Dvomasni (dvomasni) zamašnjak - princip, izvedba, serija

Prema žargonskom izrazu za muhu s dvostrukom masom ili dvomasom, postoji uređaj koji se naziva zamašnjak s dvostrukom masom. Ovaj uređaj omogućuje prijenos okretnog momenta s motora na prijenos i dalje na kotače vozila. Zamašnjak s dvije mase privukao je pažnju javnosti zbog često ograničenog vijeka trajanja. Razmjena nije samo mukotrpna, već zahtijeva i financijske troškove, budući da novčanik sadrži od nekoliko stotina do tisuću eura. Među automobilistima često možete čuti pitanje za što se koriste automobili na dva kotača kada nekad nije bilo problema s automobilima.

Malo teorije i povijesti

Klipni motor s unutarnjim izgaranjem je relativno složen stroj, čiji je rad fazno prekinut. Zbog toga je na koljenasto vratilo spojen zamašnjak čija je zadaća akumulirati dovoljnu kinetičku energiju za svladavanje pasivnih otpora tijekom takta kompresije (nerad). Time se, između ostalog, postiže potrebna ujednačenost motora. Motor radi uravnoteženije što motor ima više cilindara ili što je veći (teži) zamašnjak. Međutim, teži zamašnjak smanjuje sposobnost preživljavanja motora i smanjuje njegovu spremnost za brzo okretanje. Taj se fenomen može uočiti, primjerice, kod 1,4 TDi ili 1,2 HTP motora. Sa snažnijim zamašnjakom, ovi trocilindrični motori rade sporije i također usporavaju. Mana ovakvog ponašanja je npr. sporije mijenjanje brzina. Na veličinu zamašnjaka dodatno utječe i sastav cilindara (redni, vilica ili boxer). Motor sa suprotnim valjcima u principu je puno uravnoteženiji od, na primjer, rednog motora s četiri cilindra. Stoga također ima manji zamašnjak od usporedivog rednog četverocilindričnog motora. Veličina zamašnjaka također utječe na princip izgaranja, na primjer, moderni dizelski motori gotovo uvijek trebaju zamašnjak. U usporedbi s benzinskim motorima, dizelski motori obično imaju mnogo veći omjer kompresije, iznad kojeg troše znatno više rada - kinetičke energije rotirajućeg zamašnjaka.

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

Ec = 1/2·J ω2

(gdje J je moment tromosti tijela oko osi rotacije, ω je kutna brzina rotacije tijela).

Balansna vratila također pomažu u uklanjanju neravnomjernog rada, ali zahtijevaju određenu količinu mehaničkog rada kako bi ih pokrenuli. Osim nejednakosti, periodično ponavljanje četiriju razdoblja dovodi i do torzijskih vibracija koje nepovoljno utječu na pogon i prijenos. Normalna inercijska masa motora s unutarnjim izgaranjem sastoji se od inercijalnih masa dijelova radilice (balansne osovine), zamašnjaka i spojke. Međutim, to nije dovoljno za uklanjanje neželjenih vibracija u slučaju snažnih, a osobito manje cilindričnih dizelskih motora. Slijedom toga, mjenjač i cijeli pogonski sustav moraju biti zaštićeni od ovih štetnih učinaka jer se pri određenim brzinama može pojaviti prekomjerna rezonancija koja 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 dvomasovnim zamašnjacima. Vibracije radilice na izlazu iz motora i oscilacije na ulazu u mjenjač imaju praktički iste amplitude i frekvencije. Pri određenim brzinama te se fluktuacije preklapaju, što dovodi do naznačenih nepoželjnih rizika i manifestacija.

Opće je poznato da su dizelski motori znatno jači od benzinskih pa su i njihovi dijelovi teži (kurbla, klipnjače i sl.). Dimenzioniranje i balansiranje takvog motora doista je složen problem čije se rješenje sastoji od niza integrala i derivacija. Ukratko, motor s unutarnjim izgaranjem sastoji se od niza komponenti, svaka sa svojom težinom i krutošću, koje zajedno tvore sustav torzijskih opruga. Takav sustav materijalnih tijela, povezanih oprugama, tijekom rada (pod opterećenjem) nastoji oscilirati različitim frekvencijama. Prvi značajan pojas frekvencija osciliranja leži u rasponu od 2-10 Hz. Ova se frekvencija može smatrati prirodnom i osoba je praktički ne percipira. Drugi frekvencijski pojas je u rasponu od 40-80 Hz, te vibracije doživljavamo kao vibracije, a buku kao urlik. Zadatak dizajnera je eliminirati tu rezonanciju (40-80 Hz), što u praksi znači premjestiti se na mjesto gdje je čovjeku mnogo manje neugodno (oko 10-15 Hz).

Automobil sadrži nekoliko mehanizama koji uklanjaju neugodne vibracije i buku (tihi blokovi, remenice, zvučna izolacija), a u središtu je klasična konvencionalna disk tarna spojka. Osim prijenosa okretnog momenta, njegova je zadaća i prigušivanje torzijskih vibracija. Sadrži opruge koje se u slučaju neželjene vibracije sabijaju i apsorbiraju najveći dio njegove energije. U slučaju većine benzinskih motora, apsorpcijski kapacitet jedne spojke je dovoljan. Slično pravilo vrijedilo je i za dizelske motore sve do sredine 90-ih, kada je legendarni 1,9 TDi s Bosch VP rotacijskom pumpom bio dovoljan s klasičnom spojkom i klasičnim jednomasenim zamašnjakom.

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 su razvili sve strože ekološke standarde. Općenito, prigušenje torzijskih vibracija više se nije moglo osigurati klasičnom tehnologijom, pa je potreba za dvomasnim zamašnjakom postala nužnost. Prva tvrtka koja je predstavila ZMS (Zweimassenschwungrad) zamašnjak s dvije mase bio je LuK. Njegova masovna proizvodnja započela je 1985. godine, a njemački BMW bio je 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.

Dvomaseni zamašnjak – dizajn i funkcija

Dvomaseni zamašnjak praktički funkcionira poput klasičnog zamašnjaka, koji također ima i funkciju prigušivanja torzijskih vibracija i time u velikoj mjeri eliminira neželjene vibracije i buku. Dvomaseni zamašnjak razlikuje se od klasičnog po tome što je njegov glavni dio - zamašnjak - fleksibilno povezan s koljenastim vratilom. Stoga u kritičnoj fazi (do vrhunca kompresije) dopušta određeno usporavanje koljenastog vratila, a zatim ponovno (tijekom ekspanzije) određeno ubrzanje. Međutim, brzina samog zamašnjaka ostaje konstantna, pa tako i brzina na izlazu iz mjenjača ostaje konstantna i bez vibracija. Zamašnjak s dvostrukom masom prenosi svoju kinetičku energiju linearno na koljenasto vratilo, sile reakcije koje djeluju na sam motor su uglađenije, a vršci tih sila su mnogo niži, tako da motor manje vibrira i trese ostatak motora. tijelo. Podjela na primarnu tromost na strani motora i sekundarnu tromost na strani mjenjača povećava moment tromosti rotirajućih dijelova mjenjača. Ovo pomiče rezonantno područje na nižu frekvenciju (o/min) od brzine praznog hoda i stoga je izvan raspona radnih brzina motora. Na taj način se torzijske vibracije koje stvara motor odvajaju od mjenjača, a buka mjenjača i buka karoserije više se ne pojavljuju. Zbog činjenice da su primarni i sekundarni dijelovi povezani torzijskim prigušivačem vibracija, moguće je koristiti disk spojke bez torzijskog ovjesa.

Dvomaseni zamašnjak služi i kao tzv. amortizer. To znači da pomaže ublažiti udarce spojke tijekom mijenjanja stupnjeva prijenosa (kada se brzina motora mora uravnotežiti s brzinom kotača) i također pomaže glatkije startove. Međutim, elastični elementi (opruge) u dvomasenom zamašnjaku stalno se zamaraju i omogućuju širenje i lakše pomicanje zamašnjaka u odnosu na koljenasto vratilo. Problem nastaje kad su već umorni – potpuno se izvuku. Osim istezanja opruga, trošenje zamašnjaka znači i istiskivanje rupa na zatičima za zaključavanje. Dakle, zamašnjak ne samo da ne prigušuje oscilacije (oscilacije), već ih, naprotiv, stvara. Počinju se javljati zastoji na krajnjim granicama okretanja zamašnjaka, najčešće kao udarci pri mijenjanju brzina, startanju, baš u svim situacijama kada je kvačilo uključeno ili isključeno ili pri promjeni brzine. Istrošenost će se također pokazati kao trzajna pokretanja, prekomjerne vibracije i buka oko 2000 o/min ili prekomjerne vibracije u praznom hodu. Općenito, zamašnjaci s dvostrukom masom doživljavaju puno veće naprezanje u manje cilindričnim motorima (npr. s tri/četiri cilindra) gdje su neravnomjernosti puno veće nego u motorima sa šest cilindara.

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

Kako utjecati / produžiti život zamašnjaka s dvostrukom masom?

Na vijek trajanja zamašnjaka utječe njegov dizajn, kao i svojstva motora u koji je ugrađen. Isti zamašnjak istog proizvođača na nekim motorima trči 300 km, a na nekima će zauzeti samo pola dijela. Prvotna 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 spojke. 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 preporuča se često podupravljati motorom (osobito ispod 1500 o/min), snažno pritisnuti spojku (po mogućnosti bez mijenjanja stupnjeva prijenosa) i ne prebacivati ​​motor u niži stupanj prijenosa (tj. kočiti). motor). samo razumnom brzinom). Često se događa da pri brzini od 80 km / h ne uključujete drugu brzinu, već treću ili četvrtu i postupno prelazite u niži stupanj). Neki proizvođači preporučuju (u ovom slučaju VW) da se, ako je automobil parkiran s automobilom koji stoji na blagoj nagibu, najprije potegne ručna kočnica, a zatim uključi stupanj prijenosa (vožnja unatrag ili XNUMX. brzina). U protivnom će se vozilo lagano pomaknuti i dvomaseni zamašnjak doći će u tzv. trajni zahvat, uzrokujući napetost (istezanje opruga). Stoga se preporuča ne koristiti brzinu na uzbrdici, a ako jeste, tek nakon kočenja automobila ručnom kočnicom, kako ne bi došlo do laganog pomicanja i kasnijeg dugotrajnog opterećenja - zatvaranja prijenosnog sustava, odnosno dvomasenog zamašnjaka . Povećanje temperature diska spojke također je izravno povezano sa smanjenjem životnog vijeka dvomasenog zamašnjaka. Spojka se pregrijava, posebno kada vučete tešku prikolicu ili drugo vozilo, vozite izvan ceste, itd. Spojka će se sama otključati čak i ako je motor pokvaren. Treba napomenuti da zračenje topline iz diska spojke dovodi do pregrijavanja različitih komponenti zamašnjaka (osobito ako se radi o curenju maziva), što dodatno negativno utječe na životni vijek.

Popravak - zamjena dvomasnog zamašnjaka i zamjena konvencionalnim zamašnjakom

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

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 svojih prikladnih 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 financijski 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

Snažno se ne preporučuje odgađanje zamjene prekomjerno istrošenog zamašnjaka. Osim gore navedenih manifestacija, postoji opasnost od otpuštanja (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 osjetnika 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 pogrešci, a ponekad, naprotiv, upravljačka jedinica pokušava prilagoditi i upravljati motorom na temelju netočnih podataka. To dovodi do loših performansi i, u najgorem slučaju, problema s pokretanjem. Ovaj je problem osobito 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.