демпфер крутильных колебаний что это
Инерционный демпфер приводного вала — зачем он нужен?
Многие автовладельцы видели на приводных валах инерционные демпферы, в частности на В3 они выглядят следующим образом — правый (стоит у всех, кроме VR6):
И левый (я так и не понял в какие комплектации В3 его ставили, но на В4 левый приводной вал немного отличается от В3 и на нём демпфера уже нет):
Попытавшись поискать доступную информацию по инерционным демпферам в рунете ничего толкового не нашёл, зато была статья в английской википедии.
Предлагаю собственный свободный перевод некоторых интересующих нас частей.
Инерционный демпфер, также известный как гармонический гаситель, является устройством, установленным в конструкциях, требующих снижения амплитуды механических колебаний. Применение демпферов может предотвратить дискомфорт, повреждение или прямое разрушение конструкции.
Инерционные демпферы стабилизируют вредное движение, вызванное гармоническими колебаниями. Демпфер уменьшает вибрацию системы со сравнительно лёгким компонентом так, чтобы в худшем случае колебания последнего были менее интенсивными. Грубо говоря, на практике системы настроены так, чтобы или отодвинуть рабочий режим от опасной частоты или демпфировать резонансную частоту в тех случаях, когда сложно или дорого амортизировать непосредственно саму конструкцию. Примером последнего случая может служить демпфер крутильных колебаний коленвала. Демпферы часто включают в себя фрикционный или гидравлический компонент, который превращает механическую кинетическую энергию в тепло, таким примером может служить автомобильный амортизатор. Электрический аналог — колебательный контур.
*Дальше пропущу, так как конкретно для нашего случая ничего не нашёл, просто идут показательные графики колебаний до применения демпфера и после, разговоры об эффективности его применения*
Демпферы в автомобилестроении
*Тут идёт часть с примером использования демпфера в Формуле 1 фирмой Рено, но для нас ничего интересного, больше обсуждается аспект законности использования такой конструкции регламентом Ф1*
Инерционные демпферы широко используются в серийных автомобилях, как правило на шкиве коленчатого вала, для контролирования крутильных колебаний и, несколько реже, изгибающей способности коленвала. Также они используются в трансмиссии для gearwhine (?) и в других узлах, таких как выхлопная система, кузов или подвеска для снижения шумов и вибраций. Практически все современные машины имеют по крайней мере 1 инерционный демпфер, у некоторых моделей их количество доходит до 10 и более.
Традиционная конструкция инерционного демпфера коленвала заключается в тонком слое резины между ступицей шкива и внешней оправой (outer rim). Эта конструкция часто называется гармоническим гасителем (жаль схемы нет — прим. от меня). Аналогичной конструкцией является центробежный маятниковый демпфер, который используется для снижения крутильных колебаний в двигателях внутреннего сгорания некоторых современных автомобилей.
*Пример использования инерционного демпфера в автомобиле Citroёn 2CV*
Это всё. Дальше идут примеры использования демпферов в высотных зданиях для поддержания их устойчивости. В качестве другого примера использования инерционного демпфера в автомобиле можно обратиться к подвеске Land Rover:
Комментарии, данные по демпферу (судя по стилю написания источник официальный): It’s a mass damper, attached to the damper spring seat, used to absorb vibration and prevent noise intrusion into the vehicle interior.
Its efficacity/effectivness is mostly observed on gravel roads (or on roads paved with granite cubic stones) where the vibrations are with high frequency and short course.
Перевод: это инерционный демпфер, прикрепленный к седлу пружины и используемый для поглощения вибраций и предовращения шумов, проникающих в салон автомобиля.
В наибольшей степени эффективность этой конструкции наблюдается на гравийной дороге (или на дороге, выложенной гранитной брусчаткой), где вибрации происходят с высокой частотой на коротком расстоянии.
Информации немного, но для себя можно сделать такой вывод: инерционный демпфер ставится для гашения вибраций и колебаний, думаю в случае приводных валов навряд ли мы почувствуем вибрацию «на себе», а вот подшипники дифференциала и остальные близлежащие узлы конструкции на мой взгляд потеряют в своём ресурсе, принимая на себя бОльшие вибрации, нежели в конструкции с таким демпфером.
UPDATE #1: касательно В3 инерционный демпфер устанавливается ещё на траверсе передней опоры двигателя 9A:
Тут по-моему совершенно очевидно его прямое предназначение гасить вибрации. Только фото траверсы в сборе с демпфером не нашёл.
UPDATE #2: интересную статью по демпферам нашёл на сайте tkn.by. Оригинал тут.
Демпфер — приспособление для снижения механических колебаний путем поглощения части энергии колеблющейся системы. На работающем дизеле наибольшую опасность представляют угловые колебания коленчатого вала (крутильные колебания).
Крутильные колебания возникают, когда периодичность возмущающей силы кратна собственной частоте колебаний коленчатого вала. Совпадение вынужденных и собственных частот колебаний, которое называется резонансом, приводит к поломкам. В качестве поглотителей крутильных колебаний коленчатого вала используются демпферы.
Демпфер в основном состоит из двух сочленяемых деталей: корпуса и инерционной массы, разделенных между собой слоем силиконовой жидкости или резины.
При угловых колебаниях корпуса демпфера, жестко связанного с коленчатым валом, относительно инерционной массы возникает трение, которое обусловлено вязкостью силиконовой жидкости или резины.
Мощные бензиновые генераторы в своей конструкции, аналогично дизельным генераторам имеет демпфер. Проект ast-power.ru предлагает генераторы работающие на любых видах топлива: бензин, дизель, газ. Продукция компании отличается высоким качеством.
На преодоление трения между деталями демпфера расходуется энергия, что уменьшает размах крутильных колебаний. Если по тем или иным причинам инерционная масса маховика относительно корпуса неподвижна, то демпфер не уменьшит, а увеличит размах крутильных колебаний коленчатого вала.
Фирмы Ford, Mazda, Volvo и другие для предотвращения поломок коленчатых валов на дизелях вместо демпферов, которые снижают размах резонансных угловых колебаний вала, устанавливают на носок коленчатого вала шкив, изолированный посредством эластичной прослойки от ступицы.
Изоляция инерционной массы шкива от ступицы посредством эластичной прослойки повышает собственную угловую частоту коленчатого вала и смещает резонанс крутильных колебаний первого порядка за пределы рабочих оборотов дизеля.
Неработоспособный демпфер создает реальную опасность поломки коленчатого вала, вызываемой крутильными колебаниями.
В связи с этим каждый демпфер перед его установкой на отремонтированный дизель необходимо проверять на степень поглощения им крутильных колебаний.
Из-за сложности измерения крутильных колебаний коленчатого вала оценка эффективности демпфера на ремонтных предприятиях и в процессе эксплуатации не проводится.
Даже замена демпфера на новый, поступивший с завода-изготовителя, не гарантирует его эффективности.
В результате поломки коленчатых валов с характерным изломом от крутильных колебаний при резонансе не связывают с неэффективностью демпфера.
Чтобы обеспечить простой и надежный контроль эффективности демпфера, устанавливаемого на отремонтированный дизель, предложено простое устройство штатного контроля (УШК) по измерению собственной затухающей частоты угловых колебаний упругого вала.
Если кто ещё обладает инфой к размышлению — делитесь, добавим.
№23 Некоротко о демпфере крутильных колебаний. Размышления в теории и на практике
Приветствую вас, дорогие ребята и уважаемые товарищи взрослые.
Скучали без меня? Нет? А я да и вот взял и вернулся. Точнее, я то никуда и не уходил. Просто те кто следят за приключениями меня и моего чудища, возможно, помнят о том что я решал вопрос о непонятных «Тарахтелках» под капотом, доставшихся мне в наследство от предхоза. Надо сказать, что причина обнаружена, вопрос локализован. Но пока не решён полностью. Что было причиной этих непонятных звуков я пока не скажу. Оставлю, скажем так на потом, ко времени когда всё будет решено уже полностью. Но всё начиналось как раз с того, о чём сегодня и будет сегодняшний рассказ.
С этими мыслями, я как обычно углубился в теорию (предварительно конечно заказав новый шкив). Всё что получилось узнать, я попытался упорядочить и собрать ниже. Возможно будет интересно как новичкам вроде меня, так и бывалым дизелистам. Ну и всем остальным скажем так, для расширения кругозора.
Немного теории
Начну с самого главного. Характерные повреждение вышеназванной детали, называют болезнью дизельных двигателей (речь тут не только о М57). Так вот… Забудьте. Это выражение в корне неверно. Не надо относиться к этому как к недочёту инженеров. Запомните раз и навсегда. Это расходный материал. Такой-же как пневмо-баллоны, тормозные колодки, покрышки, ремни и многое другое. И как и все расходники он вроде как имеет определённый численный показатель ресурса работы, но который по разным причинам способен сдвигаться как в плюс, так и в минус (об этом чуть ниже).
Теперь давайте посмотрим что же это такое и для чего он нужен.
Шкив коленвала. Он-же его величество, Демпфер (т.е. Гаситель) Крутильных Колебаний Коленчатого Вала, есть у всех поршневых двигателей. Независимо от марки, объёма и рабочего топлива. Поршни в определённой очередности совершают возвратно-поступательные движения внутри цилиндра и тем самым вращают коленвал. Коленвал в свою очередь крутит маховик, распредвал и прочее и прочее. Но, сама его геометрическая форма подразумавает в себе наличие вибрации при работе. У него смещённый центр тяжести. И в этом случае он невольно выступает в качестве эксцентрика.
Эту вибрацию, нужно как-то гасить. Т.к. кроме прочего коленвал вращает многочисленные помпы, вентиляторы, ГУР, генератор и тд при помощи приводных ремней. Вибрация тут, не нужна вообще ни разу. Вернее она даже противопоказанна по определению. Вот тут-то и нужен гаситель колебаний. Т.к это первая «инстанция» между двигателем и ремнями.
Кроме передачи вращения, он должен гасить колебания, чтобы обеспечить ровную работу ремней. А ровная работа — залог здоровья вообще всего. При повреждённом гасителе, вибрация будет передаваться дальше по цепочке. На ролики, привод генератора, пропеллер, кондишен и всё такое прочее. Что естественно однажды неизбежно умрёт если не обратить на это внимание. И «БМВ-Говно» тут ну вообще нипричём.
Для борьбы с вибрацией, некоторые производители устанавливают противовесы на самом валу, и надо сказать это весьма успешное решение. Сбалансированный таким образом коленвал, не имеет практически никаких вибраций. Ну, точнее они конечно есть, но их ГОРАЗДО меньше.
А в начале века, проще и наверное дешевле было установить тупой гаситель. Разные производители извращались кто во что горазд. Были и пружинки и резинки и много других хитрых решений. Важно одно. Гаситель колебаний был и есть везде.
Плавно подошли к главной теме.
Начало процесса «разложения» заметить несложно. Выражается это в характерном стрекотании или шелесте на холостом ходу. Как только вы заметили посторонние звуки, сразу проводите детальную ревизию главного подозреваемого и если это необходимо, меняйте его на новый оригинальный или…
Тут мы плавно подошли к вопросу
Что купить.
Как и в случае с другими расходниками, выбор различных вариантов просто огромен. Тут вам и БУ в разборок, и различные аналоги и даже китайцы. Разброс цен, соответственно тоже огромный. Выбирай какой хочешь.
Тут как говорится, как повезёт. Я видел и китайские аналоги, работающие годами. И сертифицированные «оригиналы» умершие за несколько месяцев.
Уже слышу возмущённые возгласы адептов секты блюстителей благодатного стока. «Фу фу фу… колхоз… нужна арига…» Но тем не менее слово «оригинальные» я не зря поместил в кавычки. И вот почему.
Дело в том, что сам BMW их не производит (как и многое другое). Примерно до 2005-2007 года в статусе сертифицированного поставщика для BMW была Corteco. Таким образом почти на всех Е53 с завода, ставились именно они. Уже потом, это почётное место заняла «Dayco» Почему это произошло? Давате не будем спорить на эту тему. Причин может быть уйма. И они совсем не касаются качества производства.
Снова возгласы сектантов. » Фу фу фу… Арига стоит дорого, а это значит хорошо… тра та та … цена гововорит сама за себя». Да, действительно. Шкив от «Сorteco» сегодня стоит 170евро. В то время как таже самая деталь от «Dayco» — аж 500евро. Но, товарищи «сектанты», вы знаете сколько стоила «Dayco» до получения золотого статуса? Поищите, вы будете сильно удивлены.
Таким образом, мы подошли к практической части.
Я конечно же купил Corteco. Ибо в моём случае (как и для всех дорестайловых 3.0d) это и был оригинал с завода.
Естественно, попутно с заменой шкива НУЖНО, заменить ремни и ролики. Иначе это как надевать новые туфли на грязные вонючие носки. Кроме того, если шкив у уже отъехал, то ролики скорее всего уже тоже раздолбаны.
Вот мой джентельменский набор.
Коды:
Шкив коленчатого вала Corteco — 21653130
Поликлиновый ремень Contitech — 5PK2020
Поликлиновый ремень Dayco — 5PK810
Натяжной ролик SNR GA350.77 — 1 шт
Паразитный / ведущий ролик SNR GA350.51 — 2шт
Болт BMW 11 23 8 578 993 (4шт.) если они не идут в комплекте со шкивом.
Что касается процесса замены. Если вы не делали этого раньше то и не делайте. Процесс описан неоднократно, но я всёже решил обратиться к спецам. Стоит это недорого. у меня получилось что-то около 1000 рублей.
Для всех остальных порядок такой:
Снимаете накладки, вентилятор, натяжной ролик, ремни, шкив, и остальные ролики. Меняем всё на новое и собираем в такой-же последовательности.
Дальше для сравнения.
Как видите, старая стояла тоже Corteco. И судя по тому что на старой был затёрт логотип и серийный номер производителя, стояла она там как минимум лет 10. И всё ещё работает. Получается шкив я поменял зря. хотя ну как зря…
Причина моих тарахтелок была СОВСЕМ в другом месте.
Но об этом в следующий раз.
А пока, Удачи вам, Любви и Терпения. С наступающими праздниками.
Что такое крутильные колебания и как их гасить?
Крутильные колебания или вибрации возникают в процессе вращения коленчатого вала из-за его неравномерной по разные стороны формы и маховика. В этой статье мы поговорим о том, откуда они возникают, чем опасны, и расскажем об устройстве, снижающим воздействие этих вибраций – гаситель крутильных колебаний.
Что такое крутильные колебания?
Любой маховик двигателя имеет определенную массу, которая не в полной мере сочетается с коленчатым валом мотора. При вращении коленвала, маховик, обладая большой массой, начнет колебаться, что приводит к появлению определенных вибраций не только на нем, но и на валу. Частота и амплитуда колебаний будет напрямую зависеть от массы маховика, а также его радиуса. Чем больше расстояние от края до центра и больше масса маховика, тем выше эта частота колебаний.
При уменьшении воздействия, которое прилагается от поршней и шатунов, уменьшаются и вибрации. Логично предположить, что если не прилагать большую нагрузку на коленвал, от этих вибраций можно избавиться, однако мы не в состоянии постоянно снижать нагрузку на вал, так как автомобиль все время находится в движении. Данный вид колебаний, получаемых при воздействии на маховик внешних сил, называется вынужденным.
Опасным явлением, в которое могут перерасти колебания – это резонанс. В процессе вращения маховика, он находится в механической связи с первичным валом коробки передач. Вал КПП также имеет небольшую величину вибраций, которая взаимно передается на маховик коленвала. Если эти колебания совпадают, это приводит к резонансу – пропорциональному повышению колебаний обоих механических элементов и, как следствие, к разрушению обоих валов.
Гаситель крутильных колебаний
Как вы поняли, совпадение частот этих вибраций совершенно не допустимо, именно поэтому в трансмиссии автомобиля предусмотрено специальное устройство – демпфер. Он устанавливается на диске сцепления автомобиля и имеет специальную конструкцию. Задача демпфера заключается в создании самой упругой связи диска сцепления с его небольшой ступицей на коленчатом валу.
Демпфер представляет собой пружины цилиндрической формы, которые по кругу устанавливаются на всей внутренней окружности диска сцепления. Пружины гасителя обеспечивают защиту трансмиссии автомобиля от совпадения частот колебаний маховика и сцепления на больших оборотах вращения коленвала. Однако, такое устройство не способно обеспечить надежную защиту при низких частотах колебаний. Специально для этого служить другое устройство, которое называется поглотитель низкочастотных колебаний.
В грузовых же автомобилях на сцеплении вместо демпферных пружин применяются круглые, сжимаемые при скручивании элемента. Главное отличие от демпфера – это отсутствие необходимо проводить широкую регулировку элемента. Такая пружина в процессе вращения сжимается и с помощью повышения трения передает вращающий момент на первичный вал КПП.
Вот так происходит снижение крутильных колебаний в двигателе и трансмиссии автомобиля при эксплуатации. Как видим, здесь нет ничего сложного или непонятного. Желаем вам удачи на дорогах!
Шкив коленчатого вала с демпфером: для плавной работы двигателя
Современные двигатели это мощные, высокотехнологичные механизмы. В целях защиты навесных компонентов от преждевременной поломки, вибрации и колебания должны быть сведены к минимуму. Неровности работы образуются из-за четырехтактного принципа работы двигателя и передаются коленчатым валом через ременную передачу. Это оказывает негативное влияние на уровень шума и, в частности, уменьшает срок службы навесных агрегатов и компонентов.
Наиболее эффективным вариантом для нейтрализации этих нежелательных колебаний является применение демпферов (известных также как шкивы коленчатого вала с демпфером крутильных колебаний). Они используются в основном в дизельных двигателях, но могут также использоваться в более мощных бензиновых двигателях. В данном случае шкив устанавливается непосредственно на коленчатый вал и, благодаря своей конструкции, отделяет вибрации коленчатого вала от приводного ремня. В результате вспомогательное оборудование в значительной мере освобождается от динамических нагрузок.
Конструкция шкива коленчатого вала с демпфером
Внутренняя конструкция шкива коленчатого вала должна быть рассчитана на поглощение вибраций, генерируемых двигателем. Это единственный способ компенсировать и предотвратить вибрации, передаваемые на приводной ремень. В отличие от цельнометаллических шкивов, шкив с многослойной конструкцией (Рис. 1) с двумя дорожками из эластомера и с использованием подшипника скольжения, гарантирует, что привод навесных агрегатов проходит плавно. В данном случае демпфирующий элемент и упругая муфта играют решающую роль. Оптимальное соединение резины с металлом и правильный состав резиновой смеси являются особенно важными.
Сравнение шкива с демпфером и цельнометаллического шкива.
Различия между шкивом с демпфером и цельнометаллическим шкивом можно увидеть в сравнении двух поперечных разрезов (Рис. 2). Недорогие цельнометаллические варианты предлагаются чаще. Даже если цельнометаллические шкивы имеют очевидные преимущества в цене и более продолжительном сроке службы, практически невозможно предсказать последствия для других компонентов ременного привода. В шкиве с демпфером крутильных колебаний ремень привода подключен к шкиву коленчатого вала, через резинометаллическое соединение, что способствует значительному снижению вибрации.
С другой стороны, цельнометаллические шкивы передают характерные вибрации на вспомогательное оборудование. Так как оно подвергается “нефильтрованным” вибрациям, оно быстрее изнашивается. Последствием может быть выход из строя компонентов навесного оборудования, а в худшем случае, капитальный ремонт двигателя.
Испытания шкива коленчатого вала с демпфером
Такие детали как дорожка из эластомера, эластичные муфты и подшипники скольжения могут износиться в силу возраста или факторов окружающей среды, таких как жара, холод или в результате контакта с маслами и другими химическими жидкостями. Однако, повреждения и износ не всегда очевидны сразу и, в основном, видны на задней части шкива. Шумы от привода навесных агрегатов являются верным свидетельством повреждения.
Срок службы шкива коленчатого вала также зависит от стиля вождения и условий движения (например, преимущественно в городских пробках). Большинство колебаний двигателя происходит в нижнем диапазоне частот вращения. Существует риск вибраций и повышения уровня шума, если шкив коленчатого вала не регулярно проверяется и не заменен при необходимости.
bilstein group рекомендует подробный визуальный осмотр после 60.000 км.
При проверке шкива коленчатого вала с демпфером, необходимо уделить особое внимание следующим повреждениям:
1) Микротрещины на дорожке из эластомера и/или эластичной муфте
Причина: Резина теряет свою эластичность и становится твердой из-за старения, что приводит к трещинам.
2) Образование разрывов и трещин на внутренней стороне
Причина: Тяжелые условия окружающей среды, такие как удары, высокая температура или попадание инородных веществ.
3) Полное отслоение дорожки из эластомера или эластичной муфты.
Причина: Отсутствие обслуживания.
Течь моторного масла через сальник коленчатого вала, часто приводит к повреждениям. Например, резина начинает разбухать, и в итоге муфта разрушается.
4) Следы трения в рабочей зоне
Причина: Корпус демпфера (резина) сильно изношен и, как следствие, шкив коленчатого вала работает не эффективно, что вызывает колебания.
bilstein group рекомендует менять шкивы коленчатого вала через каждые 120 000 км, потому что не все процессы старения и износа видны. Тем не менее, всегда следуйте инструкциям и рекомендациям автопроизводителя.
Советы по установке:
— Не наносите удары и не применяйте грубую силу во время монтажа и демонтажа шкива
— Используйте спец. инструмент с тяговым усилием
— Не используйте ударный гайковерт
— Затяните винты правильным моментом затяжки с использованием динамометрического ключа
— Используйте новые болты, так как болты растягиваются и должны использоваться только один раз
— Одновременно с заменой шкива коленчатого вала рекомендуется замена поликлинового ремня, натяжного ролика и обгонной муфты генератора
— Проверьте на биение и несоосность.