Маринованные грибы моховики на зиму

Если вам удалось собрать или раздобыть моховики, предлагаю замариновать на зиму эти грибы. Такие маринованные грибочки отлично подойдут в качестве закуски к праздничному столу или к семейному обеду или ужину. Готовятся моховики просто и быстро. По этому рецепту можно заготовить и другие грибы. Из данного количества продуктов получится 2 баночки по 0,5-литра и 1 баночка 250 грамм.

Ингредиенты

Для приготовления маринованных грибов моховиков на зиму понадобится:

моховики свежие (средние и мелкие) — 1,2 кг;

вода для варки;

соль — 2 ч. л.

Для маринада:

соль крупная — 1 ст. л.;

сахар — 1 ст. л.;

уксус 9% — 5 ст. л.;

чеснок — 4 зубчика;

семена горчицы — 1 ч. л.;

семена кориандра — 0,5 ч. л.;

перец черный горошком — 0,5 ч. л.;

лист лавровый — 3-4 шт.;

вода — 1 литр.

Этапы приготовления

Грибы должны быть свежими, только собранными!

Моховики замочить в холодной воде на 1 час.

Затем очистить их от мусора, хорошо промыть под проточной водой. Поместить в большую кастрюлю, залить водой.

Поставить кастрюлю на огонь, дать грибам закипеть, посолить. Варить на медленном огне 40-45 минут. После этого откинуть моховики на дуршлаг, дать стечь воде.

Приготовить маринад: воду довести до кипения, всыпать соль и сахар, добавить зерна горчицы и кориандра, лавровый лист, горошины чёрного перца и зубчики чеснока. 

Выложить в маринад отваренные грибы. Варить моховики в маринаде 20 минут на медленном огне.

Баночки и крышки простерилизовать. На дно каждой 0,5-литровой баночки влить 2 столовые ложки уксуса, заполнить банки моховиками и маринадом.

Баночки закрутить, перевернуть и укутать до полного остывания. Вот и все! Замечательные, очень вкусные маринованные грибы моховики убрать для хранения в кладовку. Можно хранить в условиях городской квартиры. Особенна хороша такая закуска будет в холодные зимние дни!

Приятного Вам аппетита!

Грибы маховики что с ними делать

В тёплое время года леса радуют людей большим количеством съедобных грибов, среди которых большое распространение у любителей вкусненького получил трубчатый гриб моховик. Его различают по сухой шляпке с бархатистой поверхностью и морщинистой ножке цилиндрической формы. Конечно, известно около двадцати его видов, среди которых почётные места занимают красный, зелёный и бурый моховик. Все их можно употреблять в пищу, так как они имеют достаточно приятный вкус и нежный запах фруктов. Но как готовить гриб моховик? Об этом мы сегодня и поговорим.

Несколько слов о приготовлении гриба

Употребляют в пищу весь гриб. Перед тем как готовить, поверхность его очищают от цветной кожуры. На это уходит немного времени, а готовят его в подсоленной воде около тридцати минут. Способов приготовления моховика очень много. Его маринуют, добавляют в супы, готовят на пару, жарят в сметане или масле. Одним из самых популярных способов является горячая засолка. Для этого грибы обдают кипятком, чтобы они сохранили свою окраску, а потом варят в кипящем рассоле в эмалированной посуде. Также грибы можно сушить различными методами. Их нанизывают на нити и подвешивают в проветриваемом сухом помещении или на открытом воздухе.

Часто подсушивают моховики в духовке или над включенной конфоркой. Рассмотрим несколько рецептов того, как готовить гриб моховик.

Моховики, тушеные с мёдом

Ингредиенты: полтора килограмма грибов, две ложки мёда, два зубка чеснока, один пучок петрушки, две ложки горчицы, две ложки уксуса столового.

1. Грибы промывают, обсушивают и нарезают на куски среднего размера.

2. Чеснок давят, зелень шинкуют, добавляют к ним уксус, горчицу и мёд, перемешивают до получения однородной массы.

3. Гриб моховик, приготовление которого мы сейчас рассматриваем, складывают в посуду, заливают смесью и оставляют в холодном месте на три часа для того, чтобы он пропитался маринадом.

4. Грибную массу перекладывают в сковородку и тушат на медленном огне сорок пять минут. Готовое блюдо отлично сочетается с отварным картофелем и мясом.

Заливное из индейки и моховика

Ингредиенты: полкилограмма грибов замороженных, полкилограмма супового набора из индейки, две ложки желатина, один литр воды, соль и зелень по вкусу.

Перед тем как готовить моховики по этому рецепту, нужно сварить бульон из индейки. Отдельно готовят бульон из грибов. На дно формочек укладывают вареное мясо, моховики, зелень. Затем замачивают желатин, который потом кладут в грибной отвар. Его ставят на огонь и нагревают до кипения, потом солят и перчат, остужают, процеживают через марлю и разливают по формам. Заливное ставят в холодное место для того, чтобы оно быстрее застыло.

Маринованные моховики

Для маринада потребуется: один литр воды, одна ложка соли, одна ложка сахара, лавровый лист, две дольки чеснока, гвоздика, одна ложка уксуса.

Перед тем как готовить гриб моховик, его нужно очистить и промыть. Потом грибы кладут в посуду, добавляют воду и нагревают до кипения, после чего варят пятнадцать минут на небольшом огне, периодически помешивая. После этого моховики кладут на дуршлаг, чтобы вся жидкость стекла. Дальше готовят маринад из необходимых компонентов, указанных выше. После того как он закипит, в него вливают уксус и высыпают грибы, кипятят ещё пять минут.

Затем грибы раскладывают по предварительно подготовленным банкам, заливают горячим маринадом и закатывают. При подаче на стол к моховикам добавляют резаный лук, зелень и чеснок, заправляют маслом растительным и перемешивают. Блюдо готово!

Суп из моховиков

На приготовление этого блюда уходит около получаса. Суп варят либо на воде, либо на мясном бульоне.

Ингредиенты: триста граммов грибов, три картофелины, две ложки перловой крупы, одна луковица, две ложки масла растительного, соль и перец, зелёный лук, укроп и петрушка по вкусу.

Очень простой этот рецепт. Моховики сначала чистят, обрезают у них ножки и промывают. Потом их измельчают. Лук нарезают кубиками небольшого размера, зелень и зелёный лук – рубят, картофель режут брусочками.

В посуду наливают два литра воды или мясного бульона и ставят на огонь. Отдельно в сковородке поджаривают на масле растительном грибы на протяжении восьми минут. Затем к ним добавляют лук и продолжают готовить ещё четыре минуты.

Это всё перекладывают в кипящую воду или бульон, добавляют соль, перловку и варят десять минут на среднем огне. По прошествии времени к грибам кладут картофель и готовят пятнадцать минут. В конце варки в суп кладут зелень и настаивают его семь минут под закрытой крышкой. Подают суп со сметаной.

Засолка моховиков

Ингредиенты: грибы, соль, листья хрена, вишни и смородины, зонтики укропа.

Перед тем как готовить гриб моховик по этому рецепту, необходимо его очистить и отделить ножки от шляпок. Их кладут в солёную воду и варят двадцать минут, затем остужают, перекладывают в дуршлаг для того, чтобы жидкость стекла. Потом грибы кладут в ведро на листья хрена, вишни и смородины, а также укроп, пересыпают солью. Сверху кладут второй слой зелени и так далее. Затем помещают гнёт и убирают посуду в холодное место на сорок дней. Хранят гриб моховик один год, периодически убирая появляющуюся на поверхности плесень.

Домашняя грибная лапша

Ингредиенты: горсть сухих моховиков, лук, морковь, зелень. Для лапши: полстакана сметаны, одно яйцо, пол-ложки соли, сто пятьдесят граммов муки.

Перед тем как готовить гриб моховик, его заливают кипятком и запаривают под крышкой двадцать минут. Затем грибы нарезают кусочками, перекладывают в посуду, где они запаривались, заливают кипятком и варят один час, после чего добавляют обжаренные лук и морковь.

Дальше готовят тесто для лапши. Для этого все ингредиенты смешивают, раскатывают пласт и нарезают его широкими полосами, каждую из которых обваливают в муке. Лапшу кладут в приготовленный грибной бульон и варят двадцать минут, затем добавляют зелень. Подают грибную лапшу со сметаной.

Свиные ребрышки с моховиками

Ингредиенты: один килограмм рёбер свиных, триста граммов замороженных моховиков, две луковицы, три горошины душистого перца, три гвоздики, лавровый лист, соль и специи по вкусу.

– В глиняные горшки кладут рёбра, солят их, затем добавляют грибы, нарезанный полукольцами лук, лавровый лист и перец, гвоздику.

– Горшки закрывают крышками и ставят в духовой шкаф на пятьдесят минут тушиться. Или же можно предварительно обжарить грибы, лук, рёбра на сильном огне на протяжении десяти минут.

Напоследок…

Мы рассмотрели, как приготовить грибы моховики. Как видно, в этом нет ничего сложного, достаточно только желания и немного свободного времени.

Моховики являются теми грибами, которые наделены многими полезными свойствами. В их состав входят полезные белки, витамины, ферменты, минеральные вещества и эфирные масла. Блюда, в состав которых они входят, отлично подходят для вегетарианцев и для тех, кто соблюдает пост.

И если для мясоедов грибы – всего лишь часть разнообразного рациона, то для вегетарианцев – это поистине незаменимый продукт. Для них грибы могут полностью заменить мясо. И одним из лучших «мясозаменителей» можно назвать моховика. К тому же этот вкусный «лесожитель» никогда не бывает ядовитым.

Как узнать моховик

Моховик – это трубчатый представитель семейства Болетовых (к которому также принадлежит и белый гриб – внешне они даже немного похожи). Грибники узнают моховика по массивной полушаровидной шляпке, которая у старых экземпляров становится плоской. Бархатистая сухая шляпка зависимо от разновидности гриба может быть буро-коричневой или оливково-зеленой, ножка – морщинистая, белая и без кольца. Мякоть довольно твердая, желтоватая, хотя после повреждения (на срезе) быстро меняет цвет – синеет. Но такие внешние трансформации никак не влияют на вкусовые характеристики продукта.

Микологи, изучавшие огромное семейство моховиков, разделило их на 18 видов. Есть среди них польские, зеленые, каштановые, красные, припудренные, полузолотистые, древесные, паразитные и другие. Некоторые из них могут быть условно-съедобными, некоторые получили клеймо несъедобных. Но в любом случае среди них нет выражено ядовитых. Это значит, что ни один из представителей моховиков (даже несъедобные) не может вызвать сильное отравление, так как не содержит в себе токсических веществ. А некоторые грибники и вовсе считают, что среди «мохового семейства» не бывает несъедобных – все они подходят к обеденному столу, только надо уметь правильно приготовить. Правда, не все микологи с этим могут согласиться.

На поиски моховиков можно отправляться в любой лес. Они встречаются в лиственных, смешанных и сосновых лесах. Единственное требование – наличие мха. Как уже понятно из названия, эти лесные жители просто обожают моховую подстилку, на которой с комфортом размещаются либо в одиночку, либо целыми семейками.

Сезон моховиков – продолжительный. Первые грибочки появляются в начале лета, а последние экземпляры грибники собирают поздней осенью.

Чем полезен

Говоря о полезных свойствах грибов, в первую очередь принято вспоминать о богатом содержании протеинов. Моховик, как и его родственники, также щедр на белки, химический состав которых очень напоминает мясо. Этот белковый продукт полезен для восстановления физических сил, в период интенсивного роста и наращивания мышечной массы. Белок необходим лицам, занимающимся умственной деятельностью, а также для укрепления и регенерации практически всех тканей в организме. Кроме того, протеины, содержащиеся в продукте, это набор незаменимых для человека аминокислот, без которых невозможна здоровая активность. Кстати, некоторые источники утверждают, что моховик – лидер по содержанию аминокислот серди других грибов.

Второй плюс этого деликатеса – богатый витаминный состав. Моховики – это кладезь витаминов А, C, D, а также многих витаминов из группы В. Практически полностью восстановить суточную норму меди и цинка можно из одной порции этих грибов. Кроме того, они богаты молибденом, кальцием и хитином.

К уникальным характеристикам мохового гриба принадлежат особые эфирные масла и ферменты, содержащиеся в шляпках. От этих веществ зависит скорость переваривания пищи. Это значит, что моховик улучшает работу пищеварительной системы и качество усвоения полезных веществ из еды.

Он также обладает свойствами природного антибиотика, укрепляет иммунитет и полезен для повышения гемоглобина. В народной медицине известен как продукт с мочегонными, тонизирующими и противовоспалительными свойствами. Его применяли для быстрого заживления ран, в роли натурального антисептика. А благодаря наличию молибдена, полезен для лечения щитовидной железы. Богатый витаминный состав моховиков – залог хорошего зрения, здоровых волос и красивой кожи. Способность ускорять обмен веществ создала моховику славу гриба против ожирения. Уникальный химический состав моховых грибов делает их полезными для нервной системы, работы мозга, почек, а также для быстрого восстановления костной и мышечной ткани.

Кому вредны моховики

Частое употребление грибов в больших количествах крайне нежелательно для людей с нарушениями работы органов пищеварения. Тяжелые для переваривания моховики могут усугубить болезнь. Отказаться от продукта важно людям с аллергией на грибы или с хроническими болезнями печени. В любом виде их нельзя давать детям до 3 лет. И абсолютно всем запрещено есть грибы, собранные на загрязненных территориях, вдоль трасс или вблизи промышленных объектов. Такой продукт накапливает в мякоти огромное количество канцерогенов и из вполне полезного превращается в яд.

Как уже говорилось, моховики не бывают ядовитыми. Но только если в корзину попал настоящий моховик, а не похожий на него пантерный мухомор – один из наиболее ядовитых лесных жителей. Чтобы не ошибиться, надо запомнить, что моховики – это трубчатые грибы, а мухоморы – пластинчатые.

Какие болезни можно вылечить грибами

Как уже было сказано, моховики – это природный антибиотик. А все из-за вещества болетол, входящего в химический состав продукта. Это соединение обладает противовоспалительным эффектом и помогает в лечении многих заболеваний. Известно, что вытяжка грибов полезна людям с циррозом печени, атеросклерозом, нервными расстройствами, анемией, сниженным иммунитетом, депрессией, хронической усталостью. Этот продукт улучшает кровообращение, лечит воспаления и нагноения на коже (применяют порошок из сушеных моховиков). В альтернативной медицине используется как средство для лечения онкологических заболеваний.

Как правильно готовить

Дабы гриб переварился быстро и легко, кулинары и диетологи советуют его измельчать. Некоторые грибники считают, что моховик не нуждается в дополнительной предварительной варке, так как не содержит токсинов. Хотя если блюдо предназначено для школьников, пожилых людей, лиц с нарушениями пищеварения или ослабленных после болезней, то продукт лучше сначала отварить, а затем готовить из него желаемое блюдо.

Моховики принадлежат к быстроокисляющимся продуктам. Поэтому как можно быстрее после сбора их надо очистить и промыть. Дабы предотвратить потемнение мякоти, заливают холодной водой, в которой разведены чайная ложка соли и 2 г лимонной кислоты.

Наиболее популярны среди грибников польский и зеленый моховики. Несмотря на то что принадлежат к третьей пищевой категории, они довольно вкусные, особенно обжаренные. Многие любят засаливать их на зиму. Кстати, чтобы грибочки, предназначенные для засолки, не потемнели, их сначала следует обдать кипятком и только после этой процедуры опустить в кипящую воду (важное правило: кастрюля, в которой готовятся моховики, должна быть эмалированной). Отварные моховые грибы могут храниться в холодильнике 3 суток, а замороженные, сушеные или консервированные – до года.

В кулинарных нуждах используют ножки и шляпки. Гурманы отличают моховиков от других грибов по нежному фруктовому привкусу. Эти грибы хорошо сочетаются с картофелем, рисом, гречкой, капустой, сыром. Вкус тушеных моховиков отлично подчеркнут жареный лук и сметана. С приправ к ним подойдут лавровый лист, душистый перец, семена укропа, чеснок, гвоздика.

«Тихая охота» – это не только хороший способ отдохнуть, но и отличная возможность побаловать организм полезными веществами, которые содержатся исключительно в лесных грибочках. Моховик – из тех грибов, которые не очень-то прячутся от людей. Всюду, где есть мягкий моховой ковер, скорее всего, притаился и вкусный, полезный грибочек.

Моховик не пользуется большой популярностью в кулинарии, потому что его вытесняют более распространённые и доступные собратья. Но готовить моховики можно самыми разными способами, как и другие грибы. А сколько блюд из них готовят хозяйки!

Выбираем качественные моховики

Грибы моховики имеют несколько ложных аналогов, поэтому, отправляясь на «тихую» охоту, будьте внимательны. К счастью, отличить съедобный гриб от несъедобного просто: съедобный на срезе синеет или чернеет. Всё из-за веществ, содержащихся в моховике, которые при контакте с воздухом окисляются. Происходит это в первые 5 секунд после срезания.

В остальном, чтобы выбрать качественный свежий моховик, руководствоваться нужно теми же принципами, что и при выборе других грибов:

• следите за целостностью шляпки, она не должна крошиться и иметь надломы;
• проверяйте на отсутствие отверстий, оставленных червяками и насекомыми-вредителями;
• тело гриба должно быть плотным и упругим, но ни в коем случае не вялым;
• не берите подгнившие экземпляры, даже если пятна порчи располагаются в месте, где их можно срезать.

Как правильно чистить моховик

Перед тем как приготовить из моховиков какое-то блюдо, пожарить их, замариновать или засолить, грибы нужно почистить и вымыть.

Совет: если собираетесь солить или мариновать моховики и хотите сохранить их яркий окрас, прежде чем подвергать термической обработке, обдайте грибы кипятком и оставьте минут на 5.

Чистка моховиков не представляет сложности. Но определённые правила соблюдать нужно:

1. Снимите с гриба налипший на него крупный мусор.
2. Для удобства дальнейшей чистки отделите ножки от шляпок.
3. С помощью щёточки с металлической щетиной снимите тонкий верхний слой кожицы. Можно соскоблить его ножом.
4. Особое внимание уделите нижней части шляпки: с неё нужно полностью счистить губчатый слой, иначе в процессе готовки он почернеет и покроется слизью. Кожицу со шляпки снимать необязательно.
5. Срежьте потемневшие места и червоточины, если они есть.

На этом первый этап подготовки моховиков окончен. Дальнейшие процедуры зависят от того, каким способом вы будете готовить этот гриб.

Для сушки и заморозки в свежем виде больше ничего делать не нужно. Для остальных рецептов моховики моют под проточной водой. Фото и видео инструкции помогут вам всё сделать правильно.

Для засолки и маринования их нужно отварить на малом огне в подсоленной воде около получаса. Для жарки, тушения, запекания или для супов – 15 минут. После варки слейте воду, дайте моховикам обсохнуть — они готовы к дальнейшему использованию.

Моховики тушёные с мёдом

Это сочетание, казалось бы, несовместимых продуктов, даёт необычный и очень вкусный результат. Поскольку в рецепте используются горчица, чеснок и уксус, получается пикантный кисло-сладкий соус.

Как приготовить грибы моховики, жареные моховики, рецепт

Урожай грибов выдался богатый. Я уже жарила белые грибы, сегодня я пожарю моховики со сметаной. Жареные грибы — казалось бы, что может быть проще? Собрать грибы, почистить, порезать, сложить в сковородку с маслом…

А некоторые туда еще и картошку добавляют. Получается какая-то каша, в которой не разобрать вкуса и аромата грибов. Чего греха таить, я тоже иногда делаю такую «кашку», но больше люблю, когда грибы отдельно, а гарнир отдельно. Сейчас мы этим и займемся!

