Hino-avto.ru

официальный дилер Hino Motors
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двухмассовый маховик и как он работает

Двухмассовый маховик: конструкция, принцип работы и ресурс

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

ЧЕМ ПРОЩЕ, ТЕМ ЛУЧШЕ?

Казалось бы, классический маховик, представляющий собой круглую болванку с зубчатым венцом на внешней части, закрепленный на заднем конце коленчатого вала, вполне исправно выполнял свою функцию. Вернее, функции. Во-первых, через шестерню стартера, входящую в зацепление с зубчатым венцом маховика, он проворачивает коленчатый вал при запуске двигателя. Во-вторых, обладая большим весом, а значит, и высоким моментом инерции, маховик помогает поршням двигателя продолжить движение из так называемых мертвых точек. И, таким образом, нивелирует неравномерность вращения коленчатого вала. На плоскости маховика также монтируется ведущий диск сцепления. Вроде бы и двигатель запустил, и комфорта добавил… Чего же еще от него требовать? На самом деле экологические требования, предъявляемые сегодня к транспортным средствам, потребовали компромисса. Мощность нынешних двигателей постоянно увеличивается, но при этом, исходя из тех самых требований, работать они должны в режиме обедненной смеси. Возникающая в этом случае неравномерная работа четырехтактного двигателя ведет к тому, что в трансмиссию «транслируются» высокочастотные крутильные колебания. В случае с обычным маховиком и классическим механизмом сцепления гасить эти колебания предстояло демпферам ведомого диска. Но для двигателей с высоким крутящим моментом, «зажатых» жесткими экологическими требованиями, такого гасителя крутильных колебаний оказалось недостаточно. А значит, в конструкции трансмиссии потребовался дополнительный демпфер, самое удобное место для которого нашлось в конструкции маховика. Первые двухмассовые маховики появились в середине 1990‑х на дизельных моторах, а сейчас ими оснащаются большинство двигателей. Причем с двухмассовыми маховиками охотно «сотрудничают» все типы коробок передач: и «механика», и АКП, и вариаторы.

Модульная конструкция ZF, включающая двухмассовый маховик и узел сцепления.

КАК ОН УСТРОЕН

Двухмассовый маховик состоит из двух корпусов. Первый — тот самый классический маховик с зубчатым венцом, закрепленный на коленчатом валу. Второй корпус, опирающийся на подшипник скольжения, соединен с механизмом сцепления, если в трансмиссии механическая КП, или с гидротрансформатором, если автомобиль оснащен АКП. Внутри корпусов, допускающих свободное относительно друг друга смещение, расположены пакеты пружин, разделенные пластмасовыми сепараторами, а пространство между корпусами заполнено консистентной смазкой. Каждый пакет может содержать до трех пружин разной жесткости, а сепараторы, во-первых, не позволяют пакетам пружин при работе блокироваться, сцепляясь друг с другом, во-вторых, служат своеобразными направляющими, позволяющими пружинам свободно перемещаться в рабочем режиме по окружности внутри маховика.

В отличие от классического «незыблемого» маховика, современная двухмассовая конструкция продолжает совершенствоваться. К примеру, в арсенале продукции Sachs есть двухконтурные пружинные модули — в этом случае блоки пружин расположены не только по внутреннему радиусу, но находятся и в средней части системы, что повышает уровень демпфирования.

A — корпус маховика, закрепленный на коленчатом валу. B — корпус маховика, соединенный с механизмом сцепления или, при наличии АКП, с гидротрансформатором. С — пакет жестких пружин. D — пакет мягких пружин. E — планетарная шестерня. F — сепаратор, разделяющий пакеты пружин.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Начнем с запуска двигателя, режима, вызывающего наибольшие нагрузки, так как трансмиссия в этот момент находится в состоянии покоя. Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом корпуса, закрепленного на коленчатом валу, но крутящий момент к механизму сцепления передается только после того, как сработает связующее звено двух корпусов — демпфирующий пружинный блок. Пакеты пружин работают ступенчато: сначала сжимаются пружины с витками меньшего диаметра, а при недостаточном демпфировании в работу включаются жесткие пружины. И только после того, как пакеты пружин погасили резонансные колебания, крутящий момент от двигателя передается на коробку передач. Подобным образом двухмассовый маховик работает и при выключении двигателя. Начало движения также не обещает двухмассовому маховику легкой жизни — до перехода на прямую передачу крутильные колебания, передающиеся от двигателя, будут только возрастать. При этом двухмассовый маховик частично нивелирует ошибки водителя, связанные с несвоевременным переключением передач (если автомобиль снабжен МКП), обеспечивая достаточно комфортную, без существенных рывков работу трансмиссии. Понятно, что чем больше свободы обеспечивает двум корпусам, перемещающимся относительно друг друга, пружинный модуль, тем выше эффективность работы двухмассового маховика. Если конструкция с обычным маховиком позволяла демпферным пружинам ведомого диска сцепления гасить колебания не более чем на 15°, то первые двухмассовые маховики позволили увеличить этот диапазон до 25°. А последние разработки ZF обеспечивают перемещение второго корпуса относительно первого на 75° от центрального положения.

ШУМИТ? ПОМЕНЯЕМ!

Замена двухмассового маховика штука недешевая, так как помимо стоимости самой детали требуется демонтаж и маховика, и узла сцепления. И спешить с этой операцией не следует. Для начала нужно определить причину возможной неисправности, одним из симптомов которой может стать нехарактерный шум при пуске двигателя, не пропадающий и при движении. Разрушающее влияние на двухмассовый маховик может оказать целый «букет» причин. Во-первых, это проблемы, возникающие при запуске двигателя, когда стартеру приходится длительное время безрезультатно вращать маховик. В этом случае есть смысл обратить внимание на исправность электрической составляющей: аккумуляторную батарею (с обязательной проверкой чистоты клемм), стартер и т. п. Вторая причина, негативно влияющая на работоспособность маховика, — это состояние самого двигателя. Неритмичная работа форсунок, сбои в блоке управления двигателем — все это вызывает повышенные вибрации, негативно сказывающиеся на состоянии маховика. Буксировка тяжелого прицепа на большие расстояния, преодоление препятствий, связанное с пробуксовкой колес, все, что связано с разнопеременными нагрузками, «здоровья» двухмассовому маховику не добавляет. Отдельная история — это чип-тюнинг. Добавив мотору пару-тройку десятков лошадиных сил и повысив максимальный крутящий момент, мы однозначно снижаем ресурс маховика. Из всего вышесказанного может сложиться мнение, что двухмассовый маховик — штука весьма ненадежная. Отнюдь нет, но бережного отношения к себе требует. Кроме того, инженеры компании ZF выводят на рынок все новые и новые разработки, адаптируя это компонент с учетом новых решений в конструкции автомобиля. Например, это двухмассовый маховик со своеобразным динамическим тормозом для автомобилей с режимом Stop & Go. При выключении двигателя корпуса маховика фиксируют свое положение относительно друг друга, а при пуске двигателя продолжают движение из этого положения. И о ресурсе. Двухмассовому маховику вполне по силам отработать и более 150 тысяч км. Это, как правило, больше, чем интервал для замены сцепления. Но специалисты ZF рекомендуют менять маховик одновременно со сцеплением, что в последующем избавит от еще одной операции по демонтажу. Кроме того, уже сегодня концерн ZF для ряда автомобилей предлагает модульную конструкцию, включающую двухмассовый маховик и узел сцепления.

Двухмассовый маховик – зачем нужен и почему ломается?

Сегодня почти 75 процентов новых автомобилей уже имеют двухмассовый маховик ( DMF ). Этот элемент применяется, прежде всего, в машинах с дизельными двигателями, но в последнее время он все чаще используется и в автомобилях с бензиновыми моторами. DMF устанавливается в паре с коробками с двойным сцеплением и с некоторыми вариаторами.

Двухмассовые маховики начали использоваться еще в середине 80-х годов, а широко стали применяться в конце 90-х годов ХХ века. Когда-то водители даже и не подозревали, что их автомобили уже оснащены виброгасителями данного типа, так как благодаря невысокой мощности двигателя двухмассовые маховики служили долго. Но с ростом производительности и ужесточением допустимых норм выбросов в выхлопных газах, ДМФ превратился в настоящий бич. Сегодня, в зависимости от стиля вождения, двухмассовые маховики выдерживают в среднем 150-250 тыс. км.

Практически каждая замена сцепления в современном автомобиле означает дополнительные инвестиции и в двухмассовый маховик. Часто после разборки выясняется, что узел настолько истощен, что у него нет никаких шансов продержаться столь же долго, как и второй комплект сцепления. А так как для замены DMF придется вновь все разбирать, то и приходится устанавливать новый маховик. К сожалению, эта операция увеличивает счет на 20-30 тыс. рублей, а в некоторых случаях даже на 50 000 рублей. Такова цена комфорта и расплата за агрессивное вождение. Да-да, во многом водители виноваты сами в преждевременном износе маховика.

Зачем машине двухмассовый маховик?

Двухмассовый маховик – это не что иное, как мощный демпфер крутильных колебаний. Он заменил собой несколько небольших амортизирующих пружин, интегрированных в диск сцепления, который, в свою очередь, работал в паре с обычным одномассовым маховиком. Последний представлял собой массивный литой диск, в котором просто нечему было ломаться. А тем временем, с увеличением мощности и максимального крутящего момента, все более и более жесткие нормы выбросов в выхлопных газах вынудили адаптировать современные силовые агрегаты для движения на очень низких оборотах. Старые решения с такой задачей справиться уже не могли.

Двухмассовый маховик позволяет сгладить работу трансмиссии даже в самых неблагоприятных условиях. В машинах с обычным маховиком ускорение на высокой передаче с низкой скорости, как правило, вызывает сильные вибрации. Дальнейшее ускорение без переключения на низшую передачу практически невозможно. В современных же автомобилях с DMF такие симптомы заметить сложно, даже, несмотря на то, что мотор входит в «резонанс». Все благодаря мощным пружинам в двухмассовом маховике, поглощающим большую часть шума и вибраций.

Почему двухмассовый маховик изнашивается?

Вопреки расхожему мнению, главной причиной является не низкое качество изделия. Да, производители допускали ляпы. Один из самых громких, связан с оппозитными дизелями Subaru. Двухмассовый маховик разваливался вместе с диском сцепления при пробеге всего 40-80 тыс. км. Производитель до сих пор утверждает, что во всем виноваты сами водители. Не очень прочный двойной маховик в начале XXI века достался Фордам с двигателем 2.0 TDCi и автомобилям группы VAG с 7-ступенчатой коробкой DSG.

Тем не менее, главный враг двухмассовых маховиков – большой крутящий момент современных двигателей. Они отличаются более высоким давлением, господствующим в камере сгорания. Кроме того, силовые агрегаты созданы из легких сплавов, которые хуже подавляют вибрации.

Симптомы неисправности

Обычно сначала появляются посторонние звуки, характерные для определенного повреждения. Например, разбалансировка в результате отрыва груза сопровождается громким жужжанием или гудением, нарастающим с увеличением оборотов. Стрекотание на холостом ходу, меняющее свою тональность при нажатии педали сцепления, тоже является признаком неисправности маховика. А при износе демпфера появляются ощутимые подергивания и вибрации во время разгона с низких оборотов на высокой передаче. Посторонние шумы, возникающие при пуске и остановке двигателя, тоже не сулят ничего хорошего.

Читать еще:  Как улучшить шумоизоляцию колесных арок и уберечь от коррозии

Однако с постановкой диагноза торопиться не стоит. Схожие симптомы могут проявлять и другие элементы, например, выхлопная система, тепловая защита, опоры двигателя и коробки передач, навесное оборудование.

Состояние DMF можно определить путем измерения осевого люфта, угла поворота и визуальной оценки состояния маховика. Правда, для этого придется демонтировать коробку, а это уже не просто и будет стоить дорого. Впрочем, прежде можно выполнить довольно простой тест: включить высокую передачу, замедлиться до скорости, соответствующей 1300-1500 об/мин, а затем нажать педаль газа в пол. Если никаких странных звуков не появилось, то, скорей всего, демпфер крутильных колебаний находится в хорошей форме. Не повторяйте данный тест слишком часто, так как в этот момент вы сильно перегружаете маховик.

Восстановление маховика – за и против

Если вы уверены в том, что двухмассовый маховик рассыпался, то не остается ничего другого, как подготовиться к большим расходам. Если Вам не повезло и замена маховика для вашего автомобиля окажется слишком дорогой, то возможен более дешевый вариант – регенерация (около 10 000 рублей). Но этот путь имеет много противников, что неудивительно. Производители двухмассовых маховиков не предусматривают восстановительного ремонта, поэтому и не поставляют на рынок запасных частей для своих компонентов. Впрочем, в пользу сервисов, специализирующихся на подобном ремонте, говорит большой накопленный опыт и все более длинные гарантии (до 24 месяцев без ограничения пробега). Для многих владельцев в условиях кризиса – это наиболее экономически оправданное решение. Однако следует помнить, что гарантия действительна, если будет заменено и сцепление.

Что сокращает срок службы двойного маховика?

Большое влияние на длительность жизни ДМФ оказывает сам владелец, и прежде всего, его стиль вождения. Но это не все. Факторов, влияющих на долговечность этого узла, намного больше.

«Эко езда». Слишком частые переключения передач (что любят предлагать электронные помощники) и езда на границе «тряски» двигателя в долгосрочной перспективе смертельно опасны для маховика. Еще больше узел страдает во время разгона с очень низких оборотов.

Спортивная езда. То, что экономичный стиль вождения приканчивает маховик, не означает, что радикально иной стиль вождения будет полезнее. Резкие ускорения вызывают сильные рывки, которые тоже сильно нагружают демпфер крутильных колебаний.

Движения с нагрузкой. Буксировка прицепа или регулярные перевозки тяжестей в конечном счете разрушают не только сцепление, но и маховик. Происходит перегрев ДМФ, что в свою очередь приводит к утечке смазки из камеры, где работают пружины.

Городская езда. Больше всего нагрузок двухмассовый маховик испытывает при движении в рваном городском ритме. Постоянные трогания с места и разгоны – это настоящий вызов для маховика. Не менее вредным является постоянное выключение и запуск двигателя, поэтому систему «старт-стоп» рекомендуется использовать с головой и в меру.

Чип-тюнинг. Двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных нагрузок. Стандартный DMF может не выдержать более высоких нагрузок.

Техническое состояние автомобиля. Неровная работа двигателя, например, из-за неисправной системы впрыска – еще один источник вибраций, отягчающий жизнь маховика. Длительная эксплуатация с неисправным двигателем сокращает срок службы ДМФ.

Заключение

Владельцы зачастую относятся к двухмассовому маховику, как к нечто плохому, от чего лучше избавиться при первой возможности. Однако, после установки комплекта с обычными маховиком, они в полной мере осознают, насколько хорошо DMF повышает уровень комфорта при вождении.

Чем отличается двухмассовый маховик от обычного?

Причины внедрения двухмассового маховика

Быстрое развитие автомобилей за последние десятилетия привело к созданию более мощных двигателей одновременно с серьезным ужесточением требований к комфорту водителя и пассажиров. Происходит постоянное снижение веса кузовов автомобилей, что в совокупности с их аэродинамической оптимизации заставили проявиться другим источникам шумов. Также этому способствуют экстремально низкие обороты двигателя и коробки передач нового поколения, использующие существенно более жидкие масла. Причины внедрения двухмассового маховика. В середине 80-х годов под давлением технического прогресса, развитие классического гасителя крутильных колебаний в виде пружин, как неотъемлемой части ведомого диска сцепления зашло в тупик. Уже при существующем в то время пространстве для монтажа, а тем более его уменьшении, классический гаситель крутильных колебаний на диске сцепления потерял способность противодействовать постоянно растущим величинам крутящего момента двигателей.
При этом требования к комфорту при езде на грузовом автомобиле, а также к системам защиты коробки передач постоянно возрастают. Чтобы удовлетворить эти требования появилась необходимость использовать более высокоэффективные торсионные пружины. Периодические процессы воспламенения в 4-тактном двигателе внутреннего сгорания вызывают неравномерность крутящего момента, которая передается в трансмиссию в виде крутильных колебаний, В результате шум и вибрации, такие как стуки в КПП, вибрации кузова и вибрации при смене нагрузки ведут к ухудшению шумового фона и снижению комфорта вождения. Поэтому целью проектирования двухмассового маховика стала максимально возможная изоляция крутильных колебаний, передающихся от вращающихся масс двигателя далее к трансмиссии. Благодаря встроенной пружинно-демпферной системе двухмассовый маховик практически полностью поглощает эти крутильные колебания.
Процесс переключения передач при использованию двухмассового маховика становится комфортнее,поскольку у диска сцепления без гасителя крутильных колебаний, который применяется в трансмиссии с двухмассовым маховиком, снижается момент инерции, что значительно облегчает переключение. Еще одно преимущество — конструкции с двухмассовым маховиком требуется меньше места.

Устройство

Устройство двухмассового маховика. Двухмассовый маховик располагается между двигателем и сцеплением. Конструктивно он разделен на два корпуса. Первый корпус с установленным на нем венцом стартера, соединен с коленчатым валом. На втором корпусе маховика устанавливается узел сцепления. Оба корпуса соединяются друг с другом с помощью упорного и радиального подшипников скольжения и допускают осевое вращение одного относительно другого.

Между корпусами установлена пружинная демпфирующая система. Консистентная смазка, которой заполнен внутренний объем маховика, обеспечивает эффективную работу пакетов пружин, разделенных пластиковыми сепараторами, предотвращающими блокировку пружин. Двухмассовый маховик отличает ступенчатый принцип действия пружинных пакетов различной жесткости. Первая ступень с мягкими пружинами обеспечивает безукоризненную работу при запуске и выключении двигателя. Во второй ступени работают жесткие пружины, что позволяет добиться оптимального демпфирования крутильных колебаний в нормальном режиме езды.

Сервис и монтаж

Двухмассовый маховик имеет надежную конструкцию, гарантирующую его долговечность при нормальной эксплуатации. Тем не менее, при замене сцепления автомобиля на станции технического обслуживания рекомендуется тщательно проверять состояние двухмассового маховика. Процедура полного теста обязана включать измерение характеристик дуговых пружин, для чего требуется тест на специальном стендовом оборудовании, но необходимый для этого специальный инструмент как правило отсутствует на СТОА, поэтому механики ограничиваются только визуальным осмотром детали. Монтаж двухмассового маховика Таким образом возможно контролировать лишь первоначальные симптомы серьезного повреждения одного или более компонентов двухмассового маховика — утечку смазки, царапины, определения величины радиального зазора подшипника (осевого смещения вторичной массы), свободного хода, образование цветов побежалости и т. д. Необходимо оценить может ли данная деталь использоваться в течение всего срока службы нового сцепления .
Если же замена сцепления происходит уже во второй раз, то и двухмассовый маховик в этом случае подлежит замене. При замене двухмассового маховика и установке нового узла эксперты компании требуется соблюдать несколько обязательных условий, к которым в первую очередь относятся необходимость использования только нового крепежа при сборке двухмассового маховика и обязательный контроль правильности положения установочных штифтов. Кроме рекомендаций есть и категорические запреты на выполнение некоторых технологических операций при работе с двухмассовыми маховиками. Прежде всего, не допускается какая-либо механическая обработка, например перешлифовка рабочей поверхности двухмассового маховика. Не позволяется также установка узла, если в процессе работы было допущено падение двухмассового маховика на твердую поверхность. Протирать двухмассовый маховик можно только чистой тканью. Не разрешается применять водоструйную очистку высокого давления, пароструйную очистку, аэрозоли или сжатый воздух.

Неправильная эксплуатация

По утверждению специалистов, малый ресурс двухмассового маховика – в 100 – 130 тыс. км – обусловлен неправильной эксплуатацией автомобиля. На дизельных моторах с огромным крутящим моментом водители допускают длительную езду на низких оборотах – близких к холостым. В этом режиме крутильные колебания у вращающегося коленвала очень высоки, что и приводит к ускоренной поломке пружин двухмассового маховика.

Замена на обычный маховик

Замена на обычный маховикЕсли двухмассовый маховик выйдет из строя, избежать огромных затрат на приобретение нового узла можно следующим образом. Известный производитель комплектующих компания Valeo разработала специально для двигателя VW 1,9 TDI обычный цельнометаллический маховик (в комплекте со сцеплением стоит 580 – 600 у. е.). Он предназначен только для вторичного рынка, т. е. для продаж в автомагазинах, на СТО. Конечно, теоретически его установка может негативно отразиться как на ресурсе агрегатов трансмиссии – сцеплении, КПП, редукторе, ШРУСах, так и на уровне комфорта. Однако это теория, которая иногда очень сильно отличается от практики. Особенно если учесть, что в наших условиях комфорт передвижения больше зависит от качества дорог. Часто при выходе двухмассового маховика из строя у автовладельцев возникает вопрос:“Можно ли его поменять на обычный?” Основной производитель двухмассовых маховиков LuK, а так же Sachs альтернативы не предлагают. Небольшой ассортимент комплектов, состоящих из обычного маховика, диска. корзины сцепления и выжимного подшипника производит Valeo. Эти комплекты являются заменой двухмассовым маховикам, стоящим на автомобилях изначально.

Маховик двигателя

Маховик относится сразу к нескольким системам двигателя и выполняет в них следующие функции:

  • снижение неравномерности вращения коленчатого вала (маховик — конструктивный элемент кривошипно-шатунного механизма);
  • передача крутящего момента от двигателя к коробке передач (маховик – ведущий диск сцепления);
  • передача крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя (маховик – ведомая шестерня редуктора системы запуска).

Сглаживание пульсаций крутящего момента производится за счет периодического накопления и отдачи маховиком кинетической энергии. Энергия запасается во время рабочего хода поршня и расходуется при других тактах двигателя, в т.ч. на выведение поршней из мертвых точек. Чем больше цилиндров в двигателе, тем рабочий ход поршня в каждом из них занимает больше времени, следовательно, крутящий момент такого двигателя более равномерный, а масса маховика может быть уменьшена.

Маховик крепиться в торце коленчатого вала возле заднего коренного подшипника. Это, как правило, самый мощный подшипник в двигателе, так как он должен выдерживать вес маховика и нагрузки, связанные с его работой.

Различают следующие разновидности конструкции маховика:

  • сплошной;
  • двухмассовый;
  • облегченный.

Наибольшее распространение на автомобилях нашел маховик сплошной конструкции. Это массивный чугунный диск диаметром от 30 до 40 сантиметров. На внешнюю поверхность диска напрессован стальной зубчатый венец, обеспечивающий проворачивание коленчатого вала при запуске двигателя с помощью стартера. С одной стороны маховика выполнена ступица для крепления к фланцу коленчатого вала, другая сторона играет роль ведущего диска сцепления.

При работе двигателя на разных оборотах коленчатый вал постоянно закручивается и раскручивается, т.е. подвергается крутильным колебаниям. В двигателе применяются гасители крутильных колебаний различной конструкции. Одним из таких устройств является двухмассовый маховик (другое название – демпферный маховик), который применяется на автомобильных двигателях с 1985 года.

Читать еще:  Aurus Senat 2019 – новый российский люксовый седан

Маховик включает два диска, соединенные с помощью пружинно-демпферной системы, которая позволяет полностью изолировать трансмиссию от крутильных колебаний и обеспечить равномерную работу ее элементов. С применением двухмассового маховика отпадает необходимость демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления.

Преимуществами двухмассового маховика являются гашение колебаний, снижение вибраций, изоляция шумов, удобство переключения передач, снижение износа синхронизаторов, защита трансмиссии от перегрузки и даже экономия топлива. С другой стороны интенсивная работа двухмассового маховика приводит к усиленному износу пружинно-демпферной системы и даже поломке ее основного элемента — дуговой пружины. Все это сдерживает массовое применение демпферного маховика на двигателях.

Современные тенденции развития автомобильных двигателей, такие как даунсайзинг (уменьшение объема и массы двигателя с сохранением мощности) и даунспидинг (расширение диапазона крутящего момента двигателя с возможностью работы на низких оборотах), потребовали нового уровня гашения колебаний. С 2008 года на двигателях применяется двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний.

Для устранения неравномерностей вращения коленчатого вала в диапазоне низких оборотов на маховике вместе с дуговой пружиной устанавливается центробежный маятник. Он создает собственные колебания , которые в противофазенакладываются на сглаженные колебания после дуговой пружины и полностью их гасит.

Центробежный маятник выполнен в виде грузов, расположенных по окружности маховика. При низких оборотах двигателя грузы маятника раскачиваются сильнее, т.к. действующие на них центробежные силы малые. При увеличении оборотов амплитуда колебаний грузов уменьшается и их роль в гашении колебаний снижается.

Облегченный маховик используется при тюнинге двигателя. Перераспределение массы маховика к краям диска позволяет уменьшить его массу до 1,5 кг и в свою очередь уменьшить момент инерции. С применением облегченного маховика двигатель быстрее достигает максимальных оборотов, соответственно имеет лучшую разгонную динамику, а также наблюдается увеличение мощности до 5%.

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.

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.

Виды, устройство и назначение маховика двигателя

Внешне маховик двигателя представляет собой довольно простое устройство – обычный тяжелый диск. Но в то же время он играет очень важную роль в работе двигателя и всего автомобиля в целом. В статье разберем его основное назначение, разновидности маховиков и их устройство.

  1. Назначение и функции
  2. Разновидности маховиков
  3. Сплошной
  4. Облегченный
  5. Двухмассовый
  6. Устройство и особенности двухмассового маховика
  7. Принцип работы
  8. Преимущества и недостатки
  9. Симптомы неисправности
  10. Ремонт двухмассового маховика
  11. Замена на одномассовый

Назначение и функции

Обычный маховик представляет собой литой, хорошо отбалансированный чугунный диск, на котором напрессованы стальные зубья для зацепления со стартером двигателя, так называемый зубчатый венец. Маховик передает крутящий момент от двигателя на коробку передач. Соответственно, он располагается между двигателем и трансмиссией. В случае использования механической коробки передач на маховике крепится корзина сцепления, а в АКПП – гидротрансформатор.

Сплошной маховик

Сам по себе маховик – это довольно массивная деталь по весу и его масса будет зависеть от мощности двигателя и количества цилиндров. Объясняется это тем, что основное назначение маховика – аккумулировать кинетическую энергию от коленчатого вала и создавать необходимую инерцию. Дело в том, что у ДВС из четырех тактов только один совершает полезную работу – рабочий ход. Остальные три такта КШМ и поршневая группа должны совершить по инерции. Именно для этого и нужен маховик, закрепленный на конце коленвала.

Резюмируя описанное выше, назначение маховика и основные функции у него следующие:

  • обеспечение плавной работы двигателя;
  • передача от двигателя крутящего момента на КПП и обеспечение работы сцепления;
  • передача крутящего момента от стартера на венец маховика для запуска двигателя.

Разновидности маховиков

На текущий момент можно выделить три разновидности маховиков:

Сплошной

Наиболее распространенная и простая конструкция. Представляет собой чугунный литой диск, устройство которого было описано выше. Маховик для АКПП гораздо легче обычного, поскольку рассчитан на использование совместно с гидротрансформатором.

Облегченный

При тюнинге автомобиля, трансмиссии и двигателя часто устанавливают облегченный маховик. Его небольшой вес уменьшает инерцию и повышает производительность двигателя на 4-5%. Автомобиль быстрее откликается на педаль газа, становится более динамичным. Однако, установку облегченного маховика нужно делать только в комплексе с другими работами по улучшению характеристик двигателя и трансмиссии.

Использование облегченных маховиков без доработки поршневой и КШМ приведет к нестабильной работе двигателя на холостых оборотах.

Двухмассовый

Двухмассовый или демпферный маховик более сложен по конструкции и устанавливается на современные модели автомобилей. Он может применяться на автомобилях с механической и автоматической трансмиссиях без гидротрансформатора. В случае с МКПП используется ведомый диск сцепления без демпфера крутильных колебаний.

Двухмассовые маховики получили широкое распространение благодаря улучшенным характеристикам подавления вибраций, шума, защите трансмиссии и синхронизаторов. Именно этот вид стоит рассмотреть более подробно.

Устройство и особенности двухмассового маховика

В конструкции двухмассового варианта не один, а два диска. Один диск соединён с двигателем, а второй с трансмиссией. Оба они могут работать независимо друг от друга. На первичном диске также имеется венец маховика с зубцами для зацепления со стартером. Два подшипника (осевой и радиальный) обеспечивают соединение двух корпусов.

Читать еще:  Обновленный Toyota Land Cruiser Prado: прием заказов открыт

Внутри дисков находится усовершенствованная пружинно-демпферная система. Она состоит из мягких и жестких пружин. Мягкие пружины обеспечивают плавность работы на низких оборотах при запуске и остановке двигателя. Жесткие пружины гасят колебания на высоких оборотах. Внутри находится специальная смазка.

Принцип работы

Одними из первых двухмассовые маховики получили автомобили с автоматической КПП. Для роботизированной коробки характерна быстрая и частая смена передач. С этим он хорошо справляется. Затем в силу своих преимуществ их стали устанавливать на автомобили с механикой.

Принцип работы довольно прост. Крутящий момент от коленвала передается на первичный диск, который отклоняет пружинную конструкцию внутри. Достигнув определенно уровня сжатия, крутящий момент затем передается на второй диск. Такая система гасит высокие колебания от двигателя, позволяя значительно снизить нагрузку на КПП.

Преимущества и недостатки

Плюсы такой системы очевидны:

  • мягкая и плавная работа двигателя и КПП;
  • низкий уровень вибрации и шума.

Но есть и свои недостатки. Срок службы двухмассового маховика в среднем составляет около трех лет. Конструкция постоянно подвергается сильным перегрузкам. Внутренняя смазка также приходит в негодность. Стоимость замены довольно высока. Пожалуй, это главный его недостаток.

Симптомы неисправности

Маховик испытывает сильные перегрузки, поэтому, рано или поздно, он выходит из строя. Признаком его поломки может быть скрип и посторонние звуки при запуске и остановке мотора.

Ощущение сильной вибрации также может указывать на неисправность. Многие списывают это на «троение» двигателя. При переключении на более высокие передачи вибрации обычно исчезают. Щелчки при старте и разгоне также могут указывать на неполадки.

Но не стоит сразу торопиться с заменой маховика, ведь эти симптомы могут указывать и на другие проблемы. Например, с опорами двигателя, КПП, навесным оборудованием, выхлопной системой и другим.

Более точный диагноз может поставить непосредственный осмотр детали. Но чтобы до неё добраться, нужно будет демонтировать коробку передач, а это потребует специальных навыков и средств.

Ремонт двухмассового маховика

Ввиду высокой стоимости оригинальной запчасти многие водители задумываются о возможности ремонта маховика. Стоит сказать сразу, что производители не подразумевают ремонт этой детали. Она неразборная и лучше ставить новую.

Но все же есть умельцы, которые берутся за работу. Все зависит от уровня поломки. Если вышли из строя пружины, то в сервисе их могут заменить. Они первыми подвержены износу. Но если разрушился корпус или один из подшипников, то лучше приобрести новый. В любом случае мало кто даст гарантию стабильной работы двигателя и трансмиссии после ремонта.

Замена на одномассовый

Теоретически заменить можно. Хороший мастер в сервисе сделает это без проблем. Но стоит ли? Никто не сможет спрогнозировать, сколько после этого продержится КПП и двигатель, поэтому со своей стороны мы не рекомендуем!

Если у вас мощный мотор и механическая КПП, то не избежать сильных вибраций и тряски при запуске и остановке. Ездить возможность будет, но с большим дискомфортом. Роботизированная коробка не выдержит тандема со сплошным маховиком и быстро выйдет из строя. А вместе с коробкой ремонт обойдется уже гораздо дороже.

Двухмассовые маховики: особенности конструкции и работы

Работающий двигатель внутреннего сгорания воздает на валу очень неравномерный момент. Даже при выборе таких «классических» хорошо уравновешенных схем, как V6, V8 и V12, угловая скорость вращения коленчатого вала далеко не постоянна. Помимо неравномерности рабочих ходов двигателя, сюда накладываются еще и колебания от приводной нагрузки — механизма ГРМ, различных вспомогательных агрегатов и других узлов. Минимизировать колебания и обеспечить максимально комфортную езду позволяет маховик, который к началу 2000-х годов получил сложную, но эффективную конструкцию. О том, как устроены двухмассовые маховики, и в чем заключаются их достоинства и недостатки, в нашем материале.

Нагрузка на двигатель так же не постоянна, она имеет выраженные пики произвольной частоты и амплитуды. Все эти факторы порождают крутильные колебания коленчатого вала и элементов трансмиссии автомобиля. Причем величина крутильных колебаний может превышать величину крутящего момента двигателя в разы и даже на порядки. А значит, коленчатый вал и многое элементы трансмиссии должны быть выполнены с хорошим запасом прочности. Бороться с крутильными колебаниями стараются с помощью демпферов, а для изменения собственной частоты колебаний и недопущения резонанса используются маховики.

«Классическое» решение в виде жесткого маховика и демпфера крутильных колебаний на диске сцепления на протяжении почти полувека справлялось со своими задачами. Достаточно простая и дешевая конструкция спасовала только при одновременном повышении требований к качеству работы механизма сцепления, к снижению оборотов холостого хода, скорости выхода на нагрузку после старта и повышению передаваемого крутящего момента.

В таких условиях частоты резонанса конструкции опасно близко подходили к собственным частотам колебаний и без того максимально облегченных коленчатых валов современных двигателей. Да и нагрузка на трансмиссию росла. Увеличивать массу маховика при росте нагрузки экономически неэффективно: упадет динамика и вырастет расход топлива. К тому же увеличивается максимальная амплитуда крутильных колебаний при ударах в трансмиссии, что тоже нехорошо. А вот повысить эффективность работы демпфера можно, но для этого необходимо значительно увеличить габариты и усложнить устройство.

Решение было найдено. Демпфер перенесли с ведомого диска сцепления в маховик. А сам маховик такой конструкции получил название двухмассового. Потому что он состоит из двух массивных частей, связанных между собой через пружинно-гидравлический демпфер крутильных колебаний.

Во многом массовому применению двухмассовых маховиков автопром обязан «дизельному нашествию» и росту мощности. Дизельный двигатель имеет гораздо более высокую амплитуду колебаний крутящего момента в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Типичный 4-цилиндровый дизель развивает 300 Нм крутящего момента на холостом ходу и порядка 700 Нм на малых рабочих оборотах; 6-цилиндровый мотор на холостых работает чуть ровнее, а амплитуда «всего» 280 Нм.

А вот бензиновые двигатели на холостых оборотах куда уравновешеннее: амплитуда составляет порядка 35 Нм для рядных моторов. Да и на малых оборотах под нагрузкой амплитуда колебаний крутящего момента заметно ниже — порядка 300 Нм. Двухмассовый маховик полностью изолирует трансмиссию от крутильных колебаний со стороны двигателя на любых оборотах и позволяет повысить передаваемый крутящий момент в среднем на 10% для дизельных моторов и на 5% для бензиновых, сделать движение на малых оборотах более комфортным, снизить нагрузки на подвеску двигателя и трансмиссию в целом, избежать перегрузок мотора при ударах со стороны трансмиссии, сделать более комфортной работу со сцеплением на мощных двигателях.

К 1997 году большая часть моторов объемом свыше 2,0 литров оснащалась двухмассовыми маховиками. И только в моторах объемом менее 1,6 литра они практически не применялись. На данный момент процент проникновения технологии стал выше, практически все новые машины с бензиновыми двигателями объемом порядка двух литров и практически все дизельные моторы оснащены ими.

Первые двухмассовые маховики на серийных машинах появились в 1985 году на дизельных моторах BMW. Конструкция первых маховиков производства LuK была достаточно сложной. Две массы были связаны между собой планетарной передачей, а центры соединялись через шарикоподшипник большого диаметра. Демпферные пружины размещались отдельно, имели одну ступень упругости и работали в вязком масле.

Дальнейший прогресс конструкций пошел по пути снижения размеров и стоимости. Уже третье поколение двухмассовых маховиков лишилось центрующих планетарных передач, ограничившись одним лишь центральным подшипником. Позже предпринимались попытки убрать дорогой подшипник качения, заменив его втулкой, или как можно сильнее уменьшить диаметр подшипника. Пружины получили прогрессивную характеристику, в основном за счет применения второй и третьей пружин, более коротких, а амплитуда фильтрации выросла.

Позже ввели ограничивающий момент — фрикцион для предотвращения повышенных нагрузок на трансмиссию. В 2010 году на BMW с дизельным мотором N47 применили конструкцию с вращающимся маятником, позволяющим снизить вибрации момента на малых оборотах.

Применение двухмассовых маховиков не ограничивается механическими коробками передач и роботизированными трансмиссиями. Вариатор Audi Multitronics 1999 года стал первой конструкцией такого рода с двухмассовым маховиком. В 2008-м двухмассовый маховик впервые применили с автоматической коробкой передач с ГДТ на моделях Audi A6 с дизельными двигателями. Сфера применения двухмассовых маховиков постепенно расширяется, в первую очередь в связи с повышением крутящего момента моторов на малых оборотах и снижением числа цилиндров, а значит, и повышением амплитуды вибраций момента двигателя.

Помимо стандартной конструкции двухмассового маховика получили распространение и различные модификации детали, созданные для еще более повышенных нагрузок. Одним из производителей таких модернизированных элементов является компания Valeo, предложившая две разновидности двухмассовых маховиков.

Двухмассовый маховик с внутренним демпфером
Эта технология позволяет гасить колебания даже при самых высоких диапазонах оборотов. Помимо двух изогнутых пружин, небольшие пружины — менее чувствительные к центробежной нагрузке — встроены в ведомый диск сцепления. Данная технология подходит для требовательных применений, таких как автомобили с задним приводом, где необходимо иметь очень низкие вибрации на уровне входа в коробку передач.

Демпфер с большой длиной хода (L.T.D.)
Данная технология, в дополнение к изогнутым пружинам, преду­сматривает два ряда из трех пружин, которые работают последовательно и синхронизируются задней пластиной. Две прямые пружины менее чувствительны к центробежной силе и обеспечивают меньше трения, чем изогнутые пружины. Эта комбинация позволяет обеспечить оптимальную фильтрацию благодаря максимальному угловому смещению. Эта высокоэффективная технология обеспечивает замечательный комфорт вождения и все качества, необходимые для мощных двигателей, а также для гибридного силового агрегата.

Двухмассовые маховики оказались достаточно сложной конструкцией. В отличие от одномассового, который, по сути, состоит из двух частей — собственно диска и зубчатого венца, тут количество деталей увеличивается до 30–50. И часть из них движется относительно друг друга. Возрастает и число возможных неисправностей. Помимо перегрева и износа контактной пластины, поломок зубчатого венца, теперь к числу неисправностей добавились износ и поломки пружин, утечки смазки, поломки подшипников, разрушение деталей центрующего аппарата и нарушение взаимного расположения деталей. Даже в отсутствие износа контактной поверхности к 150–200 тыс. км пробега маховик потребует ремонта или замены из-за других поломок.

Диагностика поломок этого элемента затруднена тем, что на пробеге более сотни тысяч километров источником повышенного уровня вибраций и шума может быть и износ системы питания и управления двигателем, нарушение его подвески и поломки трансмиссии. А износ двухмассового маховика повышает износ всех связанных элементов, двигателя, трансмиссии и других частей. Для более тщательной диагностики рекомендуется инструментальная проверка радиального и осевого люфта масс маховика, проверка модуля упругости пружин и визуальный контроль конструкции на предмет повреждений, утечек масла, утери балансировочных грузов, износа контактной пластины и других повреждений.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector