Analysis of Uncontrolled Wear in the Area of a Belleville Spring of a Friction Torsional Vibration Damper in a Motor Vehicle Clutch

• Autorzy: Formela Michał Tomasz , Łubiński Jacek Igor

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.4647

Warianty tytułu

PL

Analiza niekontrolowanego zużycia w obrębie sprężyny dociskowej ciernego tłumika drgań skrętnych w sprzęgle samochodowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article describes the problem of excessive tribological wear of a torsional vibration damper built into a single-disc friction clutch of a truck vehicle. In contrast to the controlled, design-based wear of damper’s friction rings, i.e., wear whose kinetics are known and predictable, uncontrolled wear at Belleville spring contact surfaces effects in a premature decrease in the damper’s friction torque and, consequently, loss of durability. As a result of the analyses and experimental work, the causes of accelerated wear were identified. Sets of springs and friction rings from the 10 used vibration dampers that worked under similar operating conditions but with different operating periods were used as the basic research material. The influence of abrasive wear of Belleville springs on their load-deflection characteristic was identified. A comparative analysis of the characteristics of the new spring and the used springs is also presented to illustrate changes in the axial load in the assemblies of the analyzed dampers.

PL

W artykule opisano problem nadmiernej intensywności zużycia ściernego tłumika drgań skrętnych, wbudowanego w jednotarczowe sprzęgło cierne pojazdu ciężarowego. W przeciwieństwie do kontrolowanego konstrukcyjnie przewidzianego zużywania się pierścieni ciernych tłumika, tj. zużycia, którego kinetyka jest znana i przewidywalna, niekontrolowane zużycie powierzchni oporowych talerzowej sprężyny dociskowej skutkuje przedwczesnym spadkiem momentu tarcia tłumika, a co za tym idzie, utratą jego trwałości. W wyniku przeprowadzonych analiz i prac doświadczalnych zidentyfikowano przyczyny przyspieszonego zużycia. Jako podstawowy materiał badawczy wykorzystano zestawy sprężyn oraz pierścieni pochodzących z 10 używanych tłumików drgań, które pracowały w podobnych warunkach eksploatacyjnych, ale różniących się okresem eksploatacji. Zidentyfikowano wpływ zużycia ściernego sprężyn dociskowych na charakterystyki siły w funkcji ugięcia. Przedstawiono również analizę porównawczą charakterystyki nowej sprężyny i sprężyn używanych w celu pokazania zmian wartości sił osiowych w złożeniach analizowanych tłumików.

Słowa kluczowe

EN

vibration damper; exploitation; spring; abrasive wear; dry sliding friction

PL

tłumik drgań; eksploatacja; sprężyna; zużycie ścierne; tarcie ślizgowe suche

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 1
• Strony: 31--41
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Formela Michał Tomasz

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, G. Narutowicza 11/12 Street, 80-233 Gdańsk, Poland
• Eaton Truck Components Sp. z o.o., 30 Stycznia 55 Street, 83-110 Tczew, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0357-4547

autor

Łubiński Jacek Igor

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, G. Narutowicza 11/12 Street, 80-233 Gdańsk, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0852-8400

Bibliografia

• 1. Zając M.: Układy przeniesienia napędu samochodów ciężarowych i autobusów, Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa 2003.
• 2. Wajand J.A., Wajand J.T.: Tłokowe silniki spalinowe srednio- i szybkoobrotowe, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005.
• 3. Huwei Wu, Guangqiang Wu: Driveline torsional analysis and clutch damper optimization for reducing gear rattle, Shock and Vibration, vol. 2016, Article ID 8434625, 24 pages, 2016.
• 4. Yoon J-Y, Singh R.: Effect of the multi-staged clutch damper characteristics on the transmission gear rattle under two engine conditions, Journal of Automobile Engineering, 227(9), 2013, pp. 1273–1294.
• 5. Yucessan A., Sezer S.: Vibration isolation with clutch disk pre-damper mechanism for the idle rattle phenomenon, Journal of Vibration and Control, 2016, pp. 1–17.
• 6. Gaillard C.L., Singh R.: Dynamic analysis of automotive clutch dampers, Applied Acoustics nr 60, 2000, pp. 399–424.
• 7. Skup Z.: Active and passive damping of vibrations by torsional damper during steady state motion of a power transmission system, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, nr 1, 2003, pp. 155–167.
• 8. Skup Z.: Zjawiska nieliniowe w tłumieniu drgań, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2010.
• 9. Kumar S., Jothikumar A., Datta S., McCutcheon S., Venkataraman A.: Analytical Methodology for the Prediction of the Wear of Damper Springs in Dry Friction Clutches, SAE International, 2021, 2021-26-0384.
• 10. Awrejcewicz J., Grzelczyk D.: Modeling and analytical/numerical analysis of wear processes in a mechanical friction clutch, International Journal of Bifurcation and Chaos, nr 10, 2011, pp. 2861–2869.
• 11. Zwolak J., Kozik D., Kruczek B.: Investigations of processes occurring in a clutch used in a power shift during frictional engagement of gears, Tribologia, nr 4, 2015, pp. 221–229.
• 12. Piec P., Urbańczyk P.: Research on rail vehicle brake insert wear, Tribologia, nr 5, 2010, pp. 143–152.
• 13. Wojciechowski A., Michalski R., Gołowicz A., Eminger A.: Examining friction-wear processes of selected friction pairs used in the disc brakes of the motor vehicles, using a pin-on-disk t-11 testing device, Tribologia, nr 5, 2012, pp. 231–241.
• 14. Łubiński J.I.: Wpływ wybranych właściwości maszyny badawczej na wynik eksperymentu tribologicznego z tarciem ślizgowym, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2017.
• 15. Hebda M.: Procesy tarcia, smarowania i zużywania maszyn, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – PIB, Warszawa 2007.
• 16. Branowski B.: Sprężyny metalowe, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2013