Час читання: ~6 хв

Як працює двомасовий маховик: будова, ресурс і діагностика

Двомасовий маховик (ДММ, DMF, ZMS) складається з двох мас - первинної на колінчастому валу і вторинної, до якої притискається диск зчеплення, - з'єднаних пружинним демпфером. Він гасить крутильні коливання двигуна, захищає коробку передач від резонансу і підвищує комфорт. За даними ZF, ресурс ДММ розрахований приблизно на один строк служби зчеплення, тому його варто перевіряти і за потреби міняти разом зі зчепленням.

Навіщо з'явився двомасовий маховик

Автовиробники постійно балансують між протилежними вимогами: більша потужність і динаміка з одного боку, нижча витрата палива і викиди - з іншого. Щоб поєднати ці завдання, інженери почали застосовувати двомасові маховики: вони зменшують вібрації і роблять роботу трансмісії плавнішою. Водночас багатьом СТО досі бракує інформації про інтервали заміни і діагностику цього вузла.

За даними джерела, у 1996 році в Західній Європі лише близько 10% легкових авто з механічною коробкою мали ДММ, а у 2011 році - вже близько 70%. В Україні такі автомобілі масово надходять на обслуговування до незалежних СТО відносно недавно, тому ZF Aftermarket приділяє велику увагу навчанню фахівців.

Коло виробників, що розробляють такі компоненти з нуля, обмежене: автовиробники передають їм двигун і коробку нової моделі для розроблення зчеплення. ZF - один із провідних фахівців: за даними компанії, зчеплення на заводах SACHS випускають з 1929 року, а дослідження і випробування для світового ринку зосереджено в центрі в Швайнфурті (Німеччина), де близько 900 інженерів перевіряють нові деталі на 150 стендах. Частину цього досвіду, корисну для СТО, наведено нижче.

Двомасовий маховик у розрізі: дугові пружини демпфера між первинною і вторинною масами

Будова і принцип роботи ДММ

Скорочення ДММ (двомасовий маховик), ZMS (Zweimassenschwungrad) і DMF (dual mass flywheel) позначають одну конструкцію: маховик із двох сталевих мас, які можуть повертатися одна відносно одної на спільній осі. Усередині розташований ключовий елемент - демпферний механізм разом із підшипником.

Навіщо це потрібно? Навіть за сталого режиму колінчастий вал поршневого двигуна обертається нерівномірно: кутова швидкість постійно змінюється через циклічність робочих процесів у циліндрах і кінематику кривошипно-шатунного механізму.

Нерівномірність крутного моменту і резонанс

Нерівномірний крутний момент накладається на середній момент опору від навантаження. Колінчастий вал проєктують із запасом міцності, але саме через нерівномірність моменту в пружному валу виникають власні крутильні коливання. За певних умов вони здатні не лише порушити роботу двигуна, а й зруйнувати його.

Ці «певні умови» - резонанс: коли частота збурення збігається з власною частотою коливань вала, амплітуда різко зростає. Класичний приклад небезпеки резонансу - руйнування мосту від кроку колони солдатів. Якщо поштовхи від згоряння збігаються з власними коливаннями вала, резонанс може його зламати, тому для стабільної роботи двигуна в широкому діапазоні обертів потрібен маховик.

Посилення зчеплення і нова конструкція маховика

Щоб передавати дедалі більший момент без збільшення розмірів зчеплення, посилюють діафрагмову пружину кошика і застосовують нові фрикційні матеріали. Але жорсткіше зчеплення різкіше навантажує вузли, і небезпека резонансу, яка раніше загрожувала переважно двигуну, поширюється на вали коробки передач, а комфорт керування знижується. Тому ефективне демпфування стало потрібне і трансмісії.

Рішенням стало перенести функцію демпфера крутильних коливань у сам маховик, який отримав двомасову конструкцію. Первинна маса кріпиться до колінчастого вала і має зубчастий вінець для стартера. Через систему упорів і пружин вона з'єднана з вторинною масою, до робочої поверхні якої притискається ведений диск зчеплення.

