Roda gila bermassa ganda (bermassa ganda) - prinsip, desain, seri

Dengan istilah slang untuk lalat bermassa ganda atau bermassa ganda, ada perangkat yang disebut roda gila bermassa ganda. Perangkat ini memungkinkan transmisi torsi dari mesin ke transmisi dan selanjutnya ke roda kendaraan. Roda gila bermassa ganda telah menarik perhatian publik karena umurnya yang sering terbatas. Pertukaran tidak hanya melelahkan, tetapi juga membutuhkan biaya keuangan, karena dompet berisi dari beberapa ratus hingga seribu euro. Di antara pengendara, Anda mungkin sering mendengar pertanyaan untuk apa mobil roda dua digunakan, ketika dulu tidak ada masalah dengan mobil.

Sedikit teori dan sejarah

Mesin pembakaran internal reciprocating adalah mesin yang relatif kompleks, yang pengoperasiannya terputus secara bertahap. Untuk alasan ini, roda gila dihubungkan ke poros engkol, yang tugasnya mengumpulkan energi kinetik yang cukup untuk mengatasi hambatan pasif selama langkah kompresi (tidak bekerja). Ini mencapai, antara lain, keseragaman mesin yang dibutuhkan. Mesin berjalan lebih seimbang dengan lebih banyak silinder yang dimiliki mesin atau roda gila yang lebih besar (lebih berat). Namun, flywheel yang lebih berat mengurangi daya tahan mesin dan mengurangi kesiapannya untuk berputar dengan cepat. Fenomena ini bisa diamati, misalnya dengan mesin 1,4 TDi atau 1,2 HTP. Dengan roda gila yang lebih bertenaga, mesin tiga silinder ini bekerja lebih lambat dan juga melambat. Kerugian dari perilaku ini, misalnya, pergantian gigi yang lebih lambat. Ukuran flywheel juga dipengaruhi oleh komposisi silinder (in-line, fork atau boxer). Mesin roller lawan roller pada prinsipnya jauh lebih seimbang daripada, misalnya, mesin empat silinder segaris. Oleh karena itu, ia juga memiliki flywheel yang lebih kecil daripada mesin empat silinder segaris yang sebanding. Besar kecilnya flywheel juga mempengaruhi prinsip pembakaran, misalnya mesin diesel modern hampir selalu membutuhkan flywheel. Dibandingkan dengan mesin bensin, mesin diesel biasanya memiliki rasio kompresi yang jauh lebih tinggi, di atasnya mereka mengkonsumsi lebih banyak kerja - energi kinetik dari roda gila yang berputar.

Energi kinetik Ek yang terkait dengan roda gila yang berputar dihitung menggunakan rumus berikut:

ec = 1/2·J 2

(di mana J adalah momen inersia benda terhadap sumbu rotasi, ω adalah kecepatan sudut rotasi tubuh).

Poros keseimbangan juga membantu menghilangkan operasi yang tidak merata, tetapi membutuhkan sejumlah pekerjaan mekanis untuk mendorongnya. Selain ketidakrataan, pengulangan empat periode secara berkala juga menyebabkan getaran puntir, yang berdampak buruk pada penggerak dan transmisi. Massa inersia normal dari mesin pembakaran internal terdiri dari massa inersia bagian-bagian mekanisme engkol (poros keseimbangan), roda gila dan kopling. Namun, ini tidak cukup untuk menghilangkan getaran yang tidak diinginkan dalam kasus mesin diesel yang bertenaga dan terutama yang kurang silindris. Akibatnya, transmisi dan seluruh sistem penggerak harus dilindungi dari efek buruk ini, karena resonansi yang berlebihan dapat terjadi pada kecepatan tertentu, yang mengakibatkan tekanan berlebih pada poros engkol dan transmisi, getaran bodi yang tidak menyenangkan, dan dengungan interior kendaraan. Hal ini dapat dilihat dengan jelas pada diagram di bawah ini, yang menunjukkan amplitudo getaran mesin dan transmisi dengan roda gila konvensional dan bermassa ganda. Getaran poros engkol di pintu keluar dari mesin dan osilasi di pintu masuk transmisi memiliki amplitudo dan frekuensi yang hampir sama. Pada kecepatan tertentu, fluktuasi ini tumpang tindih, yang mengarah pada risiko dan manifestasi yang tidak diinginkan.

Sudah menjadi rahasia umum bahwa mesin diesel jauh lebih kuat daripada mesin bensin, sehingga bagian-bagiannya lebih berat (mekanisme engkol, batang penghubung, dll.). Mengukur dan menyeimbangkan mesin seperti itu adalah masalah yang sangat kompleks, solusinya terdiri dari serangkaian integral dan turunan. Secara singkat, mesin pembakaran internal terdiri dari sejumlah komponen, masing-masing dengan bobot dan kekakuannya sendiri, yang bersama-sama membentuk sistem pegas torsi. Sistem benda material seperti itu, yang dihubungkan oleh pegas, cenderung berosilasi pada frekuensi yang berbeda selama operasi (di bawah beban). Pita frekuensi osilasi signifikan pertama terletak pada kisaran 2-10 Hz. Frekuensi ini bisa dianggap wajar dan praktis tidak dirasakan oleh seseorang. Pita frekuensi kedua berada dalam kisaran 40-80 Hz, dan kami menganggap getaran ini sebagai getaran, dan kebisingan sebagai raungan. Tugas perancang adalah menghilangkan resonansi ini (40-80 Hz), yang dalam praktiknya berarti pindah ke tempat di mana seseorang jauh lebih tidak menyenangkan (sekitar 10-15 Hz).

Mobil berisi beberapa mekanisme yang menghilangkan getaran dan kebisingan yang tidak menyenangkan (blok senyap, katrol, insulasi kebisingan), dan intinya adalah kopling gesekan cakram konvensional klasik. Selain menyalurkan torsi, tugasnya juga untuk meredam getaran torsi. Ini berisi pegas yang, jika terjadi getaran yang tidak diinginkan, memampatkan dan menyerap sebagian besar energinya. Pada sebagian besar mesin bensin, kapasitas penyerapan satu kopling sudah cukup. Aturan serupa diterapkan pada mesin diesel hingga pertengahan 90-an, ketika 1,9 TDi legendaris dengan pompa putar Bosch VP sudah cukup dengan kopling konvensional dan roda gila bermassa tunggal klasik.

Namun, seiring waktu, mesin diesel mulai memberikan lebih banyak tenaga karena volume (jumlah silinder) yang semakin berkurang, budaya operasi mereka muncul ke permukaan, dan, yang tak kalah pentingnya, tekanan pada "roda gila gergaji" " juga mengembangkan standar lingkungan yang semakin ketat. Secara umum, redaman getaran torsional tidak lagi dapat disediakan oleh teknologi klasik, oleh karena itu kebutuhan akan roda gila dua massa menjadi suatu keharusan. Perusahaan pertama yang memperkenalkan roda gila bermassa ganda ZMS (Zweimassenschwungrad) adalah LuK. Produksi massalnya dimulai pada tahun 1985, dan BMW Jerman adalah pembuat mobil pertama yang menunjukkan minat pada perangkat baru. Roda gila bermassa ganda telah mengalami sejumlah perbaikan sejak saat itu, dengan planetary gear train ZF-Sachs saat ini dianggap sebagai yang paling canggih.

Roda gila bermassa ganda – desain dan fungsi

Roda gila bermassa ganda secara praktis berfungsi seperti roda gila konvensional, yang juga melakukan fungsi meredam getaran torsi dan dengan demikian menghilangkan getaran dan kebisingan yang tidak diinginkan. Roda gila bermassa ganda berbeda dari yang klasik karena bagian utamanya - roda gila - terhubung secara fleksibel ke poros engkol. Oleh karena itu, dalam fase kritis (hingga puncak kompresi) ini memungkinkan beberapa perlambatan poros engkol, dan sekali lagi (selama ekspansi) beberapa akselerasi. Namun kecepatan flywheel sendiri tetap konstan, sehingga kecepatan di keluaran gearbox juga tetap konstan dan tanpa getaran. Roda gila bermassa ganda mentransfer energi kinetiknya secara linier ke poros engkol, gaya reaksi yang bekerja pada mesin itu sendiri lebih halus, dan puncak gaya ini jauh lebih rendah, sehingga mesin juga lebih sedikit bergetar dan mengguncang sisa mesin. tubuh. Pembagian menjadi inersia primer pada sisi motor dan inersia sekunder pada sisi girboks meningkatkan momen inersia bagian girboks yang berputar. Ini memindahkan rentang resonansi ke rentang frekuensi (rpm) yang lebih rendah daripada kecepatan diam dan dengan demikian berada di luar rentang kecepatan pengoperasian mesin. Dengan cara ini, getaran torsional yang dihasilkan mesin dipisahkan dari transmisi, dan kebisingan transmisi serta raungan bodi tidak lagi terjadi. Karena fakta bahwa bagian primer dan sekunder dihubungkan oleh peredam getaran torsi, cakram kopling dapat digunakan tanpa suspensi torsi.

Roda gila bermassa ganda juga berfungsi sebagai peredam kejut. Ini berarti membantu meredam benturan kopling selama perpindahan gigi (ketika kecepatan mesin perlu diimbangi dengan kecepatan roda) dan juga membantu start yang lebih mulus. Namun, elemen berpegas (pegas) pada roda gila bermassa ganda terus-menerus melelahkan dan memungkinkan roda gila bergerak lebih lebar dan lebih mudah relatif terhadap poros engkol. Masalah muncul saat mereka sudah lelah - mereka ditarik keluar sepenuhnya. Selain meregangkan pegas, keausan flywheel juga berarti mendorong lubang pada pin pengunci. Dengan demikian, roda gila tidak hanya tidak meredam osilasi (osilasi), tetapi sebaliknya, menciptakannya. Berhenti pada batas ekstrim putaran roda gila mulai muncul, paling sering sebagai benturan saat memindahkan gigi, memulai, hanya dalam semua situasi saat kopling diaktifkan atau dilepaskan, atau saat mengubah kecepatan. Keausan juga akan muncul sebagai start-up yang tersendat-sendat, getaran dan kebisingan yang berlebihan sekitar 2000 rpm, atau getaran yang berlebihan saat idle. Secara umum, roda gila bermassa ganda mengalami tekanan yang jauh lebih besar pada mesin yang kurang silinder (misalnya tiga/empat silinder) di mana ketidakrataan jauh lebih besar daripada mesin enam silinder.

Secara struktural, roda gila bermassa ganda terdiri dari roda gila primer, roda gila sekunder, peredam internal dan peredam eksternal.

Bagaimana Mempengaruhi / Memperpanjang Umur Roda Gila Bermassa Ganda?

Masa pakai roda gila dipengaruhi oleh desainnya serta sifat-sifat mesin di mana ia dipasang. Roda gila yang sama dari pabrikan yang sama berjalan 300 km pada beberapa mesin, dan pada beberapa mesin hanya membutuhkan setengah porsi. Niat awalnya adalah untuk mengembangkan roda gila bermassa ganda yang akan bertahan hingga usia yang sama (km) dengan keseluruhan mobil. Sayangnya, pada kenyataannya, roda gila sering kali perlu diganti lebih awal, berkali-kali sebelum cakram kopling. Selain desain mesin dan roda gila bermassa ganda itu sendiri, konduktor memiliki dampak signifikan pada masa pakainya. Semua situasi yang mengarah pada transmisi pukulan ke satu arah atau lainnya mengurangi masa pakainya.

Untuk memperpanjang masa pakai Dual Mass Flywheel, tidak disarankan untuk sering-sering menggerakkan engine understeer (terutama di bawah 1500 rpm), menekan kopling dengan keras (sebaiknya tanpa memindahkan gigi saat mengganti gigi), dan tidak menurunkan gigi mesin (yaitu rem mesin ). hanya dengan kecepatan yang wajar). Sering terjadi pada kecepatan 80 km / jam Anda tidak menyalakan gigi kedua, tetapi ketiga atau keempat dan secara bertahap pindah ke gigi yang lebih rendah). Beberapa pabrikan merekomendasikan (dalam hal ini VW) bahwa jika mobil diparkir dengan mobil diam di tepian yang landai, rem tangan harus dipasang terlebih dahulu dan kemudian persneling (gigi mundur atau gigi XNUMX) harus diaktifkan. Jika tidak, kendaraan akan bergerak sedikit dan roda gila bermassa ganda akan mengalami apa yang disebut pengikatan permanen, menyebabkan ketegangan (peregangan pegas). Oleh karena itu, disarankan untuk tidak menggunakan kecepatan menanjak, dan jika demikian, hanya setelah mengerem mobil dengan rem tangan, agar tidak menimbulkan sedikit gerakan dan beban jangka panjang selanjutnya - menutup sistem transmisi, yaitu roda gila bermassa ganda . Peningkatan suhu cakram kopling juga terkait langsung dengan penurunan masa pakai roda gila bermassa ganda. Kopling menjadi terlalu panas, terutama saat menarik trailer yang berat atau kendaraan lain, berkendara off-road, dll. Kopling akan terbuka dengan sendirinya meskipun mesin rusak. Perlu dicatat bahwa pancaran panas dari cakram kopling menyebabkan panas berlebih pada berbagai komponen roda gila (terutama jika itu adalah kebocoran pelumas), yang selanjutnya berdampak negatif pada masa pakai.

