Tłumiki drgań skrętnych wałów korbowych - jaką pełnią rolę?
Drgania skrętne wału korbowego powstają z chwilą, gdy liczba jego obrotów będzie równa wielokrotności, czyli częstotliwości harmonicznej jego drgań własnych. Może to wywołać rezonans wału i w konsekwencji jego pęknięcie. Aby wyeliminować lub zmniejszyć do minimum możliwość wpadnięcia wału w rezonans, stosuje się specjalne tłumiki drgań skrętnych, których zadaniem jest maksymalne pochłanianie drgań i tłumienie ich amplitudy.
Niebezpieczeństwo pojawienia się rezonansowych, skrętnych drgań wału korbowego jest największe w przypadku wałów długich, stosowanych w wielocylindrowych silnikach rzędowych, które ze swojej natury są bardziej wiotkie od wałów silników z niewielką liczbą cylindrów lub silników widlastych albo typu „boxer”. Czasem tłumiki drgań stosuje się także w silnikach mniejszych, nawet o trzech cylindrach, przy czym najczęściej są to silniki z zapłonem samoczynnym.
Tłumiki drgań skrętnych stosuje się zawsze w przedniej, najodleglejszej od koła zamachowego części wału korbowego. W tym miejscu występują największe kątowe odchylenia wału od jego osi. W małych silnikach drgania skrętne są tłumione dzięki kołom pasowym o specjalnej konstrukcji, wykorzystywanym do napędu osprzętu silnika. Koło takie ma pomiędzy jego środkową i zewnętrzną (roboczą) częścią specjalną wkładkę z twardej gumy. Drgania wału są przenoszone na wewnętrzną część koła pasowego bezpośrednio. Gdyby jego część zewnętrzna była całkowicie swobodna, czyli nie współpracowałby z nią pasek klinowy, wówczas tłumienie takiego koła byłoby żadne. Pasek klinowy (lub wieloklinowy) wywiera pewną siłę, prostopadłą do osi napędzającego go koła, wynikającą z jego naprężenia. Siła ta przeciwstawia się drganiom, jakim podlega wewnętrzna część koła, dzięki czemu następuje wytłumienie jej drgań, a tym samym wytłumienie drgań wału korbowego.
Odwiedź nasz serwis Eksploatacja auta
Opisane rozwiązanie ma wiele wad, wynikających z właściwości gumy, a zwłaszcza z jej podatności na procesy starzeniowe. Dlatego częściej do tłumienia drgań wału stosuje się tłumiki, nieco przypominające budową sprzęgła hydrauliczne. Składają się one z dwóch części – szczelnej obudowy, zamocowanej do wału korbowego i wypełnionej cieczą, najczęściej olejem silikonowym o bardzo dużej lepkości, w którym znajduje się duży i ciężki cylindryczny element o średnicy nieco tylko mniejszej, niż wewnętrzna średnica obudowy. Element ten jest nazywany bezwładnikiem. Podczas gdy wał się obraca i zaczyna wpadać w drgania, jego ruchy są, przez obudowę tłumika i wypełniającą ją ciecz, przenoszone na bezwładnik, który dzięki swojej dużej bezwładności w pewnym stopniu przeciwstawia się im. Dzięki temu wał korbowy ma bardzo utrudnione wpadnięcie w rezonans. Ponieważ w tłumiku wydziela się dużo ciepła, na które zamienia się energia kinetyczna drgań wału, musi być on dobrze chłodzony.
Zobacz też: DOHC