двухдисковый маховик что это
#113 Двухмассовый маховик – зачем нужен и почему ломается?
Сегодня почти 75 процентов новых автомобилей уже имеют двухмассовый маховик (DMF). Этот элемент применяется, прежде всего, в машинах с дизельными двигателями, но в последнее время он все чаще используется и в автомобилях с бензиновыми моторами. DMF устанавливается в паре с коробками с двойным сцеплением и с некоторыми вариаторами.
Двухмассовые маховики начали использоваться еще в середине 80-х годов, а широко стали применяться в конце 90-х годов ХХ века. Когда-то водители даже и не подозревали, что их автомобили уже оснащены виброгасителями данного типа, так как благодаря невысокой мощности двигателей двухмассовые маховики служили долго. Но с ростом производительности и ужесточением допустимых норм выбросов в выхлопных газах, ДМФ превратился в настоящий бич. Сегодня, в зависимости от стиля вождения, двухмассовые маховики выдерживают в среднем 150-250 тыс. км.
Практически каждая замена сцепления в современном автомобиле означает дополнительные инвестиции и в двухмассовый маховик. Часто после разборки выясняется, что узел настолько истощен, что у него нет никаких шансов продержаться столь же долго, как и второй комплект сцепления. А так как для замены DMF придется вновь все разбирать, то и приходится устанавливать новый маховик. К сожалению, эта операция увеличивает счет на 20-30 тыс. рублей, а некоторых случаях даже на 50 000 рублей. Такова цена комфорта и расплата за агрессивное вождение. Да, да, во многом водители виноваты сами в преждевременном износе маховика.
Зачем машине двухмассовый маховик?
Двухмассовый маховик – это не что иное, как мощный демпфер крутильных колебаний. Он заменил собой несколько небольших амортизирующих пружин, интегрированных в диск сцепления, который, в свою очередь, работал в паре с обычным одномассовым маховиком. Последний представлял собой массивный литой диск, в котором просто нечему было ломаться. А тем временем, с увеличением мощности и максимального крутящего момента, все более и более жесткие нормы выбросов в выхлопных газах вынудили адаптировать современные силовые агрегаты для движения на очень низких оборотах. Старые решения с такой задачей справиться уже не могли.
Двухмассовый маховик позволяет сгладить работу трансмиссии даже в самых неблагоприятных условиях. В машинах с обычным маховиком ускорение на высокой передаче с низкой скорости, как правило, вызывает сильные вибрации. Дальнейшее ускорение без переключения на низшую передачу практически невозможно. В современных же автомобилях с DMF такие симптомы заметить сложно, даже, несмотря на то, что мотор входит в «резонанс». Все благодаря мощным пружинам в двухмассовом маховике, поглощающим большую часть шума и вибраций.
Почему двухмассовый маховик изнашивается?
Вопреки расхожему мнению, главной причиной является не низкое качество изделия. Да, производители допускали ляпы. Один из самых громких, связан с оппозитными дизелями Subaru. Двухмассовый маховик разваливался вместе с диском сцепления при пробеге всего 40-80 тыс. км. Производитель до сих пор утверждает, что во всем виноваты сами водители. Не очень прочный двойной маховик в начале XXI века достался Фордам с двигателем 2.0 TDCi и автомобилям группы VAG с 7-ступенчатой коробкой DSG.
Тем не менее, главный враг двухмассовых маховиков – большой крутящий момент современных двигателей. Они отличаются более высоким давлением, господствующим в камере сгорания. Кроме того, силовые агрегаты созданы из легких сплавов, которые хуже подавляют вибрации.
Симптомы неисправности.
Обычно сначала появляются характерные звуки, которые отличаются в зависимости от типа повреждения. Например, разбалансировка в результате отрыва груза сопровождается громким жужжанием или гудением, нарастающим с увеличением оборотов. Стрекотание на холостом ходу, меняющее свою тональность, при нажатии педали сцепления, тоже является признаком неисправности маховика. А при износе демпфера появляются ощутимые подергивания и вибрации во время разгона с низких оборотов на высокой передаче. Посторонние шумы, возникающие при пуске и остановке двигателя, тоже не сулят ничего хорошего.
Однако с постановкой диагноза торопиться не стоит. Схожие симптомы могут проявлять и другие элементы, например, выхлопная система, тепловая защита, опоры двигателя и коробки передач, навесное оборудование.
