Двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel) становится популярным элементом в автомобилях, обеспечивая плавную работу двигателя и улучшая характеристики трансмиссии. В этой статье рассмотрим устройство и принцип работы двухмассового маховика, а также его преимущества по сравнению с одномассовыми маховиками. Понимание этих аспектов поможет автолюбителям и специалистам в автомобилестроении оценить важность данного компонента и его влияние на производительность и комфорт вождения.
Устройство Dual Mass Flywheel
Двухмассовый маховик состоит из пары дисков, соединенных пружинно-демпферным механизмом.
Первичный диск, или ведущий диск, представляет собой основную вращающуюся массу и фиксируется на коленчатом валу. На его внешней стороне установлен зубчатый венец для запуска двигателя с помощью стартера. В главном корпусе находятся дуговые пружины.
Конструкция ведущего диска включает ступицу для установки ведомого диска, или вторичного диска. Фланец с ведомым диском надежно соединены, а между ними располагается крышка ведущей массы. Благодаря радиальному подшипнику (на схеме показан именно такой, хотя возможны и шариковые подшипники) ведущий и ведомый диски могут двигаться относительно друг друга. Их смещение зависит от силы, с которой упоры фланца давят на дуговые пружины.
На поверхности ведомой части имеется плоскость для контакта с фрикционным диском сцепления. Прижимая диск к ведомой части двухмассового маховика, передается крутящий момент от коленчатого вала к трансмиссии.
Эксперты отмечают, что двухмассовый маховик представляет собой важный элемент в современных трансмиссиях, обеспечивая плавность работы двигателя и снижение вибраций. Его конструкция, состоящая из двух отдельных масс, позволяет эффективно гасить колебания, возникающие при работе двигателя внутреннего сгорания. Это, в свою очередь, способствует увеличению срока службы трансмиссии и повышению комфорта вождения.
Специалисты подчеркивают, что двухмассовый маховик особенно полезен в автомобилях с высокими крутящими моментами, где традиционные маховики могут не справляться с нагрузками. Однако, несмотря на свои преимущества, такие маховики требуют более тщательного обслуживания и могут быть дороже в замене. Важно учитывать эти аспекты при выборе автомобиля, чтобы обеспечить оптимальное сочетание производительности и надежности.
Принцип работы
Вспомним назначение одномассового маховика, который представляет собой цельнометаллическую деталь:
- выравнивание скорости вращения коленчатого вала;
- передача крутящего момента;
- возможность вращения коленвала стартером.
Такие же функции выполняет и двухмассовый маховик. Главная особенность его работы – более эффективное гашение крутильных колебаний. При использовании одномассового маховика и ведомого диска сцепления с вмонтированными в него демпферными пружинами крутильные колебания неминуемо передаются на узлы трансмиссии. Соударение контактных поверхностей приводит к повышенному шуму и ускоренному износу синхронизаторов, шестерен.
Второй рисунок демонстрирует значительное снижение резонансных колебаний, передающихся на детали КПП, раздаточную коробку передач. Эффективная работа двухмассового маховика позволяет избавиться от демпферных пружин в ведомом диске сцепления. В остальном устройство сцепления автомобиля, работа выжимного подшипника ничем не отличаются от силовых агрегатов с одномассовыми маховиками.
Читайте также:
| Компонент двухмассового маховика | Функция | Преимущества/Недостатки |
|---|---|---|
| Первичная масса (прикреплена к двигателю) | Поглощает крутильные колебания от двигателя. | Преимущества: Снижает нагрузку на двигатель. Недостатки: Может быть источником вибраций, если не сбалансирован. |
| Вторичная масса (прикреплена к трансмиссии) | Сглаживает крутильные колебания, передаваемые на трансмиссию. | Преимущества: Защищает трансмиссию от повреждений. Недостатки: Добавляет вес и инерцию к системе. |
| Демпфер (упругий элемент) | Поглощает энергию крутильных колебаний, уменьшая амплитуду колебаний. | Преимущества: Уменьшает вибрации и шум. Недостатки: Может изнашиваться со временем, требуя замены. |
| Подшипники | Обеспечивают вращение масс. | Преимущества: Обеспечивают плавное вращение. Недостатки: Требуют смазки и могут изнашиваться. |
Интересные факты
Вот несколько интересных фактов о двухмассовом маховике:
-
Снижение вибраций: Двухмассовый маховик разработан для снижения вибраций и шумов, возникающих в трансмиссии. Он состоит из двух отдельных масс, соединенных пружинами, что позволяет ему компенсировать колебания, возникающие при работе двигателя. Это особенно важно для современных автомобилей с высокими оборотами и мощными двигателями.
-
Улучшение отклика на газ: Благодаря своей конструкции, двухмассовый маховик способствует более плавному и быстрому отклику на нажатие педали акселератора. Это достигается за счет того, что маховик может «гасить» резкие изменения крутящего момента, что делает управление автомобилем более комфортным и предсказуемым.
-
Срок службы и замена: Хотя двухмассовые маховики обеспечивают множество преимуществ, они также могут быть более подвержены износу по сравнению с обычными маховиками. Пружины и соединения могут со временем терять свои свойства, что требует их замены. Важно учитывать этот фактор при обслуживании автомобиля, так как замена двухмассового маховика может быть довольно затратной.
Почему возникают крутильные колебания
Равномерность вращения коленчатого вала зависит от количества тактов рабочего цикла в минуту. Во время рабочего хода, когда высвобождается энергия от сгорания топливно-воздушной смеси, поршень движется с максимальным ускорением, раскручивая коленвал. В последующие три такта (выпуск, впуск и сжатие) коленчатый вал замедляется.
В четырехцилиндровом двигателе воспламенение смеси происходит каждые 180º вращения коленвала. При 3000 оборотов в минуту смесь воспламеняется 6000 раз в минуту. В этом режиме крутильные колебания минимальны из-за короткого времени замедления коленчатого вала. При снижении скорости вращения крутильные колебания увеличиваются. Например, при 3000 об./мин смесь поджигается 100 раз в секунду, а при 1200 об./мин — только 40 раз.
Варианты конструкции
Выше рассмотрено устройство простейшего двухмассового маховика с двумя дуговыми пружинами. Усовершенствованная конструкция предполагает наличие двух видов пружин.
Мягкие пружины предназначены для эффективного гашения крутильных колебаний на низких оборотах. При повышении скорости вращения первичной массы центробежные силы сжимают дуговые пружины, из-за чего теряется их эффективность. Чтобы обеспечить достаточный пружинящий эффект в зоне средних и высоких оборотов, фланец оснащается нажимными пружинами. Благодаря меньшей массе и близкому расположению к центру оси вращения, они в меньшей степени подвержены воздействию центробежных сил.
Эволюция технической мысли
Впервые двухмассовые маховики начали использовать на дизельных автомобилях с началом даунсайзинга — уменьшения объема двигателя при увеличении мощности за счет наддува. Эта тенденция затронула и бензиновые двигатели.
Увеличение давления распыления топлива, многопрофильный впрыск и эффективный турбонаддув значительно повысили мощность дизельных двигателей. Высокий крутящий момент доступен на низких оборотах, что усугубляет проблему крутильных колебаний на холостом ходу и при малых оборотах.
Автовладельцы, заменяя двухмассовый маховик на одномассовый, часто забывают, что двухмассовая конструкция не только повышает комфорт вождения, но и защищает коленчатый вал от излишних нагрузок.
-
Читайте также:
Центробежный маятник
Описанные выше особенности малообъемных ДВС побудили конструкторов к разработке устройства двухмассового маховика с центробежным маятником. Принцип работы маятника основан на создании противоколебаний, сглаживающих неравномерность вращения коленчатого вала на низких оборотах.
Как и в случае простейшего двухмассового маховика, первичная вращающаяся масса связана с КВ, а вторичная – единое целое с трансмиссией. Вот только в DMF с центробежным маятником со стороны вторичной вращающейся массы установлены грузы, которые при снижении оборотов двигателя совершают колебательные движения. Поскольку на низких оборотах действие центробежной силы снижается, грузы маятника могут раскачиваться сильнее. По мере увеличения скорости вращения КВ и ведущего диска, действие центробежной силы увеличивается, а амплитуда колебаний грузов уменьшается.
Маятник, работая в паре с дугообразными пружинами, практически полностью исключает вибрацию двигателя на холостом ходу и в зоне низких оборотов.
На автомобилях Volkswagen в зависимости от модели двигателя и коробки передач встречаются 2 вида устройства DMF с центробежным маятником:
- производства Luk. Имеет 4 плавающих грузов, установленных непосредственно на фланце;
- DMF производства ZF, шесть плавающих грузов, расположенных между фланцем и вторичной вращающейся шестерней.
Главные преимущества и недостатки
Преимущества:
- Снижение вибраций, передающихся на кузов и в салон автомобиля.
- Устранение гудения и дребезжания от работы коробки передач и раздаточной коробки.
- Увеличение срока службы трансмиссии, особенно для роботизированных коробок DSG, гидротрансформаторов и вариаторов.
- Повышение комфорта при старте и переключении передач, снижение вибраций на педали сцепления.
- Снижение расхода топлива и уменьшение выбросов вредных веществ.
Недостаток двухмассового маховика (DMF) заключается в том, что его основное преимущество – надежность – также характерно для одномассовых маховиков. Автомобилисты привыкли, что этот элемент требует ремонта или замены лишь в редких случаях при серьезных нагрузках. В то время как ресурс DMF ограничен 100-150 тысячами километров, некоторые модели могут иметь конструктивные недостатки и не доживать до 100 тысяч. Замена узла стоит недорого, поэтому владельцы чаще выбирают ремонт двухмассового маховика.
Неисправности
Выделяют две наиболее характерные неисправности:
- увеличение люфтов между подвижными элементами, из-за чего происходит характерное громыхание на низких оборотах, при остановке и запуске двигателя;
- износ подшипника ступицы ведущего диска.
Тема неисправностей довольно обширная, поэтому мы обязательно посвятим статью признакам поломки и способам проверки DMF.
-
Читайте также:
Области применения двухмассового маховика
Двухмассовый маховик (ДММ) находит широкое применение в различных областях, связанных с автомобилестроением и промышленностью. Его основная функция заключается в сглаживании колебаний крутящего момента, что особенно важно для двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий. Рассмотрим подробнее, где и как используется данный компонент.
Первое и наиболее очевидное применение двухмассового маховика — это легковые автомобили. В современных автомобилях, особенно с дизельными двигателями, ДММ помогает уменьшить вибрации и шумы, создаваемые работой двигателя. Это достигается за счет разделения массы маховика на две части, которые могут свободно вращаться относительно друг друга. Это позволяет более эффективно поглощать пиковые нагрузки и обеспечивает плавность работы трансмиссии.
Второе важное применение ДММ наблюдается в спортивных автомобилях и высокопроизводительных моделях. Здесь двухмассовый маховик используется для повышения отзывчивости двигателя и улучшения динамических характеристик. Спортивные версии ДММ часто имеют более легкие конструкции, что позволяет снизить инерцию и улучшить ускорение. Это особенно важно для автомобилей, предназначенных для гонок, где каждая доля секунды имеет значение.
Третье направление применения двухмассового маховика — это коммерческий транспорт. В грузовых автомобилях и автобусах ДММ помогает снизить нагрузку на трансмиссию и продлить срок службы компонентов. В таких случаях важна не только эффективность работы, но и надежность, так как коммерческий транспорт часто эксплуатируется в тяжелых условиях и на больших пробегах.
Кроме того, двухмассовые маховики находят применение в промышленных машинах и оборудовании. Например, в станках и механизмах, где требуется высокая точность и стабильность работы, ДММ помогает минимизировать колебания и вибрации, что, в свою очередь, улучшает качество обработки и увеличивает срок службы инструмента.
Наконец, стоит отметить, что двухмассовые маховики также используются в гибридных и электрических транспортных средствах. В таких системах они могут выполнять роль связующего звена между электрическим двигателем и механической трансмиссией, обеспечивая плавный переход между различными режимами работы и улучшая общую эффективность системы.
Таким образом, двухмассовый маховик является универсальным компонентом, который находит применение в самых различных областях, от легковых автомобилей до промышленных машин, обеспечивая надежность, эффективность и комфорт в эксплуатации.
Вопрос-ответ
В чем особенность двухмассового маховика?
Двухмассовый маховик отличается ступенчатой системой действия пружинных пакетов с неодинаковой жесткостью. Работа первой ступени осуществляется с помощью мягких пружин. Эта система делает работу двигателя безукоризненной, плавной и эффективной, несмотря на то, заведен он или нет.
Чего боится двухмассовый маховик?
Не любит езду на низких оборотах двигателя и боится перегрева.
-
Читайте также:
Как работает двухмассовое сцепление?
Как работает двухмассовый маховик? 2-й корпус состоит из стандартных деталей сцепления. Основная хитрость и принцип работы заключаются в способности смещаться этих двух элементов друг относительно друга. Они соединены посредством радиальных и упорных подшипников, которые обеспечивают свободное вращение корпусов.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите принцип работы двухмассового маховика, чтобы лучше понять его преимущества и недостатки. Это поможет вам оценить, насколько он подходит для вашего автомобиля и стиля вождения.
СОВЕТ №2
Регулярно проверяйте состояние двухмассового маховика во время технического обслуживания. Раннее выявление износа или повреждений может предотвратить более серьезные проблемы и дорогостоящий ремонт.
СОВЕТ №3
Обратите внимание на качество заменяемых деталей при ремонте или замене двухмассового маховика. Использование оригинальных или высококачественных запчастей может значительно продлить срок службы вашего автомобиля.
СОВЕТ №4
Если вы планируете модификации двигателя или системы трансмиссии, проконсультируйтесь с профессионалами о совместимости с двухмассовым маховиком. Неправильные изменения могут негативно сказаться на его работе и долговечности.
