресурс оценивают в 350-400 тысяч км при правильной эксплуатации.
Читайте также Коробка передач DSG — что это такое, Как пользоваться автоматической коробкой передач
Читайте также:
принцип работы, устройство (видео). Почему не стоит менять на одномассовый в случае неисправности
В целях увеличения динамических характеристик в автоспорте используются облегченные маховики. Главная задача такого рода тюнинга – уменьшение вращающихся масс. Для гражданского использования намного важнее комфорт и ресурс деталей трансмиссии, поэтому все чаще производители устанавливают на авто двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel). Рассмотрим его устройство, принцип работы и преимущества над одномассовым типом. Нелишним будет упоминание о возможных неисправностях и технологиях ремонта.Устройство Dual Mass Flywheel
Двухмассовый маховик состоит из двух дисков, которые соединены между собой пружинно-демпферным механизмом.
Ведущий диск (также его называют первичным диском, главным корпусом маховика) представляет собой первичную вращающуюся массу. Он жестко крепится к коленчатому валу. На наружную часть первичного диска монтируется зубчатый венец маховика, за который стартер вращает коленчатый вал в момент запуска двигателя. Со стороны трансмиссии в главном корпусе вмонтированы дуговые пружины.
Устройство ведущего диска предполагает наличие ступицы, на которую устанавливается ведомый диск (также его называют вспомогательным корпусом маховика, вторичным диском). Фланец с ведомым диском жестко фиксируются между собой. Между ними установлена крышка ведущей массы. За счет радиального подшипника (именно такового устройство показано на рисунке, но существуют и конструкции с шариковыми подшипниками) ведущий и ведомый диски подвижны относительно друг друга. Их взаимное смещение определяется усилием надавливания упоров фланца на дуговые пружины.
На поверхности ведомой части имеется плоскость для контакта с фрикционным диском сцепления. Посредством прижатия диска к ведомой части двухмассового маховика происходит передача крутящего момента от коленчатого вала к коробке передач.
Принцип работы
Вспомним назначение одномассового маховика, который представляет собой цельнометаллическую деталь.
- Выравнивание скорости вращения коленчатого вала.
- Передача крутящего момента.
- Возможность вращения коленвала стартером.
Такие же функции выполняет и двухмассовый маховик. Главная особенность его работы – более эффективное гашение крутильных колебаний. При использовании одномассового маховика и ведомого диска сцепления с вмонтированными в него демпферными пружинами крутильные колебания неминуемо передаются на узлы трансмиссии. Соударение контактных поверхностей приводит к повышенному шуму и ускоренному износу синхронизаторов, шестерен.
Второй рисунок демонстрирует значительное снижение резонансных колебаний, передающихся на детали КПП, раздаточную коробку передач. Эффективная работа двухмассового маховика позволяет избавиться от демпферных пружин в ведомом диске сцепления. В остальном устройство сцепления автомобиля, работа выжимного подшипника ничем не отличаются от силовых агрегатов с одномассовыми маховиками.
Почему возникают крутильные колебания?
Равномерность скорости вращения коленчатого вала зависит от количества тактов рабочего хода в минуту. Именно во время рабочего хода, когда происходит высвобождение энергии от сгорания ТПВС, поршень движется с наибольшим ускорением, раскручивая тем самым коленвал. Все последующие 3 такта (выпуск, впуск, сжатие) коленчатый вал будет замедляться.
В 4-х цилиндровом двигателе поджог ТПВС происходит каждые 180º вращения коленвала (1 такт рабочего хода на каждые 180º). При 3000 об./мин в ДВС смесь воспламеняется 6000 раз в минуту. В таком режиме крутильные колебания минимальные, так как длительность периода замедления КВ слишком мала. При снижении скорости вращения коленчатого вала крутильные колебания возрастают. Если при 3000 об./мин смесь поджигается 100 раз в секунду, то уже при 1200 об./мин этот показатель снизится до 40.
Варианты конструкции
Выше рассмотрено устройство простейшего двухмассового маховика с двумя дуговыми пружинами. Усовершенствованная конструкция предполагает наличие двух видов пружин.
Мягкие пружины предназначены для эффективного гашения крутильных колебаний на низких оборотах. При повышении скорости вращения первичной массы центробежные силы сжимают дуговые пружины, из-за чего теряется их эффективность. Чтобы обеспечить достаточный пружинящий эффект в зоне средних и высоких оборотов, фланец оснащается нажимными пружинами. Благодаря меньшей массе и близкому расположению к центру оси вращения, они в меньшей степени подвержены воздействию центробежных сил.