Конструктивні особливості

Маси з'єднані підшипником (за даними ZF, у виробах Sachs - завжди підшипником ковзання). Внутрішня порожнина заповнена густим пластичним мастилом, що додатково пом'якшує роботу вузла. Якщо в класичному демпфері диска зчеплення зазвичай 6-8 пружин на радіусі до 60 мм, то в сучасних ДММ, за даними джерела, може бути до 54 пружин на радіусі до 120 мм, а всередині пружини - ще одна або дві.

Щоб забезпечити більший кут закручування мас, пружини працюють у кілька ступенів. Пружинні блоки розділені сепараторами на центральний і крайній, жорсткіший. У звичайних режимах стискається центральний блок, а за зростання навантаження - під час різкого старту чи гальмування двигуном - вмикається крайній. Сучасні ДММ мають дві або три ступені стиснення, що ще краще захищає трансмісію від пікових навантажень.

Двомасовий маховик Sachs у зборі: вторинна маса з робочою поверхнею зчеплення і вінець стартера

Переваги двомасового маховика

Двомасовий маховик за ідеальних умов поводиться як масивніший одномасовий, але розділення на дві маси усуває ризик резонансу і в трансмісії. Це підвищує надійність і довговічність коробки передач навіть за зростання потужності, а вібрації і сторонні шуми майже зникають.

Ресурс і заміна ДММ

За даними джерела, середній ресурс деталей зчеплення - близько 180-200 тис. км, і ДММ розрахований приблизно на один строк служби зчеплення. Тому оптимально перевіряти і за потреби міняти ДММ разом зі зчепленням: інакше великий ризик, що маховик вийде з ладу невдовзі після ремонту. Механік має пояснити клієнту наслідки встановлення нового зчеплення зі старим ДММ.

Варто уникати й заміни ДММ на одномасовий маховик зі зчепленням «з покращеним демпфуванням». Одразу після встановлення така система ніби працює, але вона не розрахована на великі моменти і резонансні коливання двигунів, під які створено ДММ. Перемикання, рушання, розгін і гальмування двигуном супроводжуються ривками і вібраціями, а основне навантаження переходить на коробку передач, що веде до її передчасного виходу з ладу.

Діагностика ДММ

Поширений міф, що автомобілі з ДММ постійно проблемні. За словами технічного фахівця ZF Aftermarket, наведеними в джерелі, рекламації на ДММ Sachs після досліджень зазвичай виявляються не пов'язаними з дефектом маховика. Сучасні двигуни і ДММ тісно взаємопов'язані і чутливі до справності паливної системи і якості палива: несправності ДММ найчастіше виникають через підвищені вібрації від нерівномірної роботи двигуна, які маховик гасить, беручи навантаження на себе, і через це швидше зношується.

Причини нерівномірної роботи двигуна і перевірка

Причини нерівномірної роботи двигуна бувають механічні та електричні; без своєчасної діагностики вони непомітно розвиваються. Тому під час кожної заміни зчеплення рекомендовано перевіряти двигун і паливну систему.

Сучасні ДММ нерозбірні, тому стан оцінюють за непрямими ознаками. За підозри на несправність не поспішайте знімати коробку: Sachs радить спершу виконати всі доступні зовнішні тести, почавши з пробної поїздки. Якщо під час розкручування двигуна на нейтралі до високих обертів і утримання їх деякий час немає шуму і вібрації, імовірно, проблема не в маховику.

Висновок

Знання про діагностику ДММ розвіюють міфи про «проблемність» цього вузла. Його ресурс менший, ніж у одномасового маховика, але це плата за комфорт, високу потужність і низьку витрату палива, а відмова від ДММ економії не дає - лише призводить до дорогих ремонтів. Завдання СТО - грамотно обслуговувати цей вузол. Відновлення двомасових маховиків - на сайті remont-mahovikov.com.ua.