Устройство двухмассового маховика


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:


Что такое двухмассовый маховик и как он работает? Инженер

Двухмассовый маховик, или DMF, является основным технологическим достижением в автомобильных трансмиссионных системах.

Стремление к устойчивости в транспортном секторе привело к гибридной и электрической революции, но даже обычные автомобили с бензиновым двигателем достигли значительного прогресса в экономии топлива, что привело к снижению общих выбросов CO 2 .

Основная часть этих достижений является прямым результатом меньших двигателей.Автопроизводители в настоящее время разрабатывают автомобили с трех- и даже двухцилиндровыми двигателями, и, хотя эти меньшие двигатели добились успеха в снижении расхода топлива, теперь их просят предоставить крутящий момент и мощность гораздо больших двигателей. Результатом является значительное увеличение вибрации и шума, особенно на низких скоростях.

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

DMF действует почти так же, как и обычный маховик - он обеспечивает прямой контакт между двигателем и узлом сцепления в механических коробках передач.Отличие DMF от одного маховика заключается не только в том, что существует два маховика, а в отличие от одного - именно то, что происходит между двумя маховиками, определяет все.

DMF

имеют ряд пружин между маховиками, и эти пружины действуют как гасители вибрации. Там, где вибрация и шум в трансмиссиях с использованием одного маховика некуда, кроме как непосредственно в систему трансмиссии, пружинная система DMF гасит эту вибрацию двигателя, что приводит к уменьшению шума, повышению комфорта для водителя и увеличению срока службы трансмиссии.

Какой минус? Установка DMF обычно означает более высокие затраты на техническое обслуживание водителей. Замена сцепления часто требовала замены DMF одновременно, и DMF традиционно были дорогими и трудоемкими для установки мастерских.

Но некоторые недавние разработки делают замену DMF гораздо более доступной.

Крупные производители DMF, такие как Valeo, производят DMF, которые просты в установке и не требуют специальных инструментов, что значительно снижает затраты на установку.

Valeo также недавно представила новый тип DMF, VBlade TM . Вместо серии пружин между двумя маховиками в VBlade TM используются два гасителя колебаний. В результате получается невероятно долговечный DMF, что означает снижение затрат на техническое обслуживание водителей.

Двухмассовые маховики Valeo VBladeTM DMF

оказались настолько успешными в снижении вибрации и шума, что теперь каждый второй автомобиль, сходящий с конвейера, оснащен системой DMF *.Скорее всего, у вас есть один на вашем автомобиле прямо сейчас.

И поскольку производители, такие как Valeo, продолжают разрабатывать технологию DMF - увеличивая их долговечность и снижая их стоимость - DMF выглядят так, как будто они станут основной частью систем автомобильной трансмиссии на долгие годы.

* Источник: valeoservice.co.uk

,

Двухмассовый маховик (DMF) - x-engineer.org

Работа двигателя внутреннего сгорания

Подавляющее большинство дорожных транспортных средств оснащено двигателями внутреннего сгорания . Из-за принципа работы двигателя внутреннего сгорания на коленчатом валу возникают крутильные колебания. Процесс сгорания генерирует чрезвычайно быстрое повышение давления внутри цилиндра во время рабочего хода , что приводит к выходному крутящему моменту с пиками.Давление, создаваемое в цилиндрах, прикладывает усилие к верхней части поршня, которое передается через шатун и позволяет коленчатому валу вращаться. Пульсирующий момент, создаваемый цилиндрами, вызывает колебания коленчатого вала.

Изображение: Амплитуда частоты вращения двигателя на холостом ходу (низкая).

В поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением градиент давления в цилиндре в течение четырех циклов создает неравномерный крутящий момент на коленчатом валу. Пульсирующий крутящий момент, создаваемый на коленчатом валу, делает частоту вращения двигателя также пульсирующей.Например, если мы измерим частоту вращения двигателя на холостом ходу со временем выборки 100 мс или менее, мы увидим, что частота вращения двигателя не постоянна и составляет около 975 об / мин, а быстро колеблется между 925 и 1050 об / мин.

Все эти вращательные колебания передаются дальше на трансмиссию и могут повлиять на долговечность его компонентов. Эти вибрации могут создавать вибрации зубчатой ​​передачи, стрелы кузова и опрокидывания / опрокидывания в трансмиссии, которые создают значительный шум и снижают комфорт вождения.

Простой маховик

В каждом цикле мощности сгорание топливовоздушной смеси значительно ускоряет коленчатый вал. В течение других трех циклов (впуск, сжатие и выпуск) коленчатый вал иногда тормозит сильно, а иногда - менее сильно. Чтобы позволить двигателю работать в основном плавно на более низких скоростях, центробежная масса, маховик, сглаживает эти неравномерности скорости вращения до определенной степени.

4-цилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания имеет интервал зажигания 180 °.Например, если 4-цилиндровый двигатель работает при 3000 об / мин, происходит 6000 зажиганий в минуту, что соответствует 100 зажиганиям в секунду. Поэтому неравномерность скорости вращения двигателя очень мала.

Чем ниже частота вращения двигателя, тем четче будут возникать неровности скорости вращения в виде крутильных колебаний. При 1200 об / мин происходит примерно 40 зажиганий в секунду, что означает, что цикл питания происходит только каждые 25 миллисекунд. Неровности скорости вращения двигателя и, следовательно, крутильные колебания очень заметны в этом диапазоне частоты вращения двигателя.

Если эти крутильные колебания передаются на коробку передач без демпфирования, возникают резонансные колебания в коробке передач и в трансмиссии. В свою очередь, эти резонансные колебания вызывают шумы и гудение или дребезжание передач. Кроме того, более высокие резонансные вибрации могут повредить компоненты коробки передач и трансмиссии в долгосрочной перспективе. Без надлежащего демпфирования крутильных колебаний комфорт вождения на низких оборотах двигателя недопустим, а экономия топлива на низких оборотах двигателя также нецелесообразна.{2}} {2} \]

, где:

E [Дж] - накопленная кинетическая энергия в маховике
Дж [кг · м 2 ] - момент инерции маховика
ω [рад / с] - угловой угол маховика скорость

Чем выше инерция или угловая скорость маховика, тем выше запасенная энергия.

Изображение: 1.3 Многоструйный двигатель JTD 16v
Кредит: Fiat

В корпусе двигателя внутреннего сгорания маховик закреплен на конце коленчатого вала. Как это работает:

  • во время рабочего такта двигателя маховик накапливает кинетическую энергию
  • во время тактов впуска, сжатия и выпуска, маховик высвобождает кинетическую энергию

Таким образом, пики крутящего момента затухают во время рабочего такта и распределяется по всему циклу работы двигателя.Этот эффект распространяется на все цилиндры двигателей. Чем больше число цилиндров в двигателе, тем более плавный выходной крутящий момент / мощность.

Изображение: крутящий момент двигателя во время 4-тактного цикла

Тип двигателя (дизель / бензин), число цилиндров, объем двигателя и удельная мощность [кВт / л] двигателя оказывают существенное влияние. на вращательные колебания коленвала. Например, атмосферные бензиновые / бензиновые двигатели большой мощности имеют низкий крутящий момент на низких оборотах.Кроме того, его движущиеся части, поршни, шатуны, коленчатый вал имеют большую массу, что означает более высокую инерцию и, следовательно, более управляемые скачки скорости вращения. В совокупности эти факторы позволяют управлять колебаниями выходного крутящего момента с помощью стандартного маховика.

Сокращение и снижение скорости

Одной из основных задач автомобильной промышленности в последние годы было сокращение потребления и CO 2 . Одной из эффективных мер для достижения этой цели является использование еще более низких скоростей двигателя для вождения.Крутящий момент увеличивается, чтобы достичь этого без потери мощности. Это позволяет двигателю работать лишь немного выше скорости холостого хода и, следовательно, в чрезвычайно экономичном диапазоне. Одной из задач является обеспечение адекватной изоляции трансмиссии даже при таких низких оборотах двигателя и, таким образом, обеспечение водителям обычного уровня комфорта.

Быстрое развитие технологий транспортных средств в течение последних нескольких десятилетий привело к тому, что двигатели с более высокими эксплуатационными характеристиками сопровождались повышенным спросом на комфорт для водителя.Концепции, позволяющие снизить вес автомобиля и оптимизированные для аэродинамической трубы кузова, теперь позволяют водителю воспринимать другие источники шума. Кроме того, в этом способствуют концепции бережливого производства, чрезвычайно тихоходные двигатели и коробки передач нового поколения, в которых используются легкие масла.

В целях повышения расхода топлива и сокращения выбросов выхлопных газов в последние стратегии разработки двигателей входили , и , .

Изображение: Уменьшение для V6 до L4

Изображение: влияние числа цилиндров на колебания скорости
Кредит: Schaeffler

  • Уменьшение означает, что общий объем двигателя объемный емкость уменьшается за счет уменьшения количества цилиндров (т.е.грамм. от 6 цилиндров до 4 цилиндров), но поддерживая выходной крутящий момент / мощность (как правило, с использованием приточного воздуха, технологий регулируемого подъема клапана, непосредственного впрыска топлива и т. д.) скорость (например, от 2500 до 1500 об / мин), достигаемая, например, с помощью двухступенчатого турбонаддува, электрических воздушных компрессоров и т. д.

Другими словами, уменьшение и уменьшение скорости - это процессы, в результате которых рабочая точка скорости / нагрузки смещается в более эффективный регион за счет уменьшения мощности двигателя при сохранении характеристик полной нагрузки за счет зарядки под давлением.

Изображение: выходной крутящий момент двигателя Ford меньше
Кредит: Ford

Сочетание меньшей инерции движущихся компонентов с более высоким крутящим моментом при низких оборотах двигателя вызывает более высокие вращательные колебания на коленчатом валу. Кроме того, поскольку во всем мире действуют более строгие требования по выбросам CO 2 и выбросам выхлопных газов, производители двигателей внутреннего сгорания внедряют новые стратегии уменьшения и уменьшения скорости вращения двигателей. Побочный эффект этой стратегии заключается в том, что на коленчатом валу генерируется больше вибраций, которые передаются на карданную передачу.

Изображение: тенденция сокращения двигателя
Кредит: Global Insight & Honeywell

.

Single против двухмассовых маховиков

Маховик представляет собой вращающийся тяжелый диск, прикрепленный болтами к одному концу коленчатого вала двигателя. Его основная цель заключается в эффективном накоплении энергии вращения, чтобы предотвратить останов двигателя, и уменьшить разрывы в подаче мощности на двигатель. Маховик также обеспечивает одну из поверхностей трения сцепления, и его часто взвешивают для обеспечения баланса коленчатого вала.

Маховики могут быть одинарной или двойной массы.

Как следует из названия, маховик с одной массой или массой изготовлен из одного тяжелого литого куска из стали или металла, не имеет движущихся частей и обеспечивает прямой контакт между узлом сцепления и двигателем.Эти цельные диски имеют более высокую термостойкость и сопротивление деформации, и при необходимости могут быть восстановлены, что повышает долговечность. Односерийные маховики дешевле купить и позволяют быстрее вращать двигатель; поэтому они подходят для частых оборотов двигателей и условий переключения передач, таких как гоночные двигатели или бездорожье.

Основным недостатком маховика с одной массой является шум, вибрация и резкость операций.

Двухмассовые маховики состоят из двух маховиков, один из которых прикреплен к коленчатому валу, а другой - к сцеплению.Основная функция двухмассового маховика заключается в накоплении энергии от импульса зажигания поршня и передаче его на коленчатый вал так, чтобы он плавно вращался до следующего импульса поршня, тем самым уменьшая шум и вибрацию. Ряд высокопрочных пружин между двумя дисками действует как «механическая губка», чтобы ослабить разрушающие крутильные пики, вызванные вибрациями двигателя, и защитить коробку передач от последних. Двухмассовые маховики также улучшают топливную экономичность, позволяя более эффективно и рационально использовать мощность двигателя.Поэтому они используются главным образом в более крупных транспортных средствах, особенно тех, которые оснащены дизельным двигателем и механической коробкой передач; однако, они также могут быть найдены в некоторых бензиновых автомобилях.

Несмотря на функциональные преимущества двухмассового маховика перед единичным, основным недостатком является стоимость, так как сборка более сложная. Кроме того, двухмассовый маховик не может быть восстановлен и должен быть полностью заменен. Их полый макияж делает их склонными к деформации, связанной с жарой.Двухмассовые маховики настроены в соответствии с кривой крутящего момента двигателя, вибрационными характеристиками и условиями нагрузки транспортного средства - несоблюдение этих параметров может привести к преждевременному повреждению маховика.

AmTech производит маховики как одно-, так и двухмассовые, которые подходят для широкого диапазона размеров и конфигураций валов и используются в таких отраслях, как автомобильная, внедорожная, сельскохозяйственная, складская и промышленная. Нашими клиентами являются многонациональные компании по производству строительного оборудования, ведущие производители квадроциклов, а также мировые производители трансмиссий и силовых агрегатов.Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о наших возможностях изготовления маховика.


Смотрите также