Dual-mass (divmasu) spararats - princips, dizains, sērija

Ar slengu terminu divmasu vai divmasu mušai ir ierīce, ko sauc par divmasu spararatu. Šī ierīce ļauj griezes momentu pārnest no motora uz transmisiju un tālāk uz transportlīdzekļa riteņiem. Dubultmasas spararats ir piesaistījis sabiedrības uzmanību bieži ierobežotā kalpošanas laika dēļ. Apmaiņa ir ne tikai darbietilpīga, bet arī finansiālas izmaksas, jo makā ir no vairākiem simtiem līdz tūkstoš eiro. Autobraucēju vidū jūs bieži varat dzirdēt jautājumu par to, kādiem nolūkiem tiek izmantotas divriteņu automašīnas, ja reiz nebija problēmu ar automašīnām.

Nedaudz teorijas un vēstures

Virzuļa iekšdedzes dzinējs ir samērā sarežģīta mašīna, kuras darbība tiek pārtraukta fāzē. Šī iemesla dēļ pie kloķvārpstas ir pievienots spararats, kura uzdevums ir uzkrāt pietiekamu kinētisko enerģiju, lai pārvarētu pasīvās pretestības kompresijas gājienu laikā (nestrādājot). Tas, cita starpā, nodrošina nepieciešamo dzinēja vienmērīgumu. Dzinējs darbojas līdzsvarotāk, jo vairāk dzinējam ir cilindru vai lielāks (smagāks) spararats. Tomēr smagāks spararats samazina dzinēja izturību un samazina tā gatavību ātri griezties. Šo parādību var novērot, piemēram, ar 1,4 TDi vai 1,2 HTP dzinēju. Ar jaudīgāku spararatu šie trīs cilindru dzinēji darbojas lēnāk un arī palēninās. Šādas uzvedības trūkums ir, piemēram, lēnāka pārnesumu maiņa. Spararata izmēru papildus ietekmē cilindru sastāvs (in-line, dakša vai bokseris). Dzinējs ar pretējo rullīti un pretējo rullīti principā ir daudz līdzsvarotāks nekā, piemēram, rindas četru cilindru dzinējs. Tāpēc tam ir arī mazāks spararats nekā salīdzināmam četrcilindru rindas dzinējam. Spararata izmērs ietekmē arī degšanas principu, piemēram, mūsdienu dīzeļdzinējiem gandrīz vienmēr ir nepieciešams spararats. Salīdzinot ar benzīna kolēģiem, dīzeļdzinējiem parasti ir daudz augstāka kompresijas pakāpe, virs kuras tie patērē ievērojami vairāk darba - rotējošā spararata kinētiskā enerģija.

Ar rotējošo spararatu saistītā kinētiskā enerģija Ek tiek aprēķināta, izmantojot šādu formulu:

Ec = 1/2·J ω2

(kur J ir ķermeņa inerces moments ap rotācijas asi, ω ir ķermeņa rotācijas leņķiskais ātrums).

Līdzsvara vārpstas arī palīdz novērst nevienmērīgu darbību, taču tām ir nepieciešams zināms mehānisks darbs. Papildus nelīdzenumiem, periodiski atkārtojot četrus periodus, rodas arī vērpes vibrācija, kas nelabvēlīgi ietekmē piedziņu un transmisiju. Iekšdedzes dzinēja normālā inerces masa sastāv no kloķa mehānisma daļu (līdzsvara vārpstas), spararata un sajūga inerces masām. Tomēr ar to nepietiek, lai novērstu nevēlamas vibrācijas jaudīgu un īpaši mazāk cilindrisku dīzeļdzinēju gadījumā. Līdz ar to transmisija un visa piedziņas sistēma ir jāaizsargā no šiem nelabvēlīgajiem efektiem, jo ​​pie noteiktiem ātrumiem var rasties pārmērīga rezonanse, kā rezultātā tiek radīts pārmērīgs spriegums uz kloķvārpstas un transmisijas, nepatīkamas ķermeņa vibrācijas un transportlīdzekļa salona dūkšana. To var skaidri redzēt zemāk redzamajā diagrammā, kas parāda motora un transmisijas vibrācijas amplitūdu ar parastajiem un divmasu spararatiem. Kloķvārpstas vibrācijām pie izejas no motora un svārstībām pie transmisijas ieejas ir praktiski vienādas amplitūdas un frekvences. Pie noteiktiem ātrumiem šīs svārstības pārklājas, kas noved pie norādītajiem nevēlamajiem riskiem un izpausmēm.

Ir vispārzināms, ka dīzeļdzinēji ir ievērojami spēcīgāki par benzīna dzinējiem, tāpēc to daļas ir smagākas (kloķmehānisms, klaņi utt.). Šāda dzinēja izmēru noteikšana un balansēšana ir patiešām sarežģīta problēma, kuras risinājums sastāv no integrāļu un atvasinājumu sērijas. Īsāk sakot, iekšdedzes dzinējs sastāv no vairākām sastāvdaļām, katrai no tām ir savs svars un stingrība, kas kopā veido vērpes atsperu sistēmu. Šāda materiālo ķermeņu sistēma, kas savienota ar atsperēm, darbības laikā (pie slodzes) mēdz svārstīties dažādās frekvencēs. Pirmā nozīmīgā svārstību frekvenču josla atrodas diapazonā no 2 līdz 10 Hz. Šo biežumu var uzskatīt par dabisku, un cilvēks to praktiski neuztver. Otrā frekvenču josla ir 40-80 Hz diapazonā, un mēs šīs vibrācijas uztveram kā vibrācijas, bet troksni kā rūkoņu. Dizaineru uzdevums ir novērst šo rezonansi (40-80 Hz), kas praksē nozīmē pārcelšanos uz vietu, kur cilvēkam ir daudz mazāk nepatīkama (apmēram 10-15 Hz).

Automašīnā ir vairāki mehānismi, kas novērš nepatīkamas vibrācijas un troksni (klusie bloki, skriemeļi, trokšņa izolācija), un pamatā ir klasisks parastais disku berzes sajūgs. Papildus griezes momenta pārvadīšanai tā uzdevums ir arī slāpēt vērpes vibrācijas. Tajā ir atsperes, kas nevēlamas vibrācijas gadījumā saspiež un absorbē lielāko daļu savas enerģijas. Lielākajai daļai benzīna dzinēju pietiek ar viena sajūga absorbcijas kapacitāti. Līdzīgs noteikums attiecās uz dīzeļdzinējiem līdz 90. gadu vidum, kad ar parasto sajūgu un klasisko vienas masas spararatu pietika ar leģendāro 1,9 TDi ar Bosch VP rotācijas sūkni.

Tomēr laika gaitā dīzeļdzinēji sāka nodrošināt arvien lielāku jaudu arvien mazāka tilpuma (cilindru skaita) dēļ, priekšplānā izvirzījās to darbības kultūra un, visbeidzot, ne mazāk svarīgi, spiediens uz "zāģa spararatu" "tika izstrādāti arī arvien stingrāki vides standarti. Kopumā vērpes vibrāciju slāpēšanu vairs nevarēja nodrošināt ar klasisko tehnoloģiju, un tāpēc vajadzība pēc divu masu spararata kļuva par nepieciešamību. Pirmais uzņēmums, kas ieviesa ZMS (Zweimassenschwungrad) divmasu spararatu, bija LuK. Tā masveida ražošana sākās 1985. gadā, un vācu BMW bija pirmais autoražotājs, kas izrādīja interesi par jauno ierīci. Kopš tā laika dubultmasas spararats ir piedzīvojis vairākus uzlabojumus, un ZF-Sachs planētu zobratu vilciens šobrīd tiek uzskatīts par vismodernāko.

Divu masu spararats – dizains un funkcija

Divmasu spararats praktiski funkcionē kā parasts spararats, kas veic arī vērpes vibrāciju slāpēšanas funkciju un tādējādi lielā mērā novērš nevēlamās vibrācijas un troksni. Divu masu spararats atšķiras no klasiskā ar to, ka tā galvenā daļa - spararats - ir elastīgi savienota ar kloķvārpstu. Tāpēc kritiskajā fāzē (līdz kompresijas maksimumam) tas ļauj nedaudz palēnināt kloķvārpstu un pēc tam atkal (izplešanās laikā) nedaudz paātrināt. Tomēr paša spararata ātrums paliek nemainīgs, tāpēc arī ātrums pie ātrumkārbas izejas paliek nemainīgs un bez vibrācijas. Divmasu spararats lineāri pārnes savu kinētisko enerģiju uz kloķvārpstu, reakcijas spēki, kas iedarbojas uz pašu dzinēju, ir vienmērīgāki, turklāt šo spēku maksimumi ir daudz zemāki, tāpēc arī dzinējs mazāk vibrē un krata pārējo dzinēju. ķermeni. Sadalījums primārajā inercē motora pusē un sekundārajā inercē pārnesumkārbas pusē palielina pārnesumkārbas rotējošo daļu inerces momentu. Tādējādi rezonanses diapazons tiek pārvietots uz zemāku frekvences (apgr./min.) diapazonu nekā tukšgaitas apgriezienu skaits, un tādējādi tas ir ārpus dzinēja darbības apgriezienu skaita diapazona. Tādā veidā dzinēja radītās vērpes vibrācijas tiek atdalītas no transmisijas, un transmisijas troksnis un virsbūves rūkoņa vairs nenotiek. Sakarā ar to, ka primārās un sekundārās daļas ir savienotas ar vērpes vibrācijas slāpētāju, ir iespējams izmantot sajūga disku bez vērpes piekares.

Divu masu spararats kalpo arī kā tā sauktais amortizators. Tas nozīmē, ka tas palīdz slāpēt sajūga sitienus pārnesumu pārslēgšanas laikā (kad dzinēja apgriezieni ir jāsabalansē ar riteņu ātrumu), kā arī palīdz vienmērīgākai iedarbināšanai. Tomēr elastīgie elementi (atsperes) divmasu spararatā pastāvīgi nogurst un ļauj spararatam pārvietoties plašāk un vieglāk attiecībā pret kloķvārpstu. Problēma rodas tad, kad viņi jau ir noguruši – tiek izvilkti pavisam. Papildus atsperu izstiepšanai spararata nodilums nozīmē arī bloķēšanas tapu caurumu izstumšanu. Tādējādi spararats ne tikai nemaina svārstības (svārstības), bet, gluži pretēji, tās rada. Sāk parādīties apstāšanās pie spararata griešanās galējām robežām, visbiežāk kā izciļņi, pārslēdzot pārnesumus, iedarbinot, tikai visās situācijās, kad sajūgs ir ieslēgts vai atslēgts, vai mainot ātrumu. Nodilums parādīsies arī kā saraustīta palaišana, pārmērīga vibrācija un troksnis ap 2000 apgr./min vai pārmērīga vibrācija tukšgaitā. Kopumā divmasu spararati piedzīvo daudz lielāku spriedzi mazāk cilindriskos dzinējos (piemēram, trīs/četri cilindri), kur nevienmērība ir daudz lielāka nekā sešu cilindru dzinējos.

Strukturāli divu masu spararats sastāv no primārā spararata, sekundārā spararata, iekšējā aizbīdņa un ārējā amortizatora.

Kā ietekmēt / pagarināt dubultmasas spararata kalpošanas laiku?

Spararata ekspluatācijas laiku ietekmē tā konstrukcija, kā arī motora īpašības, kurā tas uzstādīts. Tas pats ražotāja spararats ar dažiem dzinējiem nobrauc 300 km, un dažiem tas prasīs tikai pusi porcijas. Sākotnējais nodoms bija izstrādāt divu masu spararatus, kas izturētu līdz tādam pašam vecumam (km) kā visa automašīna. Diemžēl patiesībā spararats bieži jāmaina daudz agrāk, daudzas reizes pirms sajūga diska. Papildus motora konstrukcijai un pašam dubultmasas spararatam diriģents būtiski ietekmē tā kalpošanas laiku. Visas situācijas, kas izraisa sitienu vienā vai otrā virzienā, samazina tā kalpošanas laiku.

Lai pagarinātu divmasu spararata kalpošanas laiku, nav ieteicams bieži vadīt dzinēja nepietiekamu pagriežamību (īpaši zem 1500 apgr./min.), spēcīgi nospiest sajūgu (vēlams, nepārslēdzot pārnesumus), nevis pārslēgt dzinēju uz leju (t.i., bremzēt). dzinējs). tikai saprātīgā ātrumā). Bieži gadās, ka ar ātrumu 80 km / h jūs ieslēdzat nevis otro, bet trešo vai ceturto pārnesumu un pakāpeniski pārslēdzat uz zemāku pārnesumu). Daži ražotāji iesaka (šajā gadījumā VW), ja automašīna tiek novietota stāvēšanai ar stāvošu automašīnu uz lēzena krasta, vispirms ir jānovelk rokas bremze un pēc tam jāieslēdz pārnesums (atpakaļgaitas vai XNUMX. pārnesums). Pretējā gadījumā transportlīdzeklis nedaudz izkustēsies un divmasu spararats nonāks tā sauktajā pastāvīgā iedarbībā, izraisot spriedzi (atsperu izstiepšanos). Tāpēc ir ieteicams neizmantot kalna ātrumu, un, ja tā, tad tikai pēc automašīnas bremzēšanas ar rokas bremzi, lai neradītu vieglu kustību un tai sekojošu ilgstošu slodzi - transmisijas sistēmas slēgšanu, t.i., divmasu spararatu. . Arī sajūga diska temperatūras paaugstināšanās ir tieši saistīta ar divmasu spararata kalpošanas laika samazināšanos. Sajūgs pārkarst, it īpaši, velkot smagu piekabi vai citu transportlīdzekli, braucot bezceļā utt. Sajūgs atbloķēsies pats, pat ja dzinējs ir salūzis. Jāņem vērā, ka sajūga diska izstarotais siltums noved pie dažādu spararata detaļu pārkaršanas (īpaši, ja tā ir smērvielas noplūde), kas vēl vairāk negatīvi ietekmē kalpošanas laiku.

Remonts - divmasu spararata nomaiņa un nomaiņa pret parasto spararatu

Nav tādas lietas kā pārmērīgi nolietota spararata remonts. Remonts ietver spararata nomaiņu kopā ar sajūga komplektu (lameles, kompresijas atspere, gultņi). Viss remonts ir diezgan darbietilpīgs (apmēram 8-10 stundas), kad ir nepieciešams demontēt ātrumkārbu un dažreiz pat dzinēju. Protams, nedrīkst aizmirst arī par finansēm, kur lētākie spararati tiek pārdoti par aptuveni 400 eiro, dārgākie – vairāk nekā 2000 eiro. Kāpēc jāmaina sajūga disks, kas joprojām ir labā stāvoklī? Bet vienkārši tāpēc, ka, veicot sajūga diska apkopi, tas ir tikai laika jautājums, un šis laikietilpīgais process, kas ir vairākas reizes dārgāks nekā sajūga disks, būs jāatkārto. Nomainot spararatu, ir lietderīgi noskaidrot, vai ir kāda izsmalcinātāka versija, kas spēj nobraukt vairāk jūdžu — to, protams, atbalsta un apstiprinājis transportlīdzekļa ražotājs.

Ļoti bieži jūs varat atrast informāciju par divu masu spararata nomaiņu pret klasisko, kurā tiek izmantotas lameles ar vērpes amortizatoru. Kā jau minēts iepriekšējos rakstos, divmasu spararats papildus savām ērtajām funkcijām veic arī vērpes vibrācijas slāpētāja funkciju, kas negatīvi ietekmē motora (kloķvārpstas) vai pārnesumkārbas kustīgo daļu stāvokli. Zināmā mērā vibrācijas slāpēšanu var novērst arī pati atsperes plāksne, taču tā nevar nodrošināt tādu pašu veiktspēju kā daudz jaudīgākā un sarežģītākā divu masu spararats. Turklāt, ja tas būtu tik vienkārši, to jau sen būtu praktizējuši automašīnu ražotāji un to finanšu īpašnieki, kuri pastāvīgi strādā, lai samazinātu izmaksas. Tāpēc parasti nav ieteicams dubultmasas spararatu nomainīt ar vienas masas spararatu.

Nenovērtējiet par zemu nolietota spararata nomaiņu

Stingri nav ieteicams atlikt pārmērīgi nolietota spararata nomaiņu. Papildus iepriekš minētajām izpausmēm pastāv jebkuras spararata daļas atslābuma (atdalīšanās) risks. Papildus paša spararata iznīcināšanai var tikt nāvējoši bojāts arī motors vai transmisija. Pārmērīgs spararata nodilums ietekmē arī motora apgriezienu skaita sensora pareizu darbību. Atsperu elementiem pakāpeniski nolietojoties, abas spararata daļas arvien vairāk novirzās, līdz tās neatbilst vadības blokā noteiktajām pielaidēm. Dažreiz tas noved pie kļūdas ziņojuma, un dažreiz, gluži pretēji, vadības bloks mēģina pielāgot un vadīt motoru, pamatojoties uz nepareiziem datiem. Tas noved pie sliktiem darbības rādītājiem un sliktākajā gadījumā-problēmām ar darbības uzsākšanu. Šī problēma ir īpaši izplatīta vecākiem dzinējiem, kur kloķvārpstas sensors nosaka kustību dubultmasas spararata izejas pusē. Ražotāji ir novērsuši šo problēmu, mainot sensora stiprinājumu, tāpēc jaunākos dzinējos tas nosaka kloķvārpstas apgriezienu skaitu pie spararata ieejas.