Принцип работы двухмассового маховика: конструкция, принцип работы и ресурс

Содержание

конструкция, принцип работы и ресурс

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

Станислав Шустицкий

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°.

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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

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

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

Устройство Dual Mass Flywheel

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

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

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

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

Принцип работы

Вспомним назначение одномассового маховика, который представляет собой цельнометаллическую деталь.

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

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

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

Почему возникают крутильные колебания?

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

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

Варианты конструкции

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

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

Эволюция технической мысли

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

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

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

Центробежный маятник

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

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

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

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

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

Главные преимущества и недостатки

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

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

Неисправности

Выделяют две наиболее характерные неисправности:

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

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

Принцип работы двухмассового маховика


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

Содержание:

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

Как бороться с вибрацией двигателя

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

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

Что такое двухмассовый маховик

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

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

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

Как работает двухмассовый маховик

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

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

Устройство и признаки неисправности двухмассового маховика

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

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

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

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

Читайте также:


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.

Устройство маховика

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

Что представляет собой маховик и зачем он нужен?

При рассмотрении конкретных функций маховика выделяются следующие характеристики:

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

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


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

Как устроен маховик?

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

На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

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

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

Особенности устройства двухмассового маховика

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

Демпферный маховик

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

Принцип работы

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

Какие преимущества и недостатки?

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

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

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

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

Для этого следует придерживаться следующих рекомендаций эксплуатации:

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

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

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.

Маховик двигателя ВАЗ

Автор admin На чтение 6 мин. Просмотров 1.1k.

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

(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 вибрации, 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 снижения вращательных (крутильных) колебаний является использование DMF , что является аббревиатурой от Dual Mass Flywheel . Двухмассовый маховик (DMF) является пассивным демпфирующим элементом, и его основная функция состоит в том, чтобы изолировать карданный вал / трансмиссию 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 характеристика 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 эффективный отвод 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: Компоненты 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 диском сцепления с демпфированием кручения 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 резонансных скоростей.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. Нежелательные шумы от дребезжания коробки передач были устранены, 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, а также, возможно, на светофоре. Сама поездка начинается с запуска автомобиля. Изменения положения педали акселератора, а также переключения 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 существенно 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 единую инерцию.По сравнению с обычным маховиком первичная 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 секции, разделенные упорами дуговой пружины.

Основная 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, образуя герметичную камеру, содержащую изогнутые пружины, направляющие пружины и смазка.

Изображение: крышка двухмассового маховика (DMF)
Кредит: Valeo

Крутящий момент двигателя передается от первичной массы вторичной массе через дуговые пружины и приводной 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 принципиальное отличие 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 вращательных колебаний 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 опорой подшипника (повернутой или вытянутой) устанавливается на первичную массу. Седло подшипника можно отрегулировать для установки небольшого шарикоподшипника, 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 использоваться 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.Ведущая пластина плотно приклепана 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 стороны тяги и толкания 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 разгоне. 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 к направляющим наружу, 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 будут увеличиваться 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 со скоростью коробки передач первичный вал, возникают внезапные пиковые нагрузки, так называемые удары. Таким образом, например, удар может быть вызван внезапным зацеплением, что приведет 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 тормозной силой, создавая при этом шум.Эффективным противодействием здесь является дополнительное фрикционное устройство , регулирующая фрикционная пластина . Это приводит к задержке вращения ведущего диска в определенном рабочем диапазоне. В результате ведомый диск 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 между первичной и вторичной массами возникает большой угловой прогиб. Чтобы ограничить этот прогиб и помочь улучшить запуск двигателя, в определенных 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 канале пружины DMF и поддерживается направляющей. Во время работы витки дуговой пружины скользят по направляющей, создавая трение и тем самым демпфируя. Во избежание износа дуговых пружин контактные поверхности смазываются консистентной смазкой. Оптимизированная форма пружинных направляющих 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, которая точно соответствует 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 (дюйм сравнение с системами с несколькими одинарными пружинами)
  • Демпфирование удара может быть интегрировано (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 соответствует требованиям автомобиля при запуске двигателя. Здесь нагрузка прикладывается только к более мягкой внешней пружине, что позволяет системе быстрее проходить критический диапазон резонансных скоростей. В более высоком и максимальном диапазонах крутящего момента нагрузка действует также 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 производят 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.

Что такое двухмассовый маховик и как он работает? Инженер

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

Стремление к устойчивости в транспортном секторе привело к революции гибридных и электрических автомобилей, но даже в обычных транспортных средствах с бензиновым двигателем наблюдается значительный прогресс в экономии топлива, что приводит 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 успешно снижают расход топлива, их теперь 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 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. DMF отличаются от одиночных маховиков не только наличием двух маховиков, а не одного — 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 означала 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.

Крупные производители DMF, такие как Valeo, производят DMF, которые механики просто устанавливают и не требуют специальных инструментов, что означает значительное снижение затрат на установку.

Valeo также недавно представила новый тип DMF, VBlade TM . Вместо ряда 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.

И поскольку такие производители, как Valeo, продолжают развивать технологию DMF — увеличивая их долговечность и снижая их стоимость — DMFs, похоже, станут основной частью автомобильных систем трансмиссии на долгие годы.

* Источник: valeoservice.co.uk

Описание двухмассовых маховиков

17 января 2019

Как опытный техник, вы, несомненно, сталкивались с двухмассовыми маховиками, но если вы не совсем понимаете, как работают эти маховики, вы не одиноки.Опыт показал, что многие технические специалисты не разбираются в технологии: поэтому в этом кратком руководстве кратко обсуждается, что такое двухмассовые маховики, как они работают, почему они требуются в некоторых приложениях; почему они выходят из строя и как диагностировать возможные отказы и дефекты двухмассовых маховиков, начиная с этого вопроса:

Что такое двухмассовый маховик?

В отличие от обычных маховиков, которые изготавливаются из цельного куска металла, двухмассовые маховики состоят из двух частей, разделенных различными способами, отсюда и термин «двухмассовый» маховик.

Хотя некоторые особенности конструкции различаются в зависимости от области применения, все двухмассовые маховики следуют одной и той же общей схеме. Одна часть (обычно известная как первичная масса) прикручивается болтами непосредственно к задней части коленчатого вала, а вторая масса (обычно известная как вторичная масса) прикрепляется к первичной массе. На практике, независимо от средств крепления, такое расположение позволяет двум массам вращаться независимо друг от друга вокруг опоры, которая может быть либо втулкой, либо подшипником.

Обратите внимание, однако, что дифференциальное вращение ограничено набором пружин, предназначенных для смягчения или поглощения эффектов дифференциального вращения как средства гашения вибраций двигателя.

Почему требуются двухмассовые маховики?

Хотя может показаться, что маховик работающего двигателя вращается с постоянной угловой скоростью, на самом деле это не так, поскольку (на примере только одного поршня и шатуна) сила, прилагаемая поршнем на коленвале не постоянно.На практике поршень не прилагает усилия, когда он находится в верхней мертвой точке рабочего хода; он начинает оказывать усилие только при движении за ВМТ, и эта сила постепенно увеличивается, пока не достигнет 90 градусов после ВМТ. За пределами 90 градусов после ВМТ сила, прикладываемая поршнем, постепенно уменьшается, пока не достигнет нижней мертвой точки, где он снова не оказывает никакого усилия на коленчатый вал.

Хотя кинетическая энергия цельного маховика в значительной степени поглощает вибрацию, вызванную неравномерным приложением силы к коленчатому валу, если неравномерное приложение силы умножить на количество цилиндров в двигателе, результат будет постоянным. вибрация, вызванная микроскопическим скручиванием и деформацией коленчатого вала, которая не может быть полностью поглощена неразъемным маховиком.

Кроме того, деформация коленчатого вала не является постоянной по всей длине коленчатого вала. Поскольку масса и запасенная энергия вращающегося маховика находится в задней части коленчатого вала, задняя часть коленчатого вала стабилизируется; однако в результате этого деформация коленчатого вала усиливается по направлению к передней части коленчатого вала. Для борьбы с этим эффектом большинство двигателей с высоким крутящим моментом оснащаются гармоническими балансирами для поглощения вибрации в передней части коленчатого вала.

Хотя сочетание эффектов гармонического балансира и тяжелого цельного маховика в современных двигателях с высоким крутящим моментом имеет большое значение для устранения вибраций двигателя, вызываемых коленчатым валом, разработки все более мощных двигателей, особенно дизельных двигателей с большим ходом. , привело к повышенной вибрации двигателя. Это особенно верно в случае дизельных двигателей, которые развивают свою пиковую мощность при низких оборотах двигателя: в этих приложениях максимальная мощность обычно достигается при значительно ниже 2000 об / мин, что слишком мало для вращения маховика, чтобы поглотить вызванное коленчатым валом вибрации эффективно.

Хотя можно утверждать, что чем массивнее маховик, тем лучше он способен поглощать вибрации, вызванные коленчатым валом, при таком подходе есть две основные проблемы. Первый связан с инерцией: чем массивнее становится маховик, тем больше энергии требуется для его движения, а это означает, что реакция дроссельной заслонки может сильно пострадать при увеличении массы маховика. Этот эффект аналогичен турбо-задержке, которая является результатом увеличения объема выхлопных газов, которые должны увеличивать скорость вращения крыльчатки компрессора турбокомпрессора для создания большего давления наддува.

Вторая проблема с увеличением массы неразъемных маховиков заключается в том, что чем массивнее становится маховик, тем больше деформация коленчатого вала усиливается по направлению к передней части вала, причем усиление прямо пропорционально увеличению маховиков. масса. На практике это означает, что масса гармонического балансира и, следовательно, масса двигателя также должны быть увеличены, что, в свою очередь, происходит за счет снижения экономии топлива.

Как работают двухмассовые маховики?

Благодаря своей конструкции двухмассовые маховики устраняют обе указанные выше проблемы, и вот почему.Поскольку первичная масса прикреплена непосредственно к коленчатому валу, она соответствует неравномерной угловой скорости коленчатого вала. Однако, поскольку вторичная масса не прикреплена к первичной массе, амортизирующие пружины между двумя массами поглощают неравномерное вращение коленчатого вала перед передачей энергии вращения коленчатого вала вторичной массе, которая, в свою очередь, передает вращение коленчатого вала на коробку передач через ведомый диск сцепления.

Насколько хорошо амортизирующие пружины гасят неравномерное вращение коленчатого вала, зависит от конструкции и расположения амортизирующих пружин, механического состояния двигателя, наличия или отсутствия пропусков зажигания в двигателе, но, что наиболее важно, от механического состояния двигателя. сам двухмассовый маховик.Тем не менее, если предположить, что двигатель находится в идеальном рабочем состоянии и что двухмассовый маховик никоим образом не поврежден, большинство конструкций двухмассового маховика практически исключают вызванные коленчатым валом вибрации, которые являются основной причиной повреждения и / или поломки механической коробки передач.

Следует отметить, что ведомые диски сцепления, которые предназначены для использования с двухмассовыми маховиками, не имеют подпружиненных ступиц, подобных тем, которые встречаются на обычных дисках сцепления, поскольку амортизирующие пружины в маховике выполняют функцию, которую подпружиненные ступицы в обычном сцеплении пластины выполняют.Следовательно, два типа дисков сцепления НЕ взаимозаменяемы.

Преимущества двухмассовых маховиков

Двухмассовые маховики были введены в первую очередь для уменьшения вибраций двигателя, которые повреждают механические коробки передач различными способами, причем степень повреждения в значительной степени пропорциональна амплитуде колебаний. Однако следует отметить, что не все приложения подвержены или были подвержены повреждению коробки передач, вызванному вибрациями двигателя, а это означает, что каждый случай неисправности коробки передач, такой как изношенные, поврежденные или сломанные подшипники первичного вала, необходимо расследовать на основе другие доказательства, такие как пробег, использование транспортного средства, стиль вождения и история обслуживания транспортного средства.

Тем не менее, другие преимущества двухмассовых маховиков включают более плавную работу сцепления, улучшенное переключение передач, общее снижение вибрации по всему автомобилю, а в некоторых случаях даже незначительное увеличение экономии топлива.

Недостатки двухмассовых маховиков

Хотя у двухмассовых маховиков действительно есть некоторые недостатки, серьезность любой конкретной проблемы зависит от нескольких факторов, включая марку двухмассового маховика, используемого на транспортном средстве, характер использования транспортного средства (используется он для буксировки или нет) , пробег автомобиля, способ управления автомобилем и местные условия движения.Например, если транспортное средство используется в основном на гравийных дорогах в пыльных условиях, вполне вероятно, что двухмассовый маховик не прослужит столько же, сколько маховик в аналогичном транспортном средстве, которое никогда не видит гравийные дороги или пыльные условия.

Тем не менее, некоторые реальные, объективные недостатки двухмассовых маховиков включают следующее:

  • Чрезвычайно высокая стоимость замены по сравнению со стоимостью замены обычного маховика и комплекта сцепления. Большинство производителей рекомендуют заменять двухмассовый маховик вместе со сцеплением.
  • Двухмассовые маховики невозможно восстановить или даже изменить поверхность так, как можно изменить поверхность обычного маховика для удаления горячих точек и задиров при замене обычного сцепления
  • Непредсказуемый срок службы; в то время как некоторые марки двухмассовых маховиков обычно имеют срок службы около 150000 км или около того, другие марки обычно выходят из строя менее чем на 50000 км.

Для получения дополнительной информации о преимуществах и недостатках двухмассовых маховиков послушайте наш подкаст «Спросите меня о чем-нибудь» с Марком Дэвисом, менеджером по продукции Exedy Australia.

Наиболее распространенными видами отказа для всех марок двухмассовых маховиков являются люфт между двумя массами в плоскости вращения и «раскачивание», то есть боковой люфт между двумя массами.

В первом случае свободный ход указывает на такую ​​проблему, как сломанные амортизирующие пружины или ослабление амортизационных пружин в результате перегрева муфты. Во втором случае боковой люфт обычно является результатом механического износа или повреждения подшипника или втулки, поддерживающей вторичную массу.Однако обратите внимание, что некоторые конструкции двухмассового маховика зависят от наличия некоторого люфта в опорном подшипнике / втулке, и это становится проблемой только тогда, когда свободный люфт становится чрезмерным. Также обратите внимание на то, что величина встроенного люфта варьируется в зависимости от конструкции, поэтому обязательно проконсультируйтесь с документацией или спецификациями производителя, прежде чем отказываться от двухмассового маховика на основании люфта между двумя массами.

Другие типы отказов аналогичны тем, которые наблюдаются на обычных маховиках, например, чрезмерное образование задиров или изменение цвета, вызванное перегревом, но учтите, что в случае перегрева сцепления на двухмассовом маховике существует высокая вероятность того, что смазка между две массы могут расплавиться и вылететь из сборки.В этих случаях замена маховика — единственное надежное средство, поскольку две массы невозможно разделить для замены смазки.

По иронии судьбы, несмотря на то, что основной целью двухмассовых маховиков является уменьшение вибрации двигателя, чрезмерная вибрация, которая может сопровождаться или не сопровождаться «грохотом», «стуком» или другими механическими шумами, обычно является первым признаком вышедший из строя или отказавший двухмассовый маховик.

Однако имейте в виду, что стук или стук также могут быть вызваны проблемами трансмиссии, такими как изношенные или поврежденные карданные шарниры, опорные подшипники приводного вала и поврежденные / сломанные опоры двигателя и / или коробки передач.Все эти возможные причины ДОЛЖНЫ быть исследованы и исключены как причина механических шумов или чрезмерной вибрации, прежде чем двухмассовый маховик будет признан безоговорочным.

Однако чрезмерная вибрация НЕ всегда вызывается изношенными или поврежденными двухмассовыми маховиками; Фактически, сначала следует исследовать все другие возможные причины вибрации, используя симптомы в качестве диагностических средств. Например, НЕОБХОДИМО выполнить полное диагностическое сканирование, чтобы устранить или подтвердить пропуски зажигания как возможную причину вибраций, которые, как мы знаем, иногда могут возникать только при определенных оборотах двигателя.

Другие возможные симптомы включают жесткую или затрудненную работу сцепления, трудности с переключением передач и / или дребезжащий звук из коробки передач на нейтрали при работающем двигателе. Однако все эти проблемы могут быть вызваны другими проблемами, кроме неисправного двухмассового маховика. Например, сложная работа сцепления может быть результатом отказа, поломки или повреждения нажимного диска, а также проблем в главном / рабочем цилиндре (ах) сцепления. Точно так же трудности с переключением передач могут быть вызваны всеми вышеупомянутыми причинами, а также внутренними проблемами коробки передач, такими как недостаточная смазка или механический отказ одного или нескольких компонентов.

Также имейте в виду, что плохо сбалансированные задние колеса могут и часто имитируют симптомы плохо сбалансированного двухмассового маховика, поэтому обязательно проверьте балансировку всех колес на транспортном средстве, прежде чем отказываться от двухмассового маховика.

Как проверить двухмассовый маховик

Если у вас нет доступа к специализированному испытательному оборудованию, например, к приборам, изготовленным и поставленным компанией LUK, имеющей патент на двухмассовые маховики, нет надежного способа оценить состояние двухмассового маховика, не снимая его с автомобиля.

Даже в этом случае, предполагая, что нет обесцвечивания, чрезмерных задиров, трещин / трещин на какой-либо части сборки или признаков утечки смазки, вы ограничены двумя основными проверками.

Первая проверка включает измерение люфта между двумя массами и сравнение этого значения с документацией и / или спецификациями производителя. Помните, что замена маховика — единственное надежное средство, если свободный ход в любом направлении превышает максимально допустимый предел.

Вторая проверка включает проверку пределов вращения вторичной массы относительно первичной массы, что требует снятия маховика с транспортного средства и зажима первичной массы в тисках. Это можно сделать, вставив два болта в отверстия в монтажной поверхности, а затем зажав болты в прочных настольных тисках. Прикрепите кусок стали к вторичной массе, используя отверстия, в которых крепится прижимная пластина, и приложите вращающую силу к вторичной массе.

Это испытание, по общему признанию, грубое, но если маховик исправен, люфта в плоскости вращения не будет, и потребуется равное количество силы, чтобы повернуть вторичную массу (против силы амортизирующих пружин) через его допустимый диапазон в в обоих направлениях .

Обратите внимание, однако, что этот тест можно улучшить, прикрепив большую гайку к рычагу так, чтобы гайка находилась точно над центром узла маховика. Используйте правильно откалиброванный динамометрический ключ, снабженный индикатором угла и подходящей головкой, чтобы проверить как усилие, необходимое для вращения вторичной массы, так и угол ее вращения в обоих направлениях. Любое отклонение от указанных значений следует рассматривать как свидетельство неисправности маховика.

Некоторые советы по диагностике проблем с двухмассовым маховиком

Суть всего вышеперечисленного заключается в том, что двухмассовые маховики часто диагностируются как причина чрезмерной вибрации и / или механических шумов, хотя на самом деле настоящая причина (-ы) часто вообще не связана с маховиком.Лучший способ избежать попадания в эту ловушку (и, возможно, потери ценного клиента) — это как можно точнее воспроизвести симптомы и, если необходимо, попросить клиента управлять транспортным средством на этапе расследования диагностической процедуры.

Следует помнить, что, поскольку ваши клиенты знают свои автомобили лучше всего, он почти всегда может лучше воспроизвести симптом. В переводе это означает, что вы можете сэкономить своему клиенту кучу денег, просто точно диагностировав истинную первопричину вибрации механического шума с первого раза.

Двухмассовый маховик

— EngineeringClicks

Что такое двухмассовый маховик?

Двухмассовый маховик (также известный как DMFW или DMF) — это вращающееся механическое устройство, которое используется для выработки непрерывной энергии в системах, где нет постоянного источника энергии. Его действие очень похоже на работу обычного маховика, но оно гасит любые обороты или крутящий момент, которые могут вызвать любую вибрацию. Это связано с тем, что он имеет два маховика, разделенных пружинами, а не только один маховик.

DMF действует как прямой контакт между узлом сцепления и двигателем в автомобилях с механическими коробками передач. Снижение вибрации останавливает вибрацию в системе трансмиссии, что позволяет двигателю работать тише, плавнее и продлевает срок службы трансмиссии.

Обратная сторона

Использование двухмассовых маховиков имеет ряд заметных недостатков. DMF имеют более высокие затраты на техническое обслуживание, чем версия с одним колесом, поскольку маховик обычно необходимо заменять при замене сцепления, это добавляет время и деньги водителю, когда этот ремонт необходимо выполнить.В последнее время производители работают над тем, чтобы сделать замену двухмассовых маховиков более доступной.

Это происходит из-за того, что DMF поглощает сильную вибрацию, и поэтому они подвержены износу. Это всегда следует проверять при замене сцепления, так как это хорошая возможность полностью проверить маховик без препятствий. Распространенными признаками отказа маховика могут быть глубокие канавки и повреждение сопрягаемой поверхности сцепления, растрескивание и потеря смазки.

Как определить износ двухмассового маховика?

Есть два основных признака того, что DMF изношен и приближается к концу его срок службы. Первый — это рок (боковой люфт), который можно почувствовать в маховике. Это можно проверить, покачивая маховик из стороны в сторону и наблюдая за величиной люфта. Второй способ проверить маховик — это посмотреть на свободный ход маховика. Это расстояние между тем, когда вторичная пластина перемещается полностью влево, а затем вправо.Существуют спецификации для этого расстояния, но общее практическое правило заключается в том, что если оно превышает дюйм, то пора заменять маховик. Такие же требования к пределу износа можно найти и для камня в маховике.

Как узнать, что мой двухмассовый маховик вышел из строя?

Есть несколько очевидных признаков, которые может определить любой человек с любым уровнем механических знаний, и это может быть очень важно знать, так как это может предотвратить выход из строя маховика во время движения! Если вы испытываете один из этих симптомов, рекомендуется как можно скорее проверить маховик:

Вы не можете переключить передачи

Это может показаться очевидным, и вам определенно не следует водить машину, если вы не можете переключать передачи, но если вы обнаружите, что вы не можете переключать передачи, то маховик, скорее всего, в плохом состоянии и его следует немедленно заменить.

Обжигающий запах

Запах гари никогда не бывает хорошим при вождении, и у него может быть много разных причин. Неисправный маховик может быть причиной неприятного запаха из-за трения в сцеплении.

Механизмы скольжения

Если вы переключаетесь на новую передачу, и обороты автомобиля увеличиваются быстрее, чем скорость хода, передачи скользят. Это может происходить из-за проскальзывания маховика, так как на поверхности маховика может быть масло или что-то еще, что мешает сцеплению правильно сжимать его.

Двигатель глохнет

Установленный слишком легкий для автомобиля маховик приведет к тому, что он будет намного легче глохнуть, и он будет работать на холостом ходу. Автомобиль может заглохнуть, просто нажав на сцепление, поскольку скорость двигателя падает слишком быстро, чтобы ЭБУ не мог это компенсировать.

Вибрация двигателя

Трансмиссия может начать вибрировать, если маховик разбалансирован. Ослабленный маховик очень опасен и из-за значительного веса маховика может начать сотрясать всю машину.

Это лишь некоторые из признаков того, что ваш двухмассовый маховик может выйти из строя. Если вы заметите какие-либо несоответствия с вашим автомобилем, вы всегда должны проверять его у квалифицированного механика. В целом, большинство двухмассовых маховиков служат около 100 000 миль, однако это очень общая оценка, и нередко отказ маховика происходит раньше.

Какой у вас опыт работы с двухмассовыми маховиками? Дайте нам знать, оставив комментарий ниже!

Также читайте:

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 разработан для снижения шума и вибрации. DMF представляет собой своего рода механическую «губку», 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 имеется «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, двойную массу нельзя перекрашивать, и ее 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, оборудованных двухмассовыми маховиками, так дорого обходится. 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 в плане 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 преобразованием двухмассовой установки в одинарную, 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 резкости 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 st к моменту инерции вращения маховика 2 и ) составляет 0,7 ~ 1,1; интервал малого торсионного угла ДМФ должен быть спроектирован с малым демпфированием, тогда 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 были 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 между собой 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 DMF 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. исследовали согласование 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 система трансмиссии испытывает сильную вибрацию при запуске и остановке. Было высказано предположение, что амплитуду крутильных колебаний можно уменьшить за счет увеличения демпфирования DMF [14].

В литературе были достигнуты успехи в согласовании DMF на основе контроля вибрации на холостом ходу и в условиях 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 в условиях запуска должен обязательно учитываться в процессе согласования DMF.

На основании предыдущих исследований, текущих бумажных моделей и испытаний системы трансмиссии DMF в условиях запуска, а также исследовано и проанализировано влияние 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 перед согласованием DMF; следовательно, эффект затухания связан с распределением вращательной инерции, демпфирования и жесткости DMF. Уравнение (3) также указывает на то, 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 нестационарного состояния, вызванного входным крутящим моментом стартера и зажиганием цилиндра двигателя.

После того, как все цилиндры полностью воспламеняются, 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 цилиндре, 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 приведенного выше 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 при первом запуске двигателя, а затем отключается от зубчатого венца маховика после полного зажигания двигателя.


На рисунке 3 T 1 T 4 (Нм) — это крутящий момент возбуждения каждого цилиндра, это крутящий момент на коронной шестерне маховика, создаваемый стартером двигателя, — это 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.

I 7

34

89029 89029 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 каждого кривошипа 33
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
K 4 Жесткость на кручение между кривошипом 2 nd и кривошипом 3 rd
K 5 Жесткость на кручение между кривошипом и 3 4 -й кривошип
K 6 Жесткость на кручение заднего конца коленчатого вала
K 7 Многоступенчатая жесткость на кручение DMF
Жесткость на кручение между маховиком 2 и и крышкой сцепления
C 1 Коэффициент демпфирования переднего амортизатора коленчатого вала
C 2 C 5 Эквивалентный коэффициент демпфирования крутильных колебаний каждого кривошипа

33

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 составляет

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 вычисляется в программном обеспечении путем задания кривой давления в испытанном цилиндре, которая показана на рисунке 5.



Значения параметров, соответствующие Таблица 1, представлена ​​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 двигателя. Сигналы в состоянии запуска собираются в вышеуказанных 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 показан участок 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 путем сравнения 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 будет отключен от зубчатого венца маховика, и вибрация системы в основном вызвана 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.

900 0,0917 π

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 124,3

B Моделирование 0.2378 π +0,7 210,6 +3,4
Тест 0,2361 π 203,7

C 29 Моделирование 0,012 C 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 частоты вращения двигателя снижается от 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 в условиях запуска 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 отношение 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 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 2 порядка 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): в качестве параметров оценки используются максимальные значения углового ускорения 2 nd первичного маховика ( a B1max_O2 ) и вторичного маховика ( a B2max_O2 ). . Фаза C (через 3 с): средние значения углового ускорения 2-го порядка и 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 сведены в Таблицу 3, где степень ослабления γ определяется как γ = (значение параметра оценки первичного маховика — значение параметра оценки вторичного маховика) / значение параметра оценки первичного маховика.

.8

μ 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1 1,3 1.5 1,7

a A1max (рад / с 2 ) 1460,5 1129,8 953,3 840,8 757 693,2 600
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_O (рад. с 2 ) 2740,2 2124,8 1809 1614,3 1485 1408,2 1355 1308
a B2max_O2 (рад / с 4 2 415,9 423,3 430 429 440 492,2 518
γ 0,85 0,8 0,77 0,73 0,71 0,6 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 γ 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 с этим вибрация двигателя будет даже усилена в фазе A, и амплитуда колебаний 2-го порядка -го порядка вторичного маховика 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 ДМФА

Обычно энергия колебаний преобразуется в тепловую энергию в механических системах путем демпфирования.Демпфирование трения обычного DMF, потребляющее механическую энергию для ослабления вибрации трансмиссии, является критическим кинетическим параметром DMF. 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 свойства гистерезиса DMF, показанные в таблице 4, предназначены для исследования требований к характеристикам демпфирования DMF в процессе запуска.

91

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

26 (Нм) 33

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 рисунке 14 показано угловое ускорение первичного маховика и вторичного маховика 2 -го порядка при различных схемах демпфирования с временной характеристикой.

Согласно принципу анализа, приведенному в разделе 4.1, характеристики контроля вибрации DMF при различных схемах демпфирования перечислены в таблице 5.


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 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 ) 527,8 501,9 476,5 462 454,1

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 незначительное 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 снижается 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]. Более того, максимальный угол скручивания обычного DMF составляет около π / 6∼ π /3 рад.Следовательно, конструкция DMF на кусочную жесткость на кручение ограничивается крутящим моментом и углом поворота DMF, а жесткости ограничиваются друг с другом.

Жесткость DMF на кручение обычно делится на три этапа. Жесткость ступени 1 st является наименьшей и используется при работе двигателя на холостом ходу, 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 самой большой 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 приведены в таблице 7.


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
6 γ 0,396 0,178 0,088
a B1max_O2 (рад / с 2 ) 1540,7 1570,3 1587,6 1697.8
а B2max_O2 (рад / с 2 ) 301,3 385 523,4 674,3
γ 0,804 0,7607 900 0,804 0,755
a C1ave_O2 (рад / с 2 ) 1129,9 1136,4 1152,5 1166,9
a C2ave_O2
2
9002 39.9
44,7 65,6 84,7
γ 0,965 0,96 0,943 0,927

В соответствии с a

9042 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 затухания γ больше.Следовательно, конструктивное требование к жесткости DMF при запуске состоит в том, чтобы жесткость DMF на кручение была как можно меньшей 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 ДМФ.

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 возбуждения 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 2-го порядка -го порядка велика в фазах B и C, когда μ слишком велико. В результате для достижения хорошего эффекта контроля вибрации во время запуска оптимальный диапазон мкм 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 ниже. 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 этой статьи.

Благодарности

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

Влияние двухмассового маховика на ударный шум в автомобильных силовых агрегатах Научно-исследовательский доклад по теме «Машиностроение»

Труды Института инженеров-механиков, Часть D: Автомобильный журнал

Инженерное дело

http: // pid.sagepub.com/

Влияние двухмассового маховика на ударный шум в автомобильных силовых агрегатах

С. Теодосиад, М. Гнанакумар, Х. Рахнеджат и П. Келли Труды Института инженеров-механиков, часть D: журнал автомобильной инженерии, 2006 г. 220: 747

DOI: 10.1243 / 09544070JAUTO55

Онлайн-версию этой статьи можно найти по адресу: http://pid.sagepub.eom/content/220/6/747

Издатель: ®SAGE

http: // www.sagepublications.com

От имени:

IrulftulJan 9i

ИНЖЕНЕРЫ-МЕХАНИКИ

Институт инженеров-механиков

Дополнительные услуги и информация для трудов Института инженеров-механиков, часть D: журнал автомобильной инженерии

можно найти по адресу:

Оповещения по электронной почте: http://pid.sagepub.com/cgi/alerts

Подписки: http: // pid.sagepub.com/subscriptions

Отпечатки: http://www.sagepub.com/journalsReprints.nav

Разрешения: http://www.sagepub.com/journalsPermissions.nav

Цитирования: http://pid.sagepub.com/content/220/6/747.refs.html

>> Версия записи — 1 июня 2006 г. Что это?

Влияние двухмассового маховика на ударный шум в системах трансмиссии транспортных средств

С. Теодоссиад1 *, М. Гнанакумар1, Х. Рахнеджат1 и П. Келли2

1 Школа машиностроения и производства Вольфсона, Университет Лафборо, Лафборо, Лестершир, Великобритания

2Powertrain Engineering, Ford Werke GmbH, Кельн, Германия

Рукопись была получена 15 марта 2005 г. и принята после доработки к публикации 10 марта 2006 г.DOI: 10.1243 / 09544070JAUTO55

Резюме: Появление и постоянство вызванного ударами грохота в трансмиссии легковых грузовиков с задним приводом привело к острой необходимости в корректирующих действиях. Стремление к достижению результатов в сжатые сроки и финансовые ограничения привели скорее к паллиативным действиям, чем к фундаментальным расследованиям. Было высказано предположение, что использование двухмассового маховика (DMF) может привести к ослаблению металлического шума, хотя его основной целью было противодействие дребезжанию трансмиссии за счет уменьшения входного крутильного импульса.В настоящей работе экспериментально исследуется влияние DMF на клонк-шум, вызванный ударами, и его тяжесть. Измерения звука в трансмиссии показывают лишь небольшое снижение общего уровня шума, вызванного ударами, но значительное изменение его качества — резкость, связанная с типичным металлическим содержанием clonk, отсутствует. Эффект также подчеркивается основной частотной составляющей отклика при использовании DMF. Продолжительность явления клонирования отличается от случая, когда используется традиционный цельный маховик.

Ключевые слова: трансмиссии, клон трансмиссии, дребезжание трансмиссии, двухмассовый маховик, монолитный маховик

1 ВВЕДЕНИЕ

Тенденция к снижению расхода топлива в основном реализуется за счет улучшенных стратегий сгорания, увеличения выходной мощности и снижения инерционного содержания. Сочетание этих факторов, однако, привело к нежелательному эффекту повышенной крутильной вибрации и шума в трансмиссии, которые затем передаются внутрь кабины [1].Вышеупомянутые факторы, конечно же, среди многих других параметров, которые могут влиять на эффективность использования топлива, таких как аэродинамика и взаимодействие шины с дорогой.

Первые конфигурации двухмассового маховика (DMF) в автомобильных трансмиссиях появились более 25 лет назад. Они были в основном разработаны как средства для значительного уменьшения крутильных импульсов

* Автор, ответственный за переписку: Школа машиностроения и производства Вольфсона, Университет Лафборо, Лафборо, Лестершир, LE11 3TU, Великобритания.электронная почта: s.theodossiades @ lboro.ac.uk

в коробке передач, которые вызваны колебаниями выходной мощности двигателя. В обычных конструкциях крутильный резонанс составляет от 700 до 2000 об / мин. DMF создает вторичную инерцию около входного вала трансмиссии [Рис. 1 (a) и (b)] [2], которая смещает резонанс ниже скорости холостого хода двигателя. По сути, DMF имеет два основных преимущества: более низкий уровень гистерезиса по сравнению с обычными муфтами и значительное ослабление крутильных колебаний двигателя в трансмиссии, как это показано аналитически ниже в предоставленной литературе.

Использование двухмассового маховика для настройки трансмиссии легковых автомобилей было первоначально предложено Дрекслем [3]. Это было задумано как мера по устранению дребезжания на холостом ходу и колебаний реверсирования нагрузки. Кроме того, он считался рентабельным по сравнению с более сложными системами с контролируемым проскальзыванием и гидродинамической связью между маховиком и сцеплением. В другом экспериментальном исследовании тот же автор [4] продемонстрировал влияние двухмассового маховика на изменение собственной частоты, которое способствует дребезжанию шестерен и панели корпуса

.

Рис.1 (a) конфигурация DMF, (b) обычная конфигурация сцепления и (c) система DMF для легких грузовиков

вибрационный шум, звукоподражательный термин «стрела». Это было рекомендовано как единственная мера, которая переводит эту критическую частоту ниже диапазона скорости движения. Кроме того, было обнаружено, что двухмассовый маховик значительно снижает структурный шум картера коробки передач при работе двигателя со скоростью более 1000 об / мин.

Эффективность конструкций DMF и гидравлических гасителей крутильных колебаний (HTD) в исследуемых условиях дребезжания и клонирования сравнивалась с эффективностью обычных муфт в численном исследовании [5].Был сделан вывод, что конфигурации DMF и HTD могут предложить существенные улучшения как в отношении шума, вибрации, так и резкости (NVH). В более позднем исследовании был представлен новый тип конструкции DMF [6] для улучшения характеристик наклона / отката (быстрое применение дроссельной заслонки от выбега до режима движения или быстрое отпускание дроссельной заслонки от движения до наката). Было показано, что амплитуды помповых колебаний быстро затухают. Кроме того, не наблюдалось никаких последующих колебаний крутильной характеристики двигателя и трансмиссии.Однако

не было предоставлено данных для количественной оценки результирующих улучшений в изученных проблемах NVH.

Эффективность различных вариантов обеспечения виброизоляции между двигателем и трансмиссией была сравнена [7], и DMF был оценен как один из наиболее эффективных для достижения более плавного отклика трансмиссии в условиях дребезжания и помпажа. Вышеупомянутые результаты также подтверждаются низкой стоимостью этого решения по сравнению с другими конструкциями с аналогичными характеристиками (системы активной изоляции, гидродинамические системы с скользящей муфтой и изоляционные системы с контролем крутящего момента), но с более высокими затратами на реализацию.Разрабатывая численную модель трансмиссии, в которую были включены критические нелинейные эффекты (такие как люфт шестерни и характеристики фрикционной муфты) [8], Лашет продемонстрировал эффективность двухмассовой системы маховика для изоляции трансмиссии от возбуждения двигателя. Было обнаружено, что отклик имеет меньшую амплитуду и меньшее количество ударов в интересующем диапазоне частот (1000–2000 Гц).

Размещение эффективного гашения крутильных колебаний в системе двухмассового маховика вместо того, чтобы включать его в систему сцепления, привело к наиболее эффективной форме гашения крутильных колебаний, особенно в случаях дребезжания коробки передач и шума стрелы оси, как показано на ссылка [9].Использование вторичной массы гарантирует, что естественная частота дребезжания трансмиссии будет ниже скорости холостого хода. Это означает, что частота дребезжания трансмиссии выходит за пределы нормального рабочего диапазона для всех нижних передач.

Вышеупомянутые исследования выявили положительное влияние систем DMF на крутильные колебания трансмиссии в установившемся режиме, связанном с явлениями вибрации дребезжания и стрелы. Кроме того, было дано некоторое представление о его эффекте в условиях включения и выключения (называемого шунтом), способствующего возникновению шума клонирования трансмиссии.Однако основным остающимся вопросом является количественная оценка эффективности DMF при переходном импульсном воздействии с высоким крутящим моментом, называемом clonk трансмиссии, в частности, степень смягчения в отношении излучаемого шума и его частотных характеристик. Наличие зон зазора в трансмиссии (сцепление, шестерни трансмиссии и дифференциала, шлицевые соединения и т. Д.) Определяет прохождение переходного импульса через систему, взаимодействуя с модальной плотностью упругих компонентов. Clonk — это кратковременное (несколько миллисекунд) звуковое высокочастотное эластоакустическое явление, возникающее в результате реверсирования нагрузки при наличии люфта в трансмиссии (1500–5000 Гц) [10–12].Это звукоподражательный термин, учитывая металлическую природу излучаемого шума. Короткая длительность импульса крутящего момента вызывает большое количество структурных режимов слабозатухающей системы трансмиссии. В частности, такие компоненты, как карданные валы, являются эффективными излучателями шума, поскольку у них очень низкое отношение толщины стенки к диаметру. Формы мод, участвующие в сигнале clonk, в основном являются режимами дыхания, как было показано как численно, так и экспериментально [10-12].

Целью данной статьи является в основном исследование воздействия вибрации и шума от карданных валов трансмиссии в условиях клонирования трансмиссии, включая DMF.Всесторонние измерения вибрационного отклика трансмиссии и шумового излучения были выполнены с помощью DMF и обычного сцепления. Результаты показали существенное различие в количестве мод, наблюдаемых как в спектрах вибрации, так и в спектрах шума в вышеупомянутых случаях. Влияние на излучаемый металлический клонк-шум заслуживает внимания, поскольку импульсное воздействие на трансмиссию способно возбудить лишь небольшое количество структурных элементов

.

режимов трансмиссии со слабым демпфированием при использовании DMF, в отличие от обычного сцепления.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

Экспериментальная установка создана с использованием трехкомпонентной системы трансмиссии легкого заднеприводного грузовика, включающей все компоненты от маховика до задней оси, включая узлы задних колес [см. Рис. 2 (а)]. Базовая конфигурация буровой установки остается такой же, как в [11], за исключением включения DMF и муфты SGF между фланцем трансмиссии и трубкой переднего карданного вала.

АН а.c. Электродвигатель приводит в движение трансмиссию через карданный вал с гибкой связью, установленный на паре радиальных шарикоподшипников. Система стояночного тормоза, используемая в грузовом автомобиле, была модифицирована с использованием электронного блока управления и откалибрована, чтобы работать с повторяемостью и вводить различные состояния нагрузки транспортного средства путем приложения сопротивления через заднюю ось. Аналитическое описание того, как были рассчитаны эти нагрузки, представлено в ссылке [10]. Буровая установка имеет модульную конструкцию и собрана таким образом, чтобы в ней можно было разместить два альтернативных маховика; один имеет монолитную твердомассовую конструкцию, а другой — двухмассовую.Полное описание базовой конфигурации буровой установки можно найти в [10, 11]. Существенной модификацией узла сцепление-трансмиссия (как описано в ссылках [10] и [11]) является замена обычного твердомасового маховика на систему DMF [Рис. 1 (c) [2]). Это отделяет диск сцепления от торсионного предварительного демпфера [Рис. 1 (a) и (b)], в то же время задействуя дополнительный инерционный элемент. Основным эффектом вышеупомянутой конструкции является ослабление вибраций трансмиссионных валов и более плавная передача крутящего момента двигателя в систему трансмиссии.

Clonk, как внезапный импульс крутильного ускорения с высокой скоростью (рывок), может быть вызван в системе трансмиссии несколькими способами, включая быстрое изменение нагрузки из-за резкого срабатывания сцепления. Таким образом, в проведенных экспериментах источником возбуждения является приведение в действие сцепления водителем. Как и в [11], испытания проводились с выбранной второй передачей, частотой вращения двигателя 1500 об / мин и резким отключением сцепления с интервалами времени 100-300 мс, на основе данных, собранных в ходе полевых испытаний с фактическими данными. автомобили в условиях клонирования.Таким образом, в трансмиссии возникло клонирование, вызванное сцеплением. Как уже говорилось, расследование касалось проявления

Рис. 2 (a) Экспериментальная установка с трехкомпонентной трансмиссией и (b) схематическая компоновка установки, показывающая положения различных приемников

clonk в качестве упругоакустической муфты в полых тонкостенных трубках карданного вала. Следовательно, другие вибрирующие конструкции, способствующие тому же механизму акустического совпадения с корпусной волной, в частности корпус передающего колокола, были эффективно экранированы.Характерный отклик таких структур в условиях клонк изучен в работе [13].

Было использовано следующее контрольное оборудование, позволяющее измерять переходные характеристики системы. Схематическая компоновка буровой установки, показывающая различные точки захвата, представлена ​​на рис. 2 (b).

1. Акселерометры прикреплены к педали сцепления для контроля временных интервалов включения / выключения сцепления. Ускорение и скорость движения педали сцепления фиксируются, чтобы классифицировать применяемое возбуждение в соответствии с поведением водителя (см.рис.3).

2. Акселерометры расположены на опоре игольчатых подшипников центральной опоры трансмиссии и служат для измерения вибрации, передаваемой на шасси.

3. Бесконтактные лазерные доплеровские виброметры (LDV) выровнены перпендикулярно оси вращения полых трубок карданного вала для измерения их отклика на вибрацию.

В (м / с)

Рис. 3 Отключение сцепления, соответствующее поведению агрессивного водителя

4.Микрофоны свободного поля используются для измерения шума, излучаемого трубками карданного вала, раструбом трансмиссии и задней осью.

Был зарегистрирован фоновый шум и идентифицирован его спектральный состав, чтобы избежать неточностей в результатах испытаний. Как видно на рис. 4, частоты фонового шума существенно ниже частот диапазона clonk и в основном включают гармоники от электродвигателя, частоты зацепления шестерен и те, которые излучаются центральными опорными подшипниками.Частота дискретизации записанных

Сигнал

был тщательно отобран, чтобы он был как минимум вдвое больше, чем самая высокая интересующая частота (5000 Гц), и чтобы соответствовать требованиям критерия Найквиста. Поэтому использовалась частота дискретизации 16 384 отсчета / с, чтобы обеспечить достаточное разрешение в области фактического ускоряющего отклика (то есть длительности удара). Это всего лишь часть полученного измерения. Спектры Фурье с окном захвата данных (составляющие кратковременные спектры БПФ) используются для минимизации спектральной утечки.Кроме того, вейвлет-разложение используется для выделения разницы во времени между пиком clonk и сопровождающим его шумом, так что основные спектральные вклады в каждом событии легко различимы.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБСУЖДЕНИЕ

На рисунках 5 (a) и (b) показаны типичные сигналы клонк-скорости для заднего карданного вала (ближайшего к зоне дифференциального зазора), соответствующие конфигурации с одним массивным маховиком и DMF соответственно. Сигналы были измерены с помощью лазерных виброметров. , нацеливаясь на среднюю секцию вала.Интенсивность зафиксированного явления ниже в случае DMF как по величине, так и по продолжительности. Сигнал clonk проходит по трубке мимо точки лазера. В большинстве измерений клонк-волна сохраняется, по крайней мере, в 3 раза дольше в случае конфигурации со сплошным маховиком, чем с альтернативой на основе DMF. Аналогичные наблюдения можно сделать из рисунков 5 (c) и (d) для соответствующих

Рис.4 Спектры БПФ фонового шума в области заднего карданного вала

Рис.5 Типичные сигналы вибрации клонк, измеренные в середине пролета третьего вала для (а) сплошного маховика и (b) DMF; (c), (d) соответствующие сигналы шумового клонирования

клонк-шумовых сигналов, которые были захвачены микрофонами в непосредственной близости от третьей трубки. Обычно при использовании DMF происходит ослабление излучаемого звука — максимум порядка 4 дБ для интересующего диапазона частот, в котором проявляется clonk (например, 1500-4000 Гц). В опытах

, амплитуда излучаемого шума приблизилась к 106 дБ (3.99 Па) с цельнометаллическим маховиком, в то время как в случае DMF максимальный выходной шум достигал амплитуд 102 дБ (2,51 Па) для самых тяжелых срабатываний сцепления. Это можно интерпретировать как не очень впечатляющие характеристики DMF, учитывая

.

Рис.5 (продолжение)

требует значительных дополнительных затрат на его установку, особенно в том, что он значительно снижает и сглаживает колебания крутящего момента, передаваемые через трансмиссию. Требуется дальнейший анализ частотного содержания сигналов, чтобы идентифицировать какие-либо полезные качественные характеристики, такие как резкость металлического спектрального содержания, как особую неприятную проблему NVH.

Основным наблюдением в ходе проведенных экспериментов было существенное изменение качества регистрируемого излучаемого шума при использовании DMF. Острый металлический характер высокочастотного клонк-шума, наблюдаемый в случае сплошного маховика, по-видимому, был приглушен до более мягкого шума при использовании DMF. Это изменение подтверждается нормализованными оконными спектрами БПФ на рис. 6

.

Рис. 6 Конфигурация твердого и двухмассового маховика — БПФ-спектры сигнала вибрационной клонки для (a), (d) переднего, (b), (e) среднего и (c), (f) заднего валов

и 7.На рисунках 6 (a) — (c) спектры БПФ сигнала clonk в середине диапазона трех частей карданного вала показаны для случая трансмиссии на основе сплошного маховика. Основные выделенные частоты охватывают примерно диапазон 800-3700 Гц, соответствующие различным формам колебаний от изгиба

к режимам дыхания [12]. Однако не каждая из этих мод ответственна за клонк-шум, поскольку требуются условия, приводящие к упругоакустической связи (совпадение структурных и акустических мод), как подробно описано в ссылке [11].В частности, режимы дыхания — это эффективные шумовые

.

Рис.6 (продолжение)

радиаторов. Эти режимы сосредоточены в следующих двух полосах частот: 2200–2700 Гц и 3300–3700 Гц, как показано в окнах спектра воздушного шума на рисунках 7 (а) — (с) для трех трубок приводного вала. Они соответствуют случаям на фиг. 6 (a) — (c). Структурные волны, бегущие вдоль

трансмиссия после внезапного срабатывания сцепления возбуждает вышеупомянутые режимы, что приводит к резкому металлическому шуму.Другие частоты, присутствующие в спектрах, представляют вклад электродвигателя, частоты зацепления зубчатых колес, первичные колебания центрального подшипника, зависящие от скорости, и изгиб

.

O’I w X »’

FrequarKy

Рис.7 Конфигурация твердого и двухмассового маховика — БПФ-спектры сигнала шумового клонирования для (a), (d) переднего, (b), (e) среднего и (c), (f) заднего валов

и крутильные режимы деталей карданного вала.Полное их описание приведено в ссылке [11].

На рисунках 6 (d) — (f) показаны нормализованные спектральные окна в средних промежутках трех трубок для конфигурации DMF. Сравнивая их с рисунками 6 (a) — (c) (для случая твердого

маховик) можно наблюдать постоянство вкладов более низких частот (т.е. ниже 500 Гц) и затухание более высоких частот (выше 1500 Гц). Подобные явления наблюдались в [9], где влияние DMF было исследовано с точки зрения вибрации дифференциала заднего моста.

Рис.7 (продолжение)

основных составляющих частоты были смещены в сторону более низкого спектрального содержания. Этот эффект в условиях клонирования в конечном итоге приводит к изменению качества излучаемого шума, поскольку резкость режимов дыхания снимается. Повышенная инерция системы DMF не только оказывает значительное влияние на передачу вибрации двигателя на трансмиссию

.

в установившемся режиме, но также заметно влияет на поведение трансмиссии при кратковременных ударах во время агрессивного срабатывания сцепления.Приведенные выше наблюдения отчетливо видны в оконных спектрах воздушного шума на рисунках 7 (d) — (f). Лишь в нескольких крайних случаях быстрого срабатывания муфты достаточно возбуждения некоторых высокочастотных

Наблюдалось

режима дыхания, чтобы они появлялись в спектрах. Однако эти случаи были просто исключительными по сравнению с большинством проведенных экспериментов. На рис. 8 показаны увеличенные формы мод, соответствующие режимам дыхания трансмиссии, которые не возбуждаются из-за присутствия ДМФА.Это наиболее эффективные излучатели клонк-шума, отвечающие за металлический характер сигнала. Установка DMF не оказывает значительного влияния на низкочастотные вклады, содержащиеся в сигнале clonk, как видно из сравнения рисунков 6 и 7.

Вышеупомянутые наблюдения также подтверждаются результатами на рисунках 9 и 10, где представлены вейвлет-разложения шумового сигнала clonk для трех трубок приводного вала для двух

изученных конфигураций.На рис. 9 вейвлет-разложение показано для случая цельнометаллического маховика, где отчетливо виден вклад высоких частот (выше 2000 Гц) (более светлым оттенком). Основное событие (я) clonk сопровождается звонком с частотной характеристикой, состоящей из двух составляющих: первый происходит чуть ниже 1000 Гц, а второй немного выше 1500 Гц. Продолжительность этого второстепенного события, не менее важного для вибрации трансмиссии, превышает 300 мс.С другой стороны, в вейвлетах на рис. 10 эффект от частот выше 2000 Гц для всех валов значительно снижен. Содержание вызывного шума также снижается как по амплитуде, так и по продолжительности, и длится менее 300 мс даже в самых крайних случаях. Примечательно, что

2454 Гц

2457 Гц

Рис. 8 Увеличенные формы мод основных режимов ослабленного дыхания при конфигурации DMF

Рис.9 Конфигурация сплошного маховика — вейвлеты сигнала клонк-шума для (a) переднего, (b) среднего и (c) заднего валов

влияние ДМФА на звонкий шум уже было обнаружено в исследованиях по дребезжанию шестерен в установившемся режиме [7, 9].

4 ВЫВОДЫ

Изучено влияние ДМФА на явление кратковременного виброударного клонка. Проведенные эксперименты показали значительное изменение характеристик вибрации и шума по сравнению с системами трансмиссии, в которых используются монолитные маховики.Хотя с точки зрения общих уровней амплитуд излучаемых

это изменение не является значительным.

, основные режимы дыхания, ответственные за острую металлическую природу clonk, больше не возбуждаются в значительной степени передаваемой волной крутящего момента с пониженным содержанием энергии. Следовательно, влияние DMF на качество передаваемой мощности через трансмиссию очевидно.

Кроме того, общая длительность волны основного клонк-пика уменьшена. Аналогичный эффект наблюдается и в продолжительности сопровождающего звонка.Похоже, что использование DMF в качестве паллиативной меры может иметь положительный эффект на временную реакцию клонк, преобразовывая ее в более мягкую форму излучаемого шума. Возбуждение на основных дыхательных конструктивных режимах полых труб карданного вала

■ 9 лет:

Рис.10 Конфигурация DMF — вейвлеты шумового сигнала clonk для (a) переднего, (b) среднего и (c) заднего валов

ослаблен. Это улучшает восприятие пассажирами переходных явлений виброударов в трансмиссии, вызванных резким срабатыванием сцепления.

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают благодарность Ford Motor Company, MSC Software и Управлению автомобильного прогнозирования (EPSRC и DTI) за спонсорскую и финансовую поддержку этого исследовательского проекта. Авторы также хотят отметить вклад Брюля и Кьяера Великобритании в поддержку экспериментов.

ССЫЛКИ

1 Рахнеджат, Х. Многотельная динамика: транспортные средства, машины и механизмы, 1998 г. (PEP (IMechE), Бери-Сент-Эдмондс и САЕ, Варрендейл, Пенсильвания).

2 Литтлфэр, Г. П. Трение скольжения дуговой пружины в двухмассовом маховике, Диссертация на соискание степени магистра, Университет Лафборо, Лафборо, Великобритания, 2004.

3 Drexl, H.J. Торсионные демпферы и альтернативные системы для снижения вибрации трансмиссии. Бумага SAE, 870393, 1987.

4 Drexl, H.J. Сцепления для грузовиков для 90-х — более высокий крутящий момент, эффективное гашение крутильных колебаний и электронное управление. Документ SAE 8

, 1989.

5 Петри, Х.и Д. Хелдингфельд. ​​Гидравлический демпфер крутильных колебаний — новая концепция гашения вибрации в трансмиссиях. Документ SAE 8

, 1989.

6 Шнурр М. Разработка двухмассового маховика со сверхдлинным ходом. В материалах 4-го Международного симпозиума LUK, Баден-Баден, Германия, 1990, стр. 55-80.

7 Рейк В. Изоляция крутильных колебаний в трансмиссии. Оценочное исследование. В материалах 4-го Международного симпозиума LUK, Баден-Баден, Германия, 1990, стр.125-146.

8 Лашет, А. Компьютерное моделирование колебаний в трансмиссии транспортных средств с учетом нелинейных эффектов в сцеплениях и механических трансмиссиях. Документ SAE 941011, 1994.

9 Steinel, K. Настройка сцепления для оптимизации шумовых и вибрационных характеристик грузовых автомобилей и автобусов. Документ SAE 2000-01-3292, 2000.

10 Гнанакумар, М., Теодосиадес, С., Рахнеджат, Х. и Мендей, М. Вибрация, вызванная ударом в системах трансмиссии автомобиля: теоретические и экспериментальные.

психических исследований.Proc. IMechE, Часть K: J. Многотельная динамика, 2005, 219, 1-12.

11 Теодосиадес, С., Гнанакумар, М., и Рахнеджат, Х. Идентификация основных причин и физика шума трансмиссии, вызванного ударами, в системах трансмиссии транспортных средств. Proc. IMechE, Часть D: J. Automobile Engineering, 2005, 219, 1303-1319.

12 Теодосиадес, С., Гнанакумар, М., Рахнеджат, Х. и Мендей, М. Идентификация мод в вызванных ударами высокочастотных колебаниях трансмиссии автомобиля с использованием подхода упруго-многотельной динамики.Proc. IMechE, Часть K: J. Многотельная динамика, 2004, 218, 81-94.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *