حذافة ثنائية الكتلة (ثنائية الكتلة) - مبدأ ، تصميم ، سلسلة

بالمصطلح العامي للذباب مزدوج الكتلة أو مزدوج الكتلة ، هناك جهاز يسمى دولاب الموازنة ثنائي الكتلة. يسمح هذا الجهاز بنقل عزم الدوران من المحرك إلى ناقل الحركة ثم إلى عجلات السيارة. اجتذبت دولاب الموازنة مزدوج الكتلة انتباه الجمهور نظرًا لعمرها المحدود في كثير من الأحيان. التبادل ليس شاقًا فحسب ، بل يتطلب أيضًا تكاليف مالية ، حيث تحتوي المحفظة من عدة مئات إلى ألف يورو. بين سائقي السيارات ، يمكنك في كثير من الأحيان سماع السؤال عن الغرض من استخدام السيارات ذات العجلتين ، عندما لم تكن هناك مشاكل مع السيارات.

قليلا من النظرية والتاريخ

محرك الاحتراق الداخلي الترددي عبارة عن آلة معقدة نسبيًا ، يتم إيقاف تشغيلها في الطور. لهذا السبب ، يتم توصيل دولاب الموازنة بالعمود المرفقي ، وتتمثل مهمتها في تجميع طاقة حركية كافية للتغلب على المقاومة السلبية أثناء ضربات الضغط (غير العاملة). هذا يحقق ، من بين أمور أخرى ، التوحيد المطلوب للمحرك. يعمل المحرك بشكل أكثر توازناً كلما زاد عدد الأسطوانات التي يحتوي عليها المحرك أو دولاب الموازنة الأكبر (الأثقل). ومع ذلك ، فإن دولاب الموازنة الأثقل تقلل من قدرة المحرك على البقاء وتقلل من استعداده للدوران بسرعة. يمكن ملاحظة هذه الظاهرة ، على سبيل المثال ، بمحرك 1,4 TDi أو 1,2 HTP. مع دولاب الموازنة الأكثر قوة ، تعمل هذه المحركات ثلاثية الأسطوانات بشكل أبطأ وتبطئ أيضًا. عيب هذا السلوك ، على سبيل المثال ، تغيير التروس بشكل أبطأ. يتأثر حجم دولاب الموازنة بشكل إضافي بتكوين الأسطوانات (في الخط أو الشوكة أو الملاكم). يعتبر المحرك ذو الأسطوانة المتقابلة ذو الأسطوانة المتقابلة أكثر توازناً من حيث المبدأ ، على سبيل المثال ، محرك رباعي الأسطوانات. لذلك ، فهي تحتوي أيضًا على دولاب الموازنة أصغر من المحرك المضمن رباعي الأسطوانات. يؤثر حجم دولاب الموازنة أيضًا على مبدأ الاحتراق ، على سبيل المثال ، تحتاج محركات الديزل الحديثة دائمًا تقريبًا إلى دولاب الموازنة. مقارنةً بنظيراتها من البنزين ، تتمتع محركات الديزل عادةً بنسبة انضغاط أعلى بكثير ، والتي تستهلك فوقها قدرًا أكبر من العمل - الطاقة الحركية لعجلة الموازنة الدوارة.

يتم حساب الطاقة الحركية Ek المرتبطة بالعجلة الدوارة باستخدام الصيغة التالية:

Ec = 1/2·ي ω2

(أين J هي لحظة القصور الذاتي للجسم حول محور الدوران ، ω هي السرعة الزاوية لدوران الجسم).

تساعد أعمدة التوازن أيضًا في القضاء على التشغيل غير المتكافئ ، ولكنها تتطلب قدرًا معينًا من العمل الميكانيكي لدفعها. بالإضافة إلى التفاوت ، يؤدي التكرار الدوري للفترات الأربع أيضًا إلى الاهتزاز الالتوائي ، مما يؤثر سلبًا على القيادة وناقل الحركة. تتكون الكتلة الطبيعية للقصور الذاتي لمحرك الاحتراق الداخلي من كتل بالقصور الذاتي لأجزاء آلية الكرنك (أعمدة التوازن) ، والحدافة والقابض. ومع ذلك ، هذا لا يكفي للقضاء على الاهتزازات غير المرغوب فيها في حالة محركات الديزل القوية والأقل أسطوانية بشكل خاص. وبالتالي ، يجب حماية ناقل الحركة ونظام القيادة بالكامل من هذه الآثار السلبية ، حيث يمكن أن يحدث الرنين المفرط بسرعات معينة ، مما يؤدي إلى الضغط المفرط على العمود المرفقي وناقل الحركة ، والاهتزازات غير السارة للجسم ، وطنين داخل السيارة. يمكن رؤية ذلك بوضوح في الرسم البياني أدناه ، والذي يوضح سعة اهتزاز المحرك وناقل الحركة باستخدام دواليب الموازنة التقليدية وثنائية الكتلة. اهتزازات العمود المرفقي عند الخروج من المحرك والتذبذبات عند مدخل ناقل الحركة لها نفس الاتساع والترددات تقريبًا. عند سرعات معينة ، تتداخل هذه التقلبات ، مما يؤدي إلى ظهور مخاطر ومظاهر غير مرغوب فيها.

من المعروف أن محركات الديزل أقوى بكثير من محركات البنزين ، لذا فإن أجزائها أثقل (آلية الكرنك ، قضبان التوصيل ، إلخ). يعد تحجيم وموازنة مثل هذا المحرك مشكلة معقدة حقًا ، ويتكون حلها من سلسلة من التكاملات والمشتقات. باختصار ، يتكون محرك الاحتراق الداخلي من عدد من المكونات ، لكل منها وزنه وصلابته ، والتي تشكل معًا نظامًا من نوابض الالتواء. يميل هذا النظام من الأجسام المادية ، المتصلة بالزنبركات ، إلى التأرجح عند ترددات مختلفة أثناء التشغيل (تحت الحمل). يقع النطاق الكبير الأول لترددات التذبذب في نطاق 2-10 هرتز. يمكن اعتبار هذا التردد طبيعيًا ولا يدركه الشخص عمليًا. نطاق التردد الثاني في حدود 40-80 هرتز ، وننظر إلى هذه الاهتزازات على أنها اهتزازات ، والضوضاء هدير. تتمثل مهمة المصممين في التخلص من هذا الرنين (40-80 هرتز) ، والذي يعني عمليًا الانتقال إلى مكان يكون فيه الشخص أقل إزعاجًا (حوالي 10-15 هرتز).

تحتوي السيارة على العديد من الآليات التي تقضي على الاهتزازات والضوضاء غير السارة (الكتل الصامتة ، والبكرات ، وعزل الضوضاء) ، وفي جوهرها يوجد قابض احتكاك تقليدي للقرص. بالإضافة إلى نقل عزم الدوران ، تتمثل مهمتها أيضًا في تخفيف الاهتزازات الالتوائية. يحتوي على نوابض تقوم ، في حالة حدوث اهتزاز غير مرغوب فيه ، بضغط وامتصاص معظم طاقتها. في حالة معظم محركات البنزين ، تكون سعة امتصاص القابض الواحد كافية. تم تطبيق قاعدة مماثلة على محركات الديزل حتى منتصف التسعينيات ، عندما كان المحرك الأسطوري 90 TDi مع المضخة الدوارة Bosch VP كافياً مع القابض التقليدي والحدافة الكلاسيكية أحادية الكتلة.

ومع ذلك ، مع مرور الوقت ، بدأت محركات الديزل في توفير المزيد والمزيد من الطاقة بسبب حجم أقل وأقل (عدد الأسطوانات) ، وظهرت ثقافة تشغيلها في المقدمة ، وأخيراً وليس آخراً ، الضغط على "دولاب الموازنة المنشار "وضع معايير بيئية أكثر وأكثر صرامة. بشكل عام ، لم يعد من الممكن توفير التخميد للاهتزازات الالتوائية بواسطة التكنولوجيا الكلاسيكية ، وبالتالي أصبحت الحاجة إلى دولاب الموازنة ثنائي الكتلة أمرًا ضروريًا. كانت أول شركة أدخلت حذافة ZMS (Zweimassenschwungrad) مزدوجة الكتلة هي LuK. بدأ إنتاجها الضخم في عام 1985 ، وكانت BMW الألمانية أول شركة لصناعة السيارات أبدت اهتمامًا بالجهاز الجديد. خضعت دولاب الموازنة مزدوجة الكتلة لعدد من التحسينات منذ ذلك الحين ، حيث يعتبر قطار التروس الكوكبي ZF-Sachs حاليًا الأكثر تقدمًا.

حذافة مزدوجة الكتلة - التصميم والوظيفة

تعمل دولاب الموازنة مزدوج الكتلة عمليًا مثل دولاب الموازنة التقليدية ، والتي تؤدي أيضًا وظيفة تثبيط الاهتزازات الالتوائية وبالتالي تقضي إلى حد كبير على الاهتزازات والضوضاء غير المرغوب فيها. تختلف دولاب الموازنة مزدوج الكتلة عن تلك الكلاسيكية في أن الجزء الرئيسي منها - الحدافة - متصل بمرونة بالعمود المرفقي. لذلك ، في المرحلة الحرجة (حتى ذروة الضغط) يسمح ببعض التباطؤ في العمود المرفقي ، ثم مرة أخرى (أثناء التمدد) بعض التسارع. ومع ذلك ، تظل سرعة دولاب الموازنة نفسها ثابتة ، وبالتالي تظل السرعة عند خرج علبة التروس ثابتة وبدون اهتزاز. تقوم دولاب الموازنة مزدوج الكتلة بتحويل طاقتها الحركية خطيًا إلى العمود المرفقي ، وتكون قوى التفاعل التي تعمل على المحرك نفسه أكثر سلاسة ، وتكون قمم هذه القوى أقل بكثير ، وبالتالي يهتز المحرك أيضًا ويهز بقية المحرك بدرجة أقل. جسم. يزيد الانقسام إلى القصور الذاتي الأولي على جانب المحرك والقصور الذاتي الثانوي على جانب علبة التروس من لحظة القصور الذاتي للأجزاء الدوارة في علبة التروس. يؤدي هذا إلى نقل نطاق الطنين إلى نطاق تردد أقل (rpm) من سرعة التباطؤ ، وبالتالي يكون خارج نطاق سرعات تشغيل المحرك. وبهذه الطريقة ، يتم فصل الاهتزازات الالتوائية الناتجة عن المحرك عن ناقل الحركة ، ولم تعد تحدث ضوضاء ناقل الحركة وهدير الجسم. نظرًا لحقيقة أن الأجزاء الأولية والثانوية متصلة بواسطة مثبط الاهتزاز الالتوائي ، فمن الممكن استخدام قرص القابض بدون تعليق الالتواء.

تعمل دولاب الموازنة ثنائي الكتلة أيضًا بمثابة ما يسمى بامتصاص الصدمات. هذا يعني أنه يساعد على تخفيف ارتطام القابض أثناء نوبات التروس (عندما تحتاج سرعة المحرك إلى الموازنة مع سرعة العجلة) ويساعد أيضًا على بدء التشغيل بشكل أكثر سلاسة. ومع ذلك ، فإن العناصر المرنة (الينابيع) في دولاب الموازنة مزدوج الكتلة تتأرجح باستمرار وتسمح للحذافة بالتحرك على نطاق أوسع وأسهل بالنسبة إلى العمود المرفقي. تظهر المشكلة عندما يكونون متعبين بالفعل - يتم سحبهم تمامًا. بالإضافة إلى شد الينابيع ، فإن ارتداء دولاب الموازنة يعني أيضًا دفع الثقوب الموجودة على مسامير القفل. وبالتالي ، فإن دولاب الموازنة لا يثبط الاهتزازات (التذبذبات) فحسب ، بل على العكس من ذلك ، يخلقها. تبدأ التوقفات عند الحدود القصوى لدوران دولاب الموازنة في الظهور ، وغالبًا ما تكون على شكل مطبات عند تغيير التروس ، أو البدء ، أو في جميع المواقف فقط عندما يكون القابض معشقًا أو مفكوكًا ، أو عند تغيير السرعة. ستظهر ميزة Wear أيضًا على أنها شركات ناشئة متقطعة ، أو اهتزازات وضوضاء مفرطة حوالي 2000 دورة في الدقيقة ، أو اهتزاز مفرط في وضع الخمول. بشكل عام ، تواجه الحذافات ذات الكتلة المزدوجة ضغطًا أكبر بكثير في المحركات الأقل أسطوانيًا (مثل ثلاث / أربع أسطوانات) حيث يكون التفاوت أكبر بكثير مما هو عليه في المحركات ذات الأسطوانات الست.

من الناحية الهيكلية ، تتكون دولاب الموازنة مزدوج الكتلة من دولاب الموازنة الأساسي ، وحدافة ثانوية ، ومخمد داخلي ومخمد خارجي.

كيف تؤثر / تطيل من عمر حذافة مزدوجة الكتلة؟

يتأثر عمر دولاب الموازنة بتصميمها بالإضافة إلى خصائص المحرك الذي تم تثبيتها فيه. تعمل نفس دولاب الموازنة من نفس الشركة المصنعة على مسافة 300 كيلومتر في بعض المحركات ، وفي بعضها سيستغرق نصف جزء فقط. كان الهدف الأصلي هو تطوير حذافات ثنائية الكتلة يمكنها البقاء على قيد الحياة لنفس عمر السيارة بأكملها (بالكيلومترات). لسوء الحظ ، في الواقع ، غالبًا ما تحتاج دولاب الموازنة إلى الاستبدال قبل ذلك بكثير ، عدة مرات قبل قرص القابض. بالإضافة إلى تصميم المحرك والعجلة المزدوجة الكتلة نفسها ، فإن للموصل تأثير كبير على عمر خدمته. جميع المواقف التي تؤدي إلى إرسال ضربة في اتجاه أو آخر تقلل من عمر الخدمة.

من أجل إطالة عمر دولاب الموازنة ثنائي الكتلة ، لا يوصى بقيادة المحرك بشكل متكرر (خاصة أقل من 1500 دورة في الدقيقة) ، والضغط على القابض بشدة (ويفضل دون تغيير عند تغيير التروس) ، وليس خفض سرعة المحرك (أي الفرامل المحرك). فقط بسرعة معقولة). غالبًا ما يحدث أنه عند سرعة 80 كم / ساعة ، لا تقوم بتشغيل الترس الثاني ، ولكن الثالث أو الرابع وتتحول تدريجياً إلى ترس أقل). يوصي بعض المصنّعين (في هذه الحالة فولكس فاجن) أنه إذا كانت السيارة متوقفة مع سيارة ثابتة على بنك لطيف ، فيجب أولاً استخدام فرملة اليد ثم تعشيق الترس (الترس العكسي أو العشرون). خلاف ذلك ، ستتحرك السيارة قليلاً وستدخل دولاب الموازنة مزدوج الكتلة في ما يسمى الاشتباك الدائم ، مما يتسبب في حدوث توتر (تمدد الينابيع). لذلك ، يوصى بعدم استخدام سرعة التل ، وإذا كان الأمر كذلك ، فقط بعد كبح السيارة بفرملة اليد ، حتى لا تتسبب في حركة طفيفة وحمل طويل الأجل لاحق - إغلاق نظام النقل ، أي دولاب الموازنة ثنائي الكتلة . ترتبط الزيادة في درجة حرارة قرص القابض ارتباطًا مباشرًا بتقليل عمر دولاب الموازنة مزدوج الكتلة. ترتفع درجة حرارة القابض ، خاصة عند سحب مقطورة ثقيلة أو مركبة أخرى ، أو القيادة على الطرق الوعرة ، وما إلى ذلك. سيفتح القابض نفسه حتى في حالة تعطل المحرك. وتجدر الإشارة إلى أن الحرارة المشعة من قرص القابض تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مكونات دولاب الموازنة المختلفة (خاصةً إذا كان تسرب مادة التشحيم) ، مما يؤثر سلبًا على عمر الخدمة.

الإصلاح - استبدال دولاب الموازنة مزدوج الكتلة واستبدال دولاب الموازنة التقليدي

لا يوجد شيء مثل إصلاح دولاب الموازنة البالية بشكل مفرط. يتضمن الإصلاح استبدال دولاب الموازنة مع مجموعة القابض (صفائح ، زنبرك ضغط ، محامل). الإصلاح بأكمله شاق للغاية (حوالي 8-10 ساعات) ، عندما يكون من الضروري تفكيك علبة التروس ، وفي بعض الأحيان حتى المحرك. بالطبع ، يجب ألا ننسى التمويل ، حيث تُباع أرخص الحذافات بحوالي 400 يورو ، والأغلى - أكثر من 2000 يورو. لماذا يتم تغيير قرص القابض الذي لا يزال في حالة جيدة؟ ولكن ببساطة لأنه عند صيانة قرص القابض ، فإن الأمر مجرد مسألة وقت قبل اختفائه ، وسيتعين تكرار هذه العملية التي تستغرق وقتًا طويلاً ، والتي تعد أغلى بعدة مرات من قرص القابض. عند استبدال دولاب الموازنة ، من الجيد معرفة ما إذا كان هناك إصدار أكثر تعقيدًا يمكنه التعامل مع المزيد من الأميال - مدعومًا وموافقًا عليه من قبل الشركة المصنعة للسيارة بالطبع.

في كثير من الأحيان يمكنك العثور على معلومات حول استبدال دولاب الموازنة ثنائي الكتلة بأخرى كلاسيكية ، حيث يتم استخدام صفائح مع مثبط الالتواء. كما ذكرنا سابقًا في المقالات السابقة ، تعمل دولاب الموازنة ثنائي الكتلة ، بالإضافة إلى وظائفها المريحة ، أيضًا على أداء وظيفة مثبط الاهتزاز الالتوائي ، مما يؤثر سلبًا على حالة الأجزاء المتحركة للمحرك (العمود المرفقي) أو علبة التروس. إلى حد ما ، يمكن أيضًا التخلص من التخميد الاهتزازي عن طريق الصفيحة ذات النوابض نفسها ، ولكنها لا توفر نفس أداء دولاب الموازنة الأكثر قوة وتعقيدًا. بالإضافة إلى ذلك ، إذا كان الأمر بهذه البساطة ، لكان قد تم ممارسته منذ فترة طويلة من قبل مصنعي السيارات ومالكيهم الماليين ، الذين يعملون باستمرار لخفض التكاليف. لذلك ، لا يُنصح عمومًا باستبدال دولاب الموازنة مزدوج الكتلة بحدافة كتلة واحدة.

لا تقلل من شأن استبدال دولاب الموازنة البالية

لا يوصى بشدة بتأجيل استبدال دولاب الموازنة البالية بشكل مفرط. بالإضافة إلى المظاهر المذكورة أعلاه ، هناك خطر ارتخاء (فصل) أي جزء من دولاب الموازنة. بالإضافة إلى تدمير دولاب الموازنة نفسه ، يمكن أيضًا أن يتضرر المحرك أو ناقل الحركة بشكل قاتل. يؤثر التآكل المفرط في دولاب الموازنة أيضًا على التشغيل الصحيح لمستشعر سرعة المحرك. مع تآكل عناصر الزنبرك تدريجيًا ، ينحرف جزأا دولاب الموازنة أكثر فأكثر حتى يقعان خارج نطاق التفاوتات المحددة في وحدة التحكم. يؤدي هذا أحيانًا إلى ظهور رسالة خطأ ، وفي بعض الأحيان ، على العكس من ذلك ، تحاول وحدة التحكم تكييف المحرك والتحكم فيه بناءً على بيانات غير صحيحة. هذا يؤدي إلى ضعف الأداء ، وفي أسوأ الأحوال ، مشاكل في بدء التشغيل. هذه المشكلة شائعة بشكل خاص مع المحركات القديمة حيث يكتشف مستشعر العمود المرفقي الحركة على جانب الإخراج من دولاب الموازنة مزدوج الكتلة. تخلص المصنعون من هذه المشكلة عن طريق تغيير تركيب المستشعر ، لذلك في المحركات الأحدث تحدد سرعة العمود المرفقي عند مدخل دولاب الموازنة.