Dobbeltmasse (dobbeltmasse) svinghjul - prinsipp, design, serie

Ved slangbegrepet for en dobbeltmasse eller dobbeltmasseflue, er det en enhet som kalles et svinghjul med dobbel masse. Denne enheten tillater overføring av dreiemoment fra motoren til girkassen og videre til kjøretøyets hjul. Dobbeltmassesvinghjulet har tiltrukket seg offentlig oppmerksomhet på grunn av den ofte begrensede levetiden. Utvekslingen er ikke bare arbeidskrevende, men krever også økonomiske kostnader, siden lommeboken inneholder fra flere hundre til tusen euro. Blant bilistene kan du ofte høre spørsmålet om hva tohjulede biler brukes til, da det en gang ikke var problemer med biler.

Litt teori og historie

Den frem- og tilbakegående forbrenningsmotoren er en relativt kompleks maskin, hvis drift avbrytes i fase. Av denne grunn er et svinghjul koblet til veivakselen, hvis oppgave er å akkumulere tilstrekkelig kinetisk energi for å overvinne passive motstander under kompresjonsslag (ikke-fungerende). Dette oppnår blant annet den nødvendige jevnheten til motoren. Motoren går mer balansert jo flere sylindre motoren har eller jo større (tyngre) svinghjul. Et tyngre svinghjul reduserer imidlertid motorens overlevelsesevne og reduserer dens beredskap til å snurre raskt. Dette fenomenet kan observeres for eksempel med en 1,4 TDi eller 1,2 HTP-motor. Med et kraftigere svinghjul går disse tresylindrede motorene saktere og sakte også ned. Ulempen med denne oppførselen er for eksempel tregere girskift. Størrelsen på svinghjulet påvirkes i tillegg av sammensetningen av sylindrene (in-line, gaffel eller boxer). En motrulle motrullemotor er i prinsippet mye mer balansert enn for eksempel en firesylindret rekkemotor. Derfor har den også et mindre svinghjul enn en sammenlignbar inline firesylindret motor. Størrelsen på svinghjulet påvirker også forbrenningsprinsippet, for eksempel trenger moderne dieselmotorer nesten alltid et svinghjul. Sammenlignet med bensin-motstykker har dieselmotorer vanligvis et mye høyere kompresjonsforhold, over hvilket de bruker betydelig mer arbeid - den kinetiske energien til et roterende svinghjul.

Den kinetiske energien Ek knyttet til et roterende svinghjul beregnes ved hjelp av følgende formel:

Ec = 1/2·J ω2

(hvor J er treghetsmomentet til kroppen rundt rotasjonsaksen, ω er vinkelhastigheten til kroppens rotasjon).

Balanseaksler bidrar også til å eliminere ujevn drift, men de krever en viss mengde mekanisk arbeid for å drive dem. I tillegg til ujevnheter, fører den periodiske gjentagelsen av de fire periodene også til vridningsvibrasjoner, noe som påvirker drivingen og transmisjonen negativt. Den normale treghetsmassen til en forbrenningsmotor består av treghetsmassene til delene i veivmekanismen (balanseaksler), svinghjul og clutch. Dette er imidlertid ikke nok til å eliminere uønskede vibrasjoner når det gjelder kraftige og spesielt mindre sylindriske dieselmotorer. Følgelig må overføringen og hele drivsystemet beskyttes mot disse bivirkningene, da overdreven resonans kan oppstå ved visse hastigheter, noe som resulterer i overdreven belastning på veivakselen og girkassen, ubehagelige karosserivibrasjoner og brummen i bilens interiør. Dette kan tydelig sees i diagrammet nedenfor, som viser vibrasjonsamplituden til motoren og girkassen med konvensjonelle og dobbeltmasse svinghjul. Vibrasjoner av veivakselen ved utgangen fra motoren og svingninger ved inngangen til girkassen har praktisk talt samme amplitude og frekvens. Ved visse hastigheter overlapper disse svingningene, noe som fører til de indikerte uønskede risikoene og manifestasjonene.

Det er allment kjent at dieselmotorer er betydelig sterkere enn bensinmotorer, så delene deres er tyngre (sveivmekanisme, koblingsstenger, etc.). Dimensjonering og balansering av en slik motor er et veldig komplekst problem, hvis løsning består av en rekke integraler og derivater. Kort fortalt er en forbrenningsmotor bygd opp av en rekke komponenter med hver sin vekt og stivhet, som til sammen danner et system av torsjonsfjærer. Et slikt system av materiallegemer, forbundet med fjærer, har en tendens til å svinge ved forskjellige frekvenser under drift (under belastning). Det første signifikante båndet med oscillasjonsfrekvenser ligger i området 2-10 Hz. Denne frekvensen kan betraktes som naturlig og blir praktisk talt ikke oppfattet av en person. Det andre frekvensbåndet er i området 40-80 Hz, og vi oppfatter disse vibrasjonene som vibrasjoner, og støyen som et brøl. Oppgaven til designere er å eliminere denne resonansen (40-80 Hz), som i praksis betyr å flytte til et sted hvor en person er mye mindre ubehagelig (ca. 10-15 Hz).

Bilen inneholder flere mekanismer som eliminerer ubehagelige vibrasjoner og støy (stille blokker, trinser, støyisolering), og i kjernen er en klassisk konvensjonell skivefriksjonsclutch. I tillegg til å overføre dreiemoment, er dens oppgave også å dempe torsjonsvibrasjoner. Den inneholder fjærer som ved uønsket vibrasjon komprimerer og absorberer mesteparten av energien. For de fleste bensinmotorer er absorpsjonskapasiteten til én clutch tilstrekkelig. En lignende regel gjaldt for dieselmotorer frem til midten av 90-tallet, da den legendariske 1,9 TDi med Bosch VP rotasjonspumpe var tilstrekkelig med en konvensjonell clutch og et klassisk enmassesvinghjul.

Imidlertid begynte dieselmotorer med tiden å gi mer og mer kraft på grunn av mindre og mindre volum (antall sylindere), kulturen i driften kom til syne, og sist, men ikke minst, presset på "sag -svinghjulet" "ble også utviklet stadig strengere miljøstandarder. Generelt kunne demping av torsjonsvibrasjoner ikke lenger gis av klassisk teknologi, og derfor ble behovet for et svinghjul med to masser nødvendig. Det første selskapet som introduserte ZMS (Zweimassenschwungrad) dobbeltmassesvinghjul var LuK. Masseproduksjonen begynte i 1985, og den tyske BMW var den første bilprodusenten som viste interesse for den nye enheten. Dobbeltmassesvinghjulet har gjennomgått en rekke forbedringer siden den gang, med ZF-Sachs planetgear som for tiden regnes som det mest avanserte.

Dobbeltmassesvinghjul – design og funksjon

Et tomassesvinghjul fungerer praktisk talt som et konvensjonelt svinghjul, som også utfører funksjonen med å dempe torsjonsvibrasjoner og dermed i stor grad eliminerer uønskede vibrasjoner og støy. Tomassesvinghjulet skiller seg fra det klassiske ved at hoveddelen - svinghjulet - er fleksibelt koblet til veivakselen. Derfor, i den kritiske fasen (opp til toppen av kompresjonen) tillater det en viss retardasjon av veivakselen, og deretter igjen (under ekspansjon) en viss akselerasjon. Hastigheten på selve svinghjulet forblir imidlertid konstant, så hastigheten ved utgangen av girkassen forblir også konstant og uten vibrasjon. Dobbeltmassesvinghjulet overfører sin kinetiske energi lineært til veivakselen, reaksjonskreftene som virker på selve motoren er jevnere, og toppene av disse kreftene er mye lavere, slik at motoren også vibrerer og rister resten av motoren mindre. kropp. Inndelingen i primær treghet på motorsiden og sekundær treghet på girkassesiden øker treghetsmomentet til de roterende delene av girkassen. Dette flytter resonansområdet til et lavere frekvensområde (rpm) enn tomgangshastigheten og er dermed utenfor området til motorens driftshastigheter. På denne måten skilles torsjonsvibrasjonene som genereres av motoren fra girkassen, og girstøy og kroppsbrøl forekommer ikke lenger. På grunn av det faktum at de primære og sekundære delene er forbundet med en torsjonsvibrasjonsdemper, er det mulig å bruke en clutchskive uten torsjonsoppheng.

Tomassesvinghjulet fungerer også som en såkalt støtdemper. Dette betyr at den hjelper til med å dempe clutchtreff under girskift (når motorhastigheten må balanseres med hjulhastigheten) og hjelper også med jevnere starter. Imidlertid slites de elastiske elementene (fjærene) i et dobbeltmassesvinghjul konstant og lar svinghjulet bevege seg bredere og lettere i forhold til veivakselen. Problemet oppstår når de allerede er slitne – de trekkes helt ut. I tillegg til å strekke fjærene, betyr svinghjulslitasje også å skyve ut hullene på låsepinnene. Dermed demper svinghjulet ikke bare svingninger (oscillasjoner), men tvert imot skaper dem. Stopp ved de ekstreme grensene for svinghjulrotasjon begynner å dukke opp, oftest som støt ved girskift, start, bare i alle situasjoner når clutchen er inn- eller utkoblet, eller når du skifter hastighet. Slitasje vil også vise seg som rykkete oppstarter, overdreven vibrasjon og støy rundt 2000 rpm, eller overdreven vibrasjon ved tomgang. Generelt opplever dobbeltmassesvinghjul mye større stress i mindre sylindriske motorer (f.eks. tre/fire sylindre) hvor ujevnheten er mye større enn i sekssylindrede motorer.

Strukturelt består et dobbeltmassesvinghjul av et primært svinghjul, et sekundært svinghjul, et internt spjeld og et eksternt spjeld.

Hvordan påvirke / forlenge levetiden til et dobbeltmassesvinghjul?

Svinghjulets levetid påvirkes av designen samt egenskapene til motoren den er installert i. Det samme svinghjulet fra samme produsent kjører 300 km på noen motorer, og på noen vil det bare ta en halv porsjon. Den opprinnelige intensjonen var å utvikle dobbeltmassesvinghjul som ville overleve til samme alder (km) som hele bilen. Dessverre, i virkeligheten, må svinghjulet ofte byttes mye tidligere, mange ganger før clutchskiven. I tillegg til utformingen av motoren og selve dobbeltmassesvinghjulet, har lederen en betydelig innvirkning på levetiden. Alle situasjoner som fører til overføring av et slag i en eller annen retning reduserer levetiden.

For å forlenge levetiden til dobbeltmassesvinghjulet, anbefales det ikke å kjøre motoren ofte under styring (spesielt under 1500 o/min), trykke clutchen hardt inn (helst uten å skifte ved girskift), og ikke gire ned motoren (dvs. motoren). bare i en rimelig hastighet). Det skjer ofte at du med en hastighet på 80 km / t ikke slår på andre gir, men tredje eller fjerde og gradvis skifter til et lavere gir). Noen produsenter anbefaler (i dette tilfellet VW) at dersom bilen står parkert med en stillestående bil på en slak bakke, må håndbremsen først settes på og deretter et gir (revers eller XNUMX. gir). Ellers vil kjøretøyet bevege seg litt, og tomassesvinghjulet vil komme i såkalt permanent inngrep, noe som forårsaker spenning (strekking av fjærene). Derfor anbefales det å ikke bruke bakkehastighet, og i så fall bare etter å ha bremset bilen med en håndbrems, for ikke å forårsake en liten bevegelse og påfølgende langvarig belastning - lukking av girsystemet, dvs. et dobbeltmassesvinghjul . En økning i temperaturen på clutchskiven er også direkte relatert til en reduksjon i levetiden til dobbeltmassesvinghjulet. Clutchen overopphetes, spesielt når du tauer en tung tilhenger eller annet kjøretøy, kjører terreng, etc. Clutchen vil låse opp selv om motoren er ødelagt. Det skal bemerkes at strålevarme fra clutchskiven fører til overoppheting av ulike svinghjulskomponenter (spesielt hvis det er en smøremiddellekkasje), noe som ytterligere påvirker levetiden negativt.

Reparasjon - utskifting av tomassesvinghjulet og utskifting med et konvensjonelt svinghjul

Det finnes ikke noe slikt som å reparere et altfor slitt svinghjul. Reparasjon innebærer å bytte ut svinghjulet sammen med clutchenheten (lameller, trykkfjær, lagre). Hele reparasjonen er ganske arbeidskrevende (omtrent 8-10 timer), når det er nødvendig å demontere girkassen, og noen ganger til og med motoren. Selvfølgelig må vi ikke glemme finans, hvor de billigste svinghjulene selges for rundt 400 euro, de dyreste - mer enn 2000 euro. Hvorfor bytte en clutchskive som fortsatt er i god stand? Men rett og slett fordi ved service på en clutchskive er det bare et tidsspørsmål før den forsvinner, og denne tidkrevende prosessen, som er flere ganger dyrere enn clutchskiven, må gjentas. Når du skal bytte ut et svinghjul, er det lurt å se om det finnes en mer sofistikert versjon som tåler flere mil – støttet og godkjent av kjøretøyprodusenten, selvfølgelig.

Svært ofte kan du finne informasjon om å erstatte et tomassesvinghjul med et klassisk, der lameller med torsjonsspjeld brukes. Som allerede nevnt i tidligere artikler, utfører et dobbeltmassesvinghjul, i tillegg til de praktiske funksjonene, også funksjonen til et torsjonsvibrasjonsdemper, noe som påvirker tilstanden til motorens bevegelige deler (veivaksel) eller girkassen negativt. Til en viss grad kan vibrasjonsdemping også elimineres av fjærplaten selv, men den kan ikke gi samme ytelse som det mye kraftigere og mer komplekse dobbeltmassesvinghjulet. Pluss, hvis det var så enkelt, ville det lenge vært praktisert av bilprodusenter og deres økonomiske eiere, som hele tiden jobber med å kutte kostnader. Derfor anbefales det generelt ikke å erstatte dobbeltmassesvinghjulet med et enkeltmassesvinghjul.

Ikke undervurder å bytte ut et slitt svinghjul

Det anbefales på det sterkeste ikke å utsette utskiftingen av et overdrevent slitt svinghjul. I tillegg til de ovennevnte manifestasjonene, er det en risiko for å løsne (separasjon) av noen del av svinghjulet. I tillegg til å ødelegge selve svinghjulet, kan motoren eller girkassen også bli dødelig skadet. Overdreven slitasje på svinghjulet påvirker også riktig drift av motorhastighetssensoren. Etter hvert som fjærelementene gradvis slites ut, bøyer de to svinghjulsdelene seg mer og mer til de faller utenfor toleransene som er satt i kontrollenheten. Noen ganger fører dette til en feilmelding, og noen ganger tvert imot prøver kontrollenheten å tilpasse og kontrollere motoren basert på feil data. Dette fører til dårlig ytelse og i verste fall oppstartsproblemer. Dette problemet er spesielt vanlig med eldre motorer der en veivakselsensor oppdager bevegelse på utgangssiden av dobbeltmassesvinghjulet. Produsenter har eliminert dette problemet ved å endre monteringen av sensoren, så i nyere motorer detekterer veivakselhastigheten ved svinghjulinnløpet.