Koła dwu-masowe i problemy z ich eksploatacją na wolnym rynku były do tej pory sprawą warsztatów obsługujących samochody osobowe, ale już od kilku miesięcy firma Inter Cars S.A. sprzedaje coraz więcej kół dwu-masowych do autobusów i samochodów ciężarowych.

Takie nowoczesne koło zamachowe nie jest już kawałkiem żelaza, ale bardzo skomplikowanym mechanizmem wymagającym specjalnych narzędzi i precyzyjnej wiedzy o jego montowaniu.
Poniżej kilka danych przybliżających ten nowy element.

Koła dwu-masowe przeznaczone do sprzęgieł o średnicy 430 mm
• Występuje kilka wersji, różniących się zestawami sprężyn dobranymi do poszczególnych silników (ważny właściwy dobór).
• Ciężar 74 kg (dla prawidłowego montażu potrzebny jest specjalny wysięgnik dźwigu).

• Grubość tarczy wyważającej z powierzchnią cierną ma tylko kilkanaście milimetrów (około 15 mm), przez co tarcza jest bardzo czuła na przegrzanie!
• Koło dwu-masowe jest aktualnie jedyną konstrukcją pozwalającą wyeliminować drgania silników z Euro 4 – 5.

Drgania wytwarzane przez silniki pojazdów są zaliczane do najbardziej dokuczliwych.
Nowoczesne silniki, szczególnie wspomagane turbinami, uzyskują wysokie moce i momenty obrotowe przy małych obrotach. Okazuje się, że wywołuje to duże drgania skrętne wału korbowego przenoszące się na związane z nim zespoły, w szczególności sprzęgło, skrzynię biegów, wał napędowy, most.

W zasadzie każdy element układu korbowego konstruuje się tak, by ograniczał drgania tego układu. Brak tłumienia drgań powoduje szarpania całego pojazdu, szczególnie dokuczliwe w nowoczesnych autobusach. Dodatkowo montuje się tłumiki drgań wału korbowego z przodu wału, ale to nie wystarcza. W silnikach przystosowanych do normy Euro 4 stosuje się coraz częściej dwu-masowe koła zamachowe, które są również tłumikami drgań i nie pozwalają, by te przedostawały się poprzez wałek sprzęgłowy do skrzyni biegów i dalej. W każdym silniku występują tzw. drgania rezonansowe najbardziej niebezpieczne dla silnika i jednocześnie wytwarzające największe hałasy.

W nowoczesnych silnikach wyposażonych w konwencjonalne tłumiki drgań skrętnych w tarczach sprzęgłowych drgania rezonansowe występują przy obrotach 1200-1600, czyli bardzo często używanych w normalnej eksploatacji, powodując hałasy i szybsze zużycie układu napędowego. Wykres na rysunku 1 ilustruje drgania wału korbowego silnika na podstawie wykresów drgań kątowych.

Rysunek 1 – Ilustracja drgań wału korbowego silnika na podstawie wykresów drgań kątowych

Kiedyś w samolotach czy na statkach było ostrzeżenie „przez obroty rezonansowe przechodź bardzo szybko”.
W pojeździe na drodze nie bardzo można takie polecenie wykonać.

Zastosowane koła dwu-masowe potrafią przesunąć drgania rezonansowe do obrotów w zakresie pracy rozrusznika, powodując, że silnik wyposażony w takie koło jest „spokojny” w całym użytkowym zakresie obrotów. Przedstawia to wykres na rysunku 2 (ZMS oznacza koło dwu-masowe).

Rysunek 2 – Wykres drgań rezonansowych układu korbowego silnika

W silnikach z Euro 4 największe drgania występują przy około 1400 obr./m.in., a mimo to, po zastosowaniu koła zamachowego dwu-masowego, drgania rezonansowe powstają tylko w zakresie obrotów pracy rozrusznika.

Następne rysunki poglądowe 3 i 4 zamieszczone poniżej ilustrują przebieg drgań na trasie silnik – przekładnia, poprzez koło zamachowe i sprzęgło w rozwiązaniu konwencjonalnym i przy zastosowaniu koła dwu-masowego

Rysunek 3 – Konwencjonalny układ napędowy

Rysunek 4 – Układ napędowy z kołem dwu-masowym SACHS ZMS

Możliwości tłumienia drgań skrętnych pokazano na następnym rysunku (5), porównując momenty bezwładności masy układów konwencjonalnego i dwu-masowego.

Rysunek 5 – Porównanie momentów bezwładności masy

Na niebiesko zaznaczone jest „to, co drga”, na czerwono „to, co tłumi”. Korzyść z zastosowania koła dwu-masowego jest oczywista – dotychczas nie ma lepszego rozwiązania. Praktyka wykazuje, że jeżeli po przebiegu 600 000 – 800 000 tyś. km silnik wykazuje większe drgania, a skrzynia biegów głośniej pracuje niż dotychczas, to może za to odpowiadać wyeksploatowane koło dwu-masowe. Na razie nie ma możliwości jego naprawy. Konieczna jest wymiana, najbezpieczniej razem z kompletnym sprzęgłem. Koszt wymiany jest wyższy niż w przypadku konwencjonalnego sprzęgła, ale zdecydowanie niższy niż usuwanie uszkodzeń, które powstałyby w efekcie oddziaływania nietłumionych drgań.

Materiały ORIGINAL SACHS SERVICE
Udostępnione zostały dzięki uprzejmości ZF Trading – Przedstawicielstwo w Polsce przy współpracy ze Stowarzyszeniem Q-Service Truck.