Двомасовий маховик: будова, ресурс, ознаки зносу і діагностика ДММ за методикою ZF Sachs

Автор матеріалу: Олег Тимошенко

Двомасовий маховик (ДММ) гасить крутильні коливання двигуна, які раніше гасив демпфер диска зчеплення, і тому захищає коробку передач та забезпечує плавність руху. За рекомендацією ZF (Sachs), його варто міняти разом зі зчепленням, а перед заміною - перевірити двигун і паливну апаратуру, бо саме нерівномірна робота мотора найчастіше «вбиває» ДММ. Нижче - будова, ресурс, ознаки зносу і методика діагностики, яку представили на технічному семінарі ZF Services.

Навіщо з'явився двомасовий маховик

Автовиробники постійно розв'язують суперечливі завдання: економити паливо і підвищувати потужність, покращувати динаміку розгону і зменшувати викиди, зменшувати робочий об'єм двигунів через податки в багатьох країнах і водночас отримувати від них привабливі для покупців характеристики. Саме для того, щоб конструкція відповідала цим вимогам, з'явилися двомасові маховики. З кожним роком ними оснащують дедалі більше нових автомобілів, але інформації про інтервали заміни і діагностику таких маховиків досі небагато.

Що таке ДММ

Абревіатури ДММ (двомасовий маховик), ZMS (нім. Zweimassenschwungrad) і DMF (англ. dual mass flywheel) означають одну й ту саму деталь, встановлену між двигуном і коробкою передач: маховик із двома рухомими одна відносно одної сталевими масами на одній осі. Усередині розташоване «серце» механізму - демпфер і підшипник. За даними ZF, у маховиках Sachs це завжди підшипник ковзання.

За даними ZF, у 1996 році лише 10% легкових автомобілів з механічною коробкою передач, випущених у Західній Європі, мали ДММ, а в 2011 році - вже близько 70%. Тому знання про сервіс і діагностику ДММ для механіків стає дедалі важливішим: часто відомо лише те, що маховик треба замінити, коли він остаточно вийшов з ладу.

Як розробляють зчеплення і маховики

Технічний спеціаліст ZF Вальдемар Шульц на семінарі розповів, як розробляють зчеплення для конвеєра. Обираючи постачальника зчеплення для нової моделі, автовиробник передає розробнику великий перелік вимог: установчі розміри, крутний момент, який має передавати зчеплення, допустима величина коливань і очікувана ефективність їх гасіння. Виробник зчеплення не знає, як виглядатиме новий автомобіль: він оперує лише розмірами простору під двигун і КПП, характеристиками двигунів і побажаннями щодо комфорту.

Вихідних даних для проєктування небагато, тому коло компаній, які розробляють такі деталі з нуля, обмежене. ZF належить до них: за даними компанії, на заводах Sachs зчеплення виготовляють з 1929 року. Розробки і випробування зчеплень зосереджені в дослідницькому центрі у Швайнфурті, де, за даними ZF, близько 900 техніків випробовують нові деталі на 150 стендах. Автовиробник надає двигун і КПП нової моделі, а стенди імітують їх роботу в різних режимах.

За даними ZF, у 2011 році заводи Sachs концерну ZF Friedrichshafen AG випускали 53 200 зчеплень на день (13,3 млн на рік) і 9 200 двомасових маховиків на день (2,3 млн на рік). Маховики для первинного комплектування і в сервісних коробках Sachs сходять з однієї лінії. На момент семінару (2013 рік) ZF також заявляла, що є єдиним у світі постачальником ДММ для первинного комплектування автобусів і важких вантажівок.

Як ДММ гасить коливання

Двомасовий маховик працює в умовах сильних резонансних коливань, і їх гасіння - одна з його функцій, яку ДММ перейняв від класичного веденого диска зчеплення. Найбільші резонансні коливання виникають під час пуску і зупинки двигуна, і вони негативно впливають на деталі зчеплення і КПП. Для гасіння коливань використовують пружини.

За даними ZF, у класичному диску зчеплення було 6-8 пружин на радіусі до 60 мм від осі, а в сучасних ДММ їх кількість, за даними ZF, сягає 32-54, а радіус їх розміщення - від 120 мм. Це набагато ефективніше забезпечує плавність роботи трансмісії. Крім того, щоб збільшити кут пружного скручування мас одна відносно одної, у ДММ передбачено кілька ступенів стиснення пружин: сучасні маховики мають два або три ступені, а третій ступінь розроблено для кращого захисту трансмісії від пікових навантажень.

Ресурс ДММ і чому його міняють разом зі зчепленням

Кожна деталь має розрахунковий ресурс. За розрахунком ZF, ресурс деталей зчеплення становить близько 180 000 км за типового європейського річного пробігу 15 000 км, а ресурс ДММ розрахований щонайменше на один строк служби зчеплення. Тому ZF рекомендує міняти ДММ разом зі зчепленням.

Якщо знехтувати цією рекомендацією, велика ймовірність, що ДММ зламається невдовзі після ремонту. Тоді знову доведеться знімати КПП і, можливо, міняти ще «свіже» зчеплення. Залишити старий ДММ під час заміни зчеплення - це як купити вживану деталь: ніхто не знає, скільки вона ще прослужить. Власники часто намагаються уникнути заміни ДММ через його високу ціну, тому механік має доступно пояснити можливі наслідки встановлення нового зчеплення зі старим маховиком. Позитивна тенденція в тому, що більшість сервісів уже міняють зчеплення комплектом.

Чи можна замінити ДММ одномасовим маховиком

Через високу вартість ДММ на ринку пропонують його заміну класичним маховиком, і зчеплення з таким маховиком справді працює. Але, як зазначає ZF, одномасовий маховик не здатен впоратися з такими великими крутними моментами і сильними резонансними коливаннями сучасних двигунів, як двомасовий. Тому погіршується комфорт під час перемикання передач, рушання, розгону, гальмування двигуном і зупинки, а навантаження бере на себе КПП, яка передчасно виходить з ладу.

Чому виходять з ладу ДММ

Класичний маховик був простою деталлю - сталевим диском із зубчастим вінцем - і потребував заміни лише в крайніх випадках. ДММ - дорога високотехнологічна деталь, ціна якої може перевищувати ціну комплекту зчеплення, а механізм прихований у нерозбірному корпусі. Тому механіки часто обмежуються візуальним оглядом, хоча для правильної діагностики треба знати, за яких ознак деталь ще може працювати, а за яких - ні.

За запевненнями Вальдемара Шульца, браку ДММ Sachs за всю історію випуску не траплялося. Рекламації іноді надходять, але після досліджень фахівці ZF Services, як правило, доходять висновку, що проблема не в самому маховику. На думку ZF, усі несправності ДММ є наслідком посилених вібрацій через нерівномірну роботу двигуна. Завдяки ефективному гасінню коливань нестабільна робота мотора може бути зовсім непомітною для водія, але основний «удар» бере на себе ДММ, і він зношується передчасно.

Причини нерівномірної роботи двигуна бувають механічні та електричні. Без діагностики вони непомітно розвиваються, накладаються одна на одну і знижують ресурс усіх пов'язаних з двигуном деталей. Тому ZF рекомендує діагностувати двигун і паливну систему під час кожної заміни зчеплення. Поширений стереотип, що автомобілі з ДММ хронічно проблемні, не відповідає дійсності: сучасні двигуни і ДММ працюють у тісному зв'язку, впливають один на одного і дуже чутливі до справності паливної апаратури та якості палива.

Перевірка ДММ без зняття коробки

Якщо власник скаржиться на несправний двомасовий маховик, Sachs радить спочатку зробити всі можливі зовнішні перевірки, щоб не знімати коробку даремно. Почніть із пробної поїздки, коли за кермом механік. Якщо під час розгону двигуна на нейтральній передачі до максимальних обертів і утримання їх деякий час немає шуму чи вібрації, проблема, найімовірніше, не в маховику. Іноді вібрація або шум під час пуску спричинені деталями, які обертаються під час запуску:

стартером: несправності, нестабільна напруга бортової мережі, вичерпаний ресурс або невдале відновлення;
роликом натягувача ременя ГРМ або поліклинового ременя;
підшипником водяного насоса.

Про знос саме ДММ, за даними Sachs, свідчать:

вібрація під час пуску двигуна (аж до легкого удару в районі важеля КПП);
м'який металевий стук на холостому ходу;
утруднений пуск двигуна з вібрацією або незвичним легким стуком;
вібрація під час розгону, особливо на другій-третій передачах;
легкий поштовх автомобіля від замикання диска зчеплення під час увімкнення вищої передачі після розгону;
вібрація під час вимкнення двигуна (часто з легким металевим стуком).

Ці прояви спричиняють механічні або електричні проблеми. Після первинної діагностики можна залучати профільних спеціалістів, щоб звузити коло причин зносу маховика.

Механічні причини зносу ДММ

несправна опора двигуна;
порушені моменти впорскування;
негерметичність паливної системи (дуже рідкісна несправність);
механічний знос або закоксованість форсунок.

Електричні причини

проблеми із системою впорскування: кут синхронізації елементів насос-форсунок, об'єм і час впорскування (з демонтажем і перевіркою форсунок);
проводка;
несправна форсунка;
несправний блок керування;
чип-тюнінг;
проблеми з живленням бортової мережі;
проблеми зі стартером.

Візуальна діагностика знятого ДММ

Несправності ДММ часто непомітні ззовні й виявляються лише після зняття. Якщо питання про подальше використання маховика залишається відкритим, наступний етап - візуальна діагностика знятої деталі. На семінарі розглядали характерні прояви несправностей на наочних прикладах.

Одне з найпоширеніших негативних явищ - перегрів. Через підвищені температури на поверхні ДММ з'являються характерні кольори мінливості. Від величини теплового навантаження залежить, чи можна далі використовувати маховик. Робота з підвищеним тепловим навантаженням руйнує сепаратори і пружини всередині, причому ззовні це може проявлятися лише кольором поверхні. За критеріями Sachs, теплове навантаження буває:

незначне: фрикційна поверхня золотисто-жовта, потьмяніння на зовнішній кромці немає - ДММ справний і заміни не потребує;
середнє: фрикційна поверхня синього кольору, що свідчить про короткочасний нагрів приблизно до 220 °C - заміна не потрібна;
високе: потьмяніння по зовнішньому діаметру або в зоні заклепок свідчить про тривалу роботу з перегрівом (близько 280 °C) - ДММ потребує заміни;
надмірно високе: забарвлення по боках або зі зворотного боку, а також тріщини на поверхні - ознака сильного перегріву, ДММ однозначно підлягає заміні.

Сепаратори в ДММ мають певну межу міцності. Вона перевищується, коли маховик працює з перевищенням максимального кута скручування, тобто в надто важких або не передбачених конструкцією режимах; тоді робота ДММ супроводжується сильним шумом. Такий самий ефект дає чип-тюнінг двигуна: інженери розраховують систему зчеплення на стандартні навантаження, а не на спортивні чи екстремальні. Це шкодить не лише ДММ, а й класичному зчепленню з одномасовим маховиком.

За тривалої роботи з перегрівом на постійно високих навантаженнях мастило всередині ДММ вигорає або закипає. Тоді вторинна маса зміщується від центрального положення і блокує маховик, і зняти його без пошкодження неможливо. За рекомендацією ZF, у такому разі треба акуратно зрізати верхній шар кришки кутовою шліфмашиною і відкрутити болти під ним; розблоковувати ДММ зварюванням неприпустимо, бо це може пошкодити інші вузли. Підставою для заміни завжди є і рясне витікання мастила назовні - ознака втрати герметичності корпусу. Під час розкриття такого маховика на семінарі всередині виявили зруйновані пружини.

Задири на фрикційній поверхні маховика - поширена підстава для заміни ДММ. А от темні плями на цій поверхні, навіть у великій кількості, за критеріями Sachs, заміни не потребують.

Діагностика ДММ спеціальним обладнанням

Побачити стан нерозбірного ДММ зсередини неможливо, але його робочі характеристики можна перевірити спеціальним обладнанням: максимальний кут скручування, осьовий і радіальний зазори.

За даними ZF, у двоступеневих і триступеневих ДММ максимальний кут скручування різний - від 60 до 75 градусів. Оскільки достовірно визначити тип ДММ складно, кут вимірюють до 60 градусів, а, за словами фахівців ZF, навіть 30-40 градусів дозволяють використовувати маховик далі. Для вимірювання знаходять спеціальний отвір знизу ДММ, виставляють позицію, роблять позначку і провертають масу вліво-вправо. Провертання має бути плавним, без стрибків, ривків і блокувань, інакше ДММ слід замінити.

Радіальний і осьовий зазори для точності вимірюють у трьох різних точках, прикладаючи до вторинної маси зусилля 100 Н. За даними семінару, осьовий зазор має бути не більше 0,2 мм, радіальний - не більше 0,15 мм; якщо допустиме значення перевищено хоча б в одній точці, маховик підлягає заміні. Допуски для конкретної моделі ДММ звіряйте з даними її виробника.

Матеріал підготовлено за даними технічного семінару ZF Services. TESMA допоможе підібрати двомасовий маховик і комплект зчеплення для вашого автомобіля.

Дефектування, ремонт і відновлення двомасових маховиків виконує спеціалізований сервіс TESMA remont-mahovikov.com.ua. Рішення про ремонт або заміну приймають після перевірки конкретного маховика.