w postaci zestawów czteroelementowych – ze standardowym, jednomasowym kołem zamachowym.
Na rynku części zamiennych można spotkać zamienniki dwumasowego koła zamachowego, oferowane jako zestaw składający się ze standardowego koła jednomasowego i tradycyjnego zestawu sprzęgłowego - zawierającego elastyczną tarczę sprzęgłową z tłumikiem drgań skrętnych. Czy takie zamienniki można i warto stosować w nowoczesnych silnikach? Dlaczego producenci współczesnych pojazdów, dążący do zmniejszania kosztów ich produkcji, nie stosują tańszego rozwiązania, jakim jest doskonale znane, standardowe koło zamachowe z elastyczną tarczą sprzęgłową?
Wymiana takiego elementu w pojazdach starszej generacji nie przysparzała przecież większych problemów, a samo koło zamachowe co najwyżej wymagało serwisowania w postaci przetoczenia. Odpowiedzi na powyższe pytania można znaleźć w materiale przygotowanym przez Grzegorza Fedorowicza, eksperta z przedstawicielstwa ZF Friedrichshafen AG w Polsce.
Dwumasowe koła zamachowe (DKZ) zostały wprowadzone do seryjnej produkcji pod koniec lat osiemdziesiątych zeszłego stulecia, a obecnie stosowane są w układach przeniesienia napędu w około 75% produkowanych pojazdów osobowych. Coraz częściej są też fabrycznie montowane w pojazdach użytkowych powyżej 7 ton ładowności (średnica DKZ do 430 mm).
Fot.1 i 2. Dwumasowe koła zamachowe do pojazdów osobowych i użytkowych.
Skąd bierze się tak szerokie wykorzystanie DKZ?
- rozwój nowych technologii stosowanych w układzie zasilania pojazdu (skutkujące zwiększeniem ciśnienia wtrysku, szczególnie w przypadku silników wysokoprężnych);
- zastąpienie odlewów żeliwnych lżejszymi materiałami (stopami aluminium oraz magnezu, zmniejszającymi masę pojazdu, ale też posiadającymi gorsze właściwości tłumienia drgań);
- dążenie do ograniczenia emisji spalin, co jest skutkiem coraz bardziej restrykcyjnych norm EURO, sukcesywnie wprowadzanych od początku lat dziewięćdziesiątych;
- rozwój przekładni zmian biegów z coraz większą liczbą przełożeń (koncern ZF już dzisiaj wytwarza manualne przekładnie 7-biegowe), które wymagają stawienia czoła wyzwaniom konstrukcyjnym związanym z drganiami rezonansowymi. Te ostatnie występują zwłaszcza w zakresie obrotów biegu jałowego oraz przy niskich prędkościach obrotowych, które sprzyjają ograniczaniu ilości spalanego paliwa.
Fot. 3. Wzbudzenie silnika a kolejne normy EURO ograniczające emisję spalin.
Zastosowanie DKZ umożliwia przeniesienie drgań rezonansowych znacznie poniżej prędkości obrotowej biegu jałowego. Warto przypomnieć, że stosunek momentów bezwładności silnika i skrzyni biegów w starszych konstrukcjach (ze standardowym pojedynczym kołem zamachowym) sprawia, że generowane przez silnik drgania w zakresie prędkości obrotowej około 1300 obr./min. (tradycyjny układ ze sztywną tarczą sprzęgłową bez tłumika drgań skrętnych) są przenoszone na przekładnię zmiany biegów z bardzo słabym współczynnikiem ich tłumienia. Dochodzi wówczas do uderzeń kół zębatych, czemu towarzyszy charakterystyczny odgłos klekotania. Umieszczenie tłumików drgań skrętnych w tarczach sprzęgłowych (w ostatnich generacjach występujących w wersjach trzystopniowych), pozwoliło co prawda na przesunięcie występowania drgań rezonansowych w zakres mniejszych prędkości obrotowych, ale spełniało swoje zadanie jedynie w starszych układach przeniesienia napędu. W konstrukcjach tych nie dochodziło do tak znaczących obciążeń, a co za tym idzie do powstawania tak dużych drgań, jak w dzisiejszych, coraz lżejszych i jednocześnie znacznie mocniejszych (ilość mocy w przeliczeniu na pojemność) konstrukcjach.
Przykładowe porównanie: Mercedes 190 (W201) z 1992 roku z silnikiem D 2.0 przy 2700-3500 obr./min. miał 75 koni mocy oraz 126 Nm. Współczesne pojazdy dysponujące tą samą pojemnością silnika, np. BMW F30 320D osiąga moc 184 koni oraz przenosi 380 Nm już pomiędzy 1750 a 2750 obr./min.
Przeniesienie tłumika drgań skrętnych z tarczy sprzęgłowej do koła zamachowego oraz podzielenie tego ostatniego na dwie części (masy), przyczyniło się do powstania układów charakteryzujących się mniejszym współczynnikiem sztywności sprężyn, bardziej elastyczną pracą oraz kątami skrętu dochodzącymi do 60o. Dodatkowo, zastosowanie specjalnych smarów umożliwia redukcję tarcia wewnętrznego oraz dodatkowe tłumienie hydrokinetyczne. Poprzez zmianę stosunków bezwładności oraz zastosowanie tłumika drgań umiejscowionego w kole zamachowym, zakres drgań rezonansowych zostaje przesunięty do niższych prędkości obrotowych od pracy silnika na biegu jałowym (blisko zakresu obrotów rozrusznika).
Współczesne pojazdy wyposażone w DKZ, nie tylko pracują z prędkościami rzędu 700-800 obr./min. na biegu jałowym, ale też umożliwiają jazdę z mniejszymi prędkościami obrotowymi na poszczególnych biegach, co przyczynia się do ograniczenia emisji spalin oraz zmniejsza zużycia paliwa nawet do 5%.
Komentarze (0)