Двухмассовый маховик форд принцип работы

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 19.09.2024

Предназначено сцепление для кратковременного отъединения трансмиссии от двигателя и плавного их соединения вновь при трогании автомобиля с места и при последующем переключении передач. Это его основная функция, но кроме нее сцепление должно также предохранять детали трансмиссии от динамических перегрузок.

Возникают перегрузки из-за неравномерного вращения коленчатого вала с маховиком по причине чередующихся в цилиндрах двигателя процессов сжатия и сгорания, которые то затормаживают коленвал, то его разгоняют. Из-за инерции вращающихся масс это вызывает крутильные колебания, а нагрузки от них особенно сильны при резонансе.

Раньше гасители крутильных колебаний встраивались в ведомые диски сцепления. Состоит гаситель из пружин, размещенных по кругу в составной ступице ведомого диска сцепления, а также фрикционной части, которой, собственно, сама ступица и является. При возникновении крутильных колебаний пружины их демпфировали, а во фрикционной части гасителя энергия крутильных колебаний превращалась в теплоту и рассеивалась в окружающем пространстве.

Случалось, что ведомый диск нуждался замене из-за поломки демпферных пружин или других проблем гасителя, но обычно раньше до предела изнашивались накладки на ведомом диске, что и было основной причиной, требовавшей ремонта сцепления.

Увы, демпферная начинка двухмассового маховика оказалась чувствительной. Во-первых, сказываются моменты инерции обеих массивных половин маховика. А далее многое зависит от манеры вождения. Недостаточно плавное включение сцепления, характерное для агрессивной езды, резкие перемены режимов работы двигателя и трансмиссии не сулят маховикам ничего хорошего. А ремонт, как о том говорилось, недешев. Без штанов он, конечно, не оставит, но широкую брешь в семейном бюджете, которую долго будешь латать, проделать может.

Основная функция маховика – передача через сцепление крутящего момента от коленчатого вала к трансмиссии. Также на его торцевую часть устанавливается зубчатый венец, за который стартер вращает КВ в момент запуска. Но не менее важен эффект сглаживания неравномерности вращения коленчатого вала, с которым лучше всего справляется двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel). Давайте рассмотрим его устройство, принцип работы, неисправности и методы их диагностирования.

Отличие одномассового маховика от двухмассового
Природа пульсаций крутящего момента
Как это работает?
Усовершенствование конструкции
Почему не стоит менять DMF на одномассовый?
Возможные неисправности и симптомы их проявления
Как правильно проверить?
Ремонт или реставрация?
Что сокращает срок службы маховика?

Отличие одномассового маховика от двухмассового

Простейший маховик представляет собой чугунный диск с фрикционной площадкой для подвода ведомого диска сцепления, ступицей для крепления к фланцу коленвала и отверстиями для прикручивания корзины. На торец напрессовывается стальной зубчатый венец, с которым в момент пуска зацепляется шестерня бендикса стартера. Для лучшего сглаживания неравномерности вращения и снижения ударных нагрузок при подводе нажимного диска, в нем устанавливаются демпфирующие пружины.

Конструкция двухмассового маховика сложнее и включает в себя следующие элементы:

ступица для крепления к задней части КВ;
радиальный подшипник. Обеспечивает взаимное вращение первичного и вторичного дисков;
ведущий диск (первичный), который соединен с коленвалом;
дуговая пружина;
фланец. Именно через фланец крутящий момент передается от ведущего на ведомый диск;
зубчатый венец (приварен либо напрессован методом горячей посадки);
ведомый диск (вторичный). Соединен с первичным валом КПП;
вентиляционные отверстия для рассеивания тепла;
мембрана. Герметизирует полость с консистентной смазкой.
кольцевая камера, заполненная смазывающим материалом. Смазка необходима для снижения трения между дуговыми пружинами и направляющими.

Природа пульсаций крутящего момента

Чем меньшее количество цилиндров, тем большей массы должен быть маховик. Связанно это с соотношением общего времени рабочего хода поршней к остальным тактам работы двигателя. Коленвал ускоряется только в момент рабочего хода поршня. Накопленная за это время кинетическая энергия маховика позволяет нивелировать замедление коленчатого вала при подходе поршня к Н.М.Т. после такта рабочего хода. Именно сглаживанием пульсаций крутящего момента достигается равномерная работа двигателя на низких оборотах. С увеличением количества цилиндров или повышением оборотов в единицу времени процентное соотношение эффективного ускорения коленвала к другим тактам увеличивается.

На низких и средних оборотах ДВС описанная неравномерность вращения коленчатого вала резонансными колебаниями отражается на узлах трансмиссии. На авто с МКПП крутильные колебания приводят к соударению контактных пар шестерен первичного, промежуточного и вторичного валов. Поэтому в движении на кузов передается низкочастотный звон, гул.

На втором графике видно, что коробка передач испытывает куда меньшие резонансные колебания. Помимо увеличения ресурса деталей трансмиссии, Dual Mass Flywheel повышает плавность хода и снижает шумовую нагрузку.

Как это работает?

Первичный и вторичный диски представляют собой две расцепленные массы. Они соединяются с помощью пружинно-демпфирующего механизма, закрепленного на подшипнике скольжения или шарикоподшипнике. Крутящий момент передается с помощью соединенного с ведомым диском фланца. Его выступы упираются в площадки торцов дуговых пружин.

Благодаря свободной посадке на подшипнике, диски могут вращаться относительно друг друга. Угол поворота ограничивается ходом пружины. Именно благодаря этому на ведомом диске гасятся крутильные колебания. При такой конструкции нажимной диск сцепления МКПП не требует установки демпфирующих пружин.

Усовершенствование конструкции

При возрастании крутящего момента двигателя для эффективного гашений крутильных колебаний необходимо утолщать либо увеличивать количество витков дуговых пружин. Но в случае неизменной величины установочного пространства ужесточение пружин снизит эффективность гашения колебаний на низких оборотах. Поэтому конструкторы прибегли к установке внутренних демпферов. Вмонтированные во фланце жесткие пружины работают только в зоне средних и высоких оборотах. В конструкции сохраняются мягкие дуговые пружины, которые сглаживают пульсации крутящего момента на холостом ходу и в зоне низких оборотов.

Последним усовершенствованием, получившим массовое распространение, стало включение в конструкцию маятникового гасителя колебаний. Как и в обычном Dual Mass Flywheel, в конструкции имеется первичная вращающаяся масса (связана с коленвалом) и вторичная (связана с трансмиссией). Но помимо витых дугообразных пружин, со стороны вторичной массы устанавливаются подвижные пластины – грузы центробежного маятника. Его принцип работы заключается в создании противофазных колебаний, которые на низких оборотах должны накладываться на инерционные колебания двигателя. Таким образом, происходит взаимное гашение колебаний и выравнивание скорости вращения коленчатого вала.

В режиме низких оборотов из-за естественных вращательных пульсаций грузы маятника раскачиваются. С повышением оборотов увеличивается центробежная сила, действующая на грузы. Под ее действием амплитуда раскачиваний уменьшается, а грузы замирают в наиболее отдаленной от оси вращения точке. В зависимости от производителя и модели маховика, в конструкцию включат 4-6 плавающих грузов.

Почему не стоит менять DMF на одномассовый?

Главный катализатор массового внедрения двухмассовых маховиков – современное стремление к даунсайзингу (та же мощность при меньшем объеме) и даунспидингу (больше крутящего момента на меньших оборотах двигателя). Справедливо заметить, что в прошлом было достаточно как дизельных ДВС с большим крутящим моментом, так и мощных бензиновых моторов; и все они прекрасно ездили с одномассовыми маховиками. Но те дизели проектировались с огромным запасом прочности, а атмосферные бензиновые ДВС оживали только на высоких оборотах.

Увеличение до 3 тыс. Атм. давления впрыска в системах Common Rail, внедрение непосредственного послойного впрыска на бензиновые моторы, впускные коллекторы переменной длины, турбины с изменяемой геометрией и прочие эффективные разработки повысили мощностные характеристики двигателей. Но возможность с самых низов получить от сгорания ТПВС большое количество энергии привела к колоссальным нагрузкам на КВ и трансмиссию.

Но чтобы двигатель мог потреблять меньше топлива, двигаясь на как можно более низких оборотах, необходимо эффективно гасить неравномерность вращения коленвала. Главная причина появления двухмассового маховика не комфорт водителя, а продление ресурса коленчатого вала и коробки передач в условиях жестких экологических норм.

Внимание! Не рекомендуем менять демпферный маховик на одномассовый, если производитель не регламентирует допустимость такой замены.

Возможные неприятные последствия:

треснувший коленчатый вал. Будьте уверены, что в таком случае сэкономленных на замене маховика денег не хватит на покупку нового КВ, вкладышей, прокладок и оплату работы мастеров;
ускоренный износ синхронизаторов, шестерен КПП;
ухудшение плавности переключения передач, подергивания при старте.

Возможные неисправности и симптомы их проявления

Разрушение демпфирующих пружин, чрезмерные люфты между подвижными элементами. Симптомы: посторонние шумы, скрежет со стороны маховика, характерное бряканье при запуске и остановке двигателя. Вибрации, потряхивание на холостом ходу, в режиме низких и средних оборотов. В начальной стадии износа указанные симптомы проявляются только после холодного пуска. Характерно, что при выжиме педали сцепления работа мотора нормализуется. На малообъемных моторах изношенный DMF может стать причиной загорания лампочки Check Engine по причине многочисленных пропусков зажигания.
Износ шарикоподшипников. В случае работы подшипника скольжения на сухую металл корпуса возле посадочного места синеет.
Протечка смазки. Можно определить по следам смазывающего материала на стыке колокола КПП и блока двигателя. Из-за трения на сухую в скором времени вы услышите скрежет и громыхание со стороны маховика.
Износ шлицев ведомого диска и первичного вала КПП. Симптомом такой поломки будут щелчки и едва ощутимые удары при переключении передач.
Перегрев рабочей плоскости ведомого диска. Происходит при длительном проскальзывании ведомого диска сцепления. Можно определить по сине-фиолетовому оттенку и трещинах фрикционной поверхности.
Глубокие проточки на рабочей плоскости ведомого диска. Появляются от заклепок чрезмерно изношенного ведомого диска сцепления. Неисправность проявляется несоответствием роста оборотов двигателя и динамике разгона автомобиля. Двухмассовый маховик придется заменить.
Износ зубчатого венца стартера. Причина в неисправном либо неподходящем стартере.

Как правильно проверить?

Чтобы проделанная работа по снятию навесного оборудования и КПП не оказалась напрасной, в первую очередь проверьте систему питания, зажигания, навесное оборудование. Вполне вероятно, что причина неравномерной работы и посторонних шумов именно в них. Если основное подозрение упало на двухмассовый маховик, проверьте следующие характеристики:

усилие свободного хода ведомого диска относительно ведущего. Маховик для теста откручивать от двигателя необязательно. Руками проверните ведомый диск. Если он проворачивается только в одну сторону, или необходимое для поворота усилие отличается, неисправна дуговая пружина. Некоторые мастера замеряют усилие динамометрическим ключом. Чтобы применить полученные данные, их необходимо сравнить с характеристиками нового либо исправного демпферного маховика. Невозможность провернуть диск говорит о разрушении демпфирующего механизма, заклинивании подшипника;
угол взаимного проворота. Luk, Sachs – основные производители оригинальных комплектующих для многих марок автомобилей. Их технические специалисты регламентируют проверку по количеству зубьев венца стартера. Для измерения зафиксируйте маховик от проворачивания. Руками поверните ведомый диск до упора влево, сделайте пометку на вторичном диске и венце стартера. Затем поверните его в противоположную сторону и сделайте отметку на венце напротив уже имеющейся на диске. На исправном узле производства Luk должно быть не больше 7 зубцов, на маховиках Sachs не более 3. Рекомендуем уточнять этот параметр для каждой модели DMF;

радиальный и продольный люфт. Небольшой люфт в обеих плоскостях – вполне нормален для исправного демпферного маховика.

Обязательно осмотрите корпус, уплотнительную мембрану и фрикционную поверхность на предмет описанных выше признаков перегрева и критичного износа.

Ремонт или реставрация?

Заводом-изготовителем не предполагается разборка и восстановление демпферных маховиков, поэтому части корпуса соединены заклепками. Соответственно, запчастей и деталей с ремонтными размерами для такого узла в общественном доступе нет. Но ввиду немалой стоимости оригинальных демпферов, услуга по восстановлению становится все популярней. Многие остаются довольны, но и тех, кто спустя пару десятков тысяч пробега повторно сталкивается с симптомами неисправности, также хватает.

Однозначный ответ на вопрос – реставрировать или менять, пока что дать сложно. Перед обращением в профильные мастерские, найдите реальных клиентов, которые после восстановления проехали как минимум 20-30 тыс. км. Если вы склоняетесь к замене, устанавливайте только узлы, которые поставляются производителем на конвейеры. Luk и Sachs – крупнейшие поставщики демпферных маховиков для Skoda, Volkswagen, Ford, BMW и многих других марок.

Внимание! При первых симптомах неисправного маховика его необходимо заменить. Если игнорировать признаки поломки, изношенный маховик быстро убьет сцепление, разобьет шлицы первичного вала и может стать причиной поломки коробки передач.

Что сокращает срок службы маховика?

Езда в натяг на низких оборотах – наиболее вредоносный для демпферного маховика режим работы. На авто с АКПП о балансе между сохранностью узлов и экономией топлива заботится ЭБУ коробки передач. На авто с МКПП вся ответственность лежит на водителе. Поэтому рекомендуем держать низкие обороты только для поддержания постоянной скорости. При обгоне либо подъемах обязательно переключайтесь на пониженную ступень. Из-за обилия крутящего момента, который доступен с самих низких оборотов, на современном авто вы можете даже не почувствовать возросшую нагрузку. Но детали КШМ и DMF при разгоне в натяг переживают сильнейшие нагрузки.

Не прибавят маховику ресурса и резкие старты с места, постоянное бросание педали сцепления и значительная форсировка двигателя. Износ подушек крепления КПП, двигателя, неисправность в системе зажигания или питания, при которой двигатель работает неровно, также значительно уменьшают срок службы демпферного маховика.

Ровно и мягко

История двухмассового маховика довольно простая, а началась она давно – первые маховики такой конструкции появились ещё в 1980-х. Их очень широкое распространение сегодня можно объяснить двумя причинами: прогрессом моторов и требованиями экологических норм. Начнём с моторов.

Первые моторы были очень вибронагруженными. И технологии, не позволяющие изготавливать их с современной точностью, и карбюраторное питание, и несовершенные механические системы зажигания делали работу мотора не очень стабильной. Особенно на холостом ходу, когда коленвал двигался с рывками. Для того, чтобы эти крутильные колебания как-то снизить, стали ставить тяжёлые чугунные маховики. Одну часть проблемы – равномерность работы на холостом ходу – они отчасти решали. Но была и другая проблема: как трогаться с места без рывков, максимально плавно и комфортно?

Ну и второй фактор – это дизели. Конечно, современные дизели с Common Rail не так пляшут под капотом, как старые-добрые дизели 80-90-х, но всё же они тоже довольно вибронагруженные, а тяга на низких оборотах у них хорошая. Тут сам бог велел ставить двухмассовые маховики, поэтому на дизельных легковых автомобилях они встречаются очень часто. С одной стороны, это даёт машине дополнительный комфорт, с другой – часто разваливается и стоит кучу денег. Почему?

Две массы, две проблемы

Двумассовый маховик имеет две основные части. Внешний его корпус (первичный диск) похож на обычный маховик: там такой же венец для зацепления шестерни стартера и обычно – диск синхронизации для датчика положения коленвала. А вот внутри этого корпуса деталей много. Это пакеты пружин, которые гасят колебания (наборы из жёстких и мягких пружин), колесо с внутренними зубьями, планетарные шестерни, осевой и радиальный подшипники, и всё это закрыто вторым корпусом (вторичным диском), к которому прилегает ведомый диск сцепления. Таким образом, получается, что два корпуса поворачиваются относительно друг друга и удерживаются пакетами пружин. Ничего слишком сложного нет, но вполне очевидно, что это уже механизм, а не монолитная чугунная плашка, как простой маховик. А любой механизм со временем изнашивается (включая двухмассовый маховик и Тойоту Лэнд Крузер 100).

Можно выделить две причины выхода маховика из строя. Первая – это естественный износ, вторая – поломка из-за нарушения смазки.

Износ двухмассового маховика неизбежен. Пружины со временем меняют свои характеристики, оба диска начинают перемещаться относительно друг друга слишком свободно, без необходимого усилия. Это, к сожалению, неизбежно.

То же самое можно сказать и о подшипниках, которые тоже не вечные. Хочешь – не хочешь, а когда-то придёт время заниматься ремонтом или заменой этого маховика.

Вообще, стиль вождения довольно сильно влияет на ресурс маховика. Перегрев смазки можно вызвать долгими пробуксовками в грязи или в снежном сугробе либо при буксировке тяжёлого прицепа.

Очень отрицательно маховик относится к небрежной работе сцеплением. Резко его бросать не стоит – это удар по маховику. Не стоит и ехать на слишком низких оборотах – в этом случае маховику приходится гасить очень сильные крутильные колебания, что существенно сокращает ему жизнь.

Нежелательно ездить с неисправным мотором или опорами мотора. Маховик будет компенсировать рывки при пропусках зажигания, будет смягчать пляску двигателя на порванной гидроопоре, но в конце концов и сам выйдет из строя раньше срока.

Ну и, конечно же, чип-тюнинг. Почему-то многие при чиповке мотора переживают за автомат, а про бедный маховик не думают. А зря: если чугунному маховику плевать, какой момент с коленвала передавать на сцепление, то у двухмассового есть предел прочности. Так что тут тоже нужно быть осторожнее.

Ремонт и замена

Ремонтировать двухмассовые маховики у нас научились. Сейчас их достаточно успешно разбирают, меняют пружины, подшипники, набивают свежую смазку, заваривают, балансируют и отправляют в путь. Могут даже дать вполне приличную гарантию. Работа, конечно, недешёвая, но всё-таки не такая разорительная, как покупка нового маховика. Тут цены на оригинальные запчасти довольно высокие (например, на обычный Мондео его можно купить за 45-50 тысяч).

Менять или ремонтировать маховик лучше вместе с заменой сцепления. Потому что, во-первых, для его замены всё равно нужно снимать коробку и сцепление, во-вторых, потому что высока вероятность, что два комплекта сцепления маховик всё равно не переживёт. Но тут, конечно, всё индивидуально. Просто если есть планы ездить на машине долго, а при замене сцепления выясняется, что маховик скоро отправится на свалку, выгоднее будет его заменить сразу.

Маракасы, бубен и флейта

При покупке машины более-менее точно проверить маховик можно одним способом: на одной из высших передач (пятой или шестой) резко нажать на газ с начальными оборотами в пределах 1000-1100. Если появляются посторонние звуки или рывки, маховик, скорее всего, уже требует ремонта. Если же всё в порядке, значит, он ещё способен побороть те колебания, которые в ходе такого эксперимента обязательно возникнут.

Модульная конструкция ZF, включающая двухмассовый маховик и узел сцепления.

КАК ОН УСТРОЕН

Двухмассовый маховик состоит из двух корпусов. Первый — тот самый классический маховик с зубчатым венцом, закрепленный на коленчатом валу. Второй корпус, опирающийся на подшипник скольжения, соединен с механизмом сцепления, если в трансмиссии механическая КП, или с гидротрансформатором, если автомобиль оснащен АКП. Внутри корпусов, допускающих свободное относительно друг друга смещение, расположены пакеты пружин, разделенные пластмасовыми сепараторами, а пространство между корпусами заполнено консистентной смазкой. Каждый пакет может содержать до трех пружин разной жесткости, а сепараторы, во-первых, не позволяют пакетам пружин при работе блокироваться, сцепляясь друг с другом, во-вторых, служат своеобразными направляющими, позволяющими пружинам свободно перемещаться в рабочем режиме по окружности внутри маховика.

A — корпус маховика, закрепленный на коленчатом валу. B — корпус маховика, соединенный с механизмом сцепления или, при наличии АКП, с гидротрансформатором. С — пакет жестких пружин. D — пакет мягких пружин. E — планетарная шестерня. F — сепаратор, разделяющий пакеты пружин.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Начнем с запуска двигателя, режима, вызывающего наибольшие нагрузки, так как трансмиссия в этот момент находится в состоянии покоя. Шестерня стартера входит в зацепление с зубчатым венцом корпуса, закрепленного на коленчатом валу, но крутящий момент к механизму сцепления передается только после того, как сработает связующее звено двух корпусов — демпфирующий пружинный блок. Пакеты пружин работают ступенчато: сначала сжимаются пружины с витками меньшего диаметра, а при недостаточном демпфировании в работу включаются жесткие пружины. И только после того, как пакеты пружин погасили резонансные колебания, крутящий момент от двигателя передается на коробку передач. Подобным образом двухмассовый маховик работает и при выключении двигателя. Начало движения также не обещает двухмассовому маховику легкой жизни — до перехода на прямую передачу крутильные колебания, передающиеся от двигателя, будут только возрастать. При этом двухмассовый маховик частично нивелирует ошибки водителя, связанные с несвоевременным переключением передач (если автомобиль снабжен МКП), обеспечивая достаточно комфортную, без существенных рывков работу трансмиссии. Понятно, что чем больше свободы обеспечивает двум корпусам, перемещающимся относительно друг друга, пружинный модуль, тем выше эффективность работы двухмассового маховика. Если конструкция с обычным маховиком позволяла демпферным пружинам ведомого диска сцепления гасить колебания не более чем на 15°, то первые двухмассовые маховики позволили увеличить этот диапазон до 25°. А последние разработки ZF обеспечивают перемещение второго корпуса относительно первого на 75° от центрального положения.

ШУМИТ? ПОМЕНЯЕМ!

Читайте также: