Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Маховик двигателя

Маховик двигателя

Маховик относится сразу к нескольким системам двигателя и выполняет в них следующие функции:

  • снижение неравномерности вращения коленчатого вала (маховик — конструктивный элемент кривошипно-шатунного механизма);
  • передача крутящего момента от двигателя к коробке передач (маховик – ведущий диск сцепления);
  • передача крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя (маховик – ведомая шестерня редуктора системы запуска).

Сглаживание пульсаций крутящего момента производится за счет периодического накопления и отдачи маховиком кинетической энергии. Энергия запасается во время рабочего хода поршня и расходуется при других тактах двигателя, в т.ч. на выведение поршней из мертвых точек. Чем больше цилиндров в двигателе, тем рабочий ход поршня в каждом из них занимает больше времени, следовательно, крутящий момент такого двигателя более равномерный, а масса маховика может быть уменьшена.

Маховик крепиться в торце коленчатого вала возле заднего коренного подшипника. Это, как правило, самый мощный подшипник в двигателе, так как он должен выдерживать вес маховика и нагрузки, связанные с его работой.

Различают следующие разновидности конструкции маховика:

  • сплошной;
  • двухмассовый;
  • облегченный.

Наибольшее распространение на автомобилях нашел маховик сплошной конструкции. Это массивный чугунный диск диаметром от 30 до 40 сантиметров. На внешнюю поверхность диска напрессован стальной зубчатый венец, обеспечивающий проворачивание коленчатого вала при запуске двигателя с помощью стартера. С одной стороны маховика выполнена ступица для крепления к фланцу коленчатого вала, другая сторона играет роль ведущего диска сцепления.

При работе двигателя на разных оборотах коленчатый вал постоянно закручивается и раскручивается, т.е. подвергается крутильным колебаниям. В двигателе применяются гасители крутильных колебаний различной конструкции. Одним из таких устройств является двухмассовый маховик (другое название – демпферный маховик), который применяется на автомобильных двигателях с 1985 года.

Маховик включает два диска, соединенные с помощью пружинно-демпферной системы, которая позволяет полностью изолировать трансмиссию от крутильных колебаний и обеспечить равномерную работу ее элементов. С применением двухмассового маховика отпадает необходимость демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления.

Преимуществами двухмассового маховика являются гашение колебаний, снижение вибраций, изоляция шумов, удобство переключения передач, снижение износа синхронизаторов, защита трансмиссии от перегрузки и даже экономия топлива. С другой стороны интенсивная работа двухмассового маховика приводит к усиленному износу пружинно-демпферной системы и даже поломке ее основного элемента — дуговой пружины. Все это сдерживает массовое применение демпферного маховика на двигателях.

Современные тенденции развития автомобильных двигателей, такие как даунсайзинг (уменьшение объема и массы двигателя с сохранением мощности) и даунспидинг (расширение диапазона крутящего момента двигателя с возможностью работы на низких оборотах), потребовали нового уровня гашения колебаний. С 2008 года на двигателях применяется двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний.

Для устранения неравномерностей вращения коленчатого вала в диапазоне низких оборотов на маховике вместе с дуговой пружиной устанавливается центробежный маятник. Он создает собственные колебания , которые в противофазенакладываются на сглаженные колебания после дуговой пружины и полностью их гасит.

Центробежный маятник выполнен в виде грузов, расположенных по окружности маховика. При низких оборотах двигателя грузы маятника раскачиваются сильнее, т.к. действующие на них центробежные силы малые. При увеличении оборотов амплитуда колебаний грузов уменьшается и их роль в гашении колебаний снижается.

Облегченный маховик используется при тюнинге двигателя. Перераспределение массы маховика к краям диска позволяет уменьшить его массу до 1,5 кг и в свою очередь уменьшить момент инерции. С применением облегченного маховика двигатель быстрее достигает максимальных оборотов, соответственно имеет лучшую разгонную динамику, а также наблюдается увеличение мощности до 5%.

Что такое двухмассовый маховик и как он работает

Не следует путать с Моховик.


Маховик Маховик со сферическими грузами, построенный по чертежам Леонардо да Винчи.
Кадр из видео.
Маховик

(
маховое колесо
) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии или для создания инерционного момента как это используется на космических аппаратах.

Использование

Используется в машинах, имеющих неравномерное поступление или использование энергии, накапливая энергию, когда поступление энергии выше чем расход, и отдавая её, когда потребление превышает поступление энергии. Также используется в гибридном двигателе в качестве накопителя энергии и для рекуперативного торможения.