Эволюция технической мысли
Впервые распространение двухмассовые маховики получили на авто с дизельными двигателями. Необходимость в их использовании совпадает с началом стадии так называемого даунсайсинга. В равной мере тенденция к снижению объема двигателя и повышению его мощности за счет дополнительного наддува воздуха затронула и бензиновые ДВС.
Повышение давления распыления топлива, деление впрыска на фазы и эффективное использование системы турбонаддува привели к значительному увеличению мощности дизельных моторов. Характерно, что большой крутящий момент доступен уже с самых низов, поэтому проблема крутильных колебаний на холостом ходу и низких оборотах значительно усугубилась.
Желая заменить двухмассовый маховик на одномассовый, автовладельцы забывают о том, что его устройство не только повышает комфорт, но и бережет коленчатый вал.
Центробежный маятник
Описанные выше особенности малообъемных ДВС побудили конструкторов к разработке устройства двухмассового маховика с центробежным маятником. Принцип работы маятника основан на создании противоколебаний, сглаживающих неравномерность вращения коленчатого вала на низких оборотах.
Как и в случае простейшего двухмассового маховика, первичная вращающаяся масса связана с КВ, а вторичная – единое целое с трансмиссией. Вот только в DMF с центробежным маятником со стороны вторичной вращающейся массы установлены грузы, которые при снижении оборотов двигателя совершают колебательные движения. Поскольку на низких оборотах действие центробежной силы снижается, грузы маятника могут раскачиваться сильнее. По мере увеличения скорости вращения КВ и ведущего диска, действие центробежной силы увеличивается, а амплитуда колебаний грузов уменьшается.
Маятник, работая в паре с дугообразными пружинами, практически полностью исключает вибрацию двигателя на холостом ходу и в зоне низких оборотов.
На автомобилях Volkswagen в зависимости от модели двигателя и коробки передач встречаются 2 вида устройства DMF с центробежным маятником:
- производства Luk. Имеет 4 плавающих грузов, установленных непосредственно на фланце;
- DMF производства ZF. Шесть плавающих грузов, расположенных между фланцем и вторичной вращающейся шестерней.
Главные преимущества и недостатки
- Снижение уровня вибраций, передающихся на кузов и в салон.
- Избавление от воя и дребезжащих звуков элементов КПП, раздаточной коробки передач.
- Увеличение ресурса трансмиссии. Особое значение DMF имеет в работе роботизированных КПП, к которым относится DSG, гидротрансформаторных АКПП и вариаторов.
- Повышение комфорта при старте и переключении передач, снижение вибраций, передающихся на педаль сцепления.
- Уменьшение расхода топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу.
Недостаток DMF исходит из главного преимущества одномассового маховика – надежности. Автолюбители свыкл
Как выбрать б/у двухмассовый маховик?
554 | 15.11.2019
Если говорить совсем простым языком, двухмассовый маховик призван сглаживать неравномерность работы двигателя. Откуда возникает эта «неравномерность»? Во-первых, коленвал испытывает на себе неравномерные нагрузки, возникающие в моменты воспламенения рабочей смеси в цилиндрах и в моменты ее сжатия. Во-вторых, в самом коленвале из-за неравномерных нагрузок возникают крутильные колебания. Это упругие колебания вдоль его оси вращения, по часовой стрелке и против. Чем мощнее двигатель, тем сильнее эти колебания. Более того, если частота «вспышек» в цилиндрах совпадет с частотой крутильных колебаний или будет кратна им, то возникнет резонанс, и коленвал развалится.
Соответственно, для гашения неравномерностей в работе двигателя и крутильных колебаний и создан двухмассовый маховик. Его присутствие позволяет инженерам не усиливать и не утяжелять коленвал, он защищает коробку передач от вибраций и продляет срок службы сцепления на мощных двигателях, устраняет необходимость увеличивать жесткость диафрагменной пружины корзины сцепления. В целом двухмассовый маховик даже помогает экономить топливо, т.к. гасит колебания, направленные против вращения коленвала. К тому же, масса двухмассового маховика в целом ниже, чем одномассового.
Серийное применение двухмассовых маховиков началось в 1985 году. Сегодня ими оснащается порядка 80% новых двигателей. Двухмассовые маховики положены двигателям, работающим в паре с МКПП, вариаторами, «автоматами» с двойным сцеплением.
На нашем YouTube-канале вы можете посмотреть видео о двухмассовых маховиках.
Выбрать и купить б/у двухмассовый маховик вы можете в нашем каталоге контрактных запчастей.
Как устроен двухмассовый маховик
На словах конструкция двухмассового маховика простая. Одна его часть – ведущий диск – жестко привинчивается к коленвалу. Вторая часть – ведомый диск – соединена с корзиной сцепления. Между ними – система демпфирования. Таким образом, обе части двухмассового маховика могут вращаться относительно друг друга на некоторые углы, то есть, совершать взаимные качательные движения вокруг общей центральной оси.
Подшипник
Так как ведущий и ведомый диск не жестко соединены и качаются относительно друг с друга, нужно сохранять их соосность. Для этого применяется поворотный подшипник. Он жестко закреплен на ступице ведущего диска. На его выступ в сторону трансмиссии выступ посажен ведомый диск.
На ранних вариантах ДММ использовались шариковые подшипники, затем они уступили место подшипникам скольжения, т.е. по сути, обычным втулкам. В двухмассовых маховиках Sachs всегда использовались подшипники скольжения.
Фланец
Передача момента от ведущего диска к ведомому осуществляется через пружинный демпфер и далее на фланец, который жестко соединен с ведомым диском. В самом простом варианте, в ведущем диске находятся две дуговые пружины, которые своими концами упираются в выступы фланца.
Демпфирующая система
Как было упомянуто выше, классический демпфер двухмассового маховика представляет собой пару дуговых пружин, помещенные в направляющие желоба ведущего диска. Эта пружина может быть одинарной, может быть двойной, т.е. представлять собой две помещенные одна в одну пружины разного диаметра. В самых мудреных вариантах пружины могут быть тройными. Т.е. в каждой дуге будет собрано по 3 пружины, способные гасить весь диапазон крутильных колебаний. Но и это еще не все.
В более новых вариантах двухмассовых маховиков предусмотрены дополнительные прямые пружины во фланце. Эти дополнительные пружины во фланце демпфируют колебания в тех режимах, когда дуговые пружины «отключаются». Как они могут «отключиться»? Дело в том, что на высокой скорости вращения маховика под действием центробежной силы дуговые пружины прижимаются к направляющим вдоль наружного края. Из-за этого их сила демпфирования сильно снижается. В этом случае функция демпфирования перекладывается на короткие прямые пружины: они легче, ближе расположены к центру, а потому центробежная сила слабо влияет на них.
Также есть ДММ с фрикционной муфтой, которая не жестко соединяет фланец с ведомым диском. То есть, в этом случае фланец не приклепан к ведомому диску. Крутящий момент передается от ведущего диска к ведомому за счет сильного трения фрикционной муфты. Такая муфта дополнительно защищает маховик от перегрузок и является демпфером.
Двухмассовый маховик от Sachs для дизелей и DSG
Двухмассовые маховики от Sachs (ZF) для дизелей 1.9 TDI и 2.0 TDI, работающий в паре с коробками DSG, наделены сложным направляющим планетарным механизмом.
Признаки износа и проверка двухмассового маховика на автомобиле
На износ двухмассового маховика указывают появившиеся вибрации. Во-первых, жесткая вибрация на холостых оборотах, слышимые стуки при глушении двигателя. Маховики, работающие в паре с коробками DSG «брынчат» на холостом ходу. Во-вторых, вибрации на ходу при равномерной скорости и при увеличении оборотов двигателя.
В некоторых случаях разбитый двухмассовый маховик может быть причиной троения двигателя. Из-за того, что обе массы хаотично гуляют относительно друг друга, на коленвале возникают посторонние ускорения, которые ЭБУ пытается «отловить», корректируя впрыск. Такое троение двигателя на холостых оборотах пропадает при выжиме педали сцепления.
Двухмассовый маховик можно проверить на неподвижном автомобиле. Для этого на нейтральной передаче нужно плавно нажимать на газ. Если вибрации и их характер будут изменяться с ростом оборотов, то двухмассовый маховик неисправен. На ходу его можно проверить следующим образом: разгоняемся с 10-20 км/ч на 2-й передаче с нажатой до упора педалью акселератора. Если возникают вибрации, то пора менять двухмассовый маховик.
При разрушении двухмассового маховика с обрывом его фланца, автомобиль просто не будет ехать на передаче.
Двухмассовый маховик не всегда виноват
В некоторых случаях при работе двигателя на холостых оборотах можно чувствовать вибрации и даже слышать посторонние звуки демпферов двухмассового маховика. При этом на ходу, при разгоне и наборе оборотов сильные вибрации не будут возникать. В данном случае, скорее всего, двухмассовый маховик исправен, а вибрации в трансмиссии и шумы его демпферов вызваны тем, что двигатель неисправен, т.е. троит. В этом случае нужно разбираться с двигателем и как можно скорее, т.к. двухмассовый маховик выйдет из строя преждевременно.
При износе сцепления, а не маховика, при трогании с места отсутствует плавность и появляются удары.
Трещины на корпусе ведущего диска ДММ появляются из-за люфта коленвала.
Как проверить б/у маховик?
Проверке подлежат не только б/у, но и новые двухмассовые маховики из коробок. У производителей LuK и Sachs есть базовые рекомендации по проверке маховиков, они общие как для новых изделий, так и бывших в эксплуатации. То есть, перед заменой по таким рекомендациям можно и нужно проверить старый маховик.
|
Базовые рекомендации для проверки двухмассовых маховиков |
|
|
Sachs |
LuK |
|
Свободный ход: перемещение до 3 зубьев. Если обе массы перемещаются более чем на 4 зубца, то маховик неисправен. Или: маховик должен перемещаться в обе стороны на одинаковый угол и с одинаковыми усилиями, без заеданий и звуков.
Если ощущается сопротивление пружин, установленных внутри маховика, двухмассовый
Радиальный люфт: должен быть не более 0,15 мм, т.е. минимальный и без стуков. |
Свободный ход: перемещение по зубьям: до 7 зубьев. 20° максимум. Люфт более 8 зубцов – выход за пределы нормы, неисправен.
Радиальный люфт: 1,6 мм максимум (в обе стороны) для ДММ с шариковым подшипником. 2,9 мм для ДММ на основе подшипника скольжения.
Ни при каких обстоятельствах не должно быть соударения ведущего и ведомого диска. |
Двухмассовые маховики LuK и Sachs для дизельных двигателей очень жесткие, т.к. снабжены дополнительным фрикционным кольцом. Поэтому для проверки работоспособности такого маховика нужно использовать рычаг, который может увеличить силу для преодоления сопротивления фрикционного кольца и проверки угла взаимного вращения дисков.
Общие рекомендации по проверке двухмассовых маховиков:
Должны отсутствовать посторонние звуки при вращении / перемещении масс.
Усилие пружин должно быть равномерным в обе стороны.
Усилие пружин должно нарастать плавно.
Радиальный люфт, т.е. смещение одной массы относительно другой, должен быть минимальным.
Дополнительно проверяем:
Грузы должны быть на месте.
Смазка не должна течь.
Не должно быть синевы на диске сцепления.
Не должно быть трещины из-за люфта.
Причины выхода из строя двухмассового маховика
Двухмассовый маховик может преждевременно выйти из строя из-за следующих причин:
- Разная компрессия в цилиндрах;
- Проблемы со впрыском топлива, его распылом и сгоранием – как следствие, троение двигателя;
- Разрушенные опоры двигателя;
- Разрушенный демпферный шкив коленвала;
- Неисправная обгонная муфта генератора;
- Проблемы в КПП;
- Проблемы со стартером
Также добавим, что ресурс ДММ сокращает чип-тюнинг, частая езда «в натяг» на малых оборотах, буксование и даже оставление машины на стоянке под уклоном на передаче.
Установка б/у двухмассового маховика
Перед установкой двухмассового маховика, как нового, так и б/у, нужно удостовериться, что устранены факторы, которые привели к выходу из строя предыдущего маховика.
Если двигатель исправен, нет проблем в трансмиссии, то можно устанавливать маховик. При затяжке болтов, крепящих маховик к коленвалу, нужно соблюдать рекомендации производителя. Например, болты могут затягиваться с усилием 60 Нм и доворотом на 90°. Затягивать его «на глаз» крайне не рекомендуется.
Когда маховик закреплен на коленвале, то нужно провести его проверку. Т.е. зафиксировать его ведущий диск и покачать ведомый – убедиться в отсутствии шумов, еще раз оценить люфт.
Нужно провести ту же самую проверку после установки двухмассового маховика на двигатель.
При установке нажимного диска также нужно соблюдать порядок затяжки болтов.
У нас в наличии большой выбор двухмассовых маховиков для автомобилей любых марок.