Perbaikan - penggantian flywheel bermassa ganda dan penggantian dengan flywheel konvensional

Tidak ada yang namanya memperbaiki flywheel yang terlalu aus. Perbaikan melibatkan penggantian roda gila bersama dengan rakitan kopling (lamellae, pegas kompresi, bantalan). Seluruh perbaikan cukup melelahkan (sekitar 8-10 jam), bila perlu membongkar kotak roda gigi, dan terkadang bahkan mesinnya. Tentu saja, kita tidak boleh melupakan keuangan, di mana roda gila termurah dijual dengan harga sekitar 400 euro, yang paling mahal - lebih dari 2000 euro. Mengapa mengganti cakram kopling yang kondisinya masih bagus? Tetapi hanya karena saat melakukan servis cakram kopling, hanya masalah waktu sebelum hilang, dan proses yang memakan waktu ini, yang beberapa kali lebih mahal daripada cakram kopling, harus diulang. Saat mengganti roda gila, ada baiknya untuk melihat apakah ada versi yang lebih canggih yang dapat menempuh jarak lebih jauh - tentu saja didukung dan disetujui oleh pabrikan kendaraan.

Sangat sering Anda dapat menemukan informasi tentang mengganti roda gila dua massa dengan yang klasik, di mana lamela dengan peredam torsi digunakan. Seperti yang telah disebutkan dalam artikel sebelumnya, roda gila bermassa ganda, selain fungsinya yang nyaman, juga melakukan fungsi peredam getaran torsional, yang berdampak negatif pada kondisi bagian mesin yang bergerak (poros engkol) atau gearbox. Sampai batas tertentu, peredam getaran juga dapat dihilangkan oleh pelat pegas itu sendiri, tetapi tidak dapat memberikan kinerja yang sama dengan roda gila bermassa ganda yang jauh lebih kuat dan kompleks. Plus, jika sesederhana itu, itu sudah lama dipraktikkan oleh produsen mobil dan pemilik keuangan mereka, yang terus-menerus bekerja untuk memangkas biaya. Oleh karena itu, umumnya tidak disarankan untuk mengganti roda gila massa ganda dengan roda gila massa tunggal.

Jangan remehkan penggantian flywheel yang sudah aus

Sangat tidak disarankan untuk menunda penggantian flywheel yang terlalu aus. Selain manifestasi di atas, ada risiko melonggarnya (terpisahnya) bagian mana pun dari roda gila. Selain merusak flywheel itu sendiri, mesin atau transmisi juga bisa rusak fatal. Keausan roda gila yang berlebihan juga memengaruhi pengoperasian sensor kecepatan engine yang benar. Saat elemen pegas berangsur-angsur aus, kedua bagian roda gila semakin menyimpang hingga jatuh di luar toleransi yang ditetapkan di unit kontrol. Terkadang ini mengarah ke pesan kesalahan, dan terkadang, sebaliknya, unit kontrol mencoba menyesuaikan dan mengontrol mesin berdasarkan data yang salah. Hal ini menyebabkan kinerja yang buruk dan, dalam kasus terburuk, masalah start-up. Masalah ini sangat umum terjadi pada mesin yang lebih tua di mana sensor poros engkol mendeteksi gerakan pada sisi keluaran roda gila bermassa ganda. Pabrikan telah menghilangkan masalah ini dengan mengubah pemasangan sensor, sehingga pada mesin yang lebih baru mendeteksi kecepatan poros engkol di saluran masuk roda gila.