Введение . История которую я сегодня расскажу, наверняка, в той или иной степени происходила с людьми которые долго и успешно трудились
на ниве своей профессиональной деятельности, возможно и не связанной автомобилями непосредственно .
Обладая навыками на высоком уровне и длительном опыте, они были уверены в своих навыках, но .в один прекрасный момент, как говорится, "нашла коса на камень" )) . Речь сегодня пойдет о таком, хорошо известном, элементе как двух-массовый маховик, и рассмотрим вопрос зачем, собственно, маховику понадобилась . вторая масса и что из этого вышло )) .
1 . Часть первая .Устройство и назначение двух-массового маховика .
Итак, возникает вопрос с чем связана острая необходимость в сглаживании нагрузки от крутильных колебаний на детали трансмиссии с применением демпфирующих элементов именно сейчас ?
Ответ на вопрос в данном случае достаточно прост -возникновение новых типов трансмиссий. Это такие типы, как преселективная коробка передач DSG или хорошо известный, по азиатскому автопрому, вариатор, которые показывают лучшие показатели по топливной экономичности, по КПД и комфорту управления, по сравнению со старой и доброй АКПП, и в то же время, не имеют важного ее преимущества, а именно отсутствие жесткой связи между ДВС и АКПП, выраженное в конструкции промежуточного элемента под названием гидротрансформатор .
Данный элемент хоть и увеличивает потери крутящего момента (и соответственно увеличение расхода топлива ), но и одновременно сглаживает те самые .крутильные колебания)) . Для работы DSG и вариатора, крутильные колебания входного вала (или другими словами коленчатого вала ДВС) могут создавать серьезную проблему в части плавности и общего ресурса работы агрегата .
Именно поэтому ( отличные показатели ресурса эксплуатации), несмотря на все модные нововведения по части рекуперации энергии в передаче мощности и появления гибридных решений, классическую автоматическую коробку передач не скоро "задвинут на полку истории" .
С определенными скачками и ударным взаимодействием при замыкании контура потока мощности производители столкнулись в самом начале создания автомобиля как такового, при эксплуатации обычных МКПП . Попытки демпфирования колебаний с помощью упругих элементов (пружин) в самих дисках в какой то мере приносили результат на маломощных моторах легковых автомобилях с малым крутящим моментом, но не на более серьезной технике . Не хватало места для установки необходимых по жесткости, упругих элементов для компенсации высокого крутящего момента на более мощных моторах, при низких оборотах ДВС ( понятно, что первыми страдающими по этой части стали дизельные моторы ) .
Спасало только то что, тогда конструктивно, звуки работающего ДВС в 2000-ых было далеко не на высоком уровне комфорта и лязг ослабленных пружин диска тонул в общем шуме работы ДВС и трансмиссии )) . Сейчас же, когда работа ДВС за счет применения принципиально новых решений по системам впрыска, вместе с совершенством расчета колебаний несущих кузовных и демпфирующих элементов (наверняка
Вам попадались непонятные, прикрученные к элементам подвески и несущим конструкциям, детали которые как раз говорят о точности такого расчета, это совсем не "лишние детали" ))привела к значительному снижению уровня шума .
Встал очевидный вопрос :"Как компенсировать колебания такого типа при работе ДВС "?Ведь такие колебания могли приводить не просто к шумовым и вибрационным явлениям влияющих на комфорт управления, но и всерьез нарушать тонкие настройки адаптаций (например в DSG).Очевиден был и единственно возможный ответ — интеграция упругих элементов в тело самого маховика коленчатого вала, именно здесь стала возможна реализация двухступенчатой схемы демпфирования (пружины большой и малой жесткости которые противодействовали явлению резонанса и улучшали комфорт в целом ) и который стал совмещать в себе сразу два свойства, уравновешивание моментов инерции первого порядка и сглаживание крутильных колебаний.
2 . Варианты конструкций двух-массового маховика и "первые радости " эксплуатации ))
Одним из самых первых и простых вариантов было применение двух-массового маховика на основе двух радиальных пружин одинаковой жесткости и обычного подшипника скольжения(разработкой узла занимались две хорошо известные фирмы ) .
Ресурс такого устройства был не высок, износ осевой втулки в условиях повышенной температурной нагрузки было обычным делом, более того, было возможно возникновение вибрационных нагрузок при определенных условиях эксплуатации (явление резонанса ).
Учитывая предварительный печальный опыт следующим этапом была представлена более продвинутая
конструкция .
Как видим и пружины разной жесткости которые осуществляют компенсацию крутильных колебаний во всем диапазоне работы ДВС, и подшипник качения, должны были увеличивать ресурс работы агрегата в целом . Однако этого не произошло, причина простая — в данном месте довольно сложно обеспечить хорошее состояние смазки даже такого подшипника на длительном пробеге .
Еще одним нововведением стало весьма остроумное, как мне кажется, конструктивное решение по внедрению в конструкцию маховика элементов не полного планетарного ряда .
таким образом с центральной втулки (подшипника) была снята основная радиальная нагрузка с подвижного корпуса маховика равномерно распределяя ее по зубьям солнечной шестерни, вопрос с преждевременным износом радиального подшипника (и соответственно люфтом) закрылся . Плюсом к тому, за счет распределенной нагрузки планетарного ряда получилось снизить влияние воздействия инерции подвижной массы на коленчатый вал ДВС . Казалось бы вот практически готовое решение .
Увы, в любом маховике с радиальными пружинами значительной длины (которых наверное больше 90 % в производственной линейке двух-массовых маховиков ) есть уязвимое место . собственно, охлаждение упругих элементов , т.е. самих этих пружин .
При сжатии радиальных пружин такого типа возникают две задачи, которые надо решать, это максимально возможное изолирование контакта пружины с корпусом и отвод тепловой энергии при сжатии самой пружины (так как перегрев упругого элемента это еще и изменение его свойств, потеря жесткости и возможность возникновения трещин в местах концентрации термических напряжений). Эти задачи решались заполнением полости пружин высокой жесткости специальной, теплопроводящей смазкой .Однако любая техническая жидкость не может сохранять необходимую текучесть, постоянно подвергаясь динамическим и температурным нагрузкам, и со временем просто высыхает . Далее перегрев внешних пружин, термические напряжения которые приводили к лопанию пружины и возникновения отдельных ее фрагментов, которые проникали друг в друга создавая значительный люфт и .тот самый шумовой эффект с лязганьем. Последним конструктивным изменением от Sachs для решения проблемы малого ресурса пружин высокой жесткости, был отказ от многовиткового исполнения, пружины чередовались по жесткости по кругу .
Были ли какие то попытки решить этот вопрос применяя радикальные конструктивное решение ? Были, например реализация вот такой конструкции решала вышеописанную проблему, как мне кажется, кардинально ))
очевидно проблема с перегревом упругого пружинного элемента решена, из за . ее отсутствия, да вот только нельзя реализовывать разную жесткость в такой цельнолитой пластине, а значит возможен факт накладывания гармоник и последующего резонанса. Наконец мы подошли к вопросу эксплуатации двух-массовых маховиков и заявленной "простоте " в диагностике неисправностей связанных с ним, но начнем по порядку)).
2. Неисправности связанные с двух-массовым маховиком, те которые трудностей в диагностике не вызывают .
Здесь перечень хорошо известен, и он не велик . В основном это разнообразные звуки которые вызывает разрушение внешних пружин при работе ДВС на холодном моторе в районе оборотов холостого хода, звуки обычно достаточно громкие, вызывающие ассоциации с колоколом . Возможно ли движение с таким "звуковым" оформлением ? Вполне возможно )), и пробег при ТАКОЙ неисправности измеряется тысячами километров обычно (почему выделил поймете несколько позднее) прежде чем наступает этап номер два — заклинивание подвижного корпуса маховика в крайнем положении с разрушением осевого подшипника и появляется просто дикая вибрация (дисбаланс), при которой управлять автомобилем просто невозможно (Вот ЭТО называется настоящей вибрацией, когда за руль взяться невозможно )) . Обычно выход из строя двух-массового маховика связан с откровенным грохотом в диапазоне холостого хода, но бывают и отдельные случае уже связанные с конструкцией, например не самый простой в диагностике звук, а именно только при пуске на холодном моторе был на этом автомобиле .
Обратите внимание на "планетарную" конструкцию маховика, на обратной стороне четко увиден рисунок осей сателлитов, плюс демпфирующие в осевом направлении пластины с лицевой стороны .
