Dvigubos masės (dvigubos masės) smagratis – principas, konstrukcija, serija

Dvigubos ar dvigubos masės skraidymo žargono terminu yra įrenginys, vadinamas dvigubos masės smagračiu. Šis įtaisas leidžia perduoti sukimo momentą iš variklio į transmisiją ir toliau į transporto priemonės ratus. Dvigubos masės smagračiai atkreipė visuomenės dėmesį dėl dažnai riboto tarnavimo laiko. Keitimasis yra ne tik daug darbo reikalaujantis, bet ir reikalaujantis finansinių išlaidų, nes piniginėje yra nuo kelių šimtų iki tūkstančio eurų. Tarp vairuotojų dažnai galite išgirsti klausimą, kam naudojami dviračiai automobiliai, kai kažkada nebuvo problemų su automobiliais.

Šiek tiek teorijos ir istorijos

Stūmoklinis vidaus degimo variklis yra gana sudėtinga mašina, kurios veikimas nutrūksta fazėje. Dėl šios priežasties prie alkūninio veleno prijungiamas smagratis, kurio užduotis yra sukaupti pakankamai kinetinės energijos, kad būtų galima įveikti pasyvius pasipriešinimus suspaudimo taktų metu (neveikiant). Taip, be kita ko, pasiekiamas reikiamas variklio vienodumas. Variklis dirba subalansuotai, kuo daugiau cilindrų turi variklis arba kuo didesnis (sunkesnis) smagratis. Tačiau sunkesnis smagratis sumažina variklio patvarumą ir sumažina jo pasirengimą greitai suktis. Šį reiškinį galima pastebėti, pavyzdžiui, su 1,4 TDi arba 1,2 HTP varikliu. Su galingesniu smagračiu šie trijų cilindrų varikliai dirba lėčiau ir taip pat sulėtėja. Tokio elgesio trūkumas yra, pavyzdžiui, lėtesnis pavarų perjungimas. Smagračio dydį papildomai įtakoja cilindrų sudėtis (linijinė, šakė ar bokseris). Variklis su priešais ritinėliais priešais ritinėliais iš esmės yra daug labiau subalansuotas nei, pavyzdžiui, eilės keturių cilindrų variklis. Todėl jis taip pat turi mažesnį smagratį nei panašus eilinis keturių cilindrų variklis. Smagračio dydis taip pat turi įtakos degimo principui, pavyzdžiui, šiuolaikiniams dyzeliniams varikliams smagračio reikia beveik visada. Lyginant su benzininiais, dyzeliniai varikliai paprastai turi žymiai didesnį suspaudimo laipsnį, kurį viršijus jie sunaudoja žymiai daugiau darbo – besisukančio smagračio kinetinės energijos.

Kinetinė energija Ek, susijusi su besisukančiu smagračiu, apskaičiuojama pagal šią formulę:

Ec = 1/2·J ω2

(kur J yra kūno inercijos apie sukimosi ašį momentas, ω yra kūno sukimosi kampinis greitis).

Balansiniai velenai taip pat padeda pašalinti netolygų veikimą, tačiau jiems varyti reikia tam tikro mechaninio darbo. Be nelygumų, periodiškai kartojant keturis laikotarpius taip pat atsiranda sukimo vibracija, kuri neigiamai veikia pavarą ir transmisiją. Įprastą vidaus degimo variklio inercinę masę sudaro inercinės alkūninio mechanizmo dalių (balansavimo velenų), smagračio ir sankabos masės. Tačiau to nepakanka nepageidaujamai vibracijai pašalinti galingų ir ypač mažiau cilindrinių dyzelinių variklių atveju. Vadinasi, transmisija ir visa pavaros sistema turi būti apsaugotos nuo šių neigiamų padarinių, nes esant tam tikram greičiui gali atsirasti per didelis rezonansas, dėl kurio alkūninis velenas ir transmisija gali būti pernelyg įtempti, atsirasti nemalonių kėbulo vibracijų ir transporto priemonės salono dūzgimas. Tai aiškiai matyti toliau pateiktoje diagramoje, kurioje parodyta variklio ir transmisijos vibracijos amplitudė naudojant įprastus ir dvigubos masės smagračius. Alkūninio veleno vibracijos prie išėjimo iš variklio ir svyravimai prie transmisijos įėjimo turi beveik tą pačią amplitudę ir dažnį. Tam tikru greičiu šie svyravimai sutampa, todėl atsiranda nurodyta nepageidaujama rizika ir apraiškos.

Visuotinai žinoma, kad dyzeliniai varikliai yra žymiai stipresni nei benzininiai, todėl jų dalys yra sunkesnės (alkūninis mechanizmas, švaistikliai ir kt.). Tokio variklio dydžio nustatymas ir balansavimas yra tikrai sudėtinga problema, kurios sprendimas susideda iš daugybės integralų ir išvestinių. Trumpai tariant, vidaus degimo variklis sudarytas iš kelių komponentų, kurių kiekvienas turi savo svorį ir standumą, kurie kartu sudaro sukimo spyruoklių sistemą. Tokia materialių kūnų, sujungtų spyruoklėmis, sistema eksploatacijos metu (esant apkrovai) linkusi svyruoti skirtingu dažniu. Pirmoji reikšminga virpesių dažnių juosta yra 2-10 Hz diapazone. Šis dažnis gali būti laikomas natūraliu ir jo praktiškai nesuvokia žmogus. Antroji dažnių juosta yra 40–80 Hz diapazone, o šiuos virpesius suvokiame kaip virpesius, o triukšmą – kaip riaumojimą. Projektuotojų užduotis yra pašalinti šį rezonansą (40-80 Hz), o tai praktiškai reiškia persikėlimą į vietą, kur žmogui daug mažiau nemalonu (apie 10-15 Hz).

Automobilyje yra keli mechanizmai, kurie pašalina nemalonią vibraciją ir triukšmą (tylus blokai, skriemuliai, triukšmo izoliacija), o šerdyje – klasikinė įprastinė diskinė frikcinė sankaba. Be sukimo momento perdavimo, jo užduotis taip pat yra slopinti sukimo virpesius. Jame yra spyruoklių, kurios, esant nepageidaujamai vibracijai, suspaudžia ir sugeria didžiąją dalį energijos. Daugumos benzininių variklių atveju pakanka vienos sankabos sugerties galios. Panaši taisyklė galiojo dyzeliniams varikliams iki 90-ųjų vidurio, kai legendinio 1,9 TDi su Bosch VP rotoriniu siurbliu pakako su įprasta sankaba ir klasikiniu vienos masės smagračiu.

Tačiau laikui bėgant dyzeliniai varikliai pradėjo tiekti vis daugiau galios dėl vis mažesnio tūrio (cilindrų skaičiaus), išryškėjo jų veikimo kultūra ir, galiausiai, bet ne mažiau svarbu, spaudimas „pjūklo smagračiui“. "taip pat buvo sukurti vis griežtesni aplinkosaugos standartai. Apskritai, sukimo vibracijų slopinimo nebegalėjo užtikrinti klasikinės technologijos, todėl dviejų masių smagračio poreikis tapo būtinybe. Pirmoji ZMS (Zweimassenschwungrad) dvigubos masės smagračio kompanija buvo LuK. Jo masinė gamyba buvo pradėta 1985 m., O vokiečių BMW buvo pirmasis automobilių gamintojas, pradėjęs domėtis naujuoju įrenginiu. Nuo tada dvigubos masės smagračiai buvo patobulinti, o ZF-Sachs planetinis reduktorius šiuo metu laikomas pažangiausiu.

Dvigubos masės smagratis – dizainas ir funkcija

Dviejų masių smagratis praktiškai veikia kaip įprastas smagratis, kuris taip pat atlieka sukimo virpesių slopinimo funkciją ir taip iš esmės pašalina nepageidaujamą vibraciją ir triukšmą. Dviejų masių smagratis nuo klasikinio skiriasi tuo, kad jo pagrindinė dalis – smagratis – lanksčiai sujungta su alkūniniu velenu. Todėl kritinėje fazėje (iki suspaudimo piko) leidžia šiek tiek sulėtinti alkūninį veleną, o paskui vėl (išsiplėtimo metu) šiek tiek pagreitinti. Tačiau paties smagračio greitis išlieka pastovus, todėl greitis prie pavarų dėžės išėjimo taip pat išlieka pastovus ir be vibracijos. Dvigubos masės smagratis savo kinetinę energiją alkūniniam velenui perduoda tiesiškai, patį variklį veikiančios reakcijos jėgos yra tolygesnės, o šių jėgų viršūnės yra daug mažesnės, todėl variklis taip pat mažiau vibruoja ir purto likusią variklio dalį. kūnas. Padalijimas į pirminę inerciją variklio pusėje ir antrinę inerciją pavarų dėžės pusėje padidina besisukančių pavarų dėžės dalių inercijos momentą. Tai perkelia rezonansinį diapazoną į žemesnio dažnio (rpm) diapazoną nei tuščiosios eigos greitis ir todėl nepatenka į variklio darbinių sūkių diapazoną. Tokiu būdu variklio generuojamos sukimo vibracijos atskiriamos nuo transmisijos, nebekyla transmisijos triukšmas ir kėbulo riaumojimas. Dėl to, kad pirminės ir antrinės dalys yra sujungtos sukimo vibracijos slopintuvu, galima naudoti sankabos diską be sukimo pakabos.

Dvigubos masės smagratis taip pat tarnauja kaip vadinamasis amortizatorius. Tai reiškia, kad jis padeda slopinti sankabos smūgius perjungiant pavaras (kai variklio sūkius reikia subalansuoti su ratų greičiu), taip pat padeda sklandžiau užvesti. Tačiau dvigubos masės smagračio elastingi elementai (spyruoklės) nuolat pavargsta ir leidžia smagračiui judėti plačiau ir lengviau alkūninio veleno atžvilgiu. Problema atsiranda tada, kai jie jau būna pavargę – visiškai ištraukiami. Be spyruoklių ištempimo, smagračio susidėvėjimas taip pat reiškia fiksavimo kaiščių skylių išstumimą. Taigi smagratis ne tik neslopina svyravimų (svyravimų), bet, priešingai, juos sukuria. Pradeda ryškėti sustojimai ties ekstremaliomis smagračio sukimosi ribomis, dažniausiai kaip smūgiai perjungiant pavaras, užvedant, tiesiog visose situacijose, kai sankaba yra įjungta ar išjungta, arba keičiant greitį. Susidėvėjimas taip pat bus rodomas kaip trūkčiojantis paleidimas, per didelė vibracija ir triukšmas, esant maždaug 2000 aps./min., arba pernelyg didelė vibracija tuščiąja eiga. Apskritai, dvigubos masės smagračiai patiria daug didesnį įtempimą mažesnio cilindro varikliuose (pvz., trijų/keturių cilindrų), kur nelygumai yra daug didesni nei šešių cilindrų varikliuose.

Struktūriškai dvigubos masės smagračius sudaro pirminis smagratis, antrinis smagratis, vidinė sklendė ir išorinė sklendė.

Kaip paveikti / pratęsti dvigubo masinio smagračio gyvenimą?

Smagračio tarnavimo laikui įtakos turi jo konstrukcija ir variklio, kuriame jis sumontuotas, savybės. Tas pats to paties gamintojo smagratis su kai kuriais varikliais nuvažiuoja 300 km, o kai kuriems prireiks tik pusės porcijos. Pradinis tikslas buvo sukurti dvigubos masės smagračius, kurie išliktų tokio paties amžiaus (km) kaip ir visas automobilis. Deja, iš tikrųjų smagračius dažnai reikia pakeisti daug anksčiau, daug kartų prieš sankabos diską. Be variklio konstrukcijos ir paties dvigubos masės smagračio, laidininkas labai veikia jo tarnavimo laiką. Visos situacijos, dėl kurių smūgis perduodamas viena ar kita kryptimi, sutrumpina jo tarnavimo laiką.

Siekiant pailginti dvigubos masės smagračio eksploatavimo laiką, nerekomenduojama dažnai varyti per mažą variklio pasukamumą (ypač mažesniu nei 1500 aps./min.), stipriai spausti sankabą (geriausia neperjungiant pavarų perjungimo), neperjungti variklio į žemesnę pavarą (t. y. stabdyti). variklis). tik protingu greičiu). Dažnai atsitinka taip, kad važiuojant 80 km/h greičiu įjungiate ne antrą, o trečią ar ketvirtą pavarą ir palaipsniui perjungiate į žemesnę pavarą). Kai kurie gamintojai rekomenduoja (šiuo atveju VW), kad jei automobilis stovi stovint ant švelnaus kranto, pirmiausia reikia įjungti rankinį stabdį, o tada įjungti pavarą (atbulinę arba XNUMX-ąją). Priešingu atveju transporto priemonė šiek tiek pajudės ir dvigubos masės smagratis įsijungs taip, kaip nuolatinis, sukeldamas įtampą (spyruoklių tempimą). Todėl rekomenduojama nenaudoti greičio įkalnėje, o jei taip, tai tik stabdžius automobilį rankiniu stabdžiu, kad nekiltų nedidelis judesys ir vėlesnė ilgalaikė apkrova – transmisijos sistemos uždarymas, t.y. dvigubos masės smagratis. . Sankabos disko temperatūros padidėjimas taip pat yra tiesiogiai susijęs su dvigubos masės smagračio eksploatavimo trukmės sutrumpėjimu. Sankaba perkaista, ypač velkant sunkią priekabą ar kitą transporto priemonę, važiuojant bekele ir pan. Sankaba pati atsirakina net ir sugedus varikliui. Pažymėtina, kad dėl sankabos disko spinduliavimo šilumos perkaista įvairios smagračio detalės (ypač jei tai yra tepalo nuotėkis), o tai dar labiau neigiamai veikia tarnavimo laiką.

Remontas – dvigubos masės smagračio keitimas ir keitimas įprastu smagračiu

Nėra tokio dalyko kaip pernelyg susidėvėjusio smagračio taisymas. Remontas apima smagračio keitimą kartu su sankabos mazgu (lamelėmis, suspaudimo spyruokle, guoliais). Visas remontas yra gana varginantis (apie 8-10 val.), kai reikia ardyti pavarų dėžę, o kartais net variklį. Žinoma, negalima pamiršti ir finansų, kur pigiausi smagračiai parduodami už maždaug 400 eurų, brangiausi – daugiau nei 2000 eurų. Kam keisti dar geros būklės sankabos diską? Bet vien dėl to, kad atliekant sankabos disko techninę priežiūrą, tai tik laiko klausimas, kada jis išnyks, o šį daug laiko reikalaujantį procesą, kuris yra kelis kartus brangesnis nei sankabos diskas, teks kartoti. Keičiant smagratį, verta pasidomėti, ar yra sudėtingesnė versija, galinti įveikti daugiau mylių – žinoma, palaikoma ir patvirtinta transporto priemonės gamintojo.

Labai dažnai galite rasti informacijos apie dviejų masių smagračio pakeitimą klasikiniu, kuriame naudojamos lamelės su sukimo slopintuvu. Kaip jau minėta ankstesniuose straipsniuose, dvigubos masės smagratis, be patogių funkcijų, atlieka ir sukimo vibracijos slopintuvo funkciją, kuri neigiamai veikia judančių variklio dalių (alkūninio veleno) ar pavarų dėžės būklę. Tam tikru mastu vibracijos slopinimą taip pat gali pašalinti pati spyruoklinė plokštė, tačiau ji negali užtikrinti tokio pat našumo, kaip daug galingesnis ir sudėtingesnis dvigubos masės smagratis. Be to, jei tai būtų taip paprasta, tai jau seniai praktikuotų automobilių gamintojai ir jų finansiniai savininkai, kurie nuolat stengiasi sumažinti išlaidas. Todėl paprastai nerekomenduojama dvigubos masės smagračio pakeisti vienos masės smagračiu.

Nenuvertinkite nusidėvėjusio smagračio keitimo

Nerekomenduojama atidėti pernelyg nusidėvėjusio smagračio keitimo. Be aukščiau išvardytų apraiškų, yra pavojus atsilaisvinti (atskirti) bet kurią smagračio dalį. Be to, kad sunaikinamas pats smagratis, variklis ar transmisija taip pat gali būti mirtinai pažeisti. Per didelis smagračio nusidėvėjimas taip pat turi įtakos tinkamam variklio apsisukimų dažnio jutiklio veikimui. Kai spyruoklės elementai palaipsniui nusidėvi, abi smagračio dalys vis labiau ir labiau nukrypsta, kol neatitinka valdymo bloke nustatytų leistinų nuokrypių. Kartais tai sukelia klaidos pranešimą, o kartais, priešingai, valdymo blokas bando pritaikyti ir valdyti variklį, remdamasis klaidingais duomenimis. Tai lemia prastą našumą ir, blogiausiu atveju, paleidimo problemas. Ši problema ypač būdinga senesniems varikliams, kai alkūninio veleno jutiklis nustato judesį dvigubos masės smagračio išėjimo pusėje. Gamintojai pašalino šią problemą pakeisdami jutiklio tvirtinimą, todėl naujesniuose varikliuose jis aptinka alkūninio veleno greitį smagračio įleidimo angoje.