LuK, що входить до групи Schaeffler, виробляє двомасові маховики більше 25 років. Перше серійне виробництво було розпочато спільно з BMW, і E30, 325i, був оснащений новим продуктом. Наприкінці 90-х попит на двомасові маховики швидко розпочався, особливо на дизельних автомобілях. До середини 2000-х технологія досягла свого піку, але при низьких оборотах двигуна вона ще була недостатньо ефективною, і крутний момент двигуна та акустичні очікування зросли. Тому LuK та BMW розробили маятниковий амортизатор двомасового маховика. Тільки застосування нового методу можна назвати новим, оскільки коливання маятника давно застосовуються в колінчатих валах двигунів внутрішнього згоряння винищувачів і в роторах вертольотів, але ми вже зустрічали маятникові противаги на колінчастому валу двигунів от.
Counter Маятникові противаги, розміщені на колінчастому валу двигуна, не є новими винаходами.
Сьогодні виготовляється велика кількість малих і малооб'ємних наддувних двигунів з більшим крутним моментом і потужністю, ніж більші. Великі зусилля та крутильні коливання, пов’язані з малими розмірами, сильно навантажують компоненти та погіршують акустичні та комфортні характеристики. Для гасіння крутильних коливань були розроблені двомасові маховики, які можуть зменшити коливання на холостому ходу та вище швидкості, але недостатньо ефективні при низьких оборотах двигуна, запуску двигуна та зупинці двигуна. Однак на додаток до "зменшення габаритів" зменшення швидкості, зменшення швидкості, тобто використання двигуна з найнижчою можливою швидкістю, та системи старт-стоп є принаймні настільки ж поширеними, що означає, що двигун залишається в критичному діапазоні для крутильних коливань. Тому необхідність зрозуміла. Тепер давайте подивимось на реакцію LuK - маятниковий маховик двомасового маятника.
➋ Будова маятникового амортизуючого двомасового маховика схожа на структуру звичайного двомасового маховика.
➌ Коли коливання починається, воно повинно нести маятникову масу з собою як баласт, який завжди буде гальмувати процес, який його збуджує, тобто коливання.
Dual Двомасовий маховик LuK з маятниковим амортизатором дебютував у BMW 330d та 320d Efficient Dynamics Edition.
У 2002 році LuK представив перший прототип, а потім через 6 років дебютував перший серійно виготовлений маятниковий амортизатор двомасового маховика в моделях BMW 330d та 320d Efficient Dynamics Edition ➍. Маятник є біфілярним, тобто він має два центри обертання, таким чином створюючи рух у площині. Амортизаційні маси закріплені болтами, що вводяться в бобоподібну канавку. Форма канавки визначає порядок коливань дроселя. Свободне переміщення маятника повинно забезпечуватися за будь-яких обставин, оскільки, якщо його рух ускладнюється, його ефективність також знижується. Таким чином, тертя також є дуже важливим фактором, завдяки зменшенню якого демпфування вібрацій стає більш ефективним. Якщо є вільний простір, маятник можна безпечно розташувати під вигнутою пружиною, але якщо місця більше, доцільно розмістити його поруч із основною вагою двомасового маховика або на корпусі зчеплення, щоб досягти більшого ефективного радіуса .
➎ Вплив демпфування маятника на двомасові характеристики маховика.
Ефект двомасових маховиків маятникового дроселя показано на малюнку ➎. Чітко видно, що він може зменшити амплітуди коливань з хорошою ефективністю у всьому діапазоні частот обертання двигуна, і можна прочитати, що амортизація, що використовується у звичайних двомасових маховиках, не повинна пропускатися, навіть якщо додано маятниковий дросель, як можливі менші крутильні коливання (особливо при низьких обертах двигуна) при використанні двох дроселів разом. З точки зору зручності, маятниковий амортизатор також має економічні переваги, оскільки ми можемо працювати з двигуном на нижчих оборотах, що економить паливо. Коливання маятника не тільки використовується в сухих однодискових муфтах, існує також версія, інтегрована з гідродинамічним перетворювачем крутного моменту ➏.
➏ Маятниковий дросель, інтегрований з гідродинамічним перетворювачем крутного моменту
Посилання на Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=UrXaXqO3dbI
ATZ 2009/07-08 стор. 42-47.
Automobil Industrie Special 2010/07-08 стор. 14-15
Колоквіум Шефлера 2010/2
Теоретичні основи коливань маятника були закладені ще в першій половині 20 століття: Р. Саразін захистив свій винахід у 1937 р., А в 1938 р. Р. Чілтон представив новішу версію маятникових генераторів ➋. Патент Саразіна вже був опублікований у II. також застосовувався в Першій світовій війні в реактивному двигуні винищувача Pratt & Whitney R-2800 для збільшення терміну служби колінчастого вала. Автомобільна промисловість давно «забула» про винахід, оскільки він був непотрібний. Конструктивні елементи двигунів були стійкими до крутильних коливань у двигунах внутрішнього згоряння. Він використовувався лише в двигунах гоночних автомобілів у другій половині 20-го століття, поки в сучасних двигунах (особливо дизельних) коливання, породжені високим піковим тиском горіння, не були достатньо великими, щоб їх загасити, а очікування щодо акустичного та вібраційного комфорту зросли, а розміри елементів конструкції постійно зменшувались. Ці ефекти змусили інженерів відступити більше півстоліття патентів і поєднати їх з двомасовим маховиком.
➊ Патент на маятниковий амортизатор Р. Саразіна
➋ Р. Чілтон представив новішу версію маятникових дроселів
А тепер заглибимось трохи глибше в науку про коливання маятника. Заслінка, що адаптується до швидкості, заснована на принципі математичного маятника. Трохи спростивши, можна зробити висновок, що власна частота, пов’язана з даним гравітаційним прискоренням, не залежить від маси, а лише від відстані. У випадку коливального маятника гравітаційну силу можна замінити доцентровою силою, прямо пропорційною квадрату кутової швидкості (F = mΩ2R), що означає, що власна частота маятника прямо пропорційна швидкості (на основі за формулою на малюнку 3). Щоб вибрати ідеальний демпфер, співвідношення R/L слід правильно вибрати. Частота займання 4-циліндрового 4-тактного двигуна вимагає коефіцієнта співвідношення R/L 4, щоб загасити коливання. Крутний момент амортизатора можна розрахувати наступним чином (на основі рисунка ➌): M = -mdRΩ2sin (φ). Отже, теоретично, вторинно збуджені коливання можна легко усунути, розмістивши досить велику масу на кінці маятника. Однак практика не така проста, оскільки конструктивні розміри та конструктивні особливості обмежують руки дизайнерів, а також слід враховувати виробничі допуски та подбати про те, щоб заслінка не потрапляла в самозбудження дальність в процесі експлуатації.
➌ Принцип роботи маятникового амортизатора
Procedures Імітаційні процедури для налаштування маятникового дроселя
Отже, завдання полягає в тому, щоб бути якомога ближчим до властивостей ідеального математичного маятника, а також відповідати структурним, геометричним та життєвим характеристикам. У випадку класичного маятника маса рухається по круговій орбіті, а затухання зменшується із збільшенням кута його коливань. Відхиляючись від орбіти, потужність маятникового дроселя може бути значно збільшена. Створення ідеальної системи вимагає великої симуляційної роботи, оскільки необхідно враховувати кілька аспектів аттенюатора: надійність, властивість загасання та випромінювання шуму. Наприклад, LuK розробляє конструкції двомасових маховиків дроселя в саморобному середовищі моделювання. Розрахунки виконуються для всіх робочих умов: прискорення, пуск/зупинка, холостий хід тощо. Як приклад, на малюнку 4 показана імітаційна модель. Моделі перевірені за допомогою вимірювань, як показано на схемі зліва на рисунку 4. Із середньої схеми на рисунку ➍ можна прочитати, що аналіз міцності включається в моделювання на початку розрахунків, оскільки термін служби є вирішальним критерієм.