Вот таких симпатяшек мы нарезали в сосновом бору. Их и зажарим.

Слева белые грибы, справа моховики

Моховики — очень вкусные съедобные грибы. Растут они там же, где и белые грибы, но некоторые грибники незаслуженно обходят их стороной. Но, поверьте мне, вкус у моховиков, ничуть не хуже чем у белых грибов.

Да, они чернеют при приготовлении. Но есть один маленький секрет. Если вам это не нравится, то во время варки грибов добавьте чайную ложку уксуса в бульон и грибы сохранят свой цвет!

Для приготовления жареных моховиков со сметаной понадобится:

Грибы моховики — 2 л;

Сметана — 200 гр;

Масло подсолнечное — 3 ст л;

Соль.

Рецепт приготовления жареных моховиков со сметаной:

1. Нарезать моховики на небольшие кусочки, не больше 2-3 сантиметров. Моховики идеально подходят для жарки, они крепкие и не раскисают, как например, подберезовики.

2. В казан налить подсолнечного масла и добавить порезанные грибы. Можно использовать не казан, а большую чугунную сковороду. Чем толще стенки у сковороды — тем лучше.

3. Посолить и тушить их до полного выпаривания образовавшейся жидкости. Жидкости будет много — это сок, который дадут грибы.

На кухне стоит ни с чем несравнимый аромат жареных грибов! Тут и специй никаких не надо, аромат лесных грибов самодостаточен!

Грибы нужно постоянно помешивать, чтобы они не прижаривались ко дну.

4. Добавить сметану и тушить еще 5 минут.

5. Наши моховички готовы. Вот теперь можно их кушать с картошечкой: с картофельным пюре или с отварным картофелем, а можно и просто с жареным.

Приготовление жареных моховиков со сметаной заняло совсем немного времени — примерно 40 минут.

При чем готовить их можно не только летом, но и зимой. Просто заморозьте остатки грибов и всю зиму кушайте блюда с грибами!

Приятного аппетита!

Если собрались в лес за грибами или за ягодой, то не забудьте приготовить походных булочек с колбасой, а в термос залейте витаминный напиток из шиповника. Сил хватит вынести полные ведра урожая из тайги!

виды, как отличить от съедобных грибов?

Моховики нельзя назвать самыми вкусными грибами, их вкусовые качества весьма посредственные, однако они нередко попадают в корзины грибников. В связи с этим необходимо знать, что существует ряд условно-съедобных или несъедобных моховиков, схожих со съедобными экземплярами.

В природе имеется довольно большое количество видов грибов, схожих со съедобными моховиками, их называют ложными моховиками. К числу таких грибов относят:

Перечный гриб chalciporus piperatus

Содержание статьи

Описание ложного моховика.

Перечисленные виды грибов имеют довольно большое сходство с настоящим моховиком. Но каждый вид характеризуется определенными отличиями:

• Моховик паразитный характеризуется небольшими размерами, его шляпка в диаметре не превышает 5 сантиметров, а у съедобных моховиков шляпки чаще всего в обхвате доходят до 10 сантиметров. Кроме того, распознать паразитный моховик можно по местам произрастания. Если обыкновенные моховики встречаются на мху, то паразитные моховики предпочитают селиться на других грибах – дождевиках;
• Желчный и перечный гриб можно распознать по белому, розоватому или грязно-коричневому срезу мякоти, который позже краснеет;
• Каштановый гриб характеризуется красно-бурой расцветкой шляпки, которая в жаркую погоду порой растрескивается. Срез у каштанового гриба желтоватый, на воздухе он не изменяется.

Гиропорус каштановый Gyroporus castaneus

Отличительные признаки ложного моховика от настоящего.

Определить тип моховика довольно сложно, так как имеется около 18 их видов, которые отличаются внешними признаками и размерами. Например, у трещиноватого моховика шляпка бордово-красная или коричневая с сетью трещин, а у красного моховика расцветка ярко-красная порой даже малиновая. Диаметр шляпки настоящих моховиков обычно не превышает 10 сантиметров, то же самое можно сказать о высоте плодового тела.

Желчный гриб Tylopilus felleus

Главной отличительной чертой настоящих моховиков являются их места произрастания – различные виды мха, кстати, отсюда и произошло название рода. Кроме того, если надавить на трубчатую поверхность настоящего моховика, то на них остается синеватый след.

Все остальные виды, похожие на моховики, но не имеющие вышеперечисленных признаков, можно назвать ложными моховиками.

Перечный гриб chalciporus piperatus

Что делать, если съел ложный моховик.

Стоит отметить, что ни один из ложных моховиков не является ядовитым, поэтому нельзя отравиться ни перечным, ни желчным, ни каштановым грибом, ни паразитным моховиком. В основном все эти виды относят к несъедобным из-за их горького вкуса.

Моховик паразитный Pseudoboletus parasiticus

Желчный гриб очень горький, причем при термической обработке горечь становится еще сильнее. Некоторые грибники рекомендуют вымочить гриб в соленой воде, чтобы ушла горечь, а потом уже готовить.

Моховик паразитный Pseudoboletus parasiticus

Перечный гриб имеет острый перечный вкус, но в сравнении с желчным грибом эта горечь даже приятная. А при длительной термической обработке горечь полностью исчезает.

Перечный гриб chalciporus piperatus

Каштановый гриб после отваривания довольно сильно горчит, поэтому его используют в основном для сушки, в этом случае горечь пропадает.

Моховик паразитный Pseudoboletus parasiticus

Моховик паразитный съедобен, но появляется немного желающих отведать этот гриб, так как он имеет неприятный вкус.

Мастер-класс Valeo по замене двухмассового маховика на одномассовый

Семинар и мастер-класс компании Valeo по замене двухмассового маховика на одномассовый (в составе запатентованного четырехкомпонентного комплекта сцепления) в Учебном центре и ремзоне ЕвроАвто.

Ведутся целые дебаты на тему, что лучше и надёжнее — классический одномассовый маховик или двухмассовый. На какие-то машины производители ставят двухмассовый (более комфортный в управлении, но более дорогой в эксплуатации и особенно в замене), на какие-то — одномассовый. Сразу раскроем секрет, будущее всё-таки за двухмассовыми маховиками — разных конфигураций, с использованием новых технологий, но сегодня немалому количеству автовладельцев хочется сэкономить и заменить двухмассовый маховик своего автомобиля на одномассовый. Раньше такие операции относили к своего рода гаражным экспериментам, на своём техническом семинаре компания Valeo официально представила свой комплект четырехкомпонентного сцепления с одномассовым маховиком, который успешно может заменить двухмассовый. И провела его демонстрационную установку на Mercedes w202 c180 . После мастер-класса технический тренер компании Valeo Пётр Сигунов честно ответил на все наши вопросы.

Есть ли риски?

Распаковка четырёхкомпонентного комплекта сцепления компании Valeo Kit4PTM

— Пётр, во время семинара зрителей онлайн очень интересовал вопрос вибрации. Будет ли она полностью погашена одномассовым маховиком, и не скажется ли замена заводского маховика на долговечности сцепления, подвески?

— Повторю то, что говорил на семинаре. Наша компания проводит специальные измерения этих параметров на дорогостоящем оборудовании, и по предоставленным данным все показатели отличные, где-то вибрация даже снизилась с одномассовым маховиком. Я привык говорить только о том, что я лично видел, в чём на 100% уверен, поэтому могу сослаться на лабораторные замеры, но лично я никак измерить это и сказать, что я точно это проверял, не могу. Я спрашивал коллег, они ответили, что и с оригинальным комплектом с двухмассовым маховиком и с комплектом четырехкомпонентного сцепления уровень крутильных колебаний, которые достигают коробки передач, одинаковый. Мы располагаем такой информацией, она достоверна на 200%, но лично я не был на заводе, где проводились все эти измерения.

— А что вообще может пострадать от вибраций при движении?

— Если мы говорим про то, на что влияют в первую очередь паразитные вибрации, ацикличные колебания двигателя, — это, конечно, ресурс коробки передач. Даже с точки зрения стоимости этих элементов. Если просто посмотреть на механизм и на его устройство, совершенно понятно, что удар идёт в первую очередь по коробке передач, дальше уже через её корпус, который берёт на себя часть паразитных шумов и демпфирует часть колебаний, удар достигает подушек двигателя.

Домыслы и исследования

— То есть опасения вроде «не меняйте двухмассовый маховик на одномассовый, иначе через две недели у вас убьётся коробка передач» имеют законные основания?

— При установке нашего четырёхкомпонентного сцепления, нет, мы как раз сегодня в течение трёх часов развенчивали эти мифы. Тот же автомобиль Mercedes, которому мы сегодня заменили комплект сцепления, — он никуда не пропадёт, можно будет дальше следить за его судьбой. Это машина моего родственника, так что у меня будет отзыв человека, кем она будет ежедневно эксплуатироваться. Средний пробег у владельца — тысяч 20 в год, не очень много, но вполне показательная цифра. Опять же, если бы было что-то плохо, наши клиенты из Республики Беларусь, у которых огромное количество подержанных дизельных немецких и французских автомобилей, не покупали бы у нас так часто четырехкомпонентные комплекты сцепления. В нашей стране просто очень много мифов, у россиян вообще развита опция «сам додумал», вспомните момент, как Дядя Фёдор писал письмо родителям: он отошёл по делам, подбежал кот что-то написал. Потом Шарик тоже что-то написал, в итоге родители читают полный бред. Тут тоже самое: здесь на рынке что-то сказали, тут в интернете что-то прочитал, там сосед по гаражу чем-то поделился, и человек, не обладая полной картиной ситуации, всей полнотой знаний в каком-то техническом вопросе, делает очень категоричный вывод, что-то додумывает и почему-то решает донести эту информацию до других как единственно верную на различных порталах, коих сейчас сотни. Другие люди это читают и начинают сомневаться: вот, мне, мол, дядя Вася нашептал, что не сто́ит.

Почему именно эта машина?

— А почему вы решили заменить систему сцепления в данном Мерседесе. Были какие-то серьёзные неполадки?

— На самом деле машина ездит и ездит хорошо, просто маховик «подустал». Характерных критичных моментов с точки зрения износа маховика там нет. Единственный ощутимый признак — перед выездом мы давали покататься на нём сотрудникам Valeo – у этой машины совершенно нет возможности сгладить переключение с первой передачи на вторую и со второй на третью. Обычно человек, который в принципе умеет ездить на механике, садится на новую машину с такой коробкой передач и через какое-то время, если всё исправно, он осваивается и через час-два начинает ездить достаточно плавно. В данном случае я катался, наш оператор катался — совершенно невозможно плавно переключать начальные передачи. На семинаре сегодня присутствовал представить компании ZF, который выслушал эту историю и сказал: «Скорее всего, в маховике подизносились пружины». На автомобиле был установлен маховик, официальный бюллетень которого предписывает, что его свободный ход (свободное смещение одной массы относительно другой) не должен превышать три зубца на реперном диске датчика коленвала, допуск для считывания показаний датчиком коленного вала: для нового маховика — это ширина одного зуба, до трёх — ещё тоже в пределах нормы. Больший свободный ход является свидетельством износа пружин внутри маховика и приводит к некомфортной смене передач и троганью с места. Это не критично, на этом Мерседесе ещё можно было ездить. Так сошлись звезды, что у нас оказалась эта «подопытная» машина, и комплект сцепления был тоже не самым ходовым, практически залежалым. И машину на мастер-классе показать не стыдно: найдите какой-нибудь Passat B 5, чтобы он был с таком сохране. Под ним просто опасно находится — всё грязное, ржавое.

— Ответьте тогда на вопрос, который страшно волнует автомобилистов: не развалится ли у меня трансмиссия после замены двухмассового маховика на одномассовый, потому что вся вибрация крутильных колебаний передается напрямую в коробку и маховик её больше не компенсирует?

— Наша компания разрабатывает эту технологию более 10 лет, это патенты, исследования. Просто представьте себе багаж знаний, ресурсов, испытаний, который находится в нашем распоряжении. Если бы четырехкомпонентное сцепление действительно ломало двигатель и коробки… Это тысячи установленных сцеплений. О чём говорить, если сами заводы-изготовители в некоторых случаях, мы рассказывали о конкретных примерах сегодня на семинаре, говорят: ставьте одномассовое сцепление вместо двухмассового. Посмотрите официальный бюллетень BMW Mini, где официально предписано устанавливать четырехкомпонентное сцепление. Они не упоминают нас, разумеется, в сопроводительной документации, но никто не мешает посмотреть артикул, открыть коробку и увидеть там Valeo. Можно замерить уровень крутильных колебаний до демпфера и после, но для этого нужны серьёзные лаборатории, как та, что есть у нашей компании в Испании. Получается замкнутый круг — только мы можем себя проверить и предоставить данные и конкретные цифры.

— Ну вы хоть что-нибудь измерьте, чтобы можно было наглядно показать людям.

— В следующий раз, когда будем проводить такие семинары, включим хотя бы программу на телефоне, которая меряет уровень шума и сравним до и после. Этот текст абсолютно ненаучный, ничего не доказывает и не подтверждает, но зато он понятен людям. Они хотят увидеть (услышать) в качестве подтверждения каких-то исследований что-то такое – дррррр больше и меньше. «Динамическое изменение момента» многим ни о чём не говорит. Не работает у нас в стране – приехать и рассказать теорию. Надо подтверждать всё практикой.

Новые технологии двухмассовых маховиков

— Но вы всё-таки расскажите о новом маховике Vblade.

— Да, это совершенно новая технология. Это специфическое производство, поэтому сначала этот маховик был выпущен в тестовом режиме для моделей Volkswagen LT 28–35 и LT 28–46. Ты можешь сделать дизайн футболки и печатать его на разных тканях, фасонах, всех размеров, всех цветов, это элементарно. Здесь всё гораздо сложнее, потому что да, есть патент на технологию, но эту технологию надо адаптировать к каждому конкретному изделию. Параметры маховика для Мерседеса одни, для Фольксвагена другие… каждый артикул должен тестироваться, это длительный процесс. Пока все испытания были успешно проведены для одной модели. На основании чего выбиралась именно она, не могу сказать, но в ближайший год-два ассортимент сильно вырастет, это факт.

— И именно за этим маховиком будущее?

— Да, в нашей компании есть два направления – VBlade маховик и так называемый маятниковый маховик. Вторая технология пока полностью в разработке, есть только концепт с вариациями, поэтому в наших презентациях вы пока такие маховики не увидите, но всё это будет достаточно скоро. Мы стараемся уйти от классического пружинного маховика как от рабочего, но очень нежного, капризного и не достаточно долговечного элемента. Он не идеален в плане резкой подачи крутящего момента, например, при холодном запуске. Мы всячески пытаемся, во-первых, увеличить ресурс, во-вторых, сгладить начало работы для механизма. Новые технологии VBlade – более эластичные, обеспечивают бо́льшее смещение одной массы относительно другой и, следовательно, ещё лучше справляются с паразитными вибрациями, шумами, повышают уровень комфорта.

— Просто весь сегодняшний семинар создавал такое ощущение, как будто двухмассовый маховик – это некая тупиковая ветвь истории: его изобрели, поставили на многие машины, а он и хрупкий, и дорогой в обслуживании, и вообще его можно заменить на одномассовый без потери качества и сделать вид, как будто никакого двухмассового и не было.

— Нет, это совсем не так. Я бы сказал, что это единственный путь. Наше решение с четырехкомпонентным сцеплением – это всё равно очень узкий сегмент. Плюс-минус 30 моделей. Всё остальное – это всё равно двухмассовый маховик, потому что мощность автомобилей растёт, с литра рабочего объема снимается всё больше, появился тренд на турбонадув, так что уровень крутящих моментов становится выше и выше – и это 100%-но только двухмассовые маховики. Плюс они используются в паре с роботизированными коробками передач, которые сейчас почти полностью вытесняют механику. Вот оно непаханое поле для развития. Двухмассовые маховики — это ветка, которая движется и развивается и нами, и нашими конкурентами. У нас есть наработки, и у них есть замечательные наработки, которые подстёгивают нас двигаться вперед.

— То есть правильно я понимаю, что весь сегодняшний семинар и мастер-класс были посвящены по сути только одной задаче – удешевить процесс ремонта маховика и сэкономить деньги владельца автомобиля?

— По большому счёту да. Но ещё сделать элемент более надёжным и выносливым. Чтобы маховик на мощных автомобилях с роботизированной коробкой передач не умирал быстрее сцепления, что сегодня встречается довольно часто. Сколько раз я читал и видел лично, что у людей сцепление остаётся в норме, а маховик разваливается на элементы. Просто разбираешь – а там вываливается конструктор лего.

Проблемы двухмассовых маховиков на роботизированных коробках передач

— И в этом не виноват водитель и его стиль езды?

— Не всегда. Я бы сказал, что это просто особенности работы роботизированной коробки передач. Маховики просто не выдерживают. Всё-таки там два диска сцепления, система автоматического выбора передач, переключения более быстрые, резкие, чуть-чуть больше продавили педаль на DSG, и у вас передачи отщелкиваются, как сумасшедшие. Представляете, насколько быстрее крутящий момент сваливается просто валом на маховик, насколько демпфер активнее и быстрее работает. Классическая КПП с одним диском и приводом от педали несёт гораздо меньшую нагрузку, когда человек сам выжимает сцепление, переключается вручную.

— Тогда очень хочется спросить, а почему двухмассовые маховики ставятся на РКПП?

— Потому что нет альтернативы… пока. Возможно, альтернативой станет VBlade, при создании которого было разобрано огромное количество маховиков с пружинами, выявлены их слабые места и затем было сформировано направление, куда нужно улучшаться. Есть пружины, есть смазка, смазка вырабатывается, пружины работают на сухую, всё это начинает громыхать. Ок. Давайте придумаем, чем мы можем заменить пружины. Разработали специальные эластичные пластины, которые работают насухую, смазки не требуют, обладают фантастической жёсткостью, благодаря тому что изготовлены из специальных многометаллических сплавов.

— Вообще если почитать, какие стили езды убивают маховик, это и агрессивный, и экологичный, и езда по городу… то есть как бы ты ни ездил, ты всё равно убиваешь маховик.

— По-своему. Да, именно поэтому производители перестраховываются и чтобы уйти от вала рекламаций и недовольств предписывают замену маховика при каждой замене сцепления, по факту признавая то, что элемент проблемный.

— Причём, лет 10 назад на СТО очень редко диагностировали проблемы с маховиком, его было практически не убить.

— Да, тогда маховики были одномассовые и гораздо более надёжные.

— Назовите основных потребителей вашей технологии четырехкомпонентного сцепления.

— В первую очередь, это Vag 1,9, 1,8 Турбо: Passat B5, Caddy, Audi A3, Audi TT, Golf5, Golf6, Skoda Octavia в первом кузове — практически все модели группы Vag с 2000-х по 2009 год примерно с двигателями 1,8. У нас представлен один артикул комплекта сцепления с одномассовым маховиком и для бензина, и для дизеля.

комплект Valeo Kit4PTM

Стратегия на будущее

— А для Tesla уже готовите маховик?

— Маховик точно нет, там ведь совершенно другое устройство системы трансмиссии. Касательно других элементов пока информации нет. Я знаю, что мы с ними сотрудничаем, поставляем на конвейер систему стеклоочистки, например, для модели Model X. Они одни из немногих, кто сейчас применяет щетки с непосредственной подачей воды на лобовое стекло через лезвия стеклоочистителя, не отдельной форсункой, не на поводок, как это крепится сейчас во многих спринтерских, коммерческих автомобилях. А здесь есть стыковочная магистраль от поводка к щётке, и вода распределяется по телу щётки. Эта же технология применяется сейчас на Volvo XC 60 самого последнего поколения, для них, собственно, мы её и разрабатывали. Через несколько месяцев она будет доступна в России на автомаркете именно под брендом Valeo, а не под брендом Volvo в их коробке. И для Мерседесов класса SL и CL, топовые самые дорогие и быстрые купешки.

— Ну хорошо, вы делаете двухмассовыые маховики, комплекты сцепления с одномассовым маховиком как альтернативу, а если все перейдут на электрокары, где сцепления вообще нет как такового, что тогда будет делать компания Valeo?

— У нас и в этом сегменте есть что предложить. Мы не претендуем на какие-то запатентованные классные, но дорогие решения Теслы, у нас в приоритете компактные недорогие электрокары для города за 7-8 тыс. евро. Для них мы производим двигатели. Наша задача делать бюджетные, но выносливые электрокары. Не когда всё круто, но дорого, как Тесла, или не так дорого, неплохо, но с очень маленьким свободным ходом, тот же самый Nissan Leaf. Сам даже хотел купить себе такую б/у машину ездить на работу, можно взять очень недорого, но при этом машина с выработанным ресурсом батареи – 50-60 км, от розетки к розетке. Valeo предлагает 48 V-ый электромотор c большим запасом хода, которого спокойно хватит на неделю городской эксплуатации. Собрался куда-то подальше поехать – воткнулся, подзарядился, поехал.

— Да, вопрос ёмкости батарей для электрокаров сейчас стоит очень остро. Многие разработки зашли в тупик. А ваша компания может предложить какое-то решение, когда, например, раньше автомобиль ездил на 1000А 50 км, а сейчас проедет 70 или 100?

— Даже если такие разработки есть, они пока не разглашаются даже внутри компании. Вы можете посмотреть испытания городских электрокаров на YouTube, как они ездят по Парижу, по областям, наматывают километры. На последней Автомеханике (выставка Automechanika 2018, — прим.) мы всё это подробно освещали. Если и готовится какая-то революция в электромоторах, нам пока о ней не рассказывают.

— То есть из сферы трансмиссий вы переползаете в сердце автомобиля?

— Скажем так, мы готовы к этому. Наша компания не сворачивает никакие производственные программы. Пусть даже трансмиссии на легковых автомобилях со временем сойдут на нет под влиянием тренда на электрификацию, но грузовые автомобили, думаю, ещё подержатся, там электрический мощных двигатель сделать сложнее. А в грузовом сегменте мы держим лидирующие позиции, во многом это конвейерные поставки. Так что пока очень рано думать о закрытии этих линий, но на будущее у нас тоже есть варианты.

Вопросы задавали Илья Плисов и Елена Калошина

Новинки компании Valeo

Разумная замена двухмассовых маховиков — комплект Valeo Kit4PTM. Это конкурентоспособное решение для интенсивно эксплуатируемых автомобилей. Замена двухмассового маховика одномассовым и диском сцепления с длинноходными демпферными пружинами – инновационная технология, разработанная Valeo. Она гарантирует эффективное поглощение неравномерности вращения двигателя и обеспечивает защиту трансмиссии за счет того, что ее демпфирующая система расположена на диске сцепления, а не в маховике.

Valeo VBlade™ DMF — новейшая уникальная технология для двухмассовых маховиков. Компания Valeo разработала собственное эксклюзивное техническое решение для замены традиционной конструкции двухмассового маховика. Вместо применяемых в обычных двухмассовых маховиках пружин в Valeo VBlade™ используется центробежная сила двух пластин, благодаря чему такой маховик – самый долговечный среди двухмассовых маховиков Valeo, при этом он столь же эффективно гасит неравномерность вращения двигателя, как традиционный. Первые Valeo VBlade™ DMF для Volkswagen LT 28–35 и LT 28–46 уже доступны для заказа.

Каркасные, гибридные и бескаркасные стеклоочистители линейки Valeo Silencio™ вскоре будут дополнены щетками новой уникальной технологии – Valeo AquaBlade™, которая сокращает тормозной путь.

Система Valeo AquaBlade™ обеспечивает постоянную обзорность водителю и тем самым повышает безопасность. По исследованиям компании, улучшенный всего на одну секунду обзор видимости позволяет сократить тормозной путь на четыре метра, при движении автомобиля со скоростью 50 км/ч.

Омывающая жидкость не разбрызгивается на стекло из форсунок на капоте, а подается на стекло из микро форсунок, находящихся непосредственно на самой щетке по всей ее длине. Таким образом, вся поверхность, охватываемая щетками, очищается равномерно, вне зависимости от скорости автомобиля. Это особенно важно для автомобилей с ветровыми стеклами большого размера. С системой Valeo AquaBlade™ оптимальное количество омывающей жидкости доставляется именно туда, где она необходима, тем самым потребление жидкости снижается вдвое.

Фары Valeo Matrix Beam – технология неослепляющего дальнего света, созданная для улучшения впечатлений водителя и комфорта при управлении автомобилем. Эта оригинальная технология из семейства Valeo Smart Technology предназначена для обеспечения высокого уровня обзорности без ослепления водителей других автомобилей на дороге.

Технология Valeo Matrix Beam — цифровое решение, для реализации которого применены светодиодные фары из множества сегментов. Каждый сегмент управляется собственной микросхемой. Зона затенения получается благодаря выключению одного или нескольких сегментов независимо в каждой фаре, без использования подвижных деталей. Это решение обеспечивает максимальную светоотдачу в секторах, не нуждающихся в затенении, и может затенять несколько зон в одно и то же время.

Стартер не входит в зацепление с маховиком автомобиля

Не крутит маховик

Владельцам многих автомобилей интересно бывает узнать, а почему стартер крутит, но не задействуется маховик. К сожалению, проблема этого типа актуальна и по сей день, хотя и для машин в «возрасте». Попробуем разобраться в причинах этой проблемы.

Система пуска современного авто

Сегодня автомобилистам намного легче, чем несколько десятков лет назад, когда машина заводилась рукояткой. О запуске двигателя из салона авто в те времена можно было лишь мечтать.

В наши дни достаточно вставить ключ в замок зажигания или задействовать специальную кнопку, чтобы автомобиль завелся. Но, случаются проблемы и в этом случае, если узлы, так сказать, «заболели». Каким бы ни был современным автомобиль, со временем он устаревает, и возникает все больше проблем.

Одна из них как раз подразумевает плохой зацеп стартером маховика. Почему же такое происходит? Эксперты, как только речь заходит об этом, упоминают проблему обгонной муфты или бендикса.

Назначение бендикса в машине

Бендикс

Обгонная муфта представляет собой механизм-шестерню, способную передавать якорное вращение маховику двигателя. Таким образом, осуществляется запуск мотора.

Внимание. Обязательным условием безотказной работы узлов автомобильной системы является отвод бендикса, после удачного завода мотора.

Следует знать, что муфта – это не просто шестерня, а механизм, у которого тоже появляются неисправности.

Чтобы полнее узнать причину проблемы с задействованием маховика, полезно будет рассмотреть общий принцип работы всей системы пуска.

Стартер – электродвигатель постоянного тока. В некоторых случаях у него возникает мощность гораздо большая, чем требуется. Таким образом, появляется возможность запускать ДВС с максимальным рабочим объемом.

В современном стартере немаловажную роль играет реле – особый агрегат, вводящий муфту в связь с маховичным колесом, за некоторое время до фальстарта якоря. Затем только подается напряжение на стартерную обмотку, после чего тот начинает вращать коленвал автомотора.

Вращение коленвала становится источником компрессии горючей смеси, с последующим ее воспламенением. Как только это происходит в надобный момент, ДВС начинает функционировать уже автоматически.

В этот самый миг метонимический цикл маховика начинает преобладать над оборотами стартерного вала (якоря), задействуется уже бендикс. Как только шофер глушит машину, стартерный вал более не вращается, тяговое выводит муфту из зацепления.

Важно понимать, что сам бендикс состоит из 2-х частей: верхней и нижней (ВЧБ и НЧБ). Последняя выступает в виде пустотелого вала, имеющего два различных калибра. Одна из частей вала наделена шлицами, передающими вращение стартера, а другая часть – содержит обойму с роликами.

В разборе ролики

Взаимодействия меж роликов и НЧБ изначально не бывает. Оно происходит лишь после, когда появляются первые обороты. Ролики сводятся к середине, тем самым, ограничивая вал. Это происходит таким образом, что вал может вращаться исключительно в одну из сторон. Ролики, благодаря своим пружинкам, не пускают вращаться в другую сторону.

Как только маховик наберет обороты, он будет способен вращать бендикс. В этом случае ролики расходятся, открывая стопор. Шестерня-механизм возвращается в свою первичную позитуру.

Бендикс часто «зависает» по утрам, в холодное время. Опытные шофера рекомендуют несколько раз прокручивать стартер, тем самым, нагревая бендикс и задействуя его работу.

Неработоспособность

Не стартер, а бендикс не входит в зацепление с маховиком. Вот как нужно понимать проблему. Рассмотрим причины, из-за которых такое может происходить.

1. Если не происходит стопорения механизма на стартерном валу. Это вызвано часто тем, что со временем ролики с пружинками изнашиваются, не способны более обеспечить надежное зацепление.
2. Затвердевание смазки является тоже распространенной причиной такой проблемы. Она просто превращается в густой комок, ограничивая перемещение роликово-пружинной системы бендикса. В результате этого зацепления не происходит. Частой причиной затвердевания смазки является попадание грязи или пыли внутрь стартера.
3. Возможно также, что износились зубья бендикса или венца маховика. В этом случае тоже не будет происходить зацепления. Если проблема в венце, то он просто заменяется на новый. То же самое делается и с бендиксом, который обновляется.

Внимание. В некоторых ситуациях, если причиной неисправности бендикса является загрязнение, помогает тщательная прочистка устройства. С другой стороны, эксперты не рекомендуют эксплуатировать отремонтированный бендикс. Лучше сразу поставить новый.

Полезно будет знать, что некоторые виды стартеров оснащены пластмассовым приводом бендикса. Это означает, что такое изделие легко ломается, и пуск ДВС становится невозможным.

Зубья венца маховика изношенные

Также важно будет отметить, что эксплуатационный срок службы системы пуска зависит от количества произведенных запусков ДВС. Чем их больше, тем меньше остается ресурса у механизма. И чаще всего, проблемы с пуском, т.е., зацеплением стартера и маховика возникают у автотранспорта пассажирского назначения (автобусы, маршрутки, такси).

Если эксплуатировать машину грамотно, соблюдать основные каноны правильного пуска двигателя, особенно в мороз, срок службы устройства можно заметно увеличить. Немаловажное значение тут будет иметь, конечно, перегруз стартера и других элементов системы пуска.

Видео Работа бендикса

Стартер крутит в холостую, но не зацепляет маховик: причины, способы решения проблемы

Если стартер крутит вхолостую, а машина не заводится, надо узнать конкретную причину. Обычно это связано с истиранием зубчатки маховика, поломкой вилки, перекосом шестерни бендикса. Нередко отсутствие запуска вызывается низкой компрессией двигателя и электрическими проблемами, возникшими в пусковом устройстве. Ниже о том, что делать в таких случаях.

Крутит и не цепляет — в чем причина?

Самые разные факторы мешают корректной работе стартера.

Например, обычно это устройство вызывает проблему зимой, так как моторное масло густеет, и стартеру не хватает производительности для проворачивания коленвала.

Однако если пускатель прокручивается вхолостую, но не схватывает — выделяют 5 основных причины.

Рассмотрим их:

• зубья маховика — истачиваются и больше не входят в зацепление с бендиксом;
• вилка — ломается;
• шестерня стартера — перекашивается, меняет свое положение;
• электропитание — износ втягивающего реле, втулок или других частей пускателя;
• компрессия — отсутствует или слишком низкая.

Все это требует более подробного рассмотрения.

Зубья маховика

Маховик со временем изнашивается. Быстрее всего портится венец, который цепляется со стартером. От неправильного обращения с ключом зажигания его зубья стачиваются. Также это происходит по причине постоянных нагрузок.

В таком состоянии шестерня или обгонная муфта стартера вращается вхолостую, не цепляя за маховик.

Зубья маховика можно протестировать и без демонтажа стартера. Вот что надо сделать:

• поставить третью или четвёртую скорость;
• толкнуть автомобиль на полметра вперёд — усилиями нескольких человек;
• попытаться повторно завести мотор.

Если машина заведётся, венец придётся менять. Таким образом, подтверждается износ какого-либо зуба. Возможно и такое, что зубчатка сточилась по всему кругу, но это случается редко.

Износ зубьев венца маховика

Поломка вилки

Вилка стартера — это специальный рычаг, выполненный из пластикового или металлического материала. Участвует в передаче усилия от втягивающего реле к пускателю. Поломка этой детали приводит к невозможности запуска двигателя, так как обгонная муфта не выдвигается.

Частые причины, почему ломается вилка:

• износ деталей крепления — особенно сложно обстоит дело с пластиковой вилкой, так как сточенные штифты бывает невозможно заварить и приходится заменять элемент целиком;
• перегрев стартера — из-за заклинивания обгонной муфты или неисправных контактов, пускатель не отключается после запуска двигателя и ломает вилку;
• передержка ключа зажигания — тот же результат, но деталь уже повреждается из-за человеческого фактора.

Сломанная вилка стартера

Примечательно, что на современных машинах, в которых отлично проведена шумоизоляция, вилки стартеров ломаются чаще. Почему? Дело в том, что водитель просто не замечает запуска двигателя и продолжает поворачивать ключ.

Перекос шестерни

Если стартер крутит, но не зацепляет маховик, возможно, что шестерня бендикса занимает неправильную позицию. Причина — деформация подпирающей пружины. Как правило, такая неисправность приводит к тому, что муфта только краем соприкасается с венцом маховика. Качественного зацепления не происходит, что сопровождается неприятными звуками — лязгом и скрежетом.

Длительное удержание ключа в активном положении ни к чему хорошему не приведёт. Поэтому вращение пускателя нужно останавливать, иначе есть риск поломки различных частей стартера, вплоть до срезки зубьев шестерни.

Ещё одним фактором перекоса шестерни является банальное срабатывание металла или усталость. Деталь постепенно стачивается, реже точно входит в зацепление с венцом, что приводит к увеличению нагрузки. От этого износ возрастает ещё больше. Из-за ударов о поверхность маховика, обгонная муфта теряет изначальное положение.

Перекос шестерни бендикса

Причина в электропитании

Не нужно также исключать неисправность электрической составляющей автомобиля. Неполадка может возникнуть во втягивающем реле. Устанавливается оно на стартере, представляет собой магнит, выполненный из двух катушек.

1. Одна из обмоток втягивающая — она выдвигает шестерню и замыкает контакты для подачи тока на щётки стартера. Интегрируется с клеммой управления и непосредственно электрическим моторчиком.
2. Вторая катушка создаёт дополнительное усилие, чтобы обгонная муфта получала надёжное зацепление с маховиком. Она так и называется — удерживающая. Соединяется с выводом управления и корпусом.

Распространёнными неполадками этой детали являются: полное сгорание одной или обеих обмоток, износ пятаков (контактных пластин), разрушение возвратной пружины или якоря, межвитковое замыкание стартера. В любом случае фиксация бендикса не выполняется и вращение на автомобильный двигатель не поступает. Это и становится причиной того, что муфта крутит вхолостую — не входит в зацепление с маховиком. Неисправное реле обычно заменяют, так как обмотки редко подлежат восстановлению.

Прозвонка втягивающей обмотки реле мультиметром

Другая трудность связана с самим пускателем. Часто он подлежит ремонту, легко заменяются его съёмные части — щётки, якорь, статор. Но самое частое, когда машина не запускается, это изношенные втулки.

Втулки — это такие подшипники качения, которые держат якорь с обеих сторон. При их сильном износе ротор начинает люфтить, его положение меняется, в результате чего он залипает. Отсюда и холостая работа стартера.

Вот что происходит конкретно, и довольно часто на современных автомобилях при работе стартера на изношенных втулках:

• электродвигатель начинает требовать больше напряжения;
• из-за этого резко понижается ток в бортовой сети автомобиля;
• вольтаж падает ниже 9, и тогда отключается ЭБУ;
• система не генерирует искру, пускатель крутит вал, но ДВС не запускается.

Конечно, втулки тоже заменяются. Но ещё лучше, если имеется возможность, целиком заменить стартер — тем более, если он проработал длительное время.

Низкая компрессия

Наконец, если стартер крутит, но не заводит, причиной может стать и двигатель. Это происходит из-за низкой компрессии, что обычно возникает с утра или в холодную погоду. Давление оказывается недостаточным для сжатия топливной смеси, поэтому ДВС не запускается. Кроме того, с сопротивлением вращается коленвал, что тоже усложняет запуск.

Слабая компрессия возникает также по следующим причинам:

• на цилиндрах присутствуют задиры;
• наблюдается проблема с поршневыми кольцами;
• прогорела прокладка блока;
• треснула ГБЦ;
• негерметичны клапаны ГРМ.

Примечательно, что в некоторых случаях увеличить компрессию поможет добавка небольшого количества масла. Желательно, чтобы это был синтетический состав.

В некоторых ситуациях используется присадка особого типа (подробнее об этом ниже).

Что делать

Ниже рекомендации о том, что делать при наличии конкретной проблемы. Обычно ремонт таких неисправностей лучше доверить профессионалам на СТО.

1.Зубья маховика. Как правило, результатом всего этого становится демонтаж стартера и тщательный осмотр. После подтверждения догадки, часто заменяется не только венец, но и сам бендикс.

2.Вилка. Обычно в автосервисе удостоверяются в поломке, тестируя автомобиль, и только потом приступают к снятию стартера. Демонтажу следует разборка узла и переборка всех комплектующих. Исправные детали подготавливаются к обратной установке, изношенные — заменяются. После установки вилки пусковое устройство подвергается контрольной проверке на стенде, а затем — на автомобиле.

3.Шестерня. Перекос ремонтируется. Опять же, стартер демонтируется и разбирается. После подачи напряжения с АКБ на выводы пускателя, тестируется ход шестерни. Она должна выдвигаться на 0,3-1,5 мм. Отрегулировать деталь удаётся с помощью проставочных шайб, подкладываемых под крепление втягивающего реле. Виновником перекоса может стать якорь, а вернее — его подшипники. Поэтому надо тщательно проверить и состояние втулок.

4.Электропитание. Любая неисправность, связанная с электричеством, требует немедленного восстановления. Иначе может произойти замыкание и повреждение всего устройства. Обязательно надо проверить также прилегание щёток к коллектору, состояние втягивающего реле и коллектор якоря. Замене подлежат дополнительно втулки, если износ деталей подтверждается после осмотра.

5.Компрессия. Этим термином называется давление, создаваемое в верхней точке цилиндра в момент сжатия. Низкий показатель или отсутствие этой величины указывает о какой-то проблеме. Возможно, что потребуется капитальный ремонт. Однако порой удаётся обойтись малой кровью, используя специальные присадки. Например, можно залить немного синтетического масла. Оно уменьшит трение, обеспечит хороший пуск на холодный мотор.

Процедура замены бендикса зависит от типа стартера. Бывают механизмы с так называемым «клювом» (более распространены) и без него. В первом случае передняя часть вала сделана в едином корпусе. Во втором — она установлена в картере.

Сложность при установке бендикса обычно вызывает вставка опорного подшипника качения. Она несимметрична, снабжена особой фаской широкого типа, облегчающей установку. При неправильном снятии подложка легко деформируется, поэтому перед сборкой её нужно выпрямить. Осаживать деталь надо строго без перекоса.

Таким образом, когда стартер не цепляет маховик, нужно найти причину неисправности. Если самостоятельно завести двигатель не получается, лучше вызвать эвакуатор и отвезти машину в автосервис.

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 4 апреля 2021 г.

Стоп … старт … стоп … старт — это не способ привод! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы тратить наработанный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые тогда пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете его позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик — это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В виде в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес хранят больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что они то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалент кинетической энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист вытягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр, они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоя на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, высокоскоростные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые из них специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на низкофрикционные подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергии на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик может использоваться для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте большую часть двигателя, которую он поглотил при торможении.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики независимо от того, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые двигатели и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается его энергия передается в трансмиссию, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Фото: ультрасовременный маховик G6, разработанный НАСА, может накапливать и выделять кинетическую энергию в течение трехчасовой период. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии.Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день. Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности.На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики, чтобы обеспечить накопление энергии до 20 мегаватт, чтобы справиться с временными пиками энергопотребления. требовать. Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически чистые (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

.

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 4 апреля 2021 г.

Стоп … старт … стоп … старт — это не способ привод! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы тратить наработанный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые тогда пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете его позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик — это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В виде в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес хранят больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что они то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалент кинетической энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист вытягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр, они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоя на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, высокоскоростные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые из них специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на низкофрикционные подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергии на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик может использоваться для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте большую часть двигателя, которую он поглотил при торможении.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики независимо от того, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые двигатели и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается его энергия передается в трансмиссию, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Фото: ультрасовременный маховик G6, разработанный НАСА, может накапливать и выделять кинетическую энергию в течение трехчасовой период. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии.Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день. Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности.На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики, чтобы обеспечить накопление энергии до 20 мегаватт, чтобы справиться с временными пиками энергопотребления. требовать. Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически чистые (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

.

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 4 апреля 2021 г.

Стоп … старт … стоп … старт — это не способ привод! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы тратить наработанный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые тогда пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете его позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик — это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В виде в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес хранят больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что они то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалент кинетической энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист вытягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр, они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоя на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, высокоскоростные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые из них специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на низкофрикционные подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергии на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик может использоваться для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте большую часть двигателя, которую он поглотил при торможении.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики независимо от того, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые двигатели и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается его энергия передается в трансмиссию, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Фото: ультрасовременный маховик G6, разработанный НАСА, может накапливать и выделять кинетическую энергию в течение трехчасовой период. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии.Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день. Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности.На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики, чтобы обеспечить накопление энергии до 20 мегаватт, чтобы справиться с временными пиками энергопотребления. требовать. Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически чистые (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

.

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 4 апреля 2021 г.

Стоп … старт … стоп … старт — это не способ привод! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы тратить наработанный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые тогда пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете его позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик — это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В виде в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес хранят больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что они то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалент кинетической энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист вытягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр, они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они увеличат скорость вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоя на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, высокоскоростные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые из них специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на низкофрикционные подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергии на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).

Во-вторых, маховик может использоваться для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте большую часть двигателя, которую он поглотил при торможении.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики независимо от того, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые двигатели и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховика несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается его энергия передается в трансмиссию, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Фото: ультрасовременный маховик G6, разработанный НАСА, может накапливать и выделять кинетическую энергию в течение трехчасовой период. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии.Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день. Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем его производить. стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности.На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики, чтобы обеспечить накопление энергии до 20 мегаватт, чтобы справиться с временными пиками энергопотребления. требовать. Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), экологически чистые (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

.

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к массе автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

Двигатель

— Что делает маховик и с чем он связан? Двигатель

— Что делает маховик и с чем он связан? — Обмен стеков по обслуживанию и ремонту автомобилей

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 177 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Зарегистрироваться

Motor Vehicle Maintenance & Repair Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для механиков и энтузиастов-любителей автомобилей, грузовиков и мотоциклов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 5 лет, 4 месяца назад

Просмотрено 113k раз

Я примерно понимаю, как работает двигатель, и что есть коленчатый вал, который может вращать маховик за счет внутреннего сгорания.

Я только что понял, что совершенно не понимаю, как кинетическая энергия (энергия движения) коленчатого вала может заставлять колеса вращаться, а также изменять скорость колес в зависимости от действий водителей. Я знаю, что где-то есть сцепление, коробка передач и «дифференциал», который позволяет колесам вращаться с разной скоростью (например, при повороте).

• Все это слетает с маховика?

• Что именно выполняет маховик и с чем он связан, кроме коленчатого вала?

• Как это связано с другими вещами?

Создан 11 янв.

Макс Гудридж

7,8471717 золотых знаков4545 серебряных знаков102102 бронзовых знака

0

Маховик служит для четырех основных целей (в большинстве автомобилей):

• Обеспечивает массу для инерции вращения, чтобы двигатель оставался в движении
• Специально утяжелен, чтобы обеспечить балансировку коленчатого вала
• Обеспечивает запуск двигателя (стартовое кольцо)
• Он обеспечивает соединение для передачи мощности между двигателем и трансмиссией (вместе со сцеплением оно также обеспечивает средство для прерывания потока мощности)

Еще один такой элемент, как маховик, — это гибкая пластина.Это тонкая пластина, которая соединяет двигатель с преобразователем крутящего момента в автоматических трансмиссиях. Хотя он обеспечивает запуск, соединение и балансировку маховика, он сам по себе не обладает достаточной массой, чтобы обеспечить инерцию вращения. В этом случае гидротрансформатор обеспечивает это двигателю.

Создан 11 янв.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 ♦ Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

1,977 11 золотых знаков217217 серебряных знаков428428 бронзовых знаков

10

Это дополнение к ответу Полстера.Вот анимация

Диск в сером маховик

Википедия дает хорошее общее описание —

Маховик — это вращающееся механическое устройство, которое используется для хранения энергии вращения. …
— Обеспечение непрерывной энергии, когда источник энергии прерывается. Например, маховики используются в поршневых двигателях, поскольку источник энергии — крутящий момент двигателя — непостоянен.
— Поставка энергии со скоростью, превышающей возможности непрерывного источника энергии.Это достигается за счет накопления энергии в маховике с течением времени, а затем быстрого высвобождения энергии со скоростью, превышающей возможности источника энергии. — Контроль ориентации механической системы. В таких приложениях угловой момент маховика намеренно передается в виде крутящего момента на механическую систему крепления, когда энергия передается на маховик или от него, тем самым заставляя систему крепления вращаться в желаемое положение.

В нашем случае точка 1 служит больше для обеспечения плавности работы двигателя за счет минимизации ускорений / замедлений коленчатого вала между срабатываниями цилиндров в НЕЙТРАЛЬНОМ состоянии.
Пункт 2. Используется в системах рекуперации механической кинетической энергии

Последствия высокого MI

1. Более медленная реакция двигателя — при отключении от коробки передач. (медленнее для переключения передач для профессиональных корпусов)
2. Является дополнительной массой вращения для ускорения при подключении к трансмиссии. Технические характеристики маховика зависят от множества факторов, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров (при большем количестве цилиндров рабочий ход распределяется более равномерно), число оборотов в минуту и ​​т. Д.
   Это также зависит от сценариев использования, например, как в гонках, с этим можно практически покончить, тратя минимальное время на неподвижное транспортное средство и между передачами.

Создан 14 янв.

Chilljeetchilljeet

2,18622 золотых знака1313 серебряных знаков2626 бронзовых знаков

Маховик — это вращающееся механическое устройство, которое используется для хранения энергии вращения…. — Обеспечение непрерывной энергии, когда источник энергии прерывается. Например, маховики используются в поршневых двигателях, поскольку источник энергии — крутящий момент двигателя — непостоянен.

Создан 28 мар.

Очень активный вопрос .Заработайте 10 репутации, чтобы ответить на этот вопрос. Требование репутации помогает защитить этот вопрос от спама и отсутствия ответов. Обмен стеков по обслуживанию и ремонту автомобилей лучше всего работает с включенным JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в ​​отношении файлов cookie.

Принимать все файлы cookie Настроить параметры

Что такое маховик и для чего он нужен?

Механическая коробка передач может показаться базовой механической конструкцией.

Вы делаете всю работу по переключению передач, не так ли?

Но вы не видите всех частей, которые постоянно находятся в движении, чтобы держать вашу машину под вашим контролем.

Одна из таких частей — маховик. В автомобиле с механической коробкой передач маховик выполняет решающую функцию.

Давайте подробнее рассмотрим, что такое маховик, что он делает и что может пойти не так.

КОНСТРУКЦИЯ МАХОВИКА

В механической коробке передач маховик представляет собой толстый металлический диск.

Обычно он изготавливается из чугуна, стали или, в некоторых случаях, алюминия.

Он чрезвычайно жесткий, чтобы предотвратить изгиб или коробление во время использования.

Край маховика имеет ряд зубцов шестерни, которые входят в зацепление со стартером двигателя.

Маховик прочно прикреплен болтами к фланцу коленчатого вала со стороны трансмиссии внутри раструба.

На стороне, обращенной к механической коробке передач, поверхность обработана ровно, чтобы диск сцепления мог зацепиться за него.

ЧТО ДЕЛАТЬ МАХОВИК

Но что делает маховик? На самом деле у него несколько разных целей:

• Маховик обеспечивает массу для инерции вращения, чтобы двигатель вашего автомобиля работал. В противном случае двигатель заглохнет, когда вы отпустите педаль газа.
• Уравновешивает двигатель. Маховик специально закреплен на коленчатом валу автомобиля, чтобы сгладить неровности, вызванные даже небольшим дисбалансом.
• Позволяет использовать электростартер.Стартер входит в зацепление со стартовым кольцом на краю маховика, чтобы начать вращение двигателя.
• Что наиболее важно для водителей, маховик соединяет двигатель с трансмиссией через муфту для передачи мощности на колеса.

Когда ваша нога находится на педали сцепления, диск сцепления отсоединяется от маховика.

Это то, как автомобиль может стоять на холостом ходу с включенным переключателем или как автомобиль может остановиться накатом.

Но когда педаль отпускается, диск сцепления плотно прижимается к маховику.

Когда это происходит, входной вал трансмиссии вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал двигателя.

КАКИЕ ПРОБЛЕМЫ МОГУТ ВОЗНИКНОВИТЬСЯ С МАХОВИКОМ?

Маховик чрезвычайно прочен благодаря своей сверхмощной конструкции.

Это не означает, что проблем не может быть, просто они встречаются реже.

Среди наиболее распространенных проблем с маховиком, которые могут возникнуть, — это загрязнение.

Негерметичное заднее главное уплотнение коленчатого вала или переднее уплотнение первичного вала коробки передач может привести к утечке масла на маховик.

Это вызывает пробуксовку сцепления и чрезмерное трение и нагрев.

Это может привести к короблению или горячим точкам, вызывая вибрацию при зацеплении и ускорении.

В очень редких случаях маховик может треснуть из-за интенсивной эксплуатации в высокопроизводительных или тяжелых транспортных средствах.

РАСХОДЫ НА РЕМОНТ МАХОВИКА

Иногда маховик может быть отремонтирован, чтобы получить ровную ровную поверхность, с которой сцепление будет сопрягаться, если причиной является деформация или горячие точки.

Если шлифовка маховика невозможна, замена является единственным другим ремонтом.

Ремонт маховика стоит в среднем от 500 до 650 долларов за труд.

Если требуется замена маховика, средняя стоимость ремонта составляет от 700 до 1200 долларов в зависимости от марки и модели.

Это также прекрасное время для замены сцепления, если приближается время его замены.

Если вам нужна замена маховика, вы можете найти качественных местных механиков на AutoGuru.

Самый лучший бит? Вы можете быстро получить расценки и забронировать все это в Интернете!

Как работает маховик? Объясняется простыми словами

Маховик — это машина, которая резервирует энергию вращения, сопротивляясь изменениям скорости вращения.Запасенная энергия пропорциональна квадрату скорости вращения. Вы можете изменить сохраненную мощность машины, приложив крутящий момент для увеличения или уменьшения ее скорости вращения. Машина или транспортное средство теряет импульс каждый раз, когда замедляется или останавливается. Маховик восполняет потерянный импульс за счет зарезервированной мощности. В этом кратком руководстве мы обсудим , как работает маховик и для чего он нужен.

Что такое маховик на автомобиле?

Маховик — это тяжелое колесо, которое требует большого усилия для вращения вокруг своей оси.Когда колесо движется с высокой скоростью, оно будет продолжать вращаться, если вы не остановите его, приложив много усилий. Когда он вращается, он сохраняет большое количество кинетической энергии, которую позже использует для включения транспортного средства или машины во время запуска двигателя или увеличения скорости.

Что такое маховик на автомобиле? Технически объяснение, маховик (если ручной) или гибкий диск (если автоматическая коробка передач) определяется как диск, который прикреплен болтами к коленчатому валу в задней части двигателя.Он служит многим целям:

• На автомобилях с механической коробкой передач дает одну из поверхностей трения для сцепления. К нему прикручен нажимной диск сцепления, и диск сцепления зажат между ними.
• В автомобиле с автоматической трансмиссией он на самом деле известен как гибкая пластина, а гидротрансформатор болтами трансмиссии.

На внешнем крае есть зубчатое кольцо, которое стартер поворачивает для запуска двигателя. Из-за большого диска (относительно коленчатого вала) это позволяет стартеру иметь больше рычагов воздействия на двигатель.

Он также служит для выполнения определенных задач работы двигателя. Хотя более массивные маховики требуют больше энергии для вращения, при вращении они набирают больше оборотов и помогают двигателю работать более плавно и плавнее переключаться на более высоких оборотах.

Как работает маховик?

Как работает маховик для хранения энергии? Что ж, вы можете сравнить это с механизмом механической батареи. В то время как батарея хранит энергию в химической форме, маховик сохраняет энергию в форме движения или, если быть точным, кинетической энергии.

Маховик сможет накапливать больше энергии, если он вращается с более высокой скоростью или имеет больший момент инерции, что означает большую громоздкость. Тем не менее, он всегда работает лучше, когда вы вращаете его быстрее, а не увеличиваете его массу. Например, колесо будет производить вдвое больше энергии, чем то, которое весит половину его, при условии, что оба они вращаются с одинаковой скоростью. С другой стороны, вращение колеса зажигалки вдвое быстрее увеличит количество запасенной энергии в четыре раза.

Чем легче маховик, тем больше энергии сохраняется

СМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ

По этой причине всегда лучше использовать более легкие, быстроходные колеса, чем агрегаты, имеющие большой вес.Кроме того, компактные маховики имеют практический смысл в гоночных автомобилях, потому что они должны быть как можно более легкими для движения на высоких скоростях.

Как работает маховик , когда вы постоянно увеличиваете скорость? Это невозможно, потому что есть момент, когда материал колеса не сможет справиться с силой и разбиться на фрагменты.

Каковы функции маховика?

Прежде чем углубляться в принцип работы маховиков для автомобилей , важно знать их функции.Он используется практически во всех типах автомобилей, включая гоночные автомобили, поезда и автобусы. Раньше они имели большой диаметр со спицами и громоздкий металлический обод. Однако современные блоки более компактны, так как сделаны из композитных материалов или углеродного волокна. Вы должны сильно толкать колесо, чтобы оно пришло в движение. В основном он выполняет эти функции в большинстве автомобилей:

1. Запуск двигателя

Зубья шестерни врезаются в опору маховика по окружности, запускающую двигатель. В стартере двигателя небольшая шестерня (называемая шестерней Бендикса) соединяется с маховиком, когда вы поворачиваете ключ.Комбинация редуктора Bendix / стартера вращает маховик, поворачивая коленчатый вал и начиная цикл сжатия, необходимый для запуска двигателя. После запуска двигателя шестерня Bendix снимается, позволяя маховику свободно вращаться.

2. Сглаживание оборотов двигателя

После запуска двигателя коленчатый вал преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение. Тем не менее, это движение прерывистое, поскольку мощность генерируется только дважды (для четырехцилиндрового двигателя) или четыре раза (для восьмицилиндрового) за один оборот двигателя.Масса маховика создает инерцию, чтобы коленчатый вал двигателя вращался между каждым из этих срабатываний поршня, поэтому скорость вращения коленчатого вала остается постоянной, а двигатель работает плавно.

Маховик выполняет в автомобиле определенные функции. Источник: Youtube

3. Балансировка двигателя

Поскольку поршни смещены относительно центра коленчатого вала, двигатель, следовательно, вибрирует и раскачивается, поскольку каждый поршень срабатывает под разным углом. Большой вес маховика подавляет это движение из стороны в сторону, помогая стабилизировать и уравновесить двигатель на его опорах и снизить вибрацию по всему автомобилю.

4. Снижение напряжения трансмиссии

Стабилизируя движение двигателя и выравнивая его скорость, маховик ограничивает износ других компонентов трансмиссии. Хотя валы двигателя и трансмиссии параллельны друг другу, крепления между осью и трансмиссией — нет; карданный вал использует универсальные шарниры, которые постоянно меняют угол поворота при повороте. Маховики помогают снизить износ таких шарниров.

5. Манипуляции с весом

Вес маховика — это одна из регулировок, которую производители двигателей используют для настройки характеристик своего двигателя для конкретных целей.

• Более тяжелые маховики позволяют двигателям работать при нагрузках, которые могут вызвать его увязку; таким образом, автомобили, постоянно везущие тяжелые прицепы, должны иметь больший маховик.
• Двигатели, работающие на высоких скоростях, такие как двигатели гоночных автомобилей, имеют более легкий маховик для лучшего ускорения на скорости; что может затруднить плавную работу двигателя на холостом ходу и затруднить ускорение после полной остановки. Из-за этого гонщикам нужны пит-бригады, чтобы подтолкнуть их к запуску машин.

Топ-5 симптомов неисправного маховика

1. Обжигающий запах

Этот запах возникает при неправильном использовании сцепления из-за неисправного маховика или неопытного водителя. Облицовка муфты изготовлена ​​из материалов, снижающих уровень шума, производимого муфтой во время работы. Облицовка сцепления выделяет много тепла из-за трения из-за неправильного использования, что по существу приводит к глянцеванию поверхности от тепла. Следствием этого является сильный резкий, едкий запах, который может стать довольно заметным.

2. Дребезжание сцепления

Вместо плавного включения сцепление «проскальзывает» по маховику. Сцепление многократно захватывает и отпускает, что ощущается как заикание или вибрация при отпускании сцепления. Это может произойти на любой передаче, но наиболее популярно при трогании с полной остановки. В то время как деформированный маховик иногда является причиной, вибрацию сцепления может быть трудно диагностировать, поскольку прижимной диск, диск сцепления или выжимной подшипник часто являются неисправностью, независимо от того, изношены ли детали, сломаны, деформированы или загрязнены маслом из-за двигателя или утечка трансмиссии.

3. Пробуксовка сцепления

Часто, когда вы пытаетесь переключить передачи во время движения, передачи могут проскальзывать. Обычно это происходит, когда вы можете сказать, что на колеса не передается мощность. Часто это прямой результат износа сцепления. Проскальзывающая муфта в конечном итоге приведет к износу и маховика. Вы можете начать слышать скрежет прижимного диска и, в конечном итоге, другие детали маховика в узле сцепления перегреются и вызовут их деформацию или даже трещину.

4. Перемещение сцепления

Противоположно пробуксовке сцепления. Вместо выключения сцепления сцепление просто не выключается полностью. Вы столкнетесь с различными уровнями шлифования шестерен при переключении передач или даже с полным отказом от включения первой передачи при трогании с места.

Торможение сцепления на самом деле не является неисправностью самого маховика. Это подшипник или втулка маховика или коленчатого вала в сборе.

5. Вибрация педали сцепления

Наряду с этим каждый раз, когда вы нажимаете на сцепление, могут возникать вибрации от педали сцепления или пола вашего автомобиля.Эти вибрации указывают на то, что опоры рессоры маховика вышли из строя. Как вы, возможно, знаете, пружинный механизм обычно снижает вибрации, создаваемые используемым сцеплением.

.