Почему обычный машет без устали, а двухмассовый быстро сдается

97102
Почему обычный машет без устали, а двухмассовый быстро сдается

Запуск двигателя, при котором венцу маховика отводится роль ведомой шестерни в зубчатом зацеплении со стартером, а также передача крутящего момента от мотора к трансмиссии в качестве упорного диска сцепления - важные, но не главные функции маховика.

В конце концов электростартер и фрикционное сцепление появились позже автомобиля, а маховик существовал с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания, и вот почему. Рабочий процесс в цилиндрах автомобильного двигателя состоит из чередования четырех тактов, из которых три являются подготовительными и лишь один, когда происходит расширение продуктов сгорания топлива, по-настоящему рабочий. Он собственно и называется рабочим ходом. Благодаря маховику после самого первого рабочего хода, состоявшегося в одном из цилиндров, коленчатый вал продолжает вращение, необходимое для совершения подготовительных тактов, без чего невозможно осуществление рабочих ходов в других цилиндрах двигателя.

Говоря проще, маховик аккумулирует часть механической энергии, выработанной при рабочем ходе. Затем она расходуется на преодоление сопротивления впуску горючей смеси (бензиновые двигатели с внешним смесеобразованием) или воздуха (дизели и бензиновые двигатели с прямым впрыском) и их последующее сжатие до высокого давления. Быть аккумулятором энергии и есть главное назначение маховика.

Однако из-за тех же периодически повторяющихся в цилиндрах процессов впуска, сжатия и сгорания, сначала затормаживающих, а затем разгоняющих коленвал, вращается он неравномерно. Неравномерное вращение коленвала порождает крутильные колебания, которые создают вибрации и дополнительные нагрузки на детали трансмиссии. При резонансе нагрузки от крутильных колебаний достигают особо опасных значений.

Во избежание неприятностей, вызываемых резонансными перегрузками, применяются гасители крутильных колебаний, которые вплоть до середины 1980-х годов встраивались только в ведомые диски сцепления.

В гасителе крутильные колебания демпфируются пружинами, расположенными по кругу в специальных отверстиях, предусмотренных в составной ступице ведомого диска сцепления. Но помимо демпфирования (вспомним, например, как работают пружины и амортизаторы в подвеске) колебания нужно также гасить. Эта задача возложена на фрикционную часть гасителя (не путать с фрикционными накладками на ведомом диске), которой сама ступица ведомого диска и является. Во фрикционной части энергия крутильных колебаний превращается в тепло и рассеивается в окружающее пространство. 

Увы, всему свое время, а времена, как известно, меняются. Бытует мнение, что причиной изменения конструкции гасителя стали более высокие требования, предъявляемые к комфорту водителя и пассажиров. Иными словами, пользователей перестал устраивать уровень вибраций, которые, сколько их ни гаси, имели место особенно в зоне резонансных частот, находящейся в диапазоне примерно 1100-1500 об/мин, а производители, получается, пошли пользователям навстречу.

Однако главное опять-таки было не в этом. Выросли мощности двигателей, изменилась амплитуда давлений в цилиндрах и сил, передающихся трансмиссии. Компенсировать это увеличением количества и изменением расположения демпферных пружин, отнеся их подальше от оси вращения коленвала, не позволяли размеры ступицы ведомого диска сцепления. Классический гаситель крутильных колебаний перестал справляться со своими обязанностями. Пришлось искать для него другое место.

Результатом поисков стало появление двухмассовых маховиков. Ведомый диск сцепления лишился гасителя, зато вместо примитивного чугунного "блина", каковым, по сути, являлся прежний маховик, возникла куда более сложная конструкция, состоящая из двух дисков и размещенной между ними демпферной системы, пружины которой располагались в канале, выполненном в первом из дисков. Этот диск, как и раньше, прикреплен к фланцу коленчатого вала, зато второй мог перемещаться вокруг оси коленвала.

Одновременно такое разделение масс позволило повлиять на резонансные частоты. Подбором массы второго диска и жесткости пружин можно добиться их уменьшения до 300-500 об/мин. На таких оборотах двигатель работает буквально нескольких мгновений, когда запускается или глушится. Но нижняя граница скоростей, с которыми вращается коленвал остальное время, находится выше. В результате уменьшаются вибрации и шум, агрегаты трансмиссии становятся практически не подверженными перегрузкам от крутильных колебаний. Это были плюсы добавления маховику еще одной функции к уже имеющимся, но вскоре обнаружились и минусы.

О том, что двухмассовая конструкция не выдержала проверку на надежность и долговечность, свидетельствуют бюллетени, рассылаемые производителями на сервисные станции.

Основными причинами проблем производители называют большой пробег и неправильную эксплуатацию автомобиля, однако очевидно, что и сама конструкция двухмассового маховика не лишена изъянов. Ведомые диски сцепления с традиционной конструкцией гасителя до замены выдерживают в среднем 150-200 тыс. км. При этом замены они требуют, как правило, из-за естественного износа фрикционных накладок, а не из-за проблем с гасителем.

Двухмассовые же маховики не вызывают претензий лишь до 80-100 тыс. км, после чего риск их выхода из строя существенно увеличивается. 

Скорее всего, повинна в этом инерционность второго диска маховика, которая и делает демпферную начинку уязвимой к нагрузкам, вызываемым огрехами вождения, - недостаточно плавному включению сцепления, преждевременному переключению на высшие передачи, невключению низшей передачи при быстром разгоне, агрессивной езде с резкими сменами режимов работы двигателя и трансмиссии.

Опять-таки из-за силы инерции пружины гасителя прижимались к стенкам каналов и при работе не только изнашивались и ломались сами, но даже протирали маховики, невзирая на то, что ходили пружины в смазке.

Часто смазка просто вытекает из маховика, после чего нарушается его балансировка, а стало быть, появляются вибрации.

Остроты вопросу надежности и долговечности добавляет цена его решения. Минимальная стоимость двухмассовых маховиков в запчастях составляет 550-600 у.е. и далее по возрастающей в зависимости от модели автомобиля. При ремонте попутно желательно поменять ведомый диск сцепления и выжимной подшипник, несмотря на то что они могли бы еще послужить. 

Но если их не заменить сейчас, это придется сделать примерно через 50-70 тыс. км, для чего снова надо отсоединять коробку передач от двигателя, а такая работа сама по себе не может быть простой и дешевой. Без этой же работы не обойдешься и при ремонте обычного сцепления, но ведомый диск для большинства распространенных моделей машин обойдется в 30-100 у.е., выжимной подшипник, если не рассматривать варианты с встроенным в него гидроприводом, еще дешевле. Корзина же способна выдержать несколько замен ведомого диска, а одномассовый маховик, если ничего не случится с его зубчатым венцом, готов и вовсе пережить автомобиль.

Такая ситуация сделала актуальным вопрос: можно ли вместо двухмассового маховика поставить одномассовый? Ответ на него встречается в тех же бюллетенях производителей, однако, к сожалению, подобные рекомендации не распространяются на все автомобили без исключения. Опять-таки многое зависит от пробега, ведь для немалого числа автовладельцев 80-100 тыс. км означают 5 и даже больше лет беспроблемной эксплуатации двухмассовой конструкции, но при таком сроке эксплуатации затраты на замену кажутся терпимыми, а замена двухмассового маховика на одномассовый перестает выглядеть неоспоримо нужной с точки зрения экономии денежных средств. 

Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора и из открытых источников
ABW.BY

Благодарим за консультации и помощь в организации фотосъемки СТО "Трансматик-Сервис"

Цитировать
ABW.BY https://www.abw.by/photos/news/181177_1_350.jpg?v=0
Пожалуйста, подождите...