Dvomasni (dvomasni) vztrajnik - princip, zasnova, serija

Z žargonskim izrazom za dvo- ali dvomasno muho obstaja naprava, imenovana vztrajnik z dvojno maso. Ta naprava omogoča prenos navora z motorja na menjalnik in naprej na kolesa vozila. Vztrajnik z dvojno maso je pritegnil pozornost javnosti zaradi pogosto omejene življenjske dobe. Menjava ni samo naporna, ampak zahteva tudi finančne stroške, saj denarnica vsebuje od nekaj sto do tisoč evrov. Med avtomobilisti lahko pogosto slišite vprašanje, za kaj se uporabljajo dvokolesni avtomobili, ko nekoč ni bilo težav z avtomobili.

Malo teorije in zgodovine

Batni motor z notranjim zgorevanjem je razmeroma zapleten stroj, katerega delovanje je fazno prekinjeno. Zaradi tega je na ročično gred povezan vztrajnik, katerega naloga je, da akumulira dovolj kinetične energije za premagovanje pasivnih uporov med kompresijskimi hodi (nedelovanje). S tem je med drugim dosežena zahtevana enakomernost motorja. Motor deluje bolj uravnoteženo, čim več valjev ima motor ali večji (težji) vztrajnik. Vendar pa težji vztrajnik zmanjša sposobnost preživetja motorja in zmanjša njegovo pripravljenost za hitro vrtenje. Ta pojav lahko opazimo na primer pri motorju 1,4 TDi ali 1,2 HTP. Z močnejšim vztrajnikom ti trivaljni motorji delujejo počasneje in tudi upočasnijo. Slabost tega obnašanja je na primer počasnejše menjavanje prestav. Na velikost vztrajnika dodatno vpliva sestava valjev (vrstni, vilični ali boxer). Motor z nasprotnimi valji je načeloma veliko bolj uravnotežen kot na primer vrstni štirivaljni motor. Zato ima tudi manjši vztrajnik kot primerljiv vrstni štirivaljnik. Velikost vztrajnika vpliva tudi na princip zgorevanja, na primer sodobni dizelski motorji skoraj vedno potrebujejo vztrajnik. V primerjavi z bencinskimi motorji imajo dizelski motorji običajno veliko višje kompresijsko razmerje, nad katerim porabijo bistveno več dela – kinetične energije vrtečega se vztrajnika.

Kinetična energija Ek, povezana z vrtljivim vztrajnikom, se izračuna po naslednji formuli:

Ec = 1/2·J ω2

(kje J je vztrajnostni moment telesa okoli vrtilne osi, ω je kotna hitrost vrtenja telesa).

Ravnotežne gredi pomagajo tudi pri odpravljanju neenakomernega delovanja, vendar za njihovo poganjanje potrebujejo določeno količino mehanskega dela. Poleg neenakomernosti periodično ponavljanje štirih obdobij vodi tudi do torzijskih vibracij, ki negativno vplivajo na pogon in menjalnik. Normalno vztrajnostno maso motorja z notranjim zgorevanjem sestavljajo vztrajnostne mase delov ročičnega mehanizma (ravnotežne gredi), vztrajnika in sklopke. Vendar to ni dovolj za odpravo neželenih vibracij v primeru močnih in še posebej manj valjastih dizelskih motorjev. Zato je treba menjalnik in celoten pogonski sistem zaščititi pred temi škodljivimi vplivi, saj lahko pri določenih hitrostih pride do pretirane resonance, kar povzroči prekomerno obremenitev ročične gredi in menjalnika, neprijetne vibracije karoserije in šumenje notranjosti vozila. To je jasno razvidno iz spodnjega diagrama, ki prikazuje amplitudo vibracij motorja in menjalnika s konvencionalnimi in dvomasnimi vztrajniki. Vibracije ročične gredi na izhodu iz motorja in nihanja na vhodu v menjalnik imajo skoraj enake amplitude in frekvence. Pri določenih hitrostih se ta nihanja prekrivajo, kar vodi do navedenih neželenih tveganj in manifestacij.

Splošno znano je, da so dizelski motorji bistveno močnejši od bencinskih, zato so njihovi deli težji (gonilni mehanizem, ojnice ipd.). Dimenzioniranje in uravnoteženje takšnega motorja je res kompleksen problem, katerega rešitev je sestavljena iz niza integralov in odvodov. Na kratko, motor z notranjim zgorevanjem je sestavljen iz številnih komponent, vsaka s svojo težo in togostjo, ki skupaj tvorijo sistem torzijskih vzmeti. Tak sistem materialnih teles, povezanih z vzmetmi, med delovanjem (pod obremenitvijo) stremi k nihanju na različnih frekvencah. Prvi pomemben pas frekvenc nihanja leži v območju 2-10 Hz. Ta frekvenca se lahko šteje za naravno in je človek praktično ne zazna. Drugi frekvenčni pas je v območju 40-80 Hz in te tresljaje zaznamo kot tresljaje, hrup pa kot ropot. Naloga oblikovalcev je odpraviti to resonanco (40-80 Hz), kar v praksi pomeni premik na mesto, kjer je človek veliko manj neprijeten (približno 10-15 Hz).

Avto vsebuje več mehanizmov, ki odpravljajo neprijetne tresljaje in hrup (silent bloki, jermenice, zvočna izolacija), v jedru pa je klasična klasična kolutna torna sklopka. Poleg prenosa navora je njegova naloga tudi dušenje torzijskih nihanj. Vsebuje vzmeti, ki se v primeru neželenega tresljaja stisnejo in absorbirajo večino njegove energije. Pri večini bencinskih motorjev je absorpcijska zmogljivost ene sklopke zadostna. Podobno pravilo je veljalo za dizelske motorje vse do sredine 90. let prejšnjega stoletja, ko je legendarni 1,9 TDi z rotacijsko črpalko Bosch VP zadostoval s klasično sklopko in klasičnim enomasnim vztrajnikom.

Sčasoma pa so dizelski motorji začeli zagotavljati vedno več moči zaradi vse manjše prostornine (število valjev), kultura njihovega delovanja je prišla do izraza in nenazadnje tudi pritisk na "žagin vztrajnik" "razvil tudi vse strožje okoljske standarde. Na splošno blaženja torzijskih vibracij ni bilo več mogoče zagotoviti s klasično tehnologijo, zato je potreba po dvomasnem vztrajniku postala nuja. Prvo podjetje, ki je uvedlo dvomasni vztrajnik ZMS (Zweimassenschwungrad), je bil LuK. Njegova množična proizvodnja se je začela leta 1985, nemški BMW pa je bil prvi avtomobilski proizvajalec, ki je pokazal zanimanje za novo napravo. Vztrajnik z dvojno maso je od takrat doživel številne izboljšave, pri čemer je planetarni prenosnik ZF-Sachs trenutno najbolj napreden.

Dvomasni vztrajnik – zasnova in funkcija

Dvomasni vztrajnik praktično deluje kot klasični vztrajnik, ki opravlja tudi funkcijo dušenja torzijskih tresljajev in tako v veliki meri odpravi neželene tresljaje in hrup. Dvomasni vztrajnik se od klasičnega razlikuje po tem, da je njegov glavni del - vztrajnik - gibljivo povezan z ročično gredjo. Zato v kritični fazi (do vrha kompresije) omogoča nekaj pojemka ročične gredi, nato pa spet (med ekspanzijo) nekaj pospeška. Vendar hitrost samega vztrajnika ostaja konstantna, zato tudi hitrost na izhodu menjalnika ostaja konstantna in brez tresljajev. Dvomasni vztrajnik prenaša svojo kinetično energijo linearno na ročično gred, reakcijske sile, ki delujejo na sam motor, so bolj gladke, vrhovi teh sil pa veliko nižji, zato motor tudi manj vibrira in trese preostali del motorja. telo. Delitev na primarno vztrajnost na strani motorja in sekundarno vztrajnost na strani menjalnika poveča vztrajnostni moment vrtljivih delov menjalnika. To premakne resonančno območje na območje nižje frekvence (vrtljajev na minuto) od števila vrtljajev v prostem teku in je tako izven območja delovnih vrtljajev motorja. Na ta način so torzijska nihanja, ki jih ustvarja motor, ločena od menjalnika, hrup menjalnika in hrup karoserije pa se ne pojavljata več. Zaradi dejstva, da sta primarni in sekundarni del povezana z dušilcem torzijskih nihanj, je možna uporaba diska sklopke brez torzijskega vzmetenja.

Dvomasni vztrajnik služi tudi kot ti amortizer. To pomeni, da pomaga blažiti udarce sklopke med prestavljanjem (ko je treba vrtilno frekvenco motorja uravnotežiti s hitrostjo koles) in pomaga tudi pri bolj gladkih speljevanjih. Vendar pa prožni elementi (vzmeti) v dvomasnem vztrajniku nenehno utrudijo in omogočajo, da se vztrajnik premika širše in lažje glede na ročično gred. Težava nastane, ko so že utrujeni – izvlečejo se čisto ven. Obraba vztrajnika poleg raztezanja vzmeti pomeni tudi izrinjanje lukenj na zatičih. Tako vztrajnik ne le ne duši nihanj (nihanja), ampak jih, nasprotno, ustvarja. Začnejo se pojavljati zastoji na skrajnih mejah vrtenja vztrajnika, najpogosteje kot udarci pri prestavljanju, speljevanju, prav v vseh situacijah pri vklopljeni ali izklopljeni sklopki ali pri menjavi hitrosti. Obraba se bo pokazala tudi kot sunkoviti zagoni, čezmerne vibracije in hrup okoli 2000 vrtljajev na minuto ali prekomerne vibracije v prostem teku. Na splošno dvomasni vztrajniki doživljajo veliko večjo obremenitev pri manj cilindričnih motorjih (npr. tri/štirivaljni), kjer so neenakosti veliko večje kot pri šestvaljnih motorjih.

Strukturno je vztrajnik z dvojno maso sestavljen iz primarnega vztrajnika, sekundarnega vztrajnika, notranjega lopute in zunanjega lopute.

Kako vplivati ​​/ podaljšati življenjsko dobo dvojnega masovnega vztrajnika?

Na življenjsko dobo vztrajnika vplivata njegova zasnova in lastnosti motorja, v katerega je vgrajen. Isti vztrajnik istega proizvajalca pri nekaterih motorjih prevozi 300 km, pri nekaterih pa le polovico. Prvotni namen je bil razviti dvomasne vztrajnike, ki bi preživeli do iste starosti (km) kot celoten avto. Na žalost je v resnici pogosto treba zamenjati vztrajnik veliko prej, večkrat pred diskom sklopke. Poleg zasnove motorja in samega dvomasnega vztrajnika ima prevodnik pomemben vpliv na njegovo življenjsko dobo. Vse situacije, ki vodijo v prenos udarca v eno ali drugo smer, skrajšajo njegovo življenjsko dobo.

Za podaljšanje življenjske dobe dvomasnega vztrajnika ni priporočljivo pogosto podkrmiljenje motorja (zlasti pod 1500 vrt./min), močno pritiskanje sklopke (po možnosti brez prestavljanja pri menjavi prestav) in ne prestavljanje motorja v nižjo prestavo (tj. zaviranje). motor). le pri razumni hitrosti). Pogosto se zgodi, da pri hitrosti 80 km / h vklopite ne drugo prestavo, temveč tretjo ali četrto in postopoma prestavite v nižjo prestavo). Nekateri proizvajalci (v tem primeru VW) priporočajo, da če je avto parkiran z stoječim avtomobilom na blagem bregu, najprej zategnite ročno zavoro in nato prestavite v prestavo (vzvratno ali XNUMX. prestavo). V nasprotnem primeru se bo vozilo rahlo premaknilo in dvomasni vztrajnik bo prišel v ti stalni vpetje, kar bo povzročilo napetost (raztezanje vzmeti). Zato je priporočljivo, da ne uporabljate hitrosti v klanec, in če že, šele po zaviranju avtomobila z ročno zavoro, da ne povzročite rahlega premikanja in posledične dolgotrajne obremenitve - zapiranje prenosnega sistema, t.j. dvomasnega vztrajnika. . Povišanje temperature diska sklopke je neposredno povezano tudi s skrajšanjem življenjske dobe dvomasnega vztrajnika. Sklopka se pregreje, še posebej pri vleki težke prikolice ali drugega vozila, vožnji po brezpotjih itd. Sklopka se odklene sama, tudi če je motor pokvarjen. Treba je opozoriti, da sevanje toplote iz diska sklopke vodi do pregrevanja različnih komponent vztrajnika (še posebej, če gre za puščanje maziva), kar dodatno negativno vpliva na življenjsko dobo.

Popravilo - zamenjava dvomasnega vztrajnika in zamenjava s klasičnim vztrajnikom

Preveč obrabljenega vztrajnika ni mogoče popraviti. Popravilo vključuje zamenjavo vztrajnika skupaj s sklopko (lamele, tlačna vzmet, ležaji). Celotno popravilo je precej naporno (približno 8-10 ur), ko je treba razstaviti menjalnik, včasih pa tudi motor. Seveda ne smemo pozabiti na finance, kjer se najcenejši vztrajniki prodajajo za približno 400 evrov, najdražji - več kot 2000 evrov. Zakaj menjati disk sklopke, ki je še v dobrem stanju? A preprosto zato, ker je pri servisu lamele sklopke samo vprašanje časa, kdaj bo šla stran in bo treba ta zamuden postopek, ki je nekajkrat dražji od lamele sklopke, ponoviti. Pri zamenjavi vztrajnika je dobro preveriti, ali obstaja bolj izpopolnjena različica, ki zdrži več kilometrov – seveda podprto in odobreno s strani proizvajalca vozila.

Zelo pogosto lahko najdete informacije o zamenjavi dvo masnega vztrajnika s klasičnim, pri katerem se uporabljajo lamele s torzijskim blažilnikom. Kot je bilo že omenjeno v prejšnjih člankih, dvomasni vztrajnik poleg svojih priročnih funkcij opravlja tudi funkcijo torzijske blažilnike vibracij, kar negativno vpliva na stanje gibljivih delov motorja (ročične gredi) ali menjalnika. V določeni meri lahko dušenje vibracij odpravi tudi sama vzmetna plošča, vendar ne more zagotoviti enakih zmogljivosti kot veliko močnejši in kompleksnejši dvomasni vztrajnik. Poleg tega, če bi bilo tako preprosto, bi to že dolgo prakticirali proizvajalci avtomobilov in njihovi finančni lastniki, ki si nenehno prizadevajo znižati stroške. Zato na splošno ni priporočljivo zamenjati vztrajnika z dvojno maso z eno maso.

Ne podcenjujte zamenjave obrabljenega vztrajnika

Močno ni priporočljivo odlagati zamenjave prekomerno obrabljenega vztrajnika. Poleg zgornjih manifestacij obstaja nevarnost popuščanja (ločitve) katerega koli dela vztrajnika. Poleg uničenja samega vztrajnika se lahko smrtno poškoduje tudi motor ali menjalnik. Prekomerna obraba vztrajnika vpliva tudi na pravilno delovanje tipala vrtljajev motorja. Ko se vzmetni elementi postopoma obrabljajo, se oba dela vztrajnika vse bolj odmikata, dokler ne padeta izven dovoljenih odstopanj v krmilni enoti. Včasih to povzroči sporočilo o napaki, včasih pa nasprotno, krmilna enota poskuša prilagoditi in upravljati motor na podlagi napačnih podatkov. To vodi v slabše delovanje in v najslabšem primeru težave pri zagonu. Ta težava je še posebej pogosta pri starejših motorjih, kjer senzor ročične gredi zazna gibanje na izhodni strani dvomasnega vztrajnika. Proizvajalci so to težavo odpravili s spremembo pritrditve senzorja, zato pri novejših motorjih zazna hitrost ročične gredi na vhodu vztrajnika.