Маховик который выглядел вполне обычно, исключая перемещение подвижной части от упора до упора без какого либо усилия с характерным звуком ))
Это самый распространенный случай который является стандартным в большинстве случаев с возникновением описанного шума при работе ДВС .
P/s/ Кстати, не совсем по теме, но все же не хотел бы тему создавать отдельно, дорогие владельцы ДВС ЕА 888 сравните два шкива и запомните есть разница между обычным шкивом -демпфером и шкивом с демпфирующей массой (который, собственно и стоит на Вашем моторе (фото ) и по поводу его "срочной замены" задумываться не стоит ))
Однако, при его решении и выборе конкретной зап.части, думаю Вам становится понятно, почему я ранее остановился на вопросе вариантов конструктивного исполнения двух-массового маховика . Как понимаете в текущих условиях маховики от грандов LUK, Saсhs и Valeo, или тем более оригинальное исполнение (собственно от них же)), стоят слишком дорого, однако искать альтернативу у китайских производителей нужно тоже с умом ,в большинстве случае на ноу -нейм Вы частенько, получаете самый простой из описанных конструкции и . одновременно самый недолговечный экземпляр )) .
3. Как провести предварительную диагностику состояния двух массового маховика .
Информация по диагностике двух-массового маховика в сети разная, тут, порой, как в пословице "каждый кулик свое болото хвалит ")), но по сути предполагает один процесс — измерение радиального биения подвижного корпуса маховика . Его можно провести как сняв коробку передач, показательно зафиксировав венец маховика, закрепив рычаг и измерив угол в градусах (используя специальные приспособления и измерительную головку, красиво, не спорю )), так и . просто прокрутив коленчатый вал, с установленной на автомобиль коробкой передач обыкновенным ключом за болт шкива и проверив радиальный люфт (люфт) по числу зубьев венца (официальная рекомендация в TPI Шкода ), в обоих случаях речь будет идти свободном ходе, одном и том же … Правда такую проверку проводят редко, ведь пока маховик не шумит, он .никого особо не интересует )).
(Тут есть некое дополнение, у маховиков фирмы LUK требование к свободному ходу обычно меньше по количеству допустимых зубьев венца при проверке, чем у SAСHS, они традиционно считаются более жесткими, но тут выбор за Вами ).
4.Какие же последствия при диагностике шумов двух-массового маховика являются "неожиданными " описанными в заголовке ?
Надо сказать, что текущий "двух-массовый" вопрос не является чем то особенным), и знаком большому количеству и сервисменов и владельцев и, честно говоря, не вызвал бы особого желания и у меня к освещению его здесь, если бы .не показательный случай который произошел во время ремонта автомобиля и свидетелем которому я являлся непосредственно …
Если выразиться прямо ( а я пишу именно для таких . "кому правду узнать надо")) пришлось потратить очень много нервов, усилий .всего коллектива, что бы понять простую истину, хорошо известный звук который происходит при поломке двух-массового маховика может быть не связан … непосредственно с ним )) .И тут наша история начинается .и назовем мы этот подпункт
"Когда "рутинная" диагностика в поиске неисправного элемента превращается в уникальное действие ."))
Вводные данные : Q5, пробег 130 т.км, проводился капитальный ремонт ДВС, стандартный звук маховика, который хорошо прослушивается на колоколе ДСГ, но есть отличие -звук четко прослушивается исключительно при нагрузке коленчатого вала (переключение с места, движение "в горку" на малых оборотах ), на х.х. его практически не слышно .
Начало было стандартным — замена маховика, из старого маховика уже высыпалась крупная стружка и был большой радиальный люфт . И первое откровением для нас было, что звук .полностью не исчез . По заявлению клиента с такого уровня шума проблема начиналась постепенно усиливаясь . Попытки "поиграть" маховиками от разных производителей и .разного состояния .
не к чему не привели, звук практически не менял тональности и условия проявления его были те же или даже хуже .
P/s/ Хочу отметить отдельно, положение маховика по оси относительно точек крепления (Варианты под 120 градусов: 3 точки крепления маховика на 6 точек диска ) тоже имеет значение! При неправильно выставленном и закрепленном маховике при работе ДВС видны его, ярко выраженные, осевые колебания ! К вибрации и тем более стуку, как в нашем случае, это не относится (проверено)), но увеличивается нагрузка на компенсирующие пластины центрального подшипника и ресурс маховика снижается, поэтому при необходимости демонтажа его, например в случае замены заднего сальника ДВС, установленное положение его нужно отмечать заранее )
В режиме "быстрого реагирования " была даже опробована установка нового опорного диска .
увы положение не изменилось .
В таких случаях, обычно, собирается консилиум для отработки путей решения. Отпустить автомобиль (тем более клубный автомобиль ) с меньшим звуком на "не могу знать" )), зная что это приведет ровно к такому же результату впоследствии, мы в принципе не могли (( . Это был долгий разговор .Версия с проблемным первичным валом коробки передач как вариант критических колебаний при передаче мощности тоже отрабатывалась . Но никаких претензий к работе коробки передач у владельца не было и выглядела она вполне достойно .
На горизонте замаячил тот самый пони .который по кругу )
После раздумий было принято радикальное решение, 100 процентное так сказать )) … о установке маховика и акпп с другой машины для окончательной проверки . Определен донор, повезло с тем, что у нас несколько сотрудников эксплуатируют данный модельный ряд снят и установлен агрегат (попутно проведены бесплатные работы по замене сальника в качестве компенсации ), адаптирован ЭБУ другой АКПП к ЭБУ двс уже в новой комплектации и.
ничего не изменилось )). звук никуда не делся, ( на друг друга тогда надо было посмотреть ))напоминая нам что иногда и значительный опыт "может дать трещину" )). Таким образом источником неприятности мог служить только ДВС .
Но что тут скажешь … вспоминая бессмертное " либо под венец, либо ведет к прокурору"
пришлось идти до конца ))
Первая мысль возможная проблема с перекладкой поршней, подобно Калужским моторам на VW Поло или проблема с шатунными вкладышами, однако стружки в поддоне обнаружено не было, проверили давление масла с ним также полный порядок . но источник звука, все таки был найден в виде болта крепления пятой коренной опоры .
После вселенского выдоха)), возник тем не менее главный вопрос ( как положено, у шефа )) :А почему оборванный болт коренного подшипника не привел к падению давления масла и, как следствие, сигнализации и стружки в поддоне к примеру ?
Все дело в конструкции первого поддона на этом ДВС, общая жесткость конструкции в месте закрепления ( а каждый из 5-ти коренной подшипник имеет крепление к поддону ), три из них дополнительно имеют еще боковую фиксацию продольными болтами .
Такая жесткая конструкция способствует поддержанию положения нижнего вкладыша коренного подшипника в пределах работоспособного масляного "клина". Однако, как Вы уже заметили, крайние коренные шейки на данном моторе не имеют болтов — растяжек, а значит колебания в вертикальной плоскости окончаний вала несмотря на жесткость верхнего поддона все таки возможны .
Не выходя за границы допустимого масляного зазора во вкладышах подшипника (за счет жесткости поддона) коленчатый вал, по части крепления 5-й коренной шейки, все таки мог совершать колебания повышенной амплитуды при работе 4 -го цилиндра (рабочий ход), при которых к собственным колебаниям коленчатого вала, за счет нарушения жесткости опоры добавлялись вынужденные колебания в месте крепления 5 -ого коренного подшипника, таким образом нарушая нормальное уравновешивание коленчатого вала маховиком моментов сил инерции первого порядка .
Маховик в свою очередь имея упругий элемент компенсации колебаний(если это был одно-массовый маховик, то мы бы ощутили вибрацию и возможно превышение показаний по датчику детонации, который здесь только один)) создавал не стандартную гармонику с ярко выраженным пиком который уже не поглощался пружинами высокой жесткости, что и выражалось стуком под нагрузкой при малой частоте оборотов (конечные упоры пружины высокой жесткости ) .
Заключение .
Данным материалом я не только хотел рассказать о устройстве двух-массового маховика, сколько показать, что порой именно условия возникновения неисправности нужно внимательно анализировать , и делать это ДО проведения, казалось бы, совершенно привычной операции по замене . Возможно и Вам попадется в ремонте подобное … стечение обстоятельств, и главное в таком случае, как мне кажется …вовремя остановится в своей уверенности в плохом качестве установленных, новых зап.частей, с последующим бесконечным перебором новых вариантов )). На том разрешите откланится .
Денис Карпов