Часто функцию маховика выполняет массивный вращающийся элемент механизма. Такие как гончарный круг, массивные колеса водяной мельницы или массивные зубчатые колеса.

Помимо энергии, вращающийся маховик (как и любое вращающееся тело) обладает ещё и моментом импульса, с чем связано наблюдение гироскопического эффекта, заключающегося в прецессии оси вращения вокруг своего первоначального направления при появлении внешней силы, не совпадающей с направлением оси вращения.

Первым примером использования гироскопического эффекта можно считать изобретение игрушки «волчок» («йо-йо»).

Одним из первых применений гироскопического эффекта стал переход от стрельбы круглыми ядрами к продолговатым снарядам, вращение которых позволило сохранять их ориентацию в пространстве, а продолговатая форма — значительно увеличить их массу (болванка) или же разрывной заряд.

Маховиком является и ротор гироскопа, используемого в гирокомпасах и вообще в гироскопических устройствах ориентации в пространстве, в частности торпед (прибор Обри), ракет и космических аппаратов. Наиболее привычные примеры маховика — велосипедное колесо или вращающийся диск электро-проигрывателя виниловых пластинок.

Свойство маховика сохранять направление оси вращения используется в успокоителях качки корабля.

В повседневной жизни маховик наиболее часто применяется на автомобилях: любой поршневой двигатель снабжён маховиком, часто совмещающим функции как часть сцепления и системы пуска (маховики снабжают зубчатым венцом для передачи момента от стартера). Кроме вывода кривошипного механизма из мёртвой точки, маховик в двигателе снижает неравномерность вращения до приемлемой, что увеличивает ресурс трансмиссии (оставшаяся часть неравномерности гасится пружинами диска сцепления или муфтой АКПП, затем торовыми резиновыми и вискомуфтами).

Разновидности маховиков

Как уже говорилось, в старых автомобилях маховик был выполнен из чугунного диска, на торец которого напрессовывался зубчатый венец. С развитием автомобильной промышленности и увеличением мощностных характеристик силовых агрегатов были разработаны новые маховики, отличающиеся друг от друга эффективностью.

Из всех видов различают три:

  • Одномассовые;
  • Двухмассовые;
  • Облегченные.

Одномассовые маховики

Большинство двигателей внутреннего сгорания оснащены именно такой модификацией маховиков. В основном такие детали изготавливаются из чугуна или стали. На месте крепления к хвостовику коленвала имеется большое отверстие, а на корпусе вокруг него сделаны монтажные отверстия для крепежных болтов. С их помощью деталь прочно фиксируется на фланце возле коренного подшипника.

С внешней стороны сделана площадка для контакта ведущего диска сцепления (фрикционная поверхность). Венец на торце детали используется только в случае старта двигателя.

В процессе изготовления на заводе такие диски балансируются, чтобы исключить дополнительные вибрации в процессе работы механизма. Баланс достигается благодаря удалению части металла с поверхности детали (чаще всего в ней высверливается соответствующее отверстие).

Двухмассовые маховики

Двухмассовый или демпферный маховик устроен более сложно. Каждый производитель старается улучшить эффективность таких модификаций, из-за чего конструкция разных моделей может отличаться. Основными элементами в таких механизмах являются:

  • Ведомый диск. На нем закреплен зубчатый венец.
  • Ведущий диск. Он закреплен на фланце коленвала.
  • Гасители крутильных колебаний. Они расположены между двумя дисками и выполнены в форме стальных пружин разной жесткости.
  • Шестерни. Эти элементы устанавливаются в более сложных маховиках. Они выполняют функцию планетарных передач.

Такие модификации значительно дороже классических сплошных маховиков. Тем не менее, они облегчают работу трансмиссии (обеспечивают максимальную плавность) и предотвращают ее износ из-за толчков и колебаний во время движения автомобиля.

Облегченные маховики

Облегченный маховик это разновидность одномассового аналога. Единственным отличием этих деталей является их форма. Для снижения массы на заводе убирается часть металла с основной поверхности диска.

Такие маховики используют для тюнинга машин. Благодаря меньшему весу диска мотору легче выйти на максимальные обороты. Однако такая модернизация всегда производится вместе с другими манипуляциями с мотором и трансмиссией.

В обычных условиях подобные элементы не устанавливаются, так как они немного дестабилизируют работу мотора. На повышенных оборотах это не так ощутимо, а вот на низких могут возникнуть серьезные проблемы и неудобства.

Физика

Кинетическая энергия вращения, накопленная во вращающемся теле (маховике), может быть рассчитана по формуле:

Читать еще:  Двигатель 1az заводится и сразу глохнет


Маховик фабричной стационарной паровой машины E = 1 2 I ω 2 <2>>Iomega ^<2>>

  • I — момент инерции массы относительно оси вращения маховика
  • ω (омега)
    — угловая скорость в радианах в секунду

Для простых форм маховика известны конечные выражения момента инерции

  • Для полого цилиндра I = 1 2 m ( r 2 + r o 2 ) <2>>m(r^<2>+r_^<2>)> где m — масса полого цилиндра; r — его радиус; r o > — внутренний радиус цилиндра
  • Для тонкостенного цилиндра I = m r 2 >
  • Для сплошного цилиндра I = 1 2 m r 2 <2>>mr^<2>>

Заменив в формуле для полого цилиндра угловую скорость ω на частоту вращения f по формуле

История

Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, ветряных мельницах. Вероятно, одним из древнейших примеров использования маховика стала археологическая находка из Междуречья (в районе города ) — гончарный станок с диском из обожжённой глины, около метра в поперечнике и весом не менее центнера. Подобные изобретения неоднократно появлялись и в Китае.[1]


Маховик со старой фабрики

Согласно американскому медиевисту Линну Уайту немецкий монах Теофил упоминает в своём трактате «О различных искусствах» несколько машин, в которых применяется маховик.[2]

Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине для выравнивания движения и преодоления мертвых положений поршня[3], и его современник Джеймс Пикард использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное[4].

В 20-30-х годах XX века советский изобретатель А. Г. Уфимцев впервые в мире[5] применил инерционный аккумулятор на первой в России ветроэлектростанции, построенной им в г. Курске.

Использование маховика в качестве аккумулятора энергии ограничивается тем, что при превышении допустимой окружной скорости происходит разрыв маховика приводящий к большим разрушениям. Это вынуждает создавать маховики с очень большим запасом прочности, что приводит к снижению их эффективности.

Следствием этого является малая (по сравнению с другими видами аккумуляторов) удельная энергоёмкость.

Пример

Предельное значение угловой скорости маховика ω определяется прочностью материала маховика на разрыв. Нетрудно показать, что для маховика в форме вращающегося диска 1 2 I ω 2 = V 4 S m a x <2>>Iomega ^<2>=<4>>S_> , где S m a x > — предел прочности материала маховика на разрыв (сила разрыва на единицу площади), V — объём диска. Для плавленого кварца S m a x = 3 × 10 9 =3times 10^<9>> Н/м2. Энергоемкость маховика из плавленого кварца объёмом 0 , 1 м3 и весом 200 кг будет равна энергоемкости 13 л бензина[6].

Что такое маховик и какова его роль?

Маховик, как правило, представляет собой диск из тяжелого металла диаметром от 12 до 15 дюймов, снаружи которого находится металлическая зубчатая коронка. Он установлен на коленчатом валу двигателя и расположен внутри. Таким образом, маховик конструктивно соединен непосредственно с двигателем, сцеплением и коробкой передач.

Функций, выполняемых маховиком, несколько:

Помогает запустить двигатель Когда вы садитесь в машину и поворачиваете ключ зажигания, с маховиком включается небольшая шестеренка, которая называется «Бендикс», и поворачивает ее. Он в свою очередь вращает коленчатый вал, который начинает цикл сжатия, необходимый для запуска двигателя. Как только двигатель внутреннего сгорания запускается, Bendix «вынимается» и позволяет маховику вращаться плавно.

Нормализует обороты двигателя После запуска двигателя коленчатый вал преобразует движение поршней вверх-вниз во вращательное движение. Однако это движение является колебательным, так как мощность вырабатывается только 2 или 4 раза (в зависимости от того, цилиндры четыре или восемь) за один оборот двигателя. Для поддержания постоянной скорости вращения коленчатого вала при каждом движении поршней масса маховика используется по инерции.

Уменьшает вибрацию двигателя Поскольку поршни смещены относительно центра коленчатого вала, двигатель сильно вибрирует, потому что каждый поршень движется под разным углом. Большая масса маховика подавляет это движение и помогает как стабилизировать и сбалансировать двигатель, так и снизить вибрацию во всем автомобиле.

Уменьшает износ компонентов Стабилизируя вибрации и сглаживая частоту вращения двигателя, маховик ограничивает износ других важных компонентов привода.

Супермаховик

Основная статья: Супермаховик

В мае 1964 года Н. В. Гулия подал заявку на изобретение супермаховика — энергоёмкого и разрывобезопасного маховика. В отличие от классического монолитного маховика, супермаховик намотан из тонкой ленты, проволоки или синтетических волокон, которые обладают значительно большей удельной прочностью, чем монолитная деталь (отливка или поковка), поэтому энергоемкость такого маховика значительно выше (по утверждению изобретателя, до 1,8 МДж/кг). Кроме того, в случае разрыва супермаховика не образуется крупных осколков: концы разорванной ленты или волокон начинают тормозиться о кожух, и маховик постепенно останавливается.

Двухмассовый маховик

В современных двигателях применяются двухмассовые маховики. Они выполняют те же функции, что и обычные маховики. Но гашение колебаний намного эффективнее. У них помимо массы, действуют специальные пружины и планетарный механизм. То есть гашение колебаний осуществляется тремя элементами: массой, пружинами и планетарный передачей.


Двухмассовый маховик (ДММ)

Главный корпус маховика насажен на коленвал двигателя. Вспомогательный корпус соединяется с главным при помощи подшипников скольжения: осевого и радиального. Это позволяет перемещаться корпусам относительно друг друга в определенном зазоре. Корончатая шестерня свободно смещается относительно главного и вспомогательного корпуса механизма.

Корончатая шестерня находится в зацеплении с шестеренками, расположенными на вторичном диске. Вместе они образуют планетарную передачу, которая участвует в гашении крутильных колебаний.

Пружины двух видов: жесткие и мягкие. Это позволяет гасить колебания разных частот. Мягкие пружины сдерживают колебания низкой частоты. Жесткие – высокой частоты. Для долговечности пружин, они помещены в смазку. Чтобы смазка не вытекала, в наличии стальной кожух.

Ползун и упор пружин служат для их фиксации относительно дисков.

Маховик вместо ДВС: сенсация или закономерность?

Автомобильные компании в США и других западных странах под давлением жестких законодательных мер пытаются путем совершенствования систем впрыска и сгорания топлива, применения катализаторов и нейтрализаторов снизить выбросы токсичных веществ и повысить экономичность ДВС. Однако все эти полумеры оказались не очень эффективными в городах. В черте города мощность ДВС востребуется менее чем на 20%. Например, средняя скорость движения в городе для автомобиля, рассчитанного на 150 – 200 км/ч, не превышает 30 км/ч. Кроме того, сам характер движения представляет собой последовательность ускорений и торможений.

В результате энергия ДВС переходит в значительной степени в безвозвратно теряемое тепло тормозных систем.

Необходимость оптимизации силовой установки и рекуперации (возвращения) энергии в автомобиле назрела уже давно, но была во многом ограничена, с одной стороны, инертностью производителей транспортных средств (как известно, любая перестройка техники требует вложения средств), а с другой – недостаточным технологическим уровнем развития экологически чистых и достаточно емких накопителей и рекуператоров энергии. В идеале такая установка должна обладать большой энергоемкостью и способностью быстро отдавать запас энергии.

Тем не менее, к настоящему времени разработан целый ряд экологически чистых двигателей (ЭЧД).

— Электрические, с электрохимическими аккумуляторами энергии, или электроконденсаторами

— Криогенные, в которых используются низкотемпературные пневматические двигатели, а источником газа для них является жидкий азот или воздух

— Двигатели на топливных элементах, генерирующие энергию в результате химической реакции водорода и кислорода

— Инерционные (маховичные) двигатели, в которых энергия запасается в виде механической энергии быстро вращающегося диска или цилиндра.

Общей особенностью всех ЭЧД (кроме топливных элементов) является относительно низкое удельное энергосодержание их аккумуляторов (см. таблицу). Эта величина не превышает 100 – 200 Вт.час/кг. В то же время энергосодержание углеводородного топлива (для ДВС) составляет в 20 – 30 раз большую величину.

Первым способом их применения явилось механическое объединение ДВС и электродвигателя с электрохимическими аккумуляторами. Практически эта система реализована сейчас в Японии и США, примером чему является выпускаемый серийно «Приус» «Тойоты».

Дальнейшим развитием идеи экологически чистого автомобиля может быть разработка машин нового типа с ДВС малой мощности и силовой установкой повышенной экономичности с использованием более эффективных накопителей и рекуператоров энергии.

В настоящее время в качестве оптимального рекуператора энергии для автомобилей (с учетом удельной энергии, веса, габаритов) может рассматриваться только маховик.

История применения маховиков на транспорте связана с фамилиями выдающихся русских инженеров-изобретателей: В. И. Шуберского, П. П. Шиловского и А. Г. Уфимцева. В 1860 г. В. И. Шуберский впервые предложил применять маховик на транспортном средстве, назвав его «маховозом». А первый гироскопический автомобиль или «гирокар», удерживаемый в равновесии всего на двух колесах быстро вращающимся маховиком, построил П. П. Шиловский в 1914 году. Несколько лет спустя А. Г. Уфимцевым был запатентован разработанный им инерционный аккумулятор, который намного опередил лучшие зарубежные конструкции того времени.

В России выдающийся вклад в развитие данного научно-технического направления внес известный изобретатель маховиков проф. Н. В. Гулиа.

Маховик обладает высокой удельной мощностью, что позволяет быстро передавать энергию на колеса, обеспечивая эффективное ускорение (разгон) автомобиля. При торможении энергия через систему рекуперации может снова возвращаться в маховик сколь угодно быстро, без ограничений, как в электрохимических аккумуляторах, предельной скоростью химических реакций. При этом ДВС может работать на оптимальной, постоянной частоте вращения, являясь по сути разгонным двигателем для маховика. Даже с маломощным двигателем такой автомобиль может иметь разгонные характеристики, как у лучших суперкаров. При таком подходе нет необходимости создания маховиков с предельно высокими параметрами (по числу оборотов, прочности материала, качеству подшипников), т.к. их работа должна быть относительно кратковременной. При этом удельной энергии маховиков может быть достаточно для осуществления функций ускорителя автомобиля после торможения или остановки, а также рекуператора на спусках и подъемах. В результате снижается необходимая мощность ДВС, а значит и вредные выбросы в атмосферу. Кроме того, экономится само горючее при сохранении всех технических характеристик автомобиля.

Фирмой Rosen Motors (США) в 1997 г. был разработан экспериментальный гибридный автомобиль с силовой установкой, объединяющей газотурбинный ДВС с электрогенератором (будем называть его турбогенератором) и супермаховик (см. рис. 1).

Турбогенератор мощностью 30 кВт запускается двумя 12-вольтовыми электрическими батареями и в течение 2 минут разгоняет неподвижный супермаховик до необходимой скорости вращения.

В состоянии полного «заряда» супермаховик накапливает энергию до 1 кВт/час и может выдавать ее на колеса автомобиля с КПД более чем 80%. Для того, чтобы приобрести такую энергию, обычный 2-тонный автомобиль должен разогнаться до скорости 215 км/ч.

Конструкция супермаховика изображена на рис. 2. Вращающаяся часть состоит из углепластикового цилиндра (собственно маховика), соединенного с центральным стальным валом титановыми втулками и подвешенного на магнитных подшипниках. Для устранения аэродинамических потерь при больших скоростях вращения в камере поддерживается вакуум при помощи встроенного вакуумного насоса. Статор супермаховика и система магнитных подшипников на сверхпроводниках охлаждаются криогенной жидкостью, находящейся между статором и специальным кожухом. Вакуумная камера при помощи кольцевых подвесов закреплена в противоаварийном контейнере. В результате данный инерционный аккумулятор в состоянии сохранять энергию вращения практически без потерь в течение нескольких недель!

При движении автомобиля скорость вращения маховика меняется в пределах от 28000 до 60000 об/мин. Мотор-генератор, совмещенный с супермаховиком, может принимать и отдавать мощность до 150 кВт (203 л.с.), причем в очень короткое время, что обеспечивает прекрасные динамические характеристики автомобиля и позволяет эффективно рекуперировать энергию при торможении. Два независимых обратимых электромотора приводят во вращение колеса автомобиля, что дает возможность плавно регулировать скорость в отсутствие механической коробки передач и повышает безопасность движения на скользких участках дороги.

Испытания такого гибридного автомобиля показали его высокие скоростные качества при использовании ДВС малой мощности, существенную экономию топлива и пониженное содержание отравляющих веществ в выхлопных газах.

Конечно, такая схема построения силовой установки автомобиля, прежде всего, целесообразна для городского транспорта с малой и средней грузоподъемностью. Предварительные оценки показывают, что в машинах такого класса вполне можно обойтись ДВС с мощностью 10 – 20 кВт (13 – 26 л.с.) при движении по городу со скоростью до 60 км/ч на горизонтальных участках пути.

Уменьшение необходимой мощности ДВС ведет к соответствующей экономии топлива, снижению загазованности городов и уменьшению шумности.

В Украине оптимизацией действующих моделей и созданием экологически чистых автомобилей с использованием рекуператоров энергии занимаются специалисты Харьковского государственного автомобильно-дорожного технического университета в содружестве с учеными Харьковского физико-технического института низких температур НАНУ. Авторы приглашают все заинтересованные научно-технические организации к участию в разработках автомобиля нового поколения с применением новейших технологий.

Удельное энергосодержание современных накопителей энергии для транспорта, Вт×час/кг
Электрические конденсаторыдо 5
Кислотно-свинцовые аккумуляторы40
Никелевые металл-гидридные аккумуляторы80
Жидкий азот100 – 200
Литые стальные маховикидо 15
Супермаховики из углепластиков, стальных лент100 – 200

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!

Маховик двигателя: принцип работы и возможные неисправности

Эта простая деталь играет существенную роль в работоспособности двигателя. Маховик представляет собой обычный металлический диск со значительным весом. За счет этого ему и удается накапливать инерционный момент.

Принцип работы и назначение маховика

Маховик — деталь, позволяющая передавать крутящий момент от коленвала двигателя внутреннего сгорания трансмиссии. Представляет собой литой тяжеловесный диск с зубчатой кромкой, необходимой для сцепления со стартером. Отличается хорошей балансировкой. У автомобилей с механической коробкой передач на нем крепится корзина системы сцепления, на автоматических КПП на этой детали размещен гидротрансформатор.

Размер и масса маховика зависят от мощности ДВС и количества цилиндров. Именно за счет большого веса удается накопить необходимую энергию и инерционный момент. Это необходимо для того, чтобы обеспечить работу двигателя. Практически на всех автомобилях стоят моторы четырехтактного типа. Принцип действия таких установок основан на том, что рабочий ход поршня под воздействием расширяющихся продуктов сгорания топлива приходится только на один такт. Остальные 75% времени коленвал вращается вхолостую именно за счет маховика.

Отметим следующие основные функции маховика:

  • Запуск двигателя в работу, для чего на эту деталь передается крутящий момент от стартера.
  • Передача момента от коленчатого вала через сцепление к трансмиссии.
  • Обеспечение плавной работы силового агрегата.

Работает маховик по следующему принципу: при передаче момента от коленвала происходит сжатие расположенной внутри детали пружины. При достижении определенного усилия энергия передается на вторую часть маховика и обеспечивает вращение трансмиссии. Такая конструкция позволяет снизить нагрузку на нее и обеспечивает гашение колебаний коленвала.

Классификация маховиков

Конструкторы определяют следующую классификацию маховиков:

  • Двух- и одномассовые.
  • Облегченные.
  • Сплошные.

Одномассовый — цельнолитая деталь, обладающая самой простой конструкцией. Благодаря этому, обладает хорошей надежностью, стоит недорого. Представляет собой диск диаметром 30–40 сантиметром с посадочным монтажным отверстием, сделанным по принципу ступицы. На наружной части предусмотрена кольцевая контактная площадка и место для крепления сцепления.

Для автомобилей с двигателями, отличающимися высокой мощностью, используют двухмассовые маховики. Представляют собой пару дисков, размещенных в едином корпусе. Сцепление между ними обеспечивается за счет пружинной демпфирующей системы. Среди преимуществ такой конструкции отмечают:

  • Возможность плавного переключения передач.
  • Снижение износа трансмиссии, увеличение эксплуатационного ресурса синхронизаторов.
  • Предотвращение толчков и ненужных колебаний.

Двигатели с маховиками такого типа считаются более экономичными.

Если требуется сделать автомобиль более динамичным, повысить чувствительность к нажатию на педаль газа, в ходе тюнинга устанавливают маховики облегченного типа. Благодаря снижению веса, удается уменьшить инерционный момент, увеличить производительность ДВС. Стоит отметить, что установка таких деталей возможна не на все силовые агрегаты.

Преимуществами конструкции такого класса считают возможность уменьшить габариты двигателя без потери мощности. За счет этого удается обеспечить стабильную работу ДВС даже на минимальных оборотах.

Неисправности и схема возможного ремонта

Эта деталь постоянно работает под высокой нагрузкой. По этой причине наблюдается значительный износ и деформация. Если говорить об одномассовых модификациях, то слабым местом признан зубчатый венец маховика, который подвержен серьезному износу и разрушению.

Стоит отметить, что при разрушении диска или появлении трещин отремонтировать маховик не представляется возможным. Помогает только замена. С демонтажем обычно проблем не возникает. А вот при установке приходится помучаться. Для монтажа деталь придется нагреть, потребуется менять и болты-фиксаторы.

Определить, что одномассовый маховик вышел из строя можно по следующим характерным признакам:

  • Появилась значительная вибрация, посторонние шумы, звуки.
  • Становится сложно запустить двигатель внутреннего сгорания, сделать это с первой попытки не удается.
  • Появились проблемы с работоспособностью сцепления.

Отремонтировать двухмассовые маховики еще сложнее. В большинстве случаев выходят из строя подшипники, разрушаются пружины и другие детали, на которые постоянно воздействуют силы трения. Один из основных признаков неисправности — ощутимая вибрация при пуске двигателя. Она будет чувствоваться, если положить ладонь на ручку коробки передач.

Дополнительно появляются толчки при переключении скоростей, при работе в режиме холостого хода становятся слышными посторонние шумы. Специалисты считают, что такой маховик можно починить, но это трудоемкий процесс, поэтому в большинстве случаев все-таки выбирают замену.

Маховик — одна из наиболее важных деталей, обеспечивающей сцепление двигателя и трансмиссии. По этой причине обращайте внимание на его состояние. Если упустить неисправность, это станет причиной более серьезных поломок и потребуется дорогостоящий ремонт ДВС и других систем автомобиля.

Принцип работы демпферного и двухмассового маховиков, что это такое и для чего нужно

Если рассматривать устройство и принцип работы ДВС, то рано или поздно придется столкнуться с таким изделием, как маховик. По своему конструктивному исполнению он не представляет чего-то сложного, но выполняемые им функции чрезвычайно важны, и непонятно, каким образом можно обойтись без него.

Что такое маховик в автомобиле?

По сути дела, маховик двигателя является составной частью нескольких самостоятельных систем. К его функциям можно отнести:

  • уменьшение колебаний при вращении коленвала ДВС. В этом случае маховик выступает как часть двигателя;
  • передачу момента на КПП от силового агрегата. Маховик кроме всего прочего является первичным диском сцепления;
  • передачу момента на коленвал от стартера. Через венец маховика от стартера поступает момент для раскручивания коленвала и запуска двигателя.

Чтобы лучше понять принцип его работы и те возможности, которые реализует конкретное устройство, надо рассмотреть отдельно каждый случай применения.

Для чего нужен маховик

  1. Как элемент ДВС. Основное, если так можно сказать, самое первое его применение. Понять выполняемые в этом случае функции поможет фото

Здесь: 1 – шейка шатунная, 2 – противовес, 3 – маховик с венцом 4 – коренная шейка, 5 – коленвал.

Работа четырехтактного ДВС подразумевает, что энергия от сгорания топлива появляется неравномерно из-за того, что в разных цилиндрах этот процесс происходит в разное время. Такое ее поступление обуславливает изменяющийся во времени момент на валу ДВС. Для сглаживания этих пульсаций, а также любых неравномерностей при вращении коленвала, предусмотрено использование маховика, выступающего своеобразным аккумулятором кинетической энергии.
Полученный крутящий момент необходимо передать на колеса, и опять в этом процессе не обойтись без маховика. Такое его назначение основано на том, что он используется в качестве первичного вала сцепления, как показано на фото:

1 – маховик, 2 – сцепление в сборе.

В данном случае от маховика сцепление получает крутящий момент, выдаваемый ДВС, а затем передает его дальше на КПП. Не касаясь того, как организовано взаимодействие маховик-сцепление, стоит только отметить, что здесь он выступает в двоякой роли – как оконечный элемент ДВС, на который поступает развиваемый крутящий момент, и как часть сцепления, этот момент получающий.
Использование маховика при запуске ДВС. Такое его применение показано на фото ниже:

Принцип работы, в этом случае, следующий – при повороте ключа зажигания реле вводит в зацепление венец маховика и шестеренку на валу стартера. Стартер начинает крутиться, создаваемый им момент раскручивает маховик и, соответственно, коленвал двигателя. Он запускается, после чего венец маховика и стартер разъединяются. Теперь должно быть понятно, для чего нужен венец.

Обычный, демпферный маховик и другие его виды

Конструктивно различают такие виды его исполнения:

  • сплошной или обычный;
  • двухмассовый или демпферный;
  • облегченный.

Наиболее распространенным является сплошной маховик. По сути дела – это обычный металлический диск, на котором по торцу выполнен венец.

Для разных моделей автомобиля используется свое исполнение, обычно диаметр диска тридцать-сорок сантиметров. Как пример можно привести диск ВАЗ 2101, его вес равен 6,7 кг, а диаметр сцепления двести мм, тогда как для ВАЗ 2110 – вес 6,3 кг. Не существует единого варианта для любых моделей, на все ВАЗ, например, такие как 2112, 2114, 2110, применяется свое исполнение.

Двухмассовый маховик, принцип работы

Однако зачастую это не самый лучший вариант маховика, используемого на автомобиле. Дело в том, что ДВС работает неравномерно, кроме того режимы движения постоянно меняются (ускорение, замедление), что приводит к дополнительным нагрузкам на коленвал. Пусть будет самая простая ситуация – автомобиль движется равномерно и прямо. Впереди освобождается дорога, предположим, что трактор свернул в сторону, получив свободное пространство, водитель начинает разгоняться.

При этом возникает несколько дополнительных источников нагрузки. Неравномерность процессов воспламенения топлива приводит к тому, что коленвал вращается также неравномерно. Ее частично сглаживает маховик. Но есть еще одна особенность – при ускорении автомобиля коленвал раскручивается с большей частотой, чем работал раньше.

Для вала она превышает частоту вращения маховика, вал уже раскрутился, а маховик, благодаря своей инерционности, – нет, вследствие чего возникают дополнительные нагрузки, так называемые «крутильные колебания». Они передаются в трансмиссию, в результате чего появляется дополнительный стук, вибрация в КПП и прочие подобные подарки. Выходом из такой ситуации может стать использование двухмассового маховика.

Что же это за устройство, позволяющее добиться отличного результата? Двухмассовый маховик показан на фото, по сути дела, он представляет собой два диска, соединённых между собой пружинами.

Конструктивное исполнение конкретного двухмассового устройства может быть отличным от показанного выше. В любом случае – это два диска, соединенных подшипником. Первый диск крепится на коленвал, и на нем располагается венец для подключения стартера, второй связан со сцеплением. Между дисками установлена пружинная демпферная система. Диски имеют возможность вращаться друг относительно друга, при этом пружины гасят рывки и различные колебания, возникающие при работе ДВС.

Такой двухмассовый маховик обеспечивает защиту деталей сцепления от рывков и ударов, позволяет уберечь трансмиссию от перегрузок, снижает износ синхронизаторов.

Однако не все хорошо, во всяком случае, двухмассовый маховик не может похвастаться широким применением, например, как обычный маховик ВАЗ 2108.

А все дело в том, что при движении на малых оборотах, особенно на автомобилях с дизельными двигателями, обладающими при этом повышенным моментом, неравномерность воспламенения топлива максимальна. Следствием движения в таком режиме будет возникновение значительных крутильных колебаний, приводящих к увеличенному уровню нагрузки на демпферные пружины. В результате чего двухмассовый маховик выходит из строя.

Стоит отметить, что кроме двухмассового маховика есть и другие его разновидности, но это тема уже отдельного разговора.

Что используют в автомобилях ВАЗ?

Нет ничего удивительного, что для машин ВАЗ, например таких, как 2112, 2114, 2110, как уже отмечалось, используются разнообразные маховики. В авто этого семейства применяют обычный, а не двухмассовый маховик. Правда, для представителя каждого семейства ВАЗ он свой, отличающийся весом и размерами диска сцепления.

Так, на всю классику ВАЗ ставится маховик от 2101, на Ниву и Шеви Ниву – от 21213. Восьмерки комплектуются изделиями от 2109. Десятки, Калины, Приоры, Гранты используют маховик от ВАЗ 2110. Все виды маховиков, от ВАЗ различных семейств, например таких, как 2112, 2114, 2110, отличаются различным посадочным местом, внешним диаметром и венцом.

Роль и значение маховика в ДВС переоценить трудно, да наверное, просто невозможно. Именно он сглаживает рывки, создает нормальные условия для работы трансмиссии и уменьшает вибрацию от мотора, передаваемую на кузов. С целью повышения его эффективности используются различные конструкции, хотя зачастую и исполнение в виде обычного диска вполне успешно работает в двигателе.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector