В автомобильных системах для передачи крутящего момента используются вращающиеся вискомуфты с чередующимися перфорированными пластинами, заполненные вязкими жидкостями. Оригинальная идея и разработка автоматических сцеплений в системах передачи транспортных средств принадлежит Тони Ролту.
Конструкций компонента предусмотрено большое количество внутренних пластин, расположенных с возможностью перемещения по ведущем валу, и множество внешних пластин, закрепленных на ведомом валу с заданными интервалами. Компоненты объединены друг с другом попеременно и размещены в корпусе, который заполнен вязкой рабочей жидкостью для передачи крутящего момента. При такой компоновке сила сдвига, то есть крутящий момент, генерируется в указанных группах пластин из-за разности оборотов между ведущим валом и ведомым валом, чтобы передавать крутящий момент на ведомый вал.
Что это такое?
Вискомуфта BMW
Вискомуфта — компонент привода, который передает мощность и вращающий момент от центрального приводного вала на передний дифференциал и колеса. Внутри муфты находится дилатантная жидкость, которая затвердевает при воздействии силы сдвига, возникающей при вращении входных и выходных валов с разной скоростью. Входной вал соединен с задними колесами. Выходной вал соединен с передними колесами. Когда передние и задние колеса вращаются на разных оборотах (со скоростью более 6%), сдвиговая сила повышает температуру и вязкость дилатанта внутри вискомуфты.
Жидкость становится твердой и сцепляет пластины внутри устройства, в результате чего мощность передается от центрального приводного вала (двигателя) к переднему дифференциалу (передние колеса). Когда передние и задние колеса вновь начинают вращаться с относительно одинаковыми оборотами, жидкость «деактивируется», становится менее вязкой и более жидкой, в результате чего управление устройством переключается на ведущие колеса.
Устройство и принцип работы
Вискомуфта автомобиля
Конструкция состоит из чередующихся круглых пластин, которые имеют вставки или перфорации. Пластины монтируются в герметичном барабане и расположены очень близко друг к другу. Барабан заполнен силиконом или дилатантной жидкостью. Когда два набора пластин вращаются в унисон, жидкость остается прохладной и находится в жидком состоянии. Когда пластины начинают вращаться с разными скоростями, эффект сдвига лапок или перфораций на флюиде заставляет жидкость нагреться и затвердеть. Силикон при нагревании превращается в почти твердое тело, вязкость дилатантов также быстро увеличивается при разнице крутящего момента. Жидкость в затвердевающем состоянии «склеивает» пластины вместе и передает мощность от одного набора к другому. Размер вкладок или перфораций на пластинах, а также количество используемых пластин и вид жидкости определяют силу и время старта механической передачи.
Вискомуфта вентилятора,
Устройство вискомуфты
Вискомуфта имеет довольно простое устройство и состоит из муфты в форме цилиндра, расположенных внутри нее двух валов, которые в нормальном состоянии не взаимодействуют друг с другом. К этим валам непосредственно крепятся ведущие и ведомые диски из металла. Они располагаются соосно и находятся на минимальном расстоянии. При этом их довольно много. Стоит отметить, что это мы схематически обрисовали вискомуфту нового поколения. Более старая ее разновидность представляла небольшой герметический цилиндр с двумя валами, на которые были надеты две крыльчатки. Валы между собой в зацепление не заходили. Зная устройство, легко можно догадаться и о принципе работы. Например, когда машина с подключаемым полным приводом едет по нормальной трассе, вращение от двигателя передается лишь на переднюю ось. Валы и диски вискомуфты вращаются с одинаковой скоростью, соответственно перемешивания масла в корпусе не происходит.
Где применяют вискомуфты?
Вискомуфты используются в качестве центрального дифференциала в некоторых автомобилях с системой полного привода (4WD), таких как Toyota Celica GT-Four, а также в качестве дифференциала дифференциала скольжения (LSD) на задних мостах. Данные приборы предлагают более дешевый способ внедрения полного привода, нежели дифференциалы Torsen с механическим переключением, используемые Audi.
Вискомуфта на Rolls Royce & Bentley
Volvo, Subaru, Land Rover, Vauxhall/Opel и многие другие бренды использовали вискомуфты в своих приводах на начальных этапах развития. В настоящее время они заменяются электронными устройствами.
Плюсы и минусы вискомуфты
Преимущества:
- Малое количество движущихся частей — меньше вероятность поломки и более высокая надежность.
- Скорость силовой установки напрямую не связана с условиями приводного вала (например, силовая установка может продолжать работать без остановки, даже если трансмиссия остановлена).
- Имеет потенциал для временного увеличения выходного крутящего момента.
- Эффективные передаточные числа можно легко изменить, изменив диаметр сопла по принципу Бернулли.
Вискомуфта на Kia Sorento
Недостатки:
- Между двумя валами всегда имеется некоторое скольжение, что приводит к снижению эффективности.
- Ограниченность применения.
- Сложнее проектирования и производства.
Немного об устройстве
Вискомуфта представляет собой устройство, принцип работы которого заключается в возможности передачи вращательного движения посредством специальной жидкости, которую закачивают в неё. Её можно представить в виде небольшой круглой камеры, заполненной смазкой на силиконовой основе. Внутри этой камеры имеется два вала, а принцип работы заключается в следующем. Коленчатый вал совершает вращающееся движение, которое передаётся на первый вал муфты. С увеличением нагрузок на диск, скорость его вращения становиться больше, это приводит к увеличению вязкости силикона внутри муфты.
Муфта блокируется, что приводит к вращению второго диска, на вал которого насажен вентилятор охлаждения радиатора. Ещё один принцип включения этого устройства, это температурные свойства закачанной силиконовой смазки. Эти свойства используют для включения вентилятора охлаждения при повышении температуры мотора. С возрастанием температуры происходит включение, а при понижении его отключение.
Широкое применение муфты на современных моторах обусловлено её высокой надёжностью и безопасностью. При неосторожном обращении с ней, при попадании руки в зону вращения, он останавливается, не повреждая кисть.
Зачем нужна и какую жидкость заливают в вискомуфту?
Жидкость в компонент привода закачивается с помощью силовой установки. Затем под давлением направляется на приводной вал. Создаваемое давление в жидкости приводит к перемещению приводного вала. В настоящее время в качестве гидравлической жидкости или рабочей жидкости для флюидных муфт использовались органополисилоксановые масла, такие как диметилполисилоксан или метилфенилполисилоксан. Диметилполисилоксан (также называемый диметилсиликоновым маслом) обладает высоким индексом вязкости и широко применяется, но с трудом поддерживаем устойчивую способность передачи крутящего момента в течение длительного периода в тяжелых рабочих условиях и при высокой температуре. В основном это связано с низкой термической стабильностью этой жидкости.
Вискомуфта на Landcruiser
Поскольку условия эксплуатации становятся все более серьезными, оптимально отдавать предпочтение силиконовому маслу с улучшенной термической стабильностью, которое составляет 75% диметилсиликона. Чтобы предотвратить окисление или гелеобразование, к органополисилоксановому маслу добавляют антиоксиданты (октаноат железа, производные фениламина или производные ферроцена).
Как проверить вискомуфту?
Вискомуфта может выйти из строя двумя основными способами: полностью отключиться, или оставаться постоянно включенной (иногда только при более высоких рабочих темпах). Потери жидкости, вызванная утечкой уплотнений, являются наиболее вероятной причиной полного отказа вискомуфты. Постоянная работа компонента говорит о более сложных повреждения и может стать причиной дорогостоящего ремонта. Это может привести к разрушению всего привода, включая дорогостоящую трансмиссию.
Основные причины нетипичной работы вискомуфты:
- Шины разного размера и различной степени износа;
- Утечка силиконовой жидкости, отсоединение муфты вентилятора.
- Естественный износ при агрессивных условиях эксплуатации и высоких рабочих температурах.
- Наличие приводного механизма, который неправильно выровнен.
- Биметаллический датчик теряет свои свойства из-за поверхностного окисления, заставляя муфту застревать.
- Неисправность подшипника.
Что проверить вискомуфту, необходимо установить задние колеса на стойку для испытаний на разрыв в сервисном центре. Если вы переключитесь на G-шестеренку, передние колеса должны вывести автомобиль из испытательного стенда, как только двигатель слегка опустится выше холостого хода. Если передние колеса не могут этого сделать, вязкая муфта должна быть заменена.
Замена вискомуфты
Необходимые инструменты:
- Фронтальные монтажные кронштейны: 17-миллиметровый гаечный ключ и храповик с расширением.
- Корпус: ключ на 13 мм с удлинителем.
- Соединения: шестигранная или 8-миллиметровая розетка с удлинителем и храповым механизмом.
- Приводной вал: два открытых ключа на 13 мм (иногда только 12 мм для гаек).
Процедура замены:
- Отсоедините шланг и промойте его под корпусом вискомуфты.
- Поднимите переднюю часть автомобиля с помощью домкрата.
- a. Запишите и отметьте выравнивание карданного вала передним дифференциалом, чтобы вы могли поместить тот же болт через те же отверстия каждого блока при повторной сборке. Это уменьшит шансы на то, что вы нарушите балансировку карданного вала при повторной сборке.
3.b. Открутите четыре передних болта, удерживающих карданный вал, с помощью торцевого ключа на 13 мм. В качестве альтернативы можно использовать 1/2-дюймовый ключ с открытым торцом.
- Ослабьте болты, удерживающие передний дифференциал, чтобы его можно было сдвинуть. Ослабьте два болта в верхней задней части диффузора, которые поддерживают его сверху, на перевернутой панели «U». Не удаляйте их. Вытащите три крепежных болта здесь, один спереди, два сзади. Поместите домкрат под дифференциал, и в этот момент удалите все болты и крепления.
- Сдвиньте передний диффузор вперед так, чтобы приводной вал отсоединился от переднего дифференциала. Сдвиньте карданный вал в сторону.
- Удалите масло с передней диффузии через отверстие для слива масла. Утилизируйте его. Перед тем, как вы удалите пробку слива масла, убедитесь, что вы можете удалить пробку для заливки масла.
- Снимите 13-миллиметровые болты, удерживающие заднюю половину переднего дифференциала на автомобиле, а затем вытащите заднюю треть дифференциала. Также удалите 14мм болты и две маленькие медные шайбы рядом с верхней частью, которая соединяет шланг для вентиляционного отверстия для диффузора.
Ремонт вискомуфты вентилятора охлаждения радиатора Паджеро.
Вот так выглядит снятый вентилятор. Далее откручиваем три болта и снимаем крыльчатку.
Затем откручиваем три винта и снимаем крышку. Крышка выглядит вот так.
Аккуратно убираем диск находящийся сверху. Как я понимаю, этот диск и обеспечивает блокирование вентилятора на валу. На этом диске стоит клапан (перепускной) скорее всего! Снимаем диск и видим вот такую картину маслом
ОСОБОЕ ВНИМАНИЕ ХОЧУ ОБРАТИТЬ НА ТО ЧТО!!! ВСЮ СМАЗКУ КОТОРУЮ ВЫ ВИДИТЕ В МУФТЕ НАДО СОХРАНИТЬ!!! ИНАЧЕ ВЕСЬ РЕМОНТ БУДЕТ БЕСПОЛЕЗНЫМ!!!!! МАКСИМАЛЬНО СОХРАНИТЕ ВСЮ СМАЗКУ!!! ТАК КАК ЭТО НЕ ОБЫЧНОЕ МАСЛО, А КАКАЯ ТО СИЛИКОНОВАЯ СУБСТАНЦИЯ, МЕНЯЮЩАЯ СВОИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ!!! ПРИ ПОВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ОНА СТАНОВИТСЯ ВЯЗКОЙ, А МАСЛО НАОБОРОТ ЖИДКИМ!! Вот так выглядит всё без смазки! Я во время ремонта её по незнанию просто стёр тряпкой L По этому всем скажу ещё раз СОХРАНИТЕ СМАЗКУ ОБЯЗАТЕЛЬНО!!!
Для того чтобы выпрессовать заклинивший подшипник, нужно сточить чем-то типа маленькой бор машинки развальцовку на валу. Как это примерно выглядит, видно на следующей фотографии!!
После того, как сточили завальцовку на валу, ставим вискомуфту в тиски. Точнее разводим губки тисков так, чтобы сверху можно было поставить вискомуфту и она опиралась своим корпусом (не валом) на губки! Внимание!!! Ни в коем случае нельзя бить по алюминиевому диску, который находится на валу! Если загнёте его, загубите вискомуфту!!! Затем наставляем на вал что нибудь крепкое, цилиндрическое, не много меньше диаметра вала, и сильными резкими ударами выбиваем вал! Для того чтобы выпрессовать подшипник, надо сделать следующее!! ВНИМАНИЕ: подшипник в посадочном месте тоже завальцован!!! Надо как то акуратно либо сточить на токарном станке, либо бор-машинкой убрать завольцовку. Но так, чтобы новый подшипник можно было завальцевать! Если не сточить завальцовку, то результат будет как у меня! Присмотритесь на фотографию и увидите, что откалывается корпус кусками вокруг подшипника!! Стачивать надо однозначно! Аккуратно!!
Подшипник такой, как стоит в вискомуфте стоит в магазине около 40-60р, притом Японский! Обязательно он должен быть закрытого типа, т.е шарики не должны быть видны!!! Возможно надо нанести на всякий случай на место посадки подшипника герметик. И пока он не застыл, запессовать подшипник, а излишки герметика стереть тряпкой! Место, где была завальцовка подшипника, как то завальцовываем, либо керним по кругу кернером! Затем аккуратно запрессовываем вал! Далее аккуратно напрессовываем алюминиевый диск! Это мы делаем с помощью молотка! Короткими ударами через деревянный брусочек (чтобы не повредить диск) и завальцовываем чем нибудь круглым! Я делал это с помощью шарика от большого подшипника!
И всё ! Добавляем смазки, которую вы бережно собрали Стальной диск ставим по меткам! Это такие углубления на диске и корпусе вискомуфты вентилятора!
Автор: strange-tm, pajero4x4.ру
Замена подшипника вискомуфты
Чтобы определить, нужна ли замена подшипника, снимите вспомогательный ремень. Поверните вентилятор. Если вискомуфта смещается, замените только прокладку. Если шкив движется, то подшипник пора менять.
Чтобы удалить подшипник, сначала удалите вискомуфту. После удаления компоненты вы увидите переднее кольцо. Снимите его. Поместите одну шайбу на 5-дюймовый болт и сдвиньте ее в заднюю часть подшипника. Поместите трубную муфту на другую сторону. Поместите фланец над муфтой с приподнятой частью внутри. Убедитесь, что гнездо, которое вы используете на гайке, поместится внутри. Поместите одну шайбу на болт, за которым следует гнездо. Затем наденьте небольшой шайбу и гайку.
Если болт идет криво, остановитесь и поправьте его. Прикрепите болт и начните затягивать. Гнездо подшипника будет забито. Очистите его как можно лучше. Теперь поставьте 4-дюймовый болт в заднюю часть нового подшипника, за которым следует шайба. Наденьте гайку и слегка прижмите ее. Убедитесь, что она обращена в правильном направлении. Нагрейте корпус. Без подшипника он будет быстро нагреваться. Наденьте кожаные перчатки. Вставьте подшипник в паз.
Этапы ремонта вискомуфты грузовых автомобилей
В большинстве случаев неисправность вискомуфты связаны с вытеканием силиконовой субстанции. В таких ситуациях обязательно производится демонтаж устройства. Сняв вискомуфту, извлекаем шкив и выливаем оставшуюся эмульсию. В большинстве корпусов имеется специальное сливное отверстие. В случае отсутствия отверстия новое делается самостоятельно.
Важно знать! Нельзя смешивать старую силиконовую жидкость с новой. Это может испортить вискомуфту.
Новую силиконовую смесь заливают через шприц. Вискомуфта рассчитана на минимальный объем: 15мГ. Делается это с небольшими паузами, так как жидкость должна растечься между дисками для равномерного распределения.
Другой частой причиной неисправности муфты охлаждения служит сломанный подшипник. Данную поломку можно определить по характерному звуку, исходящему от вентилятора.
В этом случае также необходимо произвести демонтаж и слитие жидкости. Процесс замена подшипника очень сложен в дорожных условиях, так как для его реализации необходимы:
- съемник
- новая силиконовая жидкость
- опыт мастера
Все необходимое для замены и ремонта муфты охлаждения у специалистов 24 Вольта имеется в наличии.
Электровентилятор вместо вискомуфты. Стоит ли?
Электровентилятор — это термостатический вентилятор охлаждения двигателя, который может свободно вращаться при низких температурах, когда охлаждение не требуется, что позволяет двигателю прогреваться быстрее, снимая ненужную нагрузку на двигатель. По мере увеличения температуры муфта сцепляется так, что вентилятор приводится в действие мощностью двигателя и перемещает воздух для охлаждения двигателя.
Электронно-управляемый вентилятора представляет собой устройство, в котором выходной привод на вентилятор управляется электронным перемещением вязкой жидкости из резервуара для жидкости в рабочую камеру муфты во время штатной работы. Радиально сбалансированный клапанный диск, соединенный с пружиной, регулирует относительное перемещение вязкой текучей среды из резервуара для текучей среды в рабочую камеру путем герметичного сцепления и отсоединения заполняющего отверстия. Пластина сцепления, крышка и корпус вместе с функциями, отливаются до требуемого размера и формы, что позволяет легче и точнее изготавливать электровентиляторы в сравнении с традиционными конструкциями вискомуфты.
Механические вентиляторы наиболее распространены в грузовиках и внедорожниках, а также в некоторых полноприводных автомобилях. Это легче сделать, потому что двигатель установлен в продольном направлении, а компоненты дополнительного ремня установлены на радиатор. Вентилятор устанавливается на шкив коленчатого вала или один из вспомогательных шкивов (например, шкив водяного насоса) и будет вращаться между радиатором и двигателем, вытягивая воздух через радиатор и продувая его над двигателем.
Напротив, в переднеприводном транспортном средстве двигатель обычно устанавливается сбоку от коленчатого вала и всеми основными вспомогательными валами, параллельными передней оси, приводить в движение трансмиссию. Вентилятор, механически смонтированный на вспомогательном шкиве, будет располагаться сбоку и не будет обращен к радиатору. Вот почему вентиляторы с электрическим двигателем используются практически повсеместно в автомобилях с передним приводом. Преобразование механической энергии в электричество и обратно к механической вращательной мощности с двигателем вентилятора менее эффективно, чем прямое механическое соединение, но это более чем компенсируется большим контролем электрического вентилятора с помощью электронных термостатических регуляторов, которые могут полностью отключить вентилятор когда температура двигателя ниже заданного значения
Принцип работы вискомуфты вентилятора охлаждения радиатора
Как устроена вискомуфта вентилятора Toyota и каков ее принцип действия? Поскольку эта тема все еще вызывает порой вопросы, попробуем разобраться…
Принцип работы вискомуфты
Вентилятор с ременным приводом, обычно совмещенный с насосом охлаждающей жидкости, традиционно устанавливались на большинство моделей с продольным расположением силового агрегата. Если бы крыльчатка вентилятора жестко соединялась с приводным шкивом, то частота его вращения была прямо пропорциональна оборотам коленчатого вала — такое охлаждение было бы чрезмерно эффективно, особенно на больших оборотах и при низкой температуре за бортом. Поэтому, для регулировки интенсивности потока воздуха, проходящего через радиатор, между шкивом и крыльчаткой устанавливается вязкостная муфта.
При низкой температуре скорость вращения вентилятора минимальна, что позволяет двигателю быстрее прогреваться и заодно снижает шум от крыльчатки. По мере роста температуры обороты вентилятора также будут нарастать.
Конструкция вискомуфты вентилятора охлаждения
Ротор вискомуфты жестко крепится на шкиве насоса охлаждающей жидкости. По окружности диска ротора нарезаны косые зубья, которые выполняют роль насоса для перекачки масла. Корпус вискомуфты в сборе (корпус подшипника и передняя крышка) вращается вокруг ротора на подшипнике.
С обеих сторон ротора установлены пластины, отделяющие рабочие камеры от резервуаров. Передняя (с впускными каналами A и B и возвратным каналом) закреплена на крышке ротора, задняя (с возвратным каналом) — на корпусе подшипника.
1 — биметаллическая пружина, 2 — биметаллическая пластина, 3 — впускной канал B, 4 — впускной канал A, 5 — передняя камера, 6 — возвратный канал, 7 — возвратный канал, 8 — задняя камера, 9 — передний резервуар, 10 — зубья ротора, 11 — корпус подшипника, 12 — вал ротора, 13 — корпус подшипника, 14 — задний резервуар, 15 — задняя делительная пластина, 16 — ротор, 17 — передняя делительная пластина, 18 — передняя крышка.
Рабочие камеры представляют собой «лабиринты», образованные ребрами на роторе и на делительных пластинах. Момент передается от ротора к корпусу за счет «внутреннего трения» в силиконовом масле.
Биметаллическая пружина, установленная с внешней стороны корпуса вискомуфты, перемещает пластину, открывая и закрывая впускные каналы и регулируя перетекание масла в зависимости от температуры воздуха.
Функционирование вискомуфты радиатора
Вискомуфта, Холодный воздух.
При вращении ротора его зубья через возвратные каналы «откачивают» в передний резервуар масло из обоих камер и заднего резервуара. В результате его количество в камерах падает, передача усилия через жидкость уменьшается и частота вращения вентилятора становится значительно ниже частоты вращения ведущего ротора.
Вискомуфта, Теплый воздух.
Под действием центробежной силы масло из переднего резервуара вытесняется в переднюю камеру через открывшийся впускной канал A. «Вязкое трение» между ротором и передней пластиной возрастает, а разница в частоте вращения уменьшается.
Вискомуфта, Горячий воздух.
Открываются оба впускных канала, после чего масло поступает в обе рабочих камеры. Объем жидкости в них и «трение» максимальны, так что максимальна и передача вращения через вискомуфту.
Примечание. Поскольку управление оборотами происходит за счет изменения объема силиконового масла в полостях вискомуфты, то его утечка неизбежно ведет к снижению скорости вращения вентилятора и возможному перегреву двигателя.
Часть вискомуфт ранней конструкции не имела заднего резервуара. Поскольку после остановки двигателя масло стекает в нижнюю часть вискомуфты, то здесь его уровень в камерах значительно увеличивался и сразу после запуска двигателя, когда «трение» между ротором и пластинами достаточно велико, частота вращения вентилятора нарастала слишком сильно. При наличии заднего резервуара уровень жидкости в камерах на заглушенном двигателе оказывается ниже, а после запуска падает быстрее — в результате снижается уровень шума от вентилятора.
Евгений Е., Москва (с) «Легион-Автодата»
