Çift kütleli (çift kütleli) volan - prensip, tasarım, seri

Çift kütleli veya çift kütleli sinek için kullanılan argo terimle, çift kütleli volan adı verilen bir cihaz vardır. Bu cihaz, torkun motordan şanzımana ve ayrıca aracın tekerleklerine iletilmesini sağlar. Çift kütleli volan, genellikle sınırlı ömrü nedeniyle halkın dikkatini çekmiştir. Değişim sadece zahmetli değil, aynı zamanda cüzdan birkaç yüz ila bin avro içerdiğinden finansal maliyetler de gerektiriyor. Sürücüler arasında, bir zamanlar arabalarla ilgili herhangi bir sorun olmadığında, iki tekerlekli arabaların ne için kullanıldığı sorusunu sıklıkla duyabilirsiniz.

Biraz teori ve tarih

Pistonlu içten yanmalı motor, çalışması fazda kesintiye uğrayan nispeten karmaşık bir makinedir. Bu nedenle, görevi sıkıştırma darbeleri (çalışmayan) sırasında pasif dirençlerin üstesinden gelmek için yeterli kinetik enerjiyi biriktirmek olan krank miline bir volan bağlanmıştır. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, motorun gerekli homojenliğini sağlar. Motor ne kadar çok silindire sahipse veya volan ne kadar büyükse (ağır) motor o kadar dengeli çalışır. Bununla birlikte, daha ağır bir volan, motorun beka kabiliyetini azaltır ve hızlı dönmeye hazır olma durumunu azaltır. Bu fenomen, örneğin 1,4 TDi veya 1,2 HTP motorda gözlemlenebilir. Daha güçlü bir volana sahip olan bu üç silindirli motorlar daha yavaş çalışır ve aynı zamanda yavaşlar. Bu davranışın dezavantajı, örneğin daha yavaş vites değişimleridir. Volanın boyutu ayrıca silindirlerin bileşiminden de etkilenir (sıralı, çatal veya boksör). Karşılıklı silindirli karşıt silindirli bir motor prensip olarak sıralı dört silindirli bir motordan çok daha dengelidir. Bu nedenle, karşılaştırılabilir bir sıralı dört silindirli motordan daha küçük bir volana sahiptir. Volanın boyutu ayrıca yanma prensibini de etkiler, örneğin modern dizel motorlar neredeyse her zaman bir volana ihtiyaç duyar. Benzinli muadilleriyle karşılaştırıldığında, dizel motorlar tipik olarak çok daha yüksek bir sıkıştırma oranına sahiptir ve bunun üzerinde önemli ölçüde daha fazla iş tüketirler - dönen bir volanın kinetik enerjisi.

Dönen bir volanla ilişkili kinetik enerji Ek, aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Ec = 1/2·J ω2

(nerede J cismin dönme ekseni etrafındaki atalet momentidir, ω cismin açısal dönüş hızıdır).

Denge milleri ayrıca düzensiz çalışmayı ortadan kaldırmaya yardımcı olur, ancak onları hareket ettirmek için belirli miktarda mekanik çalışma gerektirirler. Pürüzlülüğe ek olarak, dört periyodun periyodik olarak tekrarı da tahrik ve şanzımanı olumsuz etkileyen burulma titreşimine yol açar. Bir içten yanmalı motorun normal atalet kütlesi, krank mekanizması (denge milleri), volan ve debriyaj parçalarının atalet kütlelerinden oluşur. Ancak bu, güçlü ve özellikle daha az silindirik dizel motorlarda istenmeyen titreşimleri ortadan kaldırmak için yeterli değildir. Sonuç olarak, şanzıman ve tüm tahrik sistemi bu olumsuz etkilerden korunmalıdır, çünkü belirli hızlarda aşırı rezonans meydana gelebilir, bu da krank mili ve şanzıman üzerinde aşırı strese, hoş olmayan vücut titreşimlerine ve araç içinde vızıltıya neden olur. Bu, konvansiyonel ve çift kütleli volanlarla motorun ve şanzımanın titreşim genliğini gösteren aşağıdaki şemada açıkça görülebilir. Motor çıkışındaki krank milinin titreşimleri ve şanzımanın girişindeki salınımlar pratik olarak aynı genlik ve frekanslara sahiptir. Belirli hızlarda, bu dalgalanmalar üst üste gelir ve bu da belirtilen istenmeyen risklere ve belirtilere yol açar.

Dizel motorların benzinli motorlardan önemli ölçüde daha güçlü olduğu, bu nedenle parçalarının (krank mekanizması, biyel kolları vb.) daha ağır olduğu yaygın bir bilgidir. Böyle bir motorun boyutlandırılması ve dengelenmesi, çözümü bir dizi integral ve türevden oluşan gerçekten karmaşık bir problemdir. Kısaca, bir içten yanmalı motor, her biri kendi ağırlığına ve sertliğine sahip olan ve birlikte bir burulma yayları sistemi oluşturan birkaç bileşenden oluşur. Yaylarla birbirine bağlanan böyle bir malzeme gövdesi sistemi, çalışma sırasında (yük altında) farklı frekanslarda salınım yapma eğilimindedir. Salınım frekanslarının ilk önemli bandı 2-10 Hz aralığındadır. Bu sıklık doğal kabul edilebilir ve pratik olarak bir kişi tarafından algılanmaz. İkinci frekans bandı 40-80 Hz aralığındadır ve biz bu titreşimleri titreşim, gürültüyü ise kükreme olarak algılarız. Tasarımcıların görevi, pratikte bir kişinin çok daha az rahatsız olduğu (yaklaşık 40-80 Hz) bir yere taşınmak anlamına gelen bu rezonansı (10-15 Hz) ortadan kaldırmaktır.

Araba, hoş olmayan titreşimleri ve gürültüyü (sessiz bloklar, kasnaklar, ses yalıtımı) ortadan kaldıran birkaç mekanizma içerir ve özünde klasik bir geleneksel disk sürtünmeli kavrama bulunur. Torku iletmeye ek olarak, görevi burulma titreşimlerini de sönümlemektir. İstenmeyen bir titreşim durumunda enerjisinin çoğunu sıkıştıran ve emen yaylar içerir. Çoğu benzinli motorda, bir debriyajın emme kapasitesi yeterlidir. Bosch VP döner pompalı efsanevi 90 TDi'nin geleneksel debriyaj ve klasik tek kütleli volanla yeterli olduğu 1,9'lı yılların ortalarına kadar benzer bir kural dizel motorlar için geçerliydi.

Bununla birlikte, zamanla, dizel motorlar, daha az hacim (silindir sayısı) nedeniyle giderek daha fazla güç sağlamaya başladı, çalışma kültürü ön plana çıktı ve son olarak, en az değil, "testere volanı üzerindeki baskı". " ayrıca giderek daha katı çevre standartları geliştirdi. Genel olarak, burulma titreşimlerinin sönümlenmesi artık klasik teknoloji ile sağlanamadı ve bu nedenle iki kütleli bir volan ihtiyacı bir zorunluluk haline geldi. ZMS (Zweimassenschwungrad) çift kütleli volanı tanıtan ilk şirket LuK oldu. Seri üretimi 1985'te başladı ve Alman BMW, yeni cihaza ilgi gösteren ilk otomobil üreticisi oldu. Çift kütleli volan, o zamandan beri bir dizi iyileştirmeden geçti ve şu anda en gelişmiş olarak kabul edilen ZF-Sachs planet dişli takımı.

Çift kütleli volan – tasarım ve fonksiyon

Çift kütleli bir volan pratikte geleneksel bir volan gibi işlev görür ve burulma titreşimlerini sönümleme işlevini de yerine getirir ve böylece istenmeyen titreşimleri ve gürültüyü büyük ölçüde ortadan kaldırır. Çift kütleli volan, ana parçasının - volanın - krank miline esnek bir şekilde bağlanmasıyla klasik olandan farklıdır. Bu nedenle, kritik aşamada (sıkıştırmanın zirvesine kadar), krank milinin bir miktar yavaşlamasına ve ardından (genleşme sırasında) bir miktar hızlanmasına izin verir. Ancak volanın kendi hızı sabit kaldığı için dişli kutusu çıkışındaki hız da sabit ve titreşimsiz kalır. Çift kütleli volan, kinetik enerjisini doğrusal olarak krank miline aktarır, motorun kendisine etki eden reaksiyon kuvvetleri daha yumuşaktır ve bu kuvvetlerin tepe noktaları çok daha düşüktür, bu nedenle motor da titreşir ve motorun geri kalanını daha az sallar. vücut. Motor tarafındaki birincil atalet ve dişli kutusu tarafındaki ikincil atalet olarak ayrılması, dişli kutusunun dönen parçalarının atalet momentini arttırır. Bu, rezonans aralığını rölanti devrinden daha düşük bir frekans (rpm) aralığına taşır ve bu nedenle motorun çalışma hızları aralığının dışındadır. Bu sayede motor tarafından üretilen burulma titreşimleri şanzımandan ayrılır ve şanzıman gürültüsü ve gövde gürültüsü artık oluşmaz. Birincil ve ikincil parçaların bir burulma titreşim sönümleyici ile bağlanması nedeniyle, burulma süspansiyonu olmayan bir kavrama diski kullanmak mümkündür.

Çift kütleli volan aynı zamanda bir amortisör olarak da işlev görür. Bu, vites geçişleri sırasında (motor hızının tekerlek hızıyla dengelenmesi gerektiğinde) debriyaj vuruşlarının sönümlenmesine yardımcı olduğu ve aynı zamanda daha yumuşak kalkışlara yardımcı olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, çift kütleli bir volandaki esnek elemanlar (yaylar) sürekli olarak yorulur ve volanın krank miline göre daha geniş ve daha kolay hareket etmesini sağlar. Sorun, zaten yorgun olduklarında ortaya çıkar - tamamen çekilirler. Volan aşınması, yayların gerilmesine ek olarak kilitleme pimlerindeki deliklerin dışarı itilmesi anlamına da gelir. Böylece volan salınımları (salınımları) azaltmakla kalmaz, aksine onları yaratır. Volan dönüşünün aşırı sınırlarında durmalar, çoğu zaman vites değiştirirken, çalıştırma sırasında, sadece debriyajın devreye girdiği veya ayrıldığı tüm durumlarda veya hız değiştirirken tümsekler olarak görünmeye başlar. Aşınma ayrıca sarsıntılı çalıştırma, 2000 rpm civarında aşırı titreşim ve gürültü veya rölantide aşırı titreşim olarak kendini gösterecektir. Genel olarak, çift kütleli volanlar, düzgünsüzlüğün altı silindirli motorlara göre çok daha fazla olduğu daha az silindirik motorlarda (örneğin üç/dört silindirli) çok daha fazla stres yaşar.

Yapısal olarak, çift kütleli bir volan, bir birincil volan, bir ikincil volan, bir iç amortisör ve bir dış amortisörden oluşur.

Çift Kütleli Volanın Ömrü Nasıl Etkilenir / Uzatılır?

Volan ömrü, tasarımının yanı sıra monte edildiği motorun özelliklerinden de etkilenir. Aynı üreticiden aynı volan, bazı motorlarda 300 km yol alırken, bazılarında sadece yarım porsiyon alacaktır. Asıl amaç, otomobilin tamamıyla aynı yaşa (km) kadar dayanabilecek çift kütleli volanlar geliştirmekti. Ne yazık ki, gerçekte, volanın genellikle debriyaj diskinden çok daha önce, birçok kez değiştirilmesi gerekir. Motorun tasarımına ve çift kütleli volanın kendisine ek olarak, iletkenin hizmet ömrü üzerinde önemli bir etkisi vardır. Bir darbenin bir yönde iletilmesine yol açan tüm durumlar hizmet ömrünü azaltır.

Çift Kütleli Volanın ömrünü uzatmak için sık sık motor önden savrulması (özellikle 1500 devirin altında), debriyaja sert basılması (tercihen vites değiştirirken vites değiştirmeden) ve motorun vites küçültülmemesi (yani fren) önerilmez. motor). sadece makul bir hızda). Genellikle 80 km / s hızda ikinci vitesi değil, üçüncü veya dördüncü vitese geçersiniz ve kademeli olarak daha düşük bir vitese geçersiniz). Bazı üreticiler (bu durumda VW), araç sabit bir araçla yumuşak bir eğimde park edilmişse, önce el freninin çekilmesini ve ardından bir vitese (geri veya XNUMX. vites) takılmasını önerir. Aksi takdirde, araç hafifçe hareket edecek ve çift kütleli volan sözde kalıcı kavramaya girerek gerginliğe (yayların gerilmesine) neden olacaktır. Bu nedenle, yokuş hızının kullanılmaması ve kullanılıyorsa, hafif bir harekete ve ardından uzun süreli yüke neden olmamak için yalnızca aracı el freni ile frenledikten sonra - şanzıman sistemini, yani çift kütleli bir volanı kapatmanız önerilir. . Debriyaj diskinin sıcaklığındaki bir artış, çift kütleli volanın ömründeki azalmayla da doğrudan ilişkilidir. Özellikle ağır bir römork veya başka bir araç çekerken, arazide sürerken vs. debriyaj aşırı ısınır. Motor bozulsa bile debriyaj kendi kendine kilitlenecektir. Debriyaj diskinden yayılan ısının çeşitli volan bileşenlerinin aşırı ısınmasına yol açtığına (özellikle yağ sızıntısı ise) ve bunun da hizmet ömrünü daha da olumsuz etkilediğine dikkat edilmelidir.

Onarım - çift kütleli volanın değiştirilmesi ve geleneksel bir volanla değiştirilmesi

Aşırı aşınmış bir volanın tamiri diye bir şey yoktur. Onarım, debriyaj tertibatı (lamel, sıkıştırma yayı, yataklar) ile birlikte volanın değiştirilmesini içerir. Şanzımanı ve hatta bazen motoru sökmek gerektiğinde tüm onarım oldukça zahmetlidir (yaklaşık 8-10 saat). Tabii ki, en ucuz volanların yaklaşık 400 avroya, en pahalısının - 2000 avronun üzerinde satıldığı finansı da unutmamalıyız. Hala iyi durumda olan bir debriyaj diskini neden değiştirmelisiniz? Ancak basitçe, bir debriyaj diskinin bakımı yapılırken diskin ortadan kalkmasının an meselesi olması ve debriyaj diskinden birkaç kat daha pahalı olan bu zaman alan işlemin tekrarlanması gerekeceği için. Bir volanı değiştirirken, elbette araç üreticisi tarafından desteklenen ve onaylanan, daha fazla kilometre taşıyabilecek daha sofistike bir versiyon olup olmadığına bakmak iyi bir fikirdir.

Çok sık olarak, iki kütleli bir volanı, burulma damperli lamellerin kullanıldığı klasik olanla değiştirme hakkında bilgi bulabilirsiniz. Önceki makalelerde daha önce belirtildiği gibi, çift kütleli bir volan, uygun işlevlerine ek olarak, motorun (krank mili) veya dişli kutusunun hareketli parçalarının durumunu olumsuz yönde etkileyen bir burulma titreşimi damperinin işlevini de yerine getirir. Bir dereceye kadar, titreşim sönümleme yaylı plakanın kendisi tarafından da ortadan kaldırılabilir, ancak çok daha güçlü ve karmaşık çift kütleli volan ile aynı performansı sağlayamaz. Ayrıca, bu kadar basit olsaydı, sürekli olarak maliyetleri düşürmek için çalışan otomobil üreticileri ve onların finansal sahipleri tarafından uzun süredir uygulanıyor olurdu. Bu nedenle, genellikle çift kütleli volanın tek kütleli volan ile değiştirilmesi önerilmez.

Aşınmış bir volanı değiştirmeyi hafife almayın

Aşırı aşınmış bir volanın değiştirilmesinin ertelenmesi kesinlikle önerilmez. Yukarıdaki belirtilere ek olarak, volanın herhangi bir parçasının gevşemesi (ayrılması) riski vardır. Volanın kendisini tahrip etmenin yanı sıra, motor veya şanzıman da ölümcül şekilde hasar görebilir. Aşırı volan aşınması, motor devri sensörünün doğru çalışmasını da etkiler. Yay elemanları yavaş yavaş aşındıkça, iki volan parçası, kontrol ünitesinde ayarlanan toleransların dışına çıkana kadar giderek daha fazla bükülür. Bazen bu bir hata mesajına yol açar ve bazen de tam tersine kontrol ünitesi motoru yanlış verilere göre uyarlamaya ve kontrol etmeye çalışır. Bu, düşük performansa ve en kötü durumda başlatma sorunlarına yol açar. Bu sorun, özellikle bir krank mili sensörünün çift kütleli volanın çıkış tarafında hareketi algıladığı eski motorlarda yaygındır. Üreticiler sensör montajını değiştirerek bu sorunu ortadan kaldırmıştır, bu nedenle daha yeni motorlarda volan girişindeki krank mili hızını algılar.