Dvomasni (dvomasni) zamajac - princip, dizajn, serija

Prema žargonskom izrazu za muhu s dvostrukom ili dvostrukom masom, postoji uređaj koji se naziva zamašnjak s dvostrukom masom. Ovaj uređaj omogućava prijenos okretnog momenta s motora na mjenjač i dalje na kotače vozila. Zamašnjak s dvije mase privukao je pažnju javnosti zbog često ograničenog vijeka trajanja. Razmena nije samo naporna, već zahteva i finansijske troškove, jer novčanik sadrži od nekoliko stotina do hiljadu evra. Među vozačima često možete čuti pitanje za šta se koriste automobili na dva kotača, kada nekad nije bilo problema s automobilima.

Malo teorije i istorije

Klipni motor sa unutrašnjim sagorevanjem je relativno složena mašina čiji se rad u fazi prekida. Iz tog razloga na radilicu je spojen zamašnjak, čiji je zadatak da akumulira dovoljnu kinetičku energiju za savladavanje pasivnih otpora tokom kompresijskih takta (ne radi). Time se, između ostalog, postiže potrebna uniformnost motora. Motor radi uravnoteženije što ima više cilindara ili što je veći (teži) zamašnjak. Međutim, teži zamašnjak smanjuje izdržljivost motora i smanjuje njegovu spremnost za brzo okretanje. Ovaj fenomen se može uočiti, na primjer, kod 1,4 TDi ili 1,2 HTP motora. Sa snažnijim zamašnjakom, ovi trocilindrični motori rade sporije i usporavaju. Nedostatak ovakvog ponašanja je, na primjer, sporije promjene brzina. Na veličinu zamašnjaka dodatno utiče i sastav cilindara (linijski, viljuškasti ili bokser). Motor sa suprotnim valjkom u principu je mnogo uravnoteženiji od, na primjer, linijskog četverocilindričnog motora. Zbog toga ima i manji zamašnjak od uporedivog linijskog četvorocilindričnog motora. Veličina zamašnjaka također utječe na princip sagorijevanja, na primjer, modernim dizel motorima gotovo uvijek je potreban zamašnjak. U poređenju sa benzinskim pandanima, dizel motori obično imaju mnogo veći omjer kompresije, iznad kojeg troše znatno više posla - kinetičke energije rotirajućeg zamašnjaka.

Kinetička energija Ek povezana s rotirajućim zamašnjakom izračunava se pomoću sljedeće formule:

Ec = 1/2·J ω2

(gde J je moment inercije tijela oko ose rotacije, ω je ugaona brzina rotacije tijela).

Balansna vratila također pomažu u uklanjanju neravnomjernog rada, ali zahtijevaju određenu količinu mehaničkog rada kako bi ih pokrenuli. Osim neravnina, periodično ponavljanje četiri perioda dovodi i do torzijskih vibracija, što negativno utječe na pogon i prijenos. Normalna inercijalna masa motora s unutrašnjim sagorijevanjem sastoji se od inercijalnih masa dijelova radilice (balansne osovine), zamašnjaka i kvačila. Međutim, to nije dovoljno za uklanjanje neželjenih vibracija u slučaju snažnih, a posebno manje cilindričnih dizelskih motora. Slijedom toga, mjenjač i cijeli pogonski sustav moraju biti zaštićeni od ovih štetnih utjecaja, jer pri određenim brzinama može doći do prekomjerne rezonancije, što rezultira prekomjernim naprezanjem radilice i mjenjača, neugodnim vibracijama karoserije i šumom unutrašnjosti vozila. To se jasno može vidjeti na donjem dijagramu, koji prikazuje amplitudu vibracija motora i mjenjača s konvencionalnim i dvostrukim zamašnjacima. Vibracije radilice na izlazu iz motora i oscilacije na ulazu u mjenjač imaju praktički iste amplitude i frekvencije. Pri određenim brzinama, ove se fluktuacije preklapaju, što dovodi do naznačenih neželjenih rizika i manifestacija.

Opšte je poznato da su dizel motori znatno jači od benzinskih, pa su i njihovi dijelovi teži (radilica, klipnjače i sl.). Dimenzioniranje i balansiranje takvog motora je zaista složen problem čije se rješenje sastoji od niza integrala i izvoda. Ukratko, motor sa unutrašnjim sagorevanjem se sastoji od niza komponenti, svaka sa svojom težinom i krutošću, koje zajedno čine sistem torzionih opruga. Takav sistem materijalnih tijela, povezanih oprugama, tokom rada (pod opterećenjem) ima tendenciju osciliranja na različitim frekvencijama. Prvi značajniji opseg frekvencija oscilacija nalazi se u opsegu od 2-10 Hz. Ova frekvencija se može smatrati prirodnom i osoba je praktički ne percipira. Drugi frekventni opseg je u rasponu od 40-80 Hz, a mi te vibracije doživljavamo kao vibracije, a buku kao huk. Zadatak dizajnera je da eliminišu ovu rezonancu (40-80 Hz), što u praksi znači premještanje na mjesto gdje je osoba mnogo manje neugodna (oko 10-15 Hz).

Automobil sadrži nekoliko mehanizama koji otklanjaju neugodne vibracije i buku (tihi blokovi, remenice, izolacija buke), a u osnovi je klasična konvencionalna disk tarna spojka. Pored prenosa obrtnog momenta, njegov zadatak je i da priguši torzione vibracije. Sadrži opruge koje, u slučaju neželjene vibracije, sabijaju i apsorbiraju većinu svoje energije. U slučaju većine benzinskih motora dovoljan je kapacitet apsorpcije jedne spojke. Slično pravilo važilo je za dizel motore do sredine 90-ih, kada je legendarni 1,9 TDi sa Bosch VP rotacionom pumpom bio dovoljan sa konvencionalnim kvačilom i klasičnim zamajcem sa jednom masom.

Međutim, s vremenom su dizelski motori počeli davati sve veću snagu zbog sve manjeg volumena (broj cilindara), kultura njihovog rada došla je do izražaja, i, na kraju, ali ne i najmanje važno, pritisak na "zamašnjak pile" "također je razvio sve strože ekološke standarde. Općenito, prigušenje torzijskih vibracija više nije moglo biti osigurano klasičnom tehnologijom, pa je potreba za dvomasnim zamašnjakom postala nužna. Prva kompanija koja je predstavila ZMS (Zweimassenschwungrad) zamašnjak s dvije mase bio je LuK. Njegova masovna proizvodnja započela je 1985. godine, a njemački BMW je bio prvi proizvođač automobila koji je pokazao interes za novi uređaj. Zamašnjak s dvije mase pretrpio je niz poboljšanja od tada, pri čemu se planetarni prijenosnik ZF-Sachs trenutno smatra najnaprednijim.

Dvomasni zamašnjak – dizajn i funkcija

Dvomaseni zamašnjak praktično funkcionira kao konvencionalni zamašnjak, koji također obavlja funkciju prigušivanja torzijskih vibracija i na taj način u velikoj mjeri eliminira neželjene vibracije i buku. Dvomasni zamašnjak razlikuje se od klasičnog po tome što je njegov glavni dio - zamašnjak - fleksibilno povezan s radilicom. Stoga, u kritičnoj fazi (do vrha kompresije) dozvoljava određeno usporavanje radilice, a zatim opet (tokom ekspanzije) malo ubrzanje. Međutim, brzina samog zamašnjaka ostaje konstantna, tako da brzina na izlazu mjenjača također ostaje konstantna i bez vibracija. Dvomasni zamašnjak prenosi svoju kinetičku energiju linearno na radilicu, sile reakcije koje djeluju na sam motor su glatkije, a vrhovi tih sila su znatno niži, pa motor također vibrira i manje trese ostatak motora. tijelo. Podjela na primarnu inerciju na strani motora i sekundarnu inerciju na strani mjenjača povećava moment inercije rotirajućih dijelova mjenjača. Ovo pomiče rezonantni opseg na opseg niže frekvencije (o/min) od broja obrtaja u praznom hodu i stoga je izvan opsega radnih brzina motora. Na ovaj način se torzione vibracije koje generiše motor odvajaju od menjača, a buka menjača i urlik karoserije se više ne javljaju. Zbog činjenice da su primarni i sekundarni dijelovi povezani prigušivačem torzijskih vibracija, moguće je koristiti disk kvačila bez torzijske suspenzije.

Dvomaseni zamašnjak služi i kao takozvani amortizer. To znači da pomaže prigušiti udarce kvačila tokom menjanja stepena prenosa (kada brzina motora treba da bude izbalansirana sa brzinom točkova) i takođe pomaže u lakšem startovanju. Međutim, elastični elementi (opruge) u zamašnjaku s dvostrukom masom stalno se gumaju i omogućavaju zamašnjaku da se pomjeri šire i lakše u odnosu na radilicu. Problem nastaje kada su već umorni - potpuno su izvučeni. Osim istezanja opruga, habanje zamašnjaka znači i izbacivanje rupa na klinovima za zaključavanje. Dakle, zamašnjak ne samo da ne prigušuje oscilacije (oscilacije), već ih, naprotiv, stvara. Počinju da se pojavljuju zastoji na krajnjim granicama rotacije zamašnjaka, najčešće kao neravnine pri menjanju brzina, paljenju, baš u svim situacijama kada je kvačilo uključeno ili isključeno, ili pri promeni brzine. Istrošenost će se takođe pokazati kao trzaja pokretanja, prekomerne vibracije i buka oko 2000 o/min, ili prekomerne vibracije u praznom hodu. Općenito, zamašnjaci s dvostrukom masom doživljavaju mnogo veće opterećenje u manje cilindričnim motorima (npr. tri/četiri cilindra) gdje su neravnine mnogo veće nego kod šestocilindričnih motora.

Strukturno, zamašnjak s dvije mase sastoji se od primarnog zamašnjaka, sekundarnog zamašnjaka, unutarnje zaklopke i vanjske zaklopke.

Kako utjecati / produžiti vijek trajanja zamašnjaka s dvostrukom masom?

Na vijek trajanja zamašnjaka utječu njegov dizajn, kao i svojstva motora u koji je ugrađen. Isti zamašnjak istog proizvođača trči 300 km na nekim motorima, a na nekima će zauzeti samo pola dijela. Prvobitna namjera bila je razviti zamašnjake s dvostrukom masom koji bi preživjeli do istih godina (km) kao i cijeli automobil. Nažalost, u stvarnosti je zamašnjak često potrebno zamijeniti mnogo ranije, mnogo puta prije diska kvačila. Osim dizajna motora i samog zamašnjaka s dvije mase, vodič ima značajan utjecaj na njegov vijek trajanja. Sve situacije koje dovode do prijenosa udarca u jednom ili drugom smjeru skraćuju njegov vijek trajanja.

Kako bi se produžio vijek trajanja zamašnjaka s dvostrukom masom, ne preporučuje se često podupravljati motorom (posebno ispod 1500 o/min), snažno pritisnuti kvačilo (po mogućnosti bez mijenjanja brzina) i ne prebacivati ​​motor u nižu (tj. kočnicu). motor). samo razumnom brzinom). Često se dešava da pri brzini od 80 km / h uključite ne drugu brzinu, već treću ili četvrtu i postepeno prelazite u nižu brzinu). Neki proizvođači preporučuju (u ovom slučaju VW) da ako je automobil parkiran sa stacionarnim automobilom na blagoj nagibu, najprije se mora povući ručna kočnica, a zatim uključiti stupanj prijenosa (nazad ili XNUMX. brzina). U suprotnom, vozilo će se lagano pomeriti i dvomasečni zamašnjak će doći u tzv. trajni zahvat, uzrokujući napetost (rastezanje opruga). Stoga se preporučuje da se ne koristi brzina na uzbrdici, a ako je tako, tek nakon kočenja automobila ručnom kočnicom, kako ne bi došlo do blagog pomaka i naknadnog dugotrajnog opterećenja - zatvaranja mjenjačkog sistema, tj. dvomasnog zamašnjaka . Povećanje temperature diska kvačila je također direktno povezano sa smanjenjem vijeka trajanja dvomasnog zamašnjaka. Kvačilo se pregreva, posebno kada vučete tešku prikolicu ili drugo vozilo, vozite van puta, itd. Kvačilo će se sam otključati čak i ako je motor pokvaren. Treba napomenuti da zračenje topline iz diska kvačila dovodi do pregrijavanja raznih komponenti zamašnjaka (posebno ako je riječ o curenju maziva), što dodatno negativno utječe na vijek trajanja.

Popravak - zamjena dvomasnog zamašnjaka i zamjena konvencionalnim zamašnjakom

Ne postoji takva stvar kao popravka pretjerano istrošenog zamašnjaka. Popravak uključuje zamjenu zamašnjaka zajedno sa sklopom kvačila (lamele, kompresiona opruga, ležajevi). Cijeli popravak je prilično naporan (oko 8-10 sati), kada je potrebno demontirati mjenjač, ​​a ponekad i motor. Naravno, ne smijemo zaboraviti ni na finansije, gdje se najjeftiniji zamajci prodaju za oko 400 eura, najskuplji - više od 2000 eura. Zašto mijenjati disk kvačila koji je još uvijek u dobrom stanju? Ali jednostavno zato što je prilikom servisiranja diska kvačila samo pitanje vremena kada će on nestati, a ovaj dugotrajni proces, koji je nekoliko puta skuplji od diska kvačila, morat će se ponoviti. Prilikom zamjene zamašnjaka, dobra je ideja vidjeti postoji li sofisticiranija verzija koja može podnijeti više kilometara - naravno, podržana i odobrena od strane proizvođača vozila.

Vrlo često možete pronaći informacije o zamjeni dvomasnog zamašnjaka klasičnim, u kojem se koriste lamele s torzijskim amortizerom. Kao što je već spomenuto u prethodnim člancima, zamašnjak s dvije mase, osim pogodnih funkcija, obavlja i funkciju prigušivača torzijskih vibracija, što negativno utječe na stanje pokretnih dijelova motora (radilice) ili mjenjača. U određenoj mjeri prigušenje vibracija može se ukloniti i pomoću same opružne ploče, ali ne može pružiti iste performanse kao mnogo moćniji i složeniji zamašnjak s dvije mase. Osim toga, da je tako jednostavno, proizvođači automobila i njihovi finansijski vlasnici dugo bi to prakticirali, koji neprestano rade na smanjenju troškova. Stoga se općenito ne preporučuje zamjena zamašnjaka s dvostrukom masom zamašnjakom s jednom masom.

Ne podcjenjujte zamjenu istrošenog zamašnjaka

Ne preporučuje se odlaganje zamjene prekomjerno istrošenog zamašnjaka. Osim gore navedenih manifestacija, postoji opasnost od olabavljenja (odvajanja) bilo kojeg dijela zamašnjaka. Osim što može uništiti sam zamašnjak, motor ili mjenjač također mogu biti smrtno oštećeni. Prekomjerno trošenje zamašnjaka također utječe na ispravan rad senzora broja okretaja motora. Kako se opružni elementi postupno troše, dva dijela zamašnjaka sve se više odbijaju sve dok ne padnu izvan tolerancija postavljenih u upravljačkoj jedinici. Ponekad to dovodi do poruke o grešci, a ponekad, naprotiv, upravljačka jedinica pokušava prilagoditi i upravljati motorom na temelju netočnih podataka. To dovodi do loših performansi i, u najgorem slučaju, do problema pri pokretanju. Ovaj problem je posebno čest kod starijih motora gdje senzor radilice detektira kretanje na izlaznoj strani zamašnjaka s dvije mase. Proizvođači su ovaj problem uklonili promjenom montaže senzora, pa u novijim motorima detektira brzinu radilice na ulazu u zamašnjak.