Kahe massiga (kahemassiline) hooratas - põhimõte, disain, seeria

Kahe- või kahemassilise kärbse slängitermini järgi on olemas seade, mida nimetatakse kahemassiliseks hoorattaks. See seade võimaldab pöördemomenti üle kanda mootorilt ülekandele ja edasi sõiduki ratastele. Kahemassiline hooratas on äratanud avalikkuse tähelepanu sageli piiratud eluea tõttu. Vahetus pole mitte ainult töömahukas, vaid nõuab ka rahalisi kulutusi, kuna rahakott sisaldab mitusada kuni tuhat eurot. Autojuhtide seas võib sageli kuulda küsimust, milleks kasutatakse kaherattalisi autosid, kui kunagi polnud autodega probleeme.

Natuke teooriat ja ajalugu

Kolb-sisepõlemismootor on suhteliselt keeruline masin, mille töö katkeb faasis. Sel põhjusel on väntvõlliga ühendatud hooratas, mille ülesandeks on koguda piisavalt kineetilist energiat, et ületada passiivsed takistused survetaktidel (mittetöötavad). Sellega saavutatakse muuhulgas mootori nõutav ühtlus. Mootor töötab tasakaalustatumalt, mida rohkem on mootoril silindreid või mida suurem (raskem) hooratas. Raskem hooratas aga vähendab mootori vastupidavust ja vähendab valmisolekut kiireks pöörlemiseks. Seda nähtust võib täheldada näiteks 1,4 TDi või 1,2 HTP mootoriga. Võimsama hoorattaga töötavad need kolmesilindrilised mootorid aeglasemalt ja aeglustavad samuti. Sellise käitumise miinuseks on näiteks aeglasem käiguvahetus. Hooratta suurust mõjutab lisaks silindrite koostis (rea-, kahvel- või bokser). Vastasrulli vastandrulliga mootor on põhimõtteliselt palju tasakaalustatum kui näiteks neljasilindriline reasmootor. Seetõttu on sellel ka väiksem hooratas kui võrreldaval neljasilindrilisel reasmootoril. Hooratta suurus mõjutab ka põlemispõhimõtet, näiteks tänapäevased diiselmootorid vajavad peaaegu alati hooratast. Võrreldes bensiinimootoritega on diiselmootoritel tavaliselt palju suurem surveaste, millest kõrgemal kulub oluliselt rohkem tööd – pöörleva hooratta kineetilist energiat.

Pöörleva hoorattaga seotud kineetiline energia Ek arvutatakse järgmise valemi abil:

Ec = 1/2·J ω2

(kus J on keha inertsimoment pöörlemistelje suhtes, ω on keha pöörlemise nurkkiirus).

Tasakaaluvõllid aitavad ka ebaühtlast tööd kõrvaldada, kuid nende liikumiseks on vaja teatavat mehaanilist tööd. Lisaks ebatasasustele toob nelja perioodi perioodiline kordamine kaasa ka väändevibratsiooni, mis mõjutab ajamit ja jõuülekannet ebasoodsalt. Sisepõlemismootori tavaline inertsmass koosneb väntmehhanismi osade (tasakaaluvõllid), hooratta ja siduri inertsmassidest. Sellest ei piisa aga soovimatute vibratsioonide kõrvaldamiseks võimsate ja eriti vähem silindriliste diiselmootorite puhul. Järelikult tuleb jõuülekannet ja kogu ajamisüsteemi nende kahjulike mõjude eest kaitsta, sest teatud kiirustel võib tekkida liigne resonants, mille tagajärjel väntvõllile ja jõuülekandele tekib liigne pinge, ebameeldivad kerevibratsioonid ja sõiduki sisemuses kostab suminat. Seda on selgelt näha allolevalt diagrammilt, mis näitab mootori ja jõuülekande vibratsiooni amplituudi tavapäraste ja kahemassiliste hooratastega. Väntvõlli vibratsioonid mootorist väljumisel ja võnked jõuülekande sissepääsu juures on praktiliselt samade amplituudide ja sagedustega. Teatud kiirustel need kõikumised kattuvad, mis toob kaasa näidatud soovimatud riskid ja ilmingud.

On üldteada, et diiselmootorid on oluliselt tugevamad kui bensiinimootorid, mistõttu on nende osad raskemad (väntmehhanism, keps jne). Sellise mootori suuruse määramine ja tasakaalustamine on tõeliselt keeruline probleem, mille lahendus koosneb integraalide ja tuletiste jadast. Lühidalt öeldes koosneb sisepõlemismootor paljudest komponentidest, millest igaühel on oma kaal ja jäikus, mis koos moodustavad torsioonvedrude süsteemi. Selline vedrudega ühendatud materiaalsete kehade süsteem kipub töötamise ajal (koormuse all) erinevatel sagedustel võnkuma. Esimene oluline võnkesageduste riba jääb vahemikku 2-10 Hz. Seda sagedust võib pidada loomulikuks ja inimene seda praktiliselt ei taju. Teine sagedusriba on vahemikus 40-80 Hz ja me tajume neid vibratsioone vibratsioonina ja müra mürina. Disainerite ülesanne on kõrvaldada see resonants (40-80 Hz), mis praktikas tähendab kolimist kohta, kus inimene on palju vähem ebameeldiv (umbes 10-15 Hz).

Auto sisaldab mitmeid mehhanisme, mis kõrvaldavad ebameeldiva vibratsiooni ja müra (vaikplokid, rihmarattad, müraisolatsioon) ning selle tuumaks on klassikaline tavaline ketashõõrdsidur. Lisaks pöördemomendi edastamisele on selle ülesandeks ka väändevibratsiooni summutamine. See sisaldab vedrusid, mis soovimatu vibratsiooni korral suruvad kokku ja neelavad suurema osa oma energiast. Enamiku bensiinimootorite puhul piisab ühe siduri neeldumisvõimest. Sarnane reegel kehtis diiselmootorite puhul kuni 90ndate keskpaigani, mil legendaarsest Bosch VP pöördpumbaga 1,9 TD-st piisas tavapärase siduri ja klassikalise ühemassilise hoorattaga.

Kuid aja jooksul hakkasid diiselmootorid üha väiksema mahu (silindrite arvu) tõttu üha rohkem võimsust andma, esiplaanile tõusis nende töökultuur ja kõige lõpuks rõhk "sae hoorattale". "töötasid välja ka üha rangemad keskkonnastandardid. Üldiselt ei suudetud väändevibratsioonide summutamist klassikalise tehnoloogia abil enam tagada ja seetõttu muutus vajadus kahemassilise hooratta järele hädavajalikuks. Esimene ettevõte, kes võttis kasutusele kahe massiga hooratta ZMS (Zweimassenschwungrad), oli LuK. Selle masstootmine algas 1985. aastal ja Saksa BMW oli esimene autotootja, kes uue seadme vastu huvi tundis. Kahemassiline hooratas on sellest ajast alates mitmeid parandusi teinud, praegu peetakse ZF-Sachsi planeetkäigukasti kõige arenenumaks.

Kahe massiga hooratas – disain ja funktsioon

Kahemassiline hooratas toimib praktiliselt nagu tavaline hooratas, mis täidab ka väändevibratsiooni summutamise funktsiooni ning seega suures osas elimineerib soovimatu vibratsiooni ja müra. Kahemassiline hooratas erineb klassikalisest selle poolest, et selle põhiosa - hooratas - on väntvõlliga paindlikult ühendatud. Seetõttu võimaldab see kriitilises faasis (kuni kokkusurumise tipuni) väntvõlli mõningast aeglustumist ja seejärel (paisutamise ajal) mõningast kiirendust. Hooratta enda pöörlemiskiirus jääb aga konstantseks, seega püsib ka kiirus käigukasti väljundis konstantsena ja ilma vibratsioonita. Kahe massiga hooratas kannab oma kineetilise energia väntvõllile lineaarselt üle, mootorile endale mõjuvad reaktsioonijõud on sujuvamad ning nende jõudude tipud on palju madalamad, mistõttu mootor vibreerib ja raputab ka ülejäänud mootorit vähem. keha. Jagamine mootoripoolseks primaarseks ja käigukastipoolseks sekundaarseks inertsiks suurendab käigukasti pöörlevate osade inertsimomenti. See nihutab resonantsvahemiku tühikäigu pöörlemissagedusest madalamale sagedusvahemikule (rpm) ja jääb seega mootori tööpöörete vahemikku välja. Nii eraldatakse mootori tekitatud väändevõnked käigukastist ning ülekandemüra ja kere müra enam ei esine. Tänu sellele, et primaar- ja sekundaarosad on omavahel ühendatud väändvibratsiooni summutiga, on võimalik kasutada siduriketast ilma väändvedrustuseta.

Kahemassiline hooratas täidab ka nn amortisaatori funktsiooni. See tähendab, et see aitab summutada siduri lööke käiguvahetuse ajal (kui mootori pöörlemiskiirust tuleb ratta pöörlemiskiirusega tasakaalustada) ja aitab ka sujuvamalt käivituda. Kahemassilise hooratta elastsed elemendid (vedrud) aga väsivad pidevalt ja võimaldavad hoorattal väntvõlli suhtes laiemalt ja kergemini liikuda. Probleem tekib siis, kui nad on juba väsinud - nad tõmmatakse täielikult välja. Hooratta kulumine tähendab lisaks vedrude venitamisele ka lukustustihvtide aukude väljasurumist. Seega hooratas mitte ainult ei summuta võnkumisi (võnkumisi), vaid, vastupidi, tekitab neid. Peatused hooratta pöörlemise äärmuslikel piiridel hakkavad ilmnema, enamasti löökidena käiguvahetusel, käivitamisel, just kõigis olukordades, kui sidur on sisse- või väljalülitamisel või kiiruse muutmisel. Kulumine ilmneb ka tõmbleva käivitamise, liigse vibratsiooni ja mürana umbes 2000 p/min või liigse vibratsioonina tühikäigul. Üldiselt kogevad kahemassilised hoorattad palju suuremat pinget vähemsilindrilistes mootorites (nt kolme-/neljasilindrilised), kus ebatasasused on palju suuremad kui kuuesilindrilistel mootoritel.

Struktuurselt koosneb kahemassiline hooratas esmasest hooratast, teisest hooratast, sisemist ja välist siibrit.

Kuidas mõjutada / pikendada kahemassilise hooratta eluiga?

Hooratta eluiga mõjutavad selle disain ja selle mootori omadused, millesse see on paigaldatud. Sama tootja hooratas läbib mõnel mootoril 300 km ja mõnel kulub vaid pool portsjonit. Esialgne eesmärk oli välja töötada kahemassilised hoorattaid, mis säiliksid kogu autoga sama vanuseni (km). Kahjuks tuleb tegelikkuses hooratas sageli vahetada palju varem, mitu korda enne siduriketast. Lisaks mootori konstruktsioonile ja kahe massiga hoorattale on dirigendil oluline mõju selle kasutusiga. Kõik olukorrad, mis põhjustavad löögi ühes või teises suunas, vähendavad selle kasutusiga.

Kahe massiga hooratta eluea pikendamiseks ei ole soovitatav kasutada sageli mootori alajuhitavust (eriti alla 1500 p/min), sidurit tugevalt alla vajutada (eelistatavalt käiguvahetusel ilma käiguvahetust tegemata) ja mootorit mitte alla lülitada (st pidurdada). mootor). ainult mõistliku kiirusega). Sageli juhtub, et kiirusel 80 km / h lülitate sisse mitte teise, vaid kolmanda või neljanda käigu ja lülitate järk-järgult madalamale käigule). Mõned tootjad soovitavad (antud juhul VW), et kui auto on pargitud seisva autoga tasasel kaldal, tuleb esmalt tõmmata käsipidur ja seejärel lülitada sisse käik (tagurpidi või XNUMX. käik). Vastasel juhul liigub sõiduk kergelt ja kahemassiline hooratas satub nn püsivasse haardumisse, põhjustades pingeid (vedrude venimist). Seetõttu on soovitatav mitte kasutada tõusukiirust ja kui jah, siis alles pärast auto käsipiduriga pidurdamist, et mitte tekitada kerget liikumist ja sellele järgnevat pikaajalist koormust - jõuülekandesüsteemi, s.o kahemassilise hooratta sulgemist. . Siduriketta temperatuuri tõus on otseselt seotud ka kahemassilise hooratta eluea lühenemisega. Sidur kuumeneb üle, eriti raske haagise või muu sõiduki pukseerimisel, maastikul sõitmisel jne. Sidur avaneb ise ka siis, kui mootor on katki. Tuleb märkida, et siduriketta kiirgussoojus põhjustab erinevate hooratta komponentide ülekuumenemist (eriti kui tegemist on määrdeaine lekkega), mis mõjutab veelgi negatiivselt kasutusiga.

Remont - kahemassilise hooratta vahetus ja asendamine tavalise hooratta vastu

Sellist asja nagu ülemäära kulunud hooratta parandamine pole olemas. Remont hõlmab hooratta vahetust koos sidurisõlmega (lamellid, survevedru, laagrid). Kogu remont on üsna töömahukas (umbes 8-10 tundi), kui on vaja lahti võtta käigukast ja mõnikord isegi mootor. Loomulikult ei tohi unustada ka finantsi, kus odavaimaid hoorattaid müüakse umbes 400 euroga, kõige kallimaid - üle 2000 euro. Miks vahetada veel heas korras siduriketast? Aga lihtsalt sellepärast, et siduriketast hooldades on vaid aja küsimus, millal see ära läheb ja seda aeganõudvat, sidurikettast mitu korda kallimat protsessi tuleb korrata. Hooratast vahetades tasub vaadata, kas on mõni keerukam versioon, mis suudab läbida rohkem kilomeetreid – loomulikult toetab ja kinnitab sõidukitootja.

Väga sageli leiate teavet kahemassilise hooratta asendamise kohta klassikalise vastu, milles kasutatakse väändeklappidega lamelle. Nagu eelnevates artiklites juba mainitud, täidab kahemassiline hooratas lisaks mugavatele funktsioonidele ka väändevibratsiooni summutaja funktsiooni, mis mõjutab negatiivselt mootori (väntvõlli) või käigukasti liikuvate osade seisukorda. Teatud piirini võib vibratsioonisummutuse kõrvaldada ka vedrustusplaat ise, kuid see ei suuda pakkuda sama jõudlust kui palju võimsam ja keerulisem kahemassiline hooratas. Lisaks, kui see oleks nii lihtne, oleksid seda juba ammu harjutanud autotootjad ja nende finantsomanikud, kes töötavad pidevalt kulude vähendamise nimel. Seetõttu ei ole üldjuhul soovitatav kahekordse massiga hooratast asendada ühe massiga hoorattaga.

Ärge alahinnake kulunud hooratta vahetamist

Tugevalt ei soovitata liigselt kulunud hooratta vahetamist edasi lükata. Lisaks ülaltoodud ilmingutele on oht hooratta mis tahes osa lõdvenemiseks (eraldamiseks). Lisaks hooratta enda hävitamisele võib surmavalt kahjustada ka mootorit või käigukasti. Hooratta liigne kulumine mõjutab ka mootori pöörlemissageduse anduri õiget tööd. Kui vedruelemendid järk -järgult kuluvad, kalduvad mõlemad hoorattaosad üha enam kõrvale, kuni jäävad juhtplokis määratud lubatud hälvetest välja. Mõnikord toob see kaasa veateate ja mõnikord, vastupidi, proovib juhtseade mootorit kohandada ja juhtida valede andmete põhjal. See toob kaasa halva jõudluse ja halvimal juhul käivitamisprobleemid. See probleem on eriti levinud vanemate mootorite puhul, kus väntvõlli andur tuvastab kahesuunalise hooratta väljundküljel liikumise. Tootjad on selle probleemi kõrvaldanud, muutes anduri kinnitust, nii et uuemates mootorites määrab see väntvõlli kiiruse hooratta sissepääsu juures.