Koło zamachowe

Koło zamachowe ma równie długą historię jak sama motoryzacja. Jednak na kartach rozwoju techniki pojawiło się ono dużo wcześniej. Już maszyny parowe współpracowały z kołem zamachowym jako elementem układu napędowego. Przez te wszystkie lata konstrukcja oraz funkcja koła zamachowego niewiele się zmieniła.

Koła zamachowe to elementy o dużej bezwładności. Praca praktycznie wszystkich współczesnych samochodów z silnikami spalinowymi opiera się na cyklu czterosuwowym, z tym że aż trzy z nich wymagają dostarczenia energii z zewnątrz. Energia ta jest wykorzystywana z poprzedniego cyklu pracy jednostki napędowej, natomiast koło zamachowe magazynują pozyskaną w ten sposób energię kinetyczną, dzięki czemu możliwa jest równa praca silnika. Waga i budowa koła zamachowego odgrywają znaczącą rolę w zakresie kultury pracy, mocy i momentu obrotowego jednostki napędowej. 

Również silnik dwusuwowy wymaga użycia koła zamachowego.

Koło zamachowe – siła zewnętrzna

Koło zamachowe do samochodu to żelazny talerz zamocowany za pośrednictwem śrub do kołnierza zdawczego (końcówka wału korbowego wychodzącego z silnika). Podstawowym celem stosowania koła zamachowego jest gromadzenie przez nie energii kinetycznej potrzebnej do wykonywania suwów pomocniczych silnika (ssania, sprężania, wydechu). Koło zamachowe dostarcza jednostce napędowej siły potrzebnej do podtrzymania ruchu silnika i zapobiegania wahaniom chwilowej prędkości kątowej wału korbowego.

Sztywne i dwumasowe koło zamachowe

W samochodach różnego typu stosowane są obecnie dwa rodzaje kół zamachowych:

• koło sztywne (jednomasowe),
• koło dwumasowe.

Koła zamachowe sztywne

Koło jednomasowe to o wiele starsze i bardziej klasyczne rozwiązaniem niż koło dwumasowe. Dobre koła zamachowe powstają w formie litego odlewu, nie posiadając żadnych ruchomych części. W ich konstrukcji znajduje się powierzchnia robocza, do której na skutek siły tarcia przytwierdza się tarcza sprzęgła, zębatkę kooperującą z rozrusznikiem, a także kołki ustalające służące do prawidłowego montażu docisku.

Koło sztywne jest to bez wątpienia prosta konstrukcja, stanowiąca jednolity odlew o dużej bezwładności. Należy pamiętać jednak, że praca silnika spalinowego powoduje silne wibracje i drgania, które niejednokrotnie mogą być przyczyną stukania i ścierania się między sobą elementów układu napędowego. W konsekwencji może dochodzić do szybszego zużycia, usterek i kosztownych napraw tych elementów. Niewytłumione drgania wpływają również na większy hałas, a tym samym na niższy komfort podróżowania samochodem. Konieczne jest zatem skuteczne ich niwelowanie nie tylko ze względu na komfort jazdy, ale również z troski o stan techniczny auta.

W konstrukcjach, gdzie występuje sztywne koło zamachowe, za wytłumianie wibracji odpowiadają tłumiki drgań skrętnych znajdujące się na tarczy sprzęgła. Rozwiązanie takie nie jest niestety tak skuteczne w silnikach wysokoprężnych, a także w nowoczesnych jednostkach benzynowych o stosunkowo niewielkiej pojemności, lecz generujących dużą moc. Niezbędnym okazało się więc skonstruowanie bardziej złożonego elementu. W efekcie powstała dwumasa, czyli dwumasowe koło zamachowe.

Oryginalne koło zamachowe oddaje zgromadzoną energię np. podczas jazdy pod górę. Niejednokrotnie jednak po montażu lżejszego niż fabryczne koła zamachowego dochodziło do sytuacji, gdy samochód spalał więcej paliwa, niż powinien, a także brakowało mu mocy podczas pokonywania wzniesień. Silnik pojazdu wyposażonego w zbyt lekkie koło zamachowe nie trzyma zbyt dobrze wolnych obrotów, co przekłada się m.in. na problemy z ruszaniem z miejsca, czemu towarzysza szarpnięcia czy gaśnięcia jednostki napędowej.

Koło zamachowe do samochodu działa na zasadzie inercji - obiekt kontynuuje swój ruch, nawet jeżeli nie jest już napędzany. W momencie uruchomienia koła zamachowego jego energia kinetyczna jest przekształcana w energię ciągłego ruchu, dzięki czemu możliwe jest uzyskanie płynnego i ciągłego działania.

Koła dwumasowe – masa pierwotna i wtórna

Koło dwumasowe to już bardziej skomplikowane i nowocześniejsze rozwiązanie niż koło sztywne, które składa się z wielu części. Dwumasa pojawiła się na rynku w końcówce lat 80. XX wieku.

Nowoczesne silniki nie wymagają stosowania ciężkiego koła zamachowego do zachowania ciągłości pracy, z tym że obniżenie masy koła może doprowadzić do powstawania dużych wibracji przy niskich obrotach jednostki napędowej. Dodatkowo wciąż aktualny trend downsizingu (większa moc silnika przy jego mniejszych rozmiarach) prowadzi do generowania jeszcze większej ilości wibracji. Aby rozwiązać problem, zdecydowano się na zastosowanie koła dwumasowego.

Oryginalne koła dwumasowe zbudowane są z dwóch lżejszych kół zamachowych, które są ze sobą połączone za pomocą systemu tłumików drgań skrętnych. Koło masy pierwotnej jest połączone z jednostką napędową, natomiast koło masy wtórnej - ze sprzęgłem i skrzynią biegów. Połączenie za pomocą sprężyn łukowych pracujących w ślizgach pozwala obu kołom masowym obracać się względem siebie nawet o 80 stopni. Dzięki temu możliwa jest skuteczna amortyzacja drgań powstających w wyniku pracy silnika i przenoszenie momentu obrotowego pozbawionego tych wibracji do skrzyni biegów. Takie rozwiązanie sprawia, że tłumiki drgań na tarczy sprzęgła nie są już potrzebne. Oryginalne koła dwumasowe radzą sobie z wydajnym neutralizowaniem wibracji, chroniąc w ten sposób pozostałe elementy układu napędowego.

Zasada działania koła zamachowego dwumasowego

Dobre koła zamachowe dwumasowe stanowią jedne z kluczowych elementów składowych współczesnych samochodów. Połączenie dwóch mas – maszyny i koła zamachowego, pozwala na uzyskanie większej elastyczności i lepszej efektywności pracy silnika.

Dwumasowe koło zamachowe zbudowane jest z dwóch części – tarczy i masy wirującej. Tarcza jest zamontowana do wału korbowego jednostki napędowej, a masa wirująca jest połączona z tarczą przez łożyska.

Dwumasa działa na zasadzie dynamicznej równowagi, co oznacza, że obie masy, a więc maszyna i koło zamachowe, pracują (oddziałują) na siebie wzajemnie, aby zniwelować wibracje i uzyskać jednolity ruch. Gdy silnik zostanie uruchomiony, tarcza i masa wirująca koła zamachowego obracają się razem, absorbując w ten sposób drgania jednostki napędowej (drgania pochłania masa wirująca) i gwarantując płynną oraz cichą pracę silnika. W porównaniu z tradycyjnym sztywnym kołem zamachowym dwumasa jest trwalszym i efektywniejszym rozwiązaniem (absorbuje o wiele więcej drgań i zapewnia lepszą stabilność działania).

W samochodach wyposażonych w silniki benzynowe nawet najlepsze koło dwumasowe jest często zastępowane sztywnym kołem zamachowym z racji tego, że jest ono bardziej wydajne, a także mniej skomplikowane w produkcji. W przypadku diesli koło dwumasowe sprawdza się doskonale, ponieważ jest ono najbardziej odpowiednie dla tego typu jednostek napędowych z uwagi na większą moc i wyższe obroty.

Żywotność koła zamachowego

Jednomasowe koło zamachowe jest stosunkowo bezawaryjnym elementem. Z kolei koło dwumasowe, ze względu na bardziej skomplikowaną budowę, może ulegać pewnym usterkom. Oryginalne koła dwumasowe mają szacunkową żywotność na poziomie 150 - 200 tys. km. Wszystko jednak zależy od jakości danego elementu, modelu i stanu technicznego samochodu, a także od stylu jazdy. Niewłaściwie eksploatowana dwumasa może ulec uszkodzeniu już po przejechaniu 50 tys. km. Z kolei koło zamachowe pracujące w dogodnych warunkach eksploatacyjnych może pokonać nawet 250 tys. km.

Kluczowe objawy zużycia koła dwumasowego

Koło dwumasowe, jak każda inna część eksploatacyjna samochodu, zużywa się z czasem. Na szczęście wyraźnie o tym sygnalizuje kierowcę. Do głównych objawów awarii koła dwumasowego lub jego znacznego zużycia można zaliczyć:

• szarpanie podczas ruszania,
• brak możliwości płynnego ruszenia z miejsca samochodem,
• problem z płynną zmianą biegów,
• nierówna praca jednostki napędowej,
• charakterystyczne dźwięki metaliczne wydobywające się ze skrzyni biegów,
• hałas i stuki z silnika podczas uruchamiania i gaszenia jednostki napędowej,
• zauważalne drgania karoserii samochodu na biegu jałowym.

Wszystkie powyższe symptomy najczęściej sygnalizują, że koło dwumasowe dni świetności ma już za sobą i wkrótce ulegnie uszkodzeniu.

Ostatecznej i najpewniejszej diagnozy stanu technicznego koła zamachowego może dokonać mechanik, po wcześniejszym oddzieleniu skrzyni biegów od silnika. Stan koła dwumasowego można łatwo ocenić po jego wyglądzie. Uwagę warto zwrócić przede wszystkim na jego powierzchnię roboczą. Wszelkiego rodzaju pęknięcia, zarysowania czy przebarwienia cieplne oznaczają, że czas na wymianę koła dwumasowego i nie warto tego odkładać na potem.

Ceny kół dwumasowych i koszty wymiany dwumasy

Uszkodzone koło dwumasowe to niewątpliwie problem, i wcale nie będzie przesadą umiejscowienie tej awarii na równi z usterką turbosprężarki czy zniszczoną uszczelką pod głowicą. O ile koszty robocizny wymiany dwumasy nie są specjalnie wysokie, o tyle ceny kół dwumasowych mogą nadwyrężyć domowy budżet.

Wymiana dwumasy niejednokrotnie kosztuje tyle samo, co wymiana sprzęgła (obie operacje przebiegają podobnie i wymagają zaangażowania analogicznych zasobów oraz poświęcenia zbliżonej ilości czasu). Koszt wymiany koła dwumasowego w zależności od modelu samochodu oraz rodzaju silnika waha się w granicach 300 – 800 zł. To jednak niewiele w porównaniu do ceny samego koła. Oryginalne koła dwumasowe popularnych marek mogą kosztować od 1000 do nawet 4000 zł.

Przy wymianie dwumasy warto wymienić również sprzęgło. Zestawy sprzęgła to koszt ok. 400 – 800 zł. Dostępne są specjalne zestawy koła dwumasowego ze sprzęgłem przygotowanych przez producentów części samochodowych. Dodatkowo przyda się także uszczelniacz wału korbowego, którego cena często nie przekracza 80 złotych.

Tanie koła dwumasowe znajdziesz oczywiście w sklepie motoryzacyjnym iParts.pl!

Polecane akcesoria do sprzęgieł:

• Środki do czyszczenia sprzęgieł
• Narzędzia do wymiany i naprawy sprzęgieł
• Ściągacze do łożysk