Двухмассовый маховик

Двухмассовый маховик

 

В современном автомобилестроении отмечается постоянный рост числа источников посторонних шумов. Блоки двигателя и коробки передач уже не в состоянии заглушить их естественным об­разом.

Уменьшенная масса, оптимизированный в части аэродинамики кузов, маловязкие масла, пятиступенчатые коробки передач, а также низ­кооборотные двигатели с концепцией обедненной рабочей смеси превращают прежде незаметные источники шумов в настоящую проблему.

 

Неравномерное сгорание рабочей смеси в поршневом двигателе вызывает появление крутильных колебаний в трансмиссии. В свою очередь, крутильные колебания становятся при­чиной посторонних шумов, таких, как гудение в полостях кузова или дребезжание в коробке передач, которые, однако, водитель не слышит. Особенно сильно посторонние звуки проявляются в области резонанса на холостом ходу и при слегка повышенной частоте вращения коленчато­го вала.

Решением проблемы может стать изменение схемы расположения агрегатов, как показано на рисунке 1. (Теоретическое соотношение моментов инерции масс в традиционной конструкции и конструкции с двухмассовым маховиком).

 

Теоретическое соотношение моментов инерции масс в традиционной конструкции и конструкции с двухмассовым маховиком

 

Соотношение моментов инерции масс, пере­даваемых от двигателя и коробки передач, при использовании традиционного сцепления явля­ется причиной того, что возбуждаемые двигате­лем крутильные колебания в диапазоне частоты вращения коленчатого вала (прим. 1300 об/мин) передаются на коробку передач без каких-либо ограничений. Так как в данном случае область резонанса находится в том же диапазоне частоты вращения, это ведет к соударению шестерен ко­робки передач и, как следствие, к возникновению сильных посторонних шумов (гудение, дребезжа­ние).

 

При изменении соотношения моментов инер­ции масс с помощью двухмассового маховика резонансная частота его вращения смещается ниже частоты оборотов холостого хода и, тем самым, выходит за пределы диапазона рабочей частоты вращения коленчатого вала.

На практике это можно реализовать путем раз­деления обычного маховика на две части и встра­ивания демпфера крутильных колебаний между частями маховика.

 

Двухмассовый маховик на автомобиле и его влияние на уровень колебаний

 

Теоретическое соотношение моментов инер­ции масс показано на рисунке 2. (Двухмассовый маховик на автомобиле и его влияние на уровень колебаний). В то время как при традиционной схеме расположения агрегатов соотношение моментов инерции масс двигателя, маховика и сцепления с одной стороны, и коробки передач с другой совершенно не сбалансировано, в исполнении с двухмассовым маховиком имеет место практически абсолютный баланс.

 

Ограничение распространения колебаний, возникающих из-за неравномерного сгорания рабочей смеси в двигателе, осуществляется с по­мощью системы пружин и демпферов двухмассо­вого маховика (рис. 3 «Компенсация неравномерной работы двигателя с помощью двухмассового маховика«).

 

Компенсация неравномерной работы двигателя с помощью двухмассового маховика

 

Возбужденные двигателем крутильные ко­лебания поглощаются первичной маховой мас­сой и пружинным демпфирующим механизмом. Вторичная маховая масса, нажимной диск сце­пления, коробка передач и трансмиссия имеют плавный ход.

 

У современных двухмассовых маховиков угол поворота обеих масс относительно друг друга может достигать более 60° (подвижные детали демпфера крутильных колебаний ведомого диска сцепления способны проворачиваться не более чем на 18° друг относительно друга).

 

Детали двухмассового маховика производства LuK и их расположение

 

На рисунке 4 «Детали двухмассового маховика производства LuK и их расположение» показана реализация кон­струкции двухмассового маховика на автомобиле. Благодаря разделению обычного маховика на два диска появляется связанная с двигателем первич­ная маховая масса (1) с зубчатым венцом (21) и вторичная маховая масса (2) с вентиляционными прорезями (22) для отведения тепла. Вторичная маховая масса увеличивает момент инерции масс на стороне коробки передач.

Обе разъединенные массы маховика осна­щены пружинной системой демпфирования и соединены через радиальный шарикоподшипник (11), что позволяет им проворачиваться относи­тельно друг друга. Герметичность обеспечивается за счет уплотнительного кольца круглого сечения (12), а также изолирующей крышки (13).

Две детали из листового металла (1 и 3), со­единенные по наружному краю сварным швом (25), образуют смазочную полость (8) в виде кольца, в которой находятся витые нажимные пружины (5) с направляющими вкладышами (6). Герметичность обеспечивается за счет уплотни­тельной мембраны (9).

Выступы тарельчатой пружины (7) расположе­ны между нажимными пружинами (5). Пружина (7) лежит между двумя фрикционными опорны­ми шайбами (10) разного профиля, приклепан­ными со стороны вторичной массы, и способна перемещаться между ними с фрикционным за­мыканием. При этом усилие тарельчатой пружи­ны рассчитано таким образом, чтобы с помощью трения можно было компенсировать максималь­но возможный крутящий момент, развиваемый коленчатым валом двигателя. Другое фрикцион­ное приспособление (14 и 15) подвижно закре­плено на ступице (4).

 

Так как система демпфирования встроена в двухмассовый маховик, ведомый диск сцепления (В) не имеет демпфера крутильных колебаний. Роль ведущего диска сцепления (А) играет, как правило, диафрагменное сцепление с упругими пластинами (пластины отштампованы в крышке), размещенное на двухмассовом маховике с помо­щью центрирующих штифтов (20).

Два других варианта двухмассовых маховиков представлены на рисунках 5 «Двухмассовый маховик LuK для Audi V6«и 6 «Гидравлический демпфер крутильных колебаний Hydrodamp производства Voith для BMW 735«.

 

Двухмассовый маховик LuK для Audi V6 Гидравлический демпфер крутильных колебаний Hydrodamp производства Voith для BMW 735

 

На рисунке 5 показан двухмассовый ма­ховик LuK с отдельным внешним и внутренним демпферами, используемый в двигателе Audi V6. Внешний демпфер предназначен в первую оче­редь для компенсации пиковых крутящих момен­тов, в то время как внутренний демпфер ограни­чивает распространение колебаний.

Гидравлический демпфер крутильных коле­баний Hydrodamp производства Voith показан на рисунке 6. В данном случае расположенные между первичной и вторичной маховыми масса­ми демпфирующие камеры заполнены жидким демпфирующим наполнителем, который обе­спечивает необходимую степень демпфирования путем изменения своего объема.

На практике определенная степень демпфиро­вания достигается за счет вытеснения или всасы­вания демпфирующего наполнителя через щели в демпфирующих камерах.

 

Помимо хорошей звукоизоляции, использова­ние двухмассового маховика дает также другие преимущества. Благодаря уменьшению момента инерции масс на стороне двигателя и, как след­ствие, снижению синхронизируемой массы, короб­ка передач легче переключает передачи, а система синхронизации меньше подвергается износу.

Возможность осуществлять движение при бо­лее низкой частоте вращения коленчатого вала, без посторонних шумов и рывков, положительно сказывается на расходе топлива. Автомобили, оснащенные двухмассовыми маховиками, могут расходовать на 5 % меньше топлива.

 

Совет

Так как каждый двухмассовый маховик предназначен для строго определенного типа двигателя и коробки передач, он не может использоваться на другом автомобиле. В случае установки двухмассового маховика на другой автомобиль возможно появление посторонних шумов (гудение, дребезжание), а в худшем случае даже разрушение маховика. Доработка поверхности трения маховика не допускается, равно как и разборка на отдельные части.

 

Демпфирующая муфта маховика

 

Демпфирующая муфта маховика DFC (DFC — Damped Flywheel Clutch) производства компании LuK (рис. 7 «Детали и компоновка LuK DFC«) является результатом последо­вательного усовершенствования двухмассового маховика для автомобилей среднего класса.

 

Детали и компоновка LuK DFC

 

Поперечно расположенные двигатели и огра­ниченное пространство моторного отсека практи­чески не позволяют использовать двухмассовые маховики на автомобилях среднего класса. Бла­годаря DFC для них также стали доступны преи­мущества двухмассового маховика.

Объединение двухмассового маховика, веду­щего и ведомого дисков сцепления в единый блок дало возможность «вписать» эти узлы в имеюще­еся пространство моторного отсека.

При этом их конструкция и функции не изме­нились по сравнению с обычным двухмассовым маховиком. Однако предварительная сборка в блок позволила уменьшить допуски, связанные с дисбалансом, высотой упругих лепестков сцепле­ния, усилием прижима и расцепляющим усилием.

 

Так как блок DFC комплектуется на заводе бол­тами крепления (15), его можно установить очень быстро. Дополнительное центрирование ведомо­го и ведущего дисков сцепления не требуется.

При использовании DFC абсолютно исключен неправильный подбор маховика, ведущего и ве­домого дисков сцепления для конкретного авто­мобиля.

Помимо таких серьезных преимуществ, как повышение уровня комфорта, DFC обеспечивает экономию топлива от 5 до 15 %.

 

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *