Setrvačník: rovnoměrný a spolehlivý výkon motoru

V každém pístovém spalovacím motoru můžete najít masivní část klikového mechanismu a dalších souvisejících systémů – setrvačník. Přečtěte si vše o setrvačnících, jejich stávajících typech, konstrukci a principu činnosti, jakož i výběru, opravě a výměně těchto dílů v prezentovaném článku.

Úloha a místo setrvačníku v motoru

Setrvačník (setrvačník) – montáž klikového mechanismu (CVM), spojky a startovacího systému pro pístový spalovací motor; velký kovový disk s ozubeným věncem umístěný na dříku klikového hřídele, který zajišťuje stabilní chod motoru díky akumulaci a následnému uvolňování kinetické energie.

Činnost pístových spalovacích motorů je nerovnoměrná – v každém jeho válci probíhají čtyři zdvihy při dvou otáčkách hřídele a v každém zdvihu jsou otáčky pístu jiné. Aby se odstranilo nerovnoměrné otáčení klikového hřídele, stejné zdvihy v různých válcích jsou od sebe v čase a do klikového hřídele je zavedena další jednotka – setrvačník, vyrobený ve formě masivního kovového kola upevněného na zadní straně klikového hřídele.

Setrvačník řeší několik klíčových problémů:

• Zajištění rovnoměrnosti úhlové rychlosti klikového hřídele;
• Zajištění odstranění pístů z mrtvých míst;
• Přenos točivého momentu z klikového hřídele na spojkový mechanismus a poté na převodovku;
• Přenos točivého momentu ze spouštěcího kola na klikový hřídel při spouštění pohonné jednotky;
• Některé typy dílů jsou tlumení torzních vibrací a vibrací, odpojení klikové hřídele a převodovky vozidla.

Sestava setrvačníku s klikovým hřídelem motoru

Tato část díky své značné hmotnosti akumuluje kinetickou energii přijatou během silového zdvihu a na zbývajících třech zdvihech ji přenáší na klikovou hřídel – to zajišťuje jak vyrovnání a stabilitu úhlové rychlosti klikové hřídele, tak odstranění pístů z TDC a BDC (v důsledku vznikajících setrvačných sil). Prostřednictvím setrvačníku je motor spojen s převodovkou vozidla a točivý moment se při startování motoru přenáší z elektrického spouštěče na klikový hřídel. Setrvačník je kritický pro normální provoz vozidla, takže pokud selže, musí být co nejdříve opraven nebo zcela vyměněn. Před zahájením oprav byste však měli porozumět stávajícím typům, konstrukcím a provozním vlastnostem setrvačníků moderních spalovacích motorů.

Typy a konstrukce setrvačníků

Moderní motory používají setrvačníky různých konstrukcí, ale nejvíce se používají tři typy těchto částí:

• Pevný;
• lehký;
• Tlumič (nebo dvouhmotový).

Nejjednodušší zařízení má pevné setrvačníky, které se používají na většině pístových spalovacích motorů – od maloobjemových až po nejvýkonnější průmyslové, dieselové lokomotivy a námořní. Základem konstrukce je litinový nebo ocelový kotouč o průměru 30-40 cm nebo více, v jehož středu je sedlo pro instalaci na dřík klikového hřídele a do obvodu je zalisována korunka. Sedlo pro klikovou hřídel je obvykle vyrobeno ve formě nástavce (náboje), v jehož středu je otvor velkého průměru a po obvodu je 4-12 nebo více otvorů pro šrouby, kterými prochází setrvačník je připevněn k přírubě konce hřídele. Na vnějším povrchu setrvačníku je místo pro instalaci spojky a je vytvořena kroužková kontaktní podložka pro kotouč poháněný spojkou. Na obvod setrvačníku je nalisován ocelový věnec, přes který se přenáší krouticí moment ze spouštěcího kola na klikový hřídel v okamžiku rozběhu.

Typicky je setrvačník při výrobě vyvážen, aby se zabránilo házení při běžícím motoru. Při vyvažování se na různých místech setrvačníku odstraní přebytečný kov (vrtáním) a za účelem vyvážení se spojka a další díly (pokud jsou k dispozici) namontují do určité polohy. V budoucnu by se orientace setrvačníku a spojky neměla měnit, jinak dojde k nevyváženosti, která je nebezpečná pro klikový hřídel a celý motor.

Mají také podobný design lehké setrvačníky, nicméně pro snížení hmotnosti mají okna různých tvarů a velikostí. Odstranění kovu setrvačníku za účelem snížení jeho hmotnosti se obvykle provádí za účelem vyladění a posílení motoru. Instalace takového setrvačníku poněkud snižuje stabilitu pohonné jednotky v přechodových režimech, ale zajišťuje rychlý nárůst maximální rychlosti a obecně má pozitivní vliv na výkonové charakteristiky. Instalace lehkého setrvačníku však může být provedena pouze souběžně s jinými pracemi ladění/posilování motoru.

Dvouhmotové setrvačníky mají mnohem složitější konstrukci – zahrnují tlumiče torzních kmitů a tlumiče různé konstrukce a principu činnosti. V nejjednodušším případě se tato jednotka skládá ze dvou kotoučů (hnaného a hnaného), mezi nimiž je tlumič torzních kmitů – jedna nebo více obloukových (svinutých do prstence nebo zalomených obloukem) vinutých pružin. U složitějších konstrukcí je mezi disky umístěna řada ozubených kol, které fungují jako planetové soukolí a počet pružin může dosahovat desítky i více. Dvouhmotový setrvačník je stejně jako běžný setrvačník namontován na hřídeli klikového hřídele a drží spojku.

Konstrukce dvouhmotového setrvačníku

Setrvačník tlumiče funguje celkem jednoduše. Hnací disk je připojen přímo k přírubě klikového hřídele a přijímá z ní krouticí moment, stejně jako všechny vibrace, vibrace a rázy, ke kterým dochází během přechodných podmínek. Točivý moment z hnacího disku na hnaný je přenášen prostřednictvím pružin, které však díky své pružnosti pohlcují značnou část vibrací, rázů a vibrací, to znamená, že působí jako tlumič. V důsledku tohoto rozpojení se hnaný kotouč i s ním spojená spojka a převodovka otáčí rovnoměrněji, bez kmitů a vibrací.

V současné době se dvouhmotové setrvačníky, navzdory jejich složité konstrukci a relativně vysoké ceně, stále častěji instalují na motory osobních a nákladních automobilů. Rostoucí obliba těchto dílů je dána jejich lepší kvalitou práce a ochranou převodovky před negativními vlivy od pohonné jednotky. Setrvačníky pevné konstrukce jsou však díky své ceně, spolehlivosti a jednoduchosti velmi široce používány na levných automobilech, většině traktorů, nákladních automobilů a dalších zařízení.

Otázky týkající se výběru, výměny a údržby setrvačníku

Při provozu motoru je setrvačník vystaven značnému mechanickému namáhání, takže v průběhu času v něm vznikají různé druhy poruch – praskliny, opotřebení styčné plochy s hnaným kotoučem spojky, opotřebení a zlomení zubů kroužku, deformace a dokonce i úplné zničení (litinové díly jsou k tomu náchylné). Poruchy setrvačníku se projevují zvýšením úrovně vibrací a hluku při chodu motoru, zhoršením spojky, zhoršením nebo nemožností nastartovat motor startérem (z důvodu opotřebení věnce) atd. Pokud se tyto příznaky objeví, je nutné setrvačník zkontrolovat, v případě potřeby demontovat a podrobit detekci závady, a pokud jsou zjištěny závady, musí být vyměněna montážní část.

Nejčastější příčinou problému u pevných setrvačníků je ozubený věnec a také praskliny a praskliny samotného disku. Pokud je setrvačník v normálním stavu, lze kroužek vyměnit; výměna by měla být nahrazena dílem stejného typu a modelu, který byl nainstalován dříve. V případě potřeby můžete použít korunku s jiným počtem zubů, ale ne vždy je taková náhrada možná. Demontáž přísně korunky se obvykle provádí mechanicky – úderem kladiva přes dláto nebo jiný nástroj. Instalace nového kroužku se provádí jeho zahřátím – v důsledku tepelné roztažnosti díl snadno zapadne na místo a po ochlazení bude bezpečně upevněn na setrvačníku.

U setrvačníků tlumičů často dochází ke složitějším poruchám – zlomení nebo úplné zničení obloukových pružin, opotřebení ložisek, opotřebení třecích částí kotoučů atd. Dvouhmotový setrvačník nelze ve většině případů opravit, ale musí být vyměněn jako sestava. V některých situacích je možné vyměnit korunku a ložiska, ale tuto práci je nejlepší přenechat specialistům. Diagnostika setrvačníku tlumiče se provádí jak na motoru, tak na demontované části. Nejprve se zkontroluje úhel vychýlení hnaného setrvačníku a vůle, pokud je úhel příliš velký nebo naopak setrvačník zaseknutý, je nutné díl vyměnit.

Veškeré diagnostické práce a výměna setrvačníku musí být prováděny v souladu s pokyny pro opravy a údržbu vozidla. Pro přístup k dílu je ve většině případů nutné demontovat převodovku a spojku, což je spojeno s dalším časem a úsilím. Při montáži nového setrvačníku je nutné dodržet orientaci spojky, dále použít určité typy upevňovacích prvků a případně i druhy maziv. Pokud je setrvačník správně vybrán a vyměněn, motor a převodovka budou spolehlivě a s jistotou plnit své funkce.