גלגל תנופה בעל מסה כפולה (כפול מסה) - עיקרון, עיצוב, סדרה
תוכן
במונח הסלנג לזבוב בעל מסה כפולה או כפולה, ישנו מכשיר הנקרא גלגל תנופה בעל מסה כפולה. מכשיר זה מאפשר העברת מומנט מהמנוע לתיבת ההילוכים ובהמשך לגלגלי הרכב. גלגל התנופה בעל המסה הכפולה משך תשומת לב ציבורית בשל תוחלת חייו המוגבלת לעתים קרובות. ההחלפה היא לא רק מייגעת, אלא גם דורשת עלויות כספיות, שכן הארנק מכיל בין כמה מאות לאלף יורו. בקרב נהגים, אתה יכול לעתים קרובות לשמוע את השאלה למה משמשות מכוניות דו גלגליות, כאשר לא היו בעיות במכוניות.
קצת תיאוריה והיסטוריה
מנוע הבעירה הפנימית ההדדית הוא מכונה מורכבת יחסית, שפעולתה מופסקת בשלב. מסיבה זו, גלגל תנופה מחובר לגל הארכובה, שתפקידו לצבור אנרגיה קינטית מספקת כדי להתגבר על התנגדויות פסיביות במהלך משיכות דחיסה (לא עובד). כך משיגים בין היתר את האחידות הנדרשת של המנוע. המנוע פועל בצורה מאוזנת יותר ככל שלמנוע יש יותר צילינדרים או גלגל התנופה הגדול (הכבד יותר). עם זאת, גלגל תנופה כבד יותר מפחית את יכולת השרידות של המנוע ומפחית את מוכנותו להסתובב במהירות. ניתן לראות תופעה זו, למשל, עם מנוע 1,4 TDi או 1,2 HTP. עם גלגל תנופה חזק יותר, מנועי שלושה צילינדרים אלה פועלים לאט יותר ומאטים גם הם. החיסרון של התנהגות זו הוא, למשל, החלפות הילוכים איטיות יותר. הרכב הצילינדרים (בליין, מזלג או בוקסר) משפיע בנוסף על גודל גלגל התנופה. מנוע גלגל מנוגד הוא, באופן עקרוני, הרבה יותר מאוזן מאשר, למשל, מנוע ארבעה צילינדרים בשורה. לכן, יש לו גם גלגל תנופה קטן יותר ממנוע משולב בעל ארבעה צילינדרים. גודל גלגל התנופה משפיע גם על עקרון הבעירה, למשל, מנועי דיזל מודרניים כמעט תמיד זקוקים לגלגל תנופה. בהשוואה למקבילים בנזין, למנועי דיזל יש בדרך כלל יחס דחיסה גבוה בהרבה, שמעליו הם צורכים הרבה יותר עבודה - האנרגיה הקינטית של גלגל תנופה מסתובב.
האנרגיה הקינטית Ek המשויכת לגלגל תנופה מסתובב מחושבת באמצעות הנוסחה הבאה:
Ec = 1/2·J ω2
(איפה J הוא רגע האינרציה של הגוף סביב ציר הסיבוב, ω היא מהירות הסיבוב הזוויתית של הגוף).
פירים מאזנים גם מסייעים לחסל פעולה לא אחידה, אך הם דורשים עבודה מכנית מסוימת כדי להניע אותם. בנוסף לחוסר אחידות, החזרה התקופתית של ארבע התקופות מובילה גם לרטט פיתול, אשר משפיע לרעה על הכונן והשידור. המסה האינרלית הרגילה של מנוע בעירה פנימית מורכבת מהמוני האינרציה של חלקי מנגנון הארכובה (פירים שיווי משקל), גלגל תנופה ומצמד. עם זאת, זה לא מספיק כדי לסלק רעידות לא רצויות במקרה של מנועי דיזל חזקים ובעיקר פחות גליליים. כתוצאה מכך, יש להגן על תיבת ההילוכים ומערכת ההנעה כולה מפני תופעות לוואי אלו, שכן תהודה מוגזמת עלולה להתרחש במהירויות מסוימות, וכתוצאה מכך עומס מוגזם על גל הארכובה וההולכה, רעידות גוף לא נעימות וזמזום פנים הרכב. ניתן לראות זאת בבירור בתרשים שלהלן, המציג את משרעת הרטט של המנוע והתיבת ההילוכים עם גלגלי תנופה מקובלים וכפולים. לרעידות של גל הארכובה ביציאה מהמנוע ותנודות בכניסה לתיבת ההילוכים יש אותן אמפליטודות ותדרים כמעט. במהירויות מסוימות, תנודות אלה חופפות, מה שמוביל לסיכונים ולביטויים הבלתי רצויים המציינים.
ידוע שמנועי דיזל חזקים משמעותית ממנועי בנזין ולכן חלקיהם כבדים יותר (מנגנון ארכובה, מוטות חיבור וכו'). גודל ואיזון של מנוע כזה הוא בעיה ממש מורכבת, שהפתרון שלה מורכב מסדרה של אינטגרלים ונגזרות. בקצרה, מנוע בעירה פנימית מורכב ממספר רכיבים שלכל אחד משקל וקשיחות משלו, היוצרים יחד מערכת של קפיצי פיתול. מערכת כזו של גופי חומר, המחוברים על ידי קפיצים, נוטה להתנודד בתדרים שונים במהלך הפעולה (תחת עומס). הרצועה המשמעותית הראשונה של תדרי תנודה נמצאת בטווח של 2-10 הרץ. תדירות זו יכולה להיחשב טבעית והיא כמעט ואינה נתפסת על ידי אדם. פס התדרים השני הוא בטווח של 40-80 הרץ, ואנו תופסים את הרעידות הללו כרעידות, ואת הרעש כשאגה. המשימה של המעצבים היא לבטל את התהודה הזו (40-80 הרץ), שמשמעותה בפועל מעבר למקום שבו אדם הרבה פחות לא נעים (בערך 10-15 הרץ).
המכונית מכילה מספר מנגנונים המבטלים רעידות ורעשים לא נעימים (בלוקים שקטים, גלגלות, בידוד רעשים), ובבסיסו מצמד חיכוך דיסק רגיל קלאסי. בנוסף להעברת מומנט, המשימה שלו היא גם לשכך רעידות פיתול. הוא מכיל קפיצים שבמקרה של רטט לא רצוי, דוחסים וסופגים את רוב האנרגיה שלו. במקרה של רוב מנועי הבנזין, כושר הספיגה של מצמד אחד מספיקה. כלל דומה חל על מנועי דיזל עד אמצע שנות ה-90, כאשר ה-1,9 TDi האגדית עם המשאבה הסיבובית של Bosch VP הספיקה עם מצמד קונבנציונלי וגלגל תנופה חד-מסתי קלאסי.
עם זאת, עם הזמן, מנועי דיזל החלו לספק יותר ויותר הספק בשל פחות ופחות נפח (מספר צילינדרים), תרבות פעולתם עלתה לידי ביטוי, ואחרון חביב, הלחץ על גלגל תנופת המסור. "פיתחה גם יותר ויותר תקנים סביבתיים. באופן כללי, שיכוך רעידות פיתול כבר לא יכול היה להיעשות על ידי הטכנולוגיה הקלאסית, ולכן הצורך בגלגל תנופה דו-מסה הפך להיות הכרח. החברה הראשונה שהציגה את גלגל התנופה בעל המסה הכפולה ZMS (Zweimassenschwungrad) הייתה LuK. הייצור ההמוני שלה החל בשנת 1985, ו- BMW הגרמנית הייתה יצרנית הרכב הראשונה שהראתה עניין במכשיר החדש. גלגל התנופה בעל המסה הכפולה עבר מספר שיפורים מאז, כאשר רכבת ההילוכים הפלנטרית ZF-Sachs נחשבת כיום למתקדמת ביותר.
גלגל תנופה כפול מסה - עיצוב ותפקוד
גלגל תנופה בעל מסה כפולה מתפקד למעשה כמו גלגל תנופה קונבנציונלי, שמבצע גם את הפונקציה של שיכוך רעידות פיתול ובכך מבטל במידה רבה רעידות ורעש לא רצויים. גלגל התנופה הדו-מסתי שונה מהקלאסי בכך שחלקו העיקרי - גלגל התנופה - מחובר בגמישות לגל הארכובה. לכן, בשלב הקריטי (עד לשיא הדחיסה) הוא מאפשר האטה מסוימת של גל הארכובה, ואז שוב (במהלך ההתרחבות) האצה מסוימת. עם זאת, מהירות גלגל התנופה עצמו נשארת קבועה, ולכן גם המהירות במוצא תיבת ההילוכים נשארת קבועה וללא רעידות. גלגל התנופה כפול המסה מעביר את האנרגיה הקינטית שלו באופן ליניארי לגל הארכובה, כוחות התגובה הפועלים על המנוע עצמו חלקים יותר, ושיאי הכוחות הללו נמוכים בהרבה, כך שהמנוע גם רוטט ומטלטל פחות את שאר המנוע. גוּף. החלוקה לאינרציה ראשונית בצד המנוע ואינרציה משנית בצד תיבת ההילוכים מגדילה את מומנט האינרציה של החלקים המסתובבים של תיבת ההילוכים. זה מעביר את תחום התהודה לתחום תדרים (סל"ד) נמוך יותר ממהירות הסרק ובכך הוא מחוץ לתחום מהירויות הפעולה של המנוע. בדרך זו, תנודות הפיתול שנוצרות על ידי המנוע מופרדות מההילוכים, רעש ההילוכים ושאגת הגוף אינם מתרחשים יותר. בשל העובדה שהחלקים הראשוניים והמשניים מחוברים באמצעות בולם רעידות פיתול, ניתן להשתמש בדיסק מצמד ללא מתלה פיתול.
גלגל התנופה בעל המסה הכפולה משמש גם כבולם זעזועים כביכול. פירוש הדבר שהוא עוזר לבלום את פגיעות המצמד במהלך העברות הילוכים (כאשר יש לאזן את מהירות המנוע עם מהירות הגלגל) וכן עוזר להתנעות חלקות יותר. עם זאת, האלמנטים הגמישים (קפיצים) בגלגל תנופה דו-מסתי מתעייפים כל הזמן ומאפשרים לגלגל התנופה לנוע רחב וקל יותר ביחס לגל הארכובה. הבעיה נוצרת כשהם כבר עייפים - הם נשלפים לגמרי. בנוסף למתיחה של הקפיצים, שחיקה של גלגל התנופה פירושה גם דחיפת החורים בפיני הנעילה החוצה. לפיכך, גלגל התנופה לא רק שאינו מעכב תנודות (תנודות), אלא להיפך, יוצר אותן. עצירות בגבולות הקיצוניים של סיבוב גלגל התנופה מתחילות להופיע, לרוב כמו מהמורות בעת העברת הילוכים, התנעה, רק בכל המצבים שבהם המצמד מחובר או מנותק, או בעת החלפת מהירות. הבלאי יופיע גם כסטארט-אפים מקרטעים, רטט מוגזם ורעש בסביבות 2000 סל"ד, או רטט מוגזם במצב סרק. באופן כללי, גלגלי מסה כפולה חווים מתח גדול בהרבה במנועים פחות גליליים (למשל שלושה/ארבעה צילינדרים) שבהם חוסר האחידות גדול בהרבה מאשר במנועי שישה צילינדרים.
מבחינה מבנית, גלגל תנופה בעל מסה כפולה מורכב מגלגל תנופה ראשוני, גלגל תנופה משני, בולם פנימי ובולם חיצוני.
כיצד להשפיע / להאריך את חיי גלגל תנופה כפול מסה?
חיי גלגל התנופה מושפעים מעיצובו וכן מתכונות המנוע בו הוא מותקן. אותו גלגל תנופה מאותו יצרן רץ 300 ק"מ בכמה מנועים, ובחלקו הוא ייקח רק חצי מנה. הכוונה המקורית הייתה לפתח גלגלי תנופה בעלי מסה כפולה שתשרוד עד אותו גיל (ק"מ) כמו המכונית כולה. למרבה הצער, במציאות, גלגל התנופה לעתים קרובות צריך להיות מוחלף הרבה יותר מוקדם, הרבה פעמים לפני דיסק המצמד. בנוסף לעיצוב המנוע ולגלגל התנופה בעל המסה הכפולה עצמה, למוליך יש השפעה משמעותית על חיי השירות שלו. כל המצבים המובילים להעברת מכה בכיוון זה או אחר מצמצמים את חיי השירות שלה.
על מנת להאריך את חיי גלגל התנופה הכפול, לא מומלץ להניע בתדירות גבוהה בתת-היגוי של המנוע (במיוחד מתחת ל-1500 סל"ד), ללחוץ חזק על המצמד (רצוי ללא העברה בעת החלפת הילוכים), ולא להוריד את המנוע (כלומר בלם) המנוע). רק במהירות סבירה). לעתים קרובות קורה שבמהירות של 80 קמ"ש אתה מפעיל לא הילוך שני, אלא שלישי או רביעי ומעביר בהדרגה להילוך נמוך יותר). חלק מהיצרנים ממליצים (במקרה זה VW) שאם המכונית חונה עם מכונית נייחת על גדה עדינה, יש להפעיל תחילה את בלם היד ולאחר מכן לשלב הילוך (הילוך אחורי או הילוך XNUMX). אחרת, הרכב יזוז קלות וגלגל התנופה הדו-מסתי ייכנס לחיבור קבוע כביכול, ויגרום למתח (מתיחה של הקפיצים). לכן, מומלץ לא להשתמש במהירות גבעה, ואם כן, רק לאחר בלימת המכונית עם בלם יד, כדי לא לגרום לתנועה קלה ובעקבותיה עומס ארוך טווח - סגירת מערכת ההילוכים, כלומר גלגל תנופה כפול מסה. . עלייה בטמפרטורה של דיסק המצמד קשורה ישירות גם להפחתת חיי גלגל התנופה הדו-מסתי. המצמד מתחמם יתר על המידה, במיוחד בעת גרירת נגרר כבד או רכב אחר, נסיעה בשטח וכו'. המצמד יפתח את הנעילה גם אם המנוע נשבר. יש לציין כי חום קורן מדיסק המצמד מוביל להתחממות יתר של רכיבי גלגל תנופה שונים (במיוחד אם מדובר בדליפת חומר סיכה), מה שמשפיע לרעה עוד יותר על חיי השירות.
תיקון - החלפת גלגל תנופה כפול מסה והחלפה לגלגל תנופה קונבנציונלי
אין דבר כזה תיקון גלגל תנופה בלוי מדי. התיקון כולל החלפת גלגל התנופה יחד עם מכלול המצמד (למלות, קפיץ דחיסה, מיסבים). כל התיקון הוא עמל למדי (כ-8-10 שעות), כאשר יש צורך לפרק את תיבת ההילוכים, ולפעמים אפילו את המנוע. כמובן שאסור לשכוח את הפיננסים, שם נמכרים גלגלי התנופה הזולים ביותר בכ-400 יורו, היקרים ביותר - יותר מ-2000 יורו. למה להחליף דיסק קלאץ' שעדיין במצב טוב? אבל פשוט כי כשמטפלים בדיסק קלאץ', זה רק עניין של זמן עד שהוא יעבור, ותצטרך לחזור על התהליך הארוך הזה, יקר פי כמה מהדיסק המצמד. כאשר מחליפים גלגל תנופה, כדאי לבדוק האם יש גרסה משוכללת יותר שיכולה להתמודד עם יותר קילומטרים - נתמכת ומאושרת על ידי יצרן הרכב כמובן.
לעתים קרובות מאוד אתה יכול למצוא מידע על החלפת גלגל תנופה דו-מסה עם קלאסי, שבו משתמשים במבניות עם בולם פיתול. כפי שכבר צוין במאמרים קודמים, גלגל תנופה בעל מסה כפולה, בנוסף לתפקודיו הנוחים, מבצע גם את תפקידו של בולם רעידות פיתול, המשפיע לרעה על מצב החלקים הנעים של המנוע (גל הארכובה) או תיבת ההילוכים. במידה מסוימת ניתן גם לבטל את שיכוך הרטט על ידי הלוח המזויף עצמו, אך הוא אינו יכול לספק את אותו הביצועים כמו גלגל תנופה בעל המסה הכפולה הרבה יותר חזק ומורכב. בנוסף, אם זה היה כל כך פשוט, זה היה מתורגל מזמן על ידי יצרניות הרכב ובעליהם הפיננסיים, שפועלים כל הזמן להוזיל עלויות. לכן בדרך כלל לא מומלץ להחליף את גלגל התנופה של המסה הכפולה בגלגל תנופה יחיד.
אל תזלזלו בהחלפת גלגל תנופה שחוק
מאוד לא מומלץ לדחות את החלפת גלגל תנופה שחוק מדי. בנוסף לביטויים שלעיל, קיים סיכון להתרופפות (הפרדה) של כל חלק בגלגל התנופה. בנוסף להריסת גלגל התנופה עצמו, המנוע או תיבת ההילוכים עלולים להיפגע אנושות. שחיקה מוגזמת של גלגל תנופה משפיעה גם על הפעולה הנכונה של חיישן מהירות המנוע. ככל שאלמנטים קפיציים נשחקים בהדרגה, שני חלקי גלגל התנופה מתפנים יותר ויותר עד שהם מחוץ לטולרנסים שנקבעו ביחידת הבקרה. לפעמים הדבר מוביל להודעת שגיאה, ולפעמים, להיפך, יחידת הבקרה מנסה להתאים ולשלוט במנוע על סמך נתונים שגויים. זה מוביל לביצועים ירודים ובמקרה הגרוע ביותר לבעיות הפעלה. בעיה זו נפוצה במיוחד במנועים ישנים שבהם חיישן גל ארכובה מזהה תנועה בצד הפלט של גלגל התנופה בעל המסה הכפולה. היצרנים ביטלו בעיה זו על ידי שינוי הרכבה של החיישן, כך שבמנועים חדשים יותר היא מזהה את מהירות גל הארכובה בכניסת גלגל התנופה.
