Вискомуфта, просто о сложном.

Вискомуфта – устройство, которое хоть и не очень широко, но применяется в автомобилях. К примеру, работают они на «паркетниках» с автоматически подключаемым полным приводом, используются в некоторых системах охлаждения. Поэтому иметь представление об их устройстве, принципе работы и проверке в случае неполадок полезно каждому автолюбителю.

Что такое вискомуфта?

Свое название деталь (происходит от латинского слова viscosus – вязкий) или вязкостная муфта (ВЗ) получила, благодаря использующемуся в ее работе главному принципу. Он заключается в передаче импульса движения между двумя элементами системы не за счет имеющейся между ними механической связи, а за счет вязкого трения.

Этот принцип позволяет поставить глубину связи и долю энергии, передаваемой от ведущего элемента к ведомому, в зависимость от рассогласования в движении. В качестве среды передачи энергии используется жидкость, вязкость которой изменяется в зависимости от интенсивности перемешивания и/или нагрева.

Работу вязкостной муфты иллюстрирует простой пример. В общий герметичный корпус помещены два диска, один из которых связан с ведущим валом, а другой – с ведомым. Расстояние между ними достаточно мало, но постоянной связи нет. Пространство между дисками заполняется дилатантной жидкостью (вязкость которой растет тем сильнее, чем интенсивнее в ней деформация сдвига, т.е. перемешивание),

Пока валы движутся согласованно (с одинаковой скоростью) вязкость наполняющей корпус жидкости мала, движение дисков не испытывает сопротивления и остается независимым. При изменении скорости одного из валов угловые скорости дисков друг относительно друга изменяются, слои жидкости между ними сдвигаются, начинается перемешивание. При этом увеличивается вязкость вещества, возрастает сила трения дисков об нее. Соответственно усилие от ведущего вала и закрепленного на нем диска (ускоряющее или тормозящее) передается на диск ведомого вала, за счет чего происходит выравнивание скоростей вращения.

Вязкость вещества возрастает тем больше, чем значительнее разница скоростей. При особо сильном рассогласовании происходит полая блокировка валов за счет того, что свойства дилатантной жидкости становятся аналогичны свойствам твердого тела.

Видео (основной принцип работы).

Виды вискомуфт.

В настоящее время в автомобилях используется 2 вида устройств:

  • с постоянным объемом дилатантной жидкости;
  • в которых рабочий объем вещества зависит от внешних условий.

Первые применяются в т.н. самоблокирующихся дифференциалах в трансмиссиях автомобилей, в том числе, для автоматического подключения полного привода.

Область применения вторых – системы охлаждения двигателей, здесь они используются для управления вентилятором.

Устройство и принцип действия вязкостных муфт для трансмиссий.

Одно из главных назначений детали, использующейся сегодня в автомобилестроении – автоматическое подключение полного привода.

Конструкция такого узла включает две группы круглых пластин – дисков с выступами и отверстиями. Одна группа пластин соединена с ведущим валом, другая – с ведомым. Ведущие и ведомые диски чередуются между собой, механической связи между ними нет. Вся эта конструкция помещается в герметичный корпус и заливается жидкостью на основе силикона.

Для использования в качестве самоблокирующегося межосевого дифференциала вискомуфта располагается между раздаточной коробкой и одной из осей автомобиля. Вторая ось имеет постоянную связь с двигателем.

Работа детали в трансмиссии.

При движении в штатном режиме на нормальном покрытии угловые скорости колес обеих осей одинаковы. Диски вязкостной муфты вращаются с равными скоростями, передача момента от двигателя к ведомой оси минимальна. Фактически, автомобиль становится полностью передне- или заднеприводным.

При движении по льду, снегу, грязи, неровностям синхронность вращения колес нарушается, вязкость жидкости в устройстве возрастает, увеличивая передачу вращающего момента на вторую ось. Теоретически, такая передача мощности в некоторых экстренных режимах может составлять до 100%, хотя, как правило, даже частичного подключения второй оси достаточно для безопасного преодоления проблемного участка.

Важно! Следует понимать, что вязкостная муфта ни в коем случае не является полноценным межосевым дифференциалом, обеспечивающим перераспределение крутящего момента двигателя на обе ведущие оси.

Использование детали оправдано на неровных покрытиях, при гололеде в городе или влажной трассе. При езде в условиях полного бездорожья запаздывание срабатывания такого самоблокирующегося дифференциала является недопустимым. Кроме того, постоянные нагрузки могут привести к перегреву жидкости в устройстве, потере ею рабочих свойств и полному самоблокированию, что чревато поломками других систем автомобиля.

В настоящее время на автомобилях с автоматически подключаемым полным приводом вискомуфты эксплуатируются в «предстартовом режиме». Для него характерна постоянная передача от 5% до 15% мощности двигателя на ведомую ось, что значительно снижает время реакции механизма.

Видео (работа устройства на автомобилях Hyundai Tucson JM и Kia Sportage FQ).

Использование вискомуфт для колес одной оси.

Возможен и другой вариант использования муфты – для колес одной оси. При таком применении устройство устанавливается между осевым дифференциалом и полуосью. В этом случае при прохождении поворотов или пробуксовке одного из колес устройство способствует перераспределению момента между ними, обеспечивая безопасное выполнение маневра или прохождение проблемного участка.

Существуют решения, в которых на колеса одной оси ставится пара деталей. Такая конструкция позволяет отказаться и от осевого (межколесного) дифференциала. При этом использование пары вискомуфт позволяет обеспечить все режимы – как дифференциальное вращение, так и блокировку колес оси.

Плюсы и минусы вискомуфт полного привода.

Как и любое устройство, ВЗ в полноприводных автомобилях имеют и достоинства, и недостатки.

Достоинства:

  • Автоматическое подключение полного привода или взаимная блокировка колес оси, что значительно повышает проходимость и безопасность движения на сложных покрытиях;
  • Простота технического решения и, соответственно, его дешевизна и надежность – производители, чаще всего выполняют устройства необслуживаемыми, рассчитывая на срок службы, равный сроку жизни автомобиля.

На практике пробег 90-100 тыс км (в тяжелых условиях и меньше) становится предельным из-за потери жидкостью своих свойств и неисправностей в других системах автомобиля. При таком пробеге рекомендуется замена устройства.

Недостатки:

  • Запаздывание и нелинейность срабатывания не позволяют осуществлять абсолютный контроль за полным приводом;
  • В большинстве случаев на автомобилях, оборудованных вискомуфтами, ручное включение/отключение второй ведущей оси не предусмотрено;
  • Ограниченные размеры вносят ограничения на передачу крутящего момента, а также на возможности длительной работы в нагруженном состоянии (возможен перегрев и выход из строя);
  • Совместная работа ВЗ и электронных систем типа ABS, ESP и аналогичных затруднена, поскольку решают они противоположные задачи.

Вискомуфта в системах охлаждения.

В системах охлаждения для управления вентилятором тоже используется ВЗ. Решает она одну из важных задач – подключение агрегата только в случае прогрева двигателя.

Конструкция ее включает:

  • Корпус, жестко соединенный с вентилятором;
  • Диск с крыльчаткой (оребрением), связанный с валом водяного насоса;
  • Резервную емкость;
  • Клапаны для перелива вещества и биметаллическую пластину или другой температурно-зависимый узел для управления клапанами.

Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения (ВО)?

Пока двигатель не прогрет, термостат направляет поток охлаждающей жидкости по малому кругу. В этом режиме вещество в вискомуфте выдавливается вращающимся диском в резервную емкость. Зацепление между диском и корпусом отсутствует, вентилятор не вращается.

Поступление охлаждающей жидкости в радиатор вызывает деформацию биметаллической пластины, срабатывание клапанов и накопление жидкости вязкостной муфты не в резервной емкости, а в пространстве между диском и корпусом. За счет вязкости происходит блокировка агрегата, на который передается мощность с вала. Вентилятор приходит во вращение, направляя воздушный поток на радиатор, обеспечивая снижение температуры ОЖ.

При остывании ее до уровня порога срабатывания температурно-зависимого узла открываются пути для перелива жидкости, сила вязкого трения между диском и корпусом уменьшается, вентилятор останавливается.

Проверка вискомуфты.

Любые подозрения о нештатной работе детали требуют немедленной проверки, поскольку ее неисправность может привести к серьезным поломкам основных систем.

Как проверить в трансмиссии?

Наиболее точные результаты дает проверка снятой с раздаточной коробки вискомуфты.

Для этого достаточно:

  • Снять деталь;
  • Провернуть шестерню дифференциала ключом с динамометром (или измерить усилие пружинным динамометром).

Усилие не должно превышать пределы, установленные производителем (найти можно в технических писаниях на устройство и справочниках по комплектующим).

Проверить деталь можно и не снимая ее. Для этого следует:

  • вывесить колесо ведомой оси;
  • попытаться его провернуть, измерив усилие динамометром;
  • момент рассчитать по известному диаметру колеса

Если полученная величина не превышает заданных производителем пределов – деталь рабочая. Если же колесо не удалось провернуть вовсе – устройство необходимо срочно менять.

Видео пособие.

Как проверить вискомуфту ВО?

Проверка вязкостной муфты ВО не составляет особого труда:

  • Завести двигатель «на холодную»;
  • Через 30-60 с шум вентилятора уменьшится – он перейдет в холостой режим (в этот момент его можно остановить любым препятствием, например, свернутой газетой, но делать это не рекомендует техника безопасности);
  • Через некоторое время при прогреве двигателя (контролируется по датчику температуры) вязкостная муфта начнет увеличивать скорость агрегата;
  • При этом должна быть однозначная реакция на повышение оборотов двигателя – быстрее вращается двигатель – быстрее вращается вентилятор.

Проверить устройство можно и в движении (точнее, на стоянке среди дня). При повышении температуры на холостых оборотах – однозначно можно говорить о проблемах с вязкостной муфтой.

Видео (один из способов проверки).

Рекомендую прочитать:

Что такое клиренс автомобиля?
Самоблокирующийся дифференциал: описание, принцип работы, плюсы и минусы.
Сцепление ВАЗ 2109: устройство, принцип работы, неисправности и замена сцепления.
Плюсы и минусы автозапуска автомобиля.

Дата последнего обновления: 24 Март 2017.   Комментарии: 0.    Размещено в Автоазбука

Оставить комментарий или два

Autoepohc