Состояние DMF можно определить путем измерения осевого люфта, угла поворота и визуальной оценки состояния маховика. Правда, для этого придется демонтировать коробку, а это уже не просто и будет стоить дорого. Впрочем, прежде можно выполнить довольно простой тест: включить высокую передачу, замедлиться до скорости, соответствующей 1300-1500 об/мин, а затем нажать педаль газа в пол. Если никаких странных звуков не появилось, то, скорей всего, демпфер крутильных колебаний находится в хорошей форме. Не повторяйте данный тест слишком часто, так как в этот момент Вы сильно перегружаете маховик.
Восстановление маховика – за и против.
Если Вы уверены в том, что двухмассовый маховик рассыпался, то не остается ничего другого, как подготовиться к большим расходам. Если Вам не повезло и замена маховика для вашего автомобиля окажется слишком дорогой, то есть более дешевый вариант – регенерация (около 10 000 рублей). Но этот вариант имеет много противников, что неудивительно. Производители двухмассовых маховиков не предусматривают восстановительного ремонта, поэтому и не поставляют на рынок запасных частей для своих компонентов. Впрочем, в пользу сервисов, специализирующихся на подобном ремонте, говорит большой накопленный опыт и все более длинные гарантии (до 24 месяцев без ограничения пробега). Для многих владельцев в условиях кризиса – это наиболее экономически оправданное решение. Однако следует помнить, что гарантия действительна, если будет заменено и сцепление.
Что сокращает срок службы двойного маховика?
Большое влияние на длительность жизни ДМФ оказывает сам владелец, и прежде всего, его стиль вождения. Но это не все. Факторов, влияющих на долговечность этого узла, намного больше.
«Эко езда». Слишком частые переключения передач (что любят предлагать электронные помощники) и езда на границе «тряски» двигателя в долгосрочной перспективе смертельно опасны для маховика. Еще больше узел страдает во время разгона с очень низких оборотов.
Спортивная езда. То, что экономичный стиль вождения приканчивает маховик, не означает, что радикально иной стиль вождения будет полезнее. Резкие ускорения вызывают сильные рывки, которые тоже сильно нагружают демпфер крутильных колебаний.
Движения с нагрузкой. Буксировка прицепа или регулярные перевозки тяжестей в конечном счете разрушают не только сцепление, но и маховик. Происходит перегрев ДМФ, что в свою очередь приводит к утечке смазки из камеры, где работают пружины.
Городская езда. Больше всего нагрузок двухмассовый маховик испытывает при движении в рванном городском ритме. Постоянные трогания с места и разгоны – это настоящий вызов для маховика. Не менее вредным является постоянное выключение и запуск двигателя, поэтому систему «старт-стоп» рекомендуется использовать с головой и в меру.
Чип-тюнинг. Двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных нагрузок. Стандартный DMF может не выдержать более высоких нагрузок.
Техническое состояние автомобиля. Неровная работа двигателя, например, из-за неисправной системы впрыска – еще один источник вибраций, отягчающий жизнь маховика. Длительная эксплуатация с неисправным двигателем сокращает срок службы ДМФ.
Заключение.
Владельцы зачастую относятся к двухмассовому маховику, как к нечто плохому, от чего лучше избавиться при первой возможности. Однако, после установки комплекта с обычными маховиком, они в полной мере осознают, насколько хорошо DMF повышает уровень комфорта при вождении.
Устройство, принцип работы и ремонт двухмассового маховика
Основная функция маховика – передача через сцепление крутящего момента от коленчатого вала к трансмиссии. Также на его торцевую часть устанавливается зубчатый венец, за который стартер вращает КВ в момент запуска. Но не менее важен эффект сглаживания неравномерности вращения коленчатого вала, с которым лучше всего справляется двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel). Давайте рассмотрим его устройство, принцип работы, неисправности и методы их диагностирования.
Отличие одномассового маховика от двухмассового
Простейший маховик представляет собой чугунный диск с фрикционной площадкой для подвода ведомого диска сцепления, ступицей для крепления к фланцу коленвала и отверстиями для прикручивания корзины. На торец напрессовывается стальной зубчатый венец, с которым в момент пуска зацепляется шестерня бендикса стартера. Для лучшего сглаживания неравномерности вращения и снижения ударных нагрузок при подводе нажимного диска, в нем устанавливаются демпфирующие пружины.
Конструкция двухмассового маховика сложнее и включает в себя следующие элементы:
Природа пульсаций крутящего момента
Чем меньшее количество цилиндров, тем большей массы должен быть маховик. Связанно это с соотношением общего времени рабочего хода поршней к остальным тактам работы двигателя. Коленвал ускоряется только в момент рабочего хода поршня. Накопленная за это время кинетическая энергия маховика позволяет нивелировать замедление коленчатого вала при подходе поршня к Н.М.Т. после такта рабочего хода. Именно сглаживанием пульсаций крутящего момента достигается равномерная работа двигателя на низких оборотах. С увеличением количества цилиндров или повышением оборотов в единицу времени процентное соотношение эффективного ускорения коленвала к другим тактам увеличивается.
На низких и средних оборотах ДВС описанная неравномерность вращения коленчатого вала резонансными колебаниями отражается на узлах трансмиссии. На авто с МКПП крутильные колебания приводят к соударению контактных пар шестерен первичного, промежуточного и вторичного валов. Поэтому в движении на кузов передается низкочастотный звон, гул.
На втором графике видно, что коробка передач испытывает куда меньшие резонансные колебания. Помимо увеличения ресурса деталей трансмиссии, Dual Mass Flywheel повышает плавность хода и снижает шумовую нагрузку.
Как это работает?
Первичный и вторичный диски представляют собой две расцепленные массы. Они соединяются с помощью пружинно-демпфирующего механизма, закрепленного на подшипнике скольжения или шарикоподшипнике. Крутящий момент передается с помощью соединенного с ведомым диском фланца. Его выступы упираются в площадки торцов дуговых пружин.
Благодаря свободной посадке на подшипнике, диски могут вращаться относительно друг друга. Угол поворота ограничивается ходом пружины. Именно благодаря этому на ведомом диске гасятся крутильные колебания. При такой конструкции нажимной диск сцепления МКПП не требует установки демпфирующих пружин.
Усовершенствование конструкции
При возрастании крутящего момента двигателя для эффективного гашений крутильных колебаний необходимо утолщать либо увеличивать количество витков дуговых пружин. Но в случае неизменной величины установочного пространства ужесточение пружин снизит эффективность гашения колебаний на низких оборотах. Поэтому конструкторы прибегли к установке внутренних демпферов. Вмонтированные во фланце жесткие пружины работают только в зоне средних и высоких оборотах. В конструкции сохраняются мягкие дуговые пружины, которые сглаживают пульсации крутящего момента на холостом ходу и в зоне низких оборотов.
Последним усовершенствованием, получившим массовое распространение, стало включение в конструкцию маятникового гасителя колебаний. Как и в обычном Dual Mass Flywheel, в конструкции имеется первичная вращающаяся масса (связана с коленвалом) и вторичная (связана с трансмиссией). Но помимо витых дугообразных пружин, со стороны вторичной массы устанавливаются подвижные пластины – грузы центробежного маятника. Его принцип работы заключается в создании противофазных колебаний, которые на низких оборотах должны накладываться на инерционные колебания двигателя. Таким образом, происходит взаимное гашение колебаний и выравнивание скорости вращения коленчатого вала.
В режиме низких оборотов из-за естественных вращательных пульсаций грузы маятника раскачиваются. С повышением оборотов увеличивается центробежная сила, действующая на грузы. Под ее действием амплитуда раскачиваний уменьшается, а грузы замирают в наиболее отдаленной от оси вращения точке. В зависимости от производителя и модели маховика, в конструкцию включат 4-6 плавающих грузов.
Почему не стоит менять DMF на одномассовый?
Главный катализатор массового внедрения двухмассовых маховиков – современное стремление к даунсайзингу (та же мощность при меньшем объеме) и даунспидингу (больше крутящего момента на меньших оборотах двигателя). Справедливо заметить, что в прошлом было достаточно как дизельных ДВС с большим крутящим моментом, так и мощных бензиновых моторов; и все они прекрасно ездили с одномассовыми маховиками. Но те дизели проектировались с огромным запасом прочности, а атмосферные бензиновые ДВС оживали только на высоких оборотах.
Увеличение до 3 тыс. Атм. давления впрыска в системах Common Rail, внедрение непосредственного послойного впрыска на бензиновые моторы, впускные коллекторы переменной длины, турбины с изменяемой геометрией и прочие эффективные разработки повысили мощностные характеристики двигателей. Но возможность с самых низов получить от сгорания ТПВС большое количество энергии привела к колоссальным нагрузкам на КВ и трансмиссию.
Но чтобы двигатель мог потреблять меньше топлива, двигаясь на как можно более низких оборотах, необходимо эффективно гасить неравномерность вращения коленвала. Главная причина появления двухмассового маховика не комфорт водителя, а продление ресурса коленчатого вала и коробки передач в условиях жестких экологических норм.
Внимание! Не рекомендуем менять демпферный маховик на одномассовый, если производитель не регламентирует допустимость такой замены.
Возможные неприятные последствия:
Возможные неисправности и симптомы их проявления
Как правильно проверить?
Чтобы проделанная работа по снятию навесного оборудования и КПП не оказалась напрасной, в первую очередь проверьте систему питания, зажигания, навесное оборудование. Вполне вероятно, что причина неравномерной работы и посторонних шумов именно в них. Если основное подозрение упало на двухмассовый маховик, проверьте следующие характеристики:
Обязательно осмотрите корпус, уплотнительную мембрану и фрикционную поверхность на предмет описанных выше признаков перегрева и критичного износа.
Ремонт или реставрация?
Заводом-изготовителем не предполагается разборка и восстановление демпферных маховиков, поэтому части корпуса соединены заклепками. Соответственно, запчастей и деталей с ремонтными размерами для такого узла в общественном доступе нет. Но ввиду немалой стоимости оригинальных демпферов, услуга по восстановлению становится все популярней. Многие остаются довольны, но и тех, кто спустя пару десятков тысяч пробега повторно сталкивается с симптомами неисправности, также хватает.
Однозначный ответ на вопрос – реставрировать или менять, пока что дать сложно. Перед обращением в профильные мастерские, найдите реальных клиентов, которые после восстановления проехали как минимум 20-30 тыс. км. Если вы склоняетесь к замене, устанавливайте только узлы, которые поставляются производителем на конвейеры. Luk и Sachs – крупнейшие поставщики демпферных маховиков для Skoda, Volkswagen, Ford, BMW и многих других марок.
Внимание! При первых симптомах неисправного маховика его необходимо заменить. Если игнорировать признаки поломки, изношенный маховик быстро убьет сцепление, разобьет шлицы первичного вала и может стать причиной поломки коробки передач.
Что сокращает срок службы маховика?
Езда в натяг на низких оборотах – наиболее вредоносный для демпферного маховика режим работы. На авто с АКПП о балансе между сохранностью узлов и экономией топлива заботится ЭБУ коробки передач. На авто с МКПП вся ответственность лежит на водителе. Поэтому рекомендуем держать низкие обороты только для поддержания постоянной скорости. При обгоне либо подъемах обязательно переключайтесь на пониженную ступень. Из-за обилия крутящего момента, который доступен с самих низких оборотов, на современном авто вы можете даже не почувствовать возросшую нагрузку. Но детали КШМ и DMF при разгоне в натяг переживают сильнейшие нагрузки.
Не прибавят маховику ресурса и резкие старты с места, постоянное бросание педали сцепления и значительная форсировка двигателя. Износ подушек крепления КПП, двигателя, неисправность в системе зажигания или питания, при которой двигатель работает неровно, также значительно уменьшают срок службы демпферного маховика.
Двухмассовый маховик
Двухмассовый маховик
Демпферная система, призванная сглаживать колебания, применялась давно. Тот же маховик, представляющий собой тяжелый чугунный диск (или «блин») достаточно долгое время хорошо справлялся с крутильными колебаниями. Затем простая демпферная система появилась в дисках сцепления: она была проста, дешева и достаточно эффективна. Но с ростом мощности двигателей, уменьшения их размеров и масс, а также широкого распространения дизелей на легковых машинах и желания водителей наслаждаться высоким уровнем комфорта при езде, понадобилось создать более совершенную конструкцию для гашения крутильных колебаний. Кроме того, присутствие в конструкции автомобиля двухмассового маховика положительно сказывается на расходе топлива. Такой маховик значительно легче обыкновенного.
Назначение двухмассового маховика
Двухмассовый маховик представляет собой конструкцию, состоящую из двух дисков и находящейся между ними пружинной демпферной системы. Демпферная система необходима для гашения крутильных колебаний, возникающих при работе двигателя: при его запуске, остановке, при разгоне и отпускании акселератора. Дело в том, что двигатель внутреннего сгорания работает неравномерно, так как из четырех тактов, совершаемых за два оборота коленчатого вала, лишь один является рабочим. Во время такта расширения коленвал ускоряется, во время трех остальных – замедляется с различной степенью интенсивности.
По сравнению с обыкновенным маховиком и диском сцепления, снабженным демпфером, крутильные колебания холостого хода передаются на коробку передач, вызывая соударения контактных поверхностей зубцов шестерен. При этом водитель слышит звон коробки передач.
Как устроен двухмассовый маховик
Двухмассовые маховики устанавливаются на двигатели, работающие в паре с механическими коробками передач, преселективными «автоматами», оснащенными двойным сцеплением, и на дизельные моторы, работающие в паре с вариаторами (Audi Multitronic).
Оба диска (корпуса) двухмассового маховика соединены через демпфирующую систему и пару подшипников: радиального и упорного. Диски такого маховика не соприкасаются друг с другом, могут вращаться друг относительно друга на небольшие углы, совершая качательные движения. Ведущий диск, соединенный с фланцем коленвала, принимает на себя все крутильные колебания работающего двигателя. Второй диск, соединенный с пакетом сцепления, воспринимает вращение коленвала и весь крутящий момент двигателя уже без колебаний: их сглаживает и амортизирует демпфирующая система. Демпферы представляют собой пружины и направляющую систему из колес с внутренними зубьями, необходимыми для сохранения соосности корпусов маховика.
В демпфирующей системе используются прямые и дуговые пружины, а также другие дополнительные типы демпфирующих устройств. Все они отличаются жесткостью и в комплексе служат для того, чтобы гасить все крутильные колебания во всем диапазоне работы двигателя. Почти все пространство между дисками двухмассового маховика заполнено смазкой.
Дуговые пружины бывают одинарного, двойного и тройного действия. Они помещены в камеру, расположенную в ведущем диске. Крутящий момент передается от ведущего диска посредством фланца, приклепанного к ведомому диску. Выступы фланца расположены между дуговыми пружинами. Дуговые пружины имеют свойство прижиматься к направляющей камере ведущего диска под влиянием центробежной силы, растущей с увеличением числа оборотов двигателя. Следовательно, растет и жесткость этих пружин, степень демпфирования снижается. Для компенсации этого явления во фланец двухмассового маховика встроены прямые нажимные пружины. Они легче и расположены ближе к центру, а потому меньше подвержены воздействию центробежной силы.
В самой современной конструкции двухмассового маховика применяется фланец, который не закреплен жестко на ведущем диске. В этом случае фланец представляет собой диафрагменную пружину. В некоторых типах двухмассовых маховиков используется фрикционный регулировочный диск, установленный с определенным углом зазора. Это устройство выполняет дополнительное гашение колебаний при больших углах кручения, возникающих, например, при запуске двигателя или значительном изменении нагрузки.
Симптомы и признаки поломки двухмассового маховика
При появлении неисправностей конструкции двухмассовый маховик перестает нормально и качественно выполнять свою главную функцию – демпфирование колебаний. На самом раннем этапе может быть слышен скрип при запуске и остановке двигателя. Со временем начинают проявляться вибрации при трогании: рывки сцепления или вибрация педали сцепления при начале движения. Затем к ним добавляются сильные шумы, похожие на грохот и удары. В самом тяжелом случае машина потеряет способность передвигаться из-за сильных вибраций, передающихся на коробку передач.
Двухмассовый маховик служит обычно в течение 150.000 – 200.000 км. За это время в автомобиле может произойти одна или две замены сцепления. При замене дисков сцепления обязательно нужно проводить диагностику и проверку двухмассового маховика. Возможно, в нем уже появился люфт или избыточный свободный ход, которые приведут к поломке в ближайшие 10.000 – 20.000 км. У каждого производителя двухмассового маховика есть таблица допустимых значений для каждого конкретного изделия.
Почему двухмассовый маховик выходит из строя?
Вообще в двухмассовый маховик заложен немаленький ресурс. Однако некоторые нюансы эксплуатации и стиля вождения способны сократить его срок службы. Вот каких ошибок следует избегать, чтобы не столкнуться с преждевременной заменой двухмассового маховика:
Стоимость ремонта и альтернативные способы устранения проблем с двухмассовым маховиком
С появлением двухмассовых маховиков стоимость решения проблем со сцеплением практически сравнялась со стоимостью ремонта автоматической коробки передач. Двухмассовый маховик не поддается ремонту: его нужно менять на новый в сборе. Работы по замене двухмассового маховика на новый обойдутся в 200 – 300 бел. рублей. Стоимость самого маховика неприятно удивляет: от 380 до 1500 бел. рублей в зависимости от автомобиля.
Даже сами производители автомобилей поняли, что это дорого, а потому для ряда моделей предложили альтернативу в виде комплекта из сцепления и его корзины с обыкновенным одномассовым маховиком. Более того, даже на западе такая замена предлагается и для машин, работающих в такси или полиции: где пробеги очень большие.
Также будет не лишним пообщаться со специалистами и выслушать их мнение относительно того, комплект одномассового маховика какого производителя лучше брать. На сегодняшний день аналогов и предложений много, но некоторые изделия не совсем качественные или обеспечивают низкую информативность привода сцепления.