Site Loader

Содержание

равномерность и надежность работы двигателя

Маховик: равномерность и надежность работы двигателя

В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания можно найти массивную деталь кривошипно-шатунного механизма и других смежных систем — маховик. Все о маховиках, их существующих типах, конструкции и принципе работы, а также о выборе, ремонте и замене данных деталей — читайте в представленной статье.


Роль и место маховика в двигателе

Маховик (маховое колесо) — узел кривошипно-шатунного механизма (КШМ), сцепления и системы запуска поршневого ДВС; расположенный на хвостовике коленчатого вала металлический диск большой массы с зубчатым венцом, обеспечивающий стабильное функционирование мотора за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии.

Работа поршневых ДВС неравномерна — в каждом из его цилиндров за два оборота вала совершается четыре такта, и в каждом такте скорость движения поршня различна.

Для устранения неравномерности вращения коленвала одинаковые такты в разных цилиндрах разнесены во времени, также в состав КШМ вводится дополнительный узел — маховик, выполненный в виде массивного металлического колеса, зафиксированного на задней части коленвала.

Маховик решает несколько ключевых задач:

  • Обеспечение равномерности угловой скорости коленчатого вала;
  • Обеспечение вывода поршней из мертвых точек;
  • Передача крутящего момента от коленчатого вала на механизм сцепления и далее на КП;
  • Передача крутящего момента от шестерни стартера на коленвал при пуске силового агрегата;
  • Некоторые типы деталей — гашение крутильных колебаний и вибраций, развязка КШМ и трансмиссии транспортного средства.

Маховик в сборе с коленчатым валом двигателя

Данная деталь за счет значительной массы накапливает кинетическую энергию, получаемую во время рабочего хода, и отдает ее коленвалу на остальных трех тактах — этим обеспечивается как выравнивание и обеспечение стабильности угловой скорости коленвала, так и вывод поршней из ВМТ и НМТ (за счет возникающих сил инерции). Также именно через маховик осуществляется связь двигателя с трансмиссией автомобиля и передача крутящего момента от шестерни электростартера на коленвал при пуске мотора. Маховик критически важен для нормальной эксплуатации транспортного средства, поэтому при его неисправности необходимо как можно скорее выполнить ремонт или полную замену. Но прежде, чем начинать ремонтные работы, следует разобраться в существующих типах, конструкции и особенностях работы маховиков современных ДВС.


Типы и устройство маховых колес

На современных моторах используются различные по конструкции маховики, но самое широкое распространение получило три типа этих деталей:

  • Сплошной;
  • Облегченный;
  • Демпферный (или двухмассовый).

Наиболее простое устройство имеют сплошные маховики, которые находят применение на большинстве поршневых ДВС — от малолитражных, до самых мощных промышленных, тепловозных и судовых. Основу конструкции составляет чугунный или стальной диск диаметром 30-40 см и более, в центре которого выполнено посадочное место для установки на хвостовик коленчатого вала, а на периферии запрессован венец. Посадочное место для коленвала обычно выполнено в виде расширения (ступицы), в центре которого имеется отверстие большого диаметра, а по окружности располагается 4-12 или больше отверстий для болтов, посредством которых маховик фиксируется на фланце хвостовика вала. На наружной поверхности маховика выполнено место для установки сцепления и отформирована кольцевая контактная площадка для ведомого диска сцепления. На периферии маховика запрессовывается стальной зубчатый венец, посредством которого в момент пуска передается крутящий момент от шестерни стартера на коленвал.

Обычно при изготовлении маховик балансируется для предотвращения биений во время работы двигателя. При балансировке в различных местах маховика удаляются излишки металла (сверловкой), также с целью балансировки в определенном положении устанавливается сцепление и другие детали (если они предусмотрены). В дальнейшем ориентация маховика и сцепления не должна изменяться, в противном случае возникнет опасный для коленчатого вала и всего двигателя дисбаланс.


Облегеченный маховик

Аналогичную конструкцию имеют и облегченные маховики, однако в них для снижения массы выполнены окна различной формы и размеров. Выборка металла маховика с целью снижения его массы обычно выполняется в целях тюнинга и форсирования двигателя. Установка такого маховика несколько снижает стабильность работы силового агрегата на переходных режимах, но обеспечивает быстрый набор максимальных оборотов и в целом позитивно сказывается на мощностных характеристиках. Однако установка облегченного маховика может производиться только параллельно с выполнением других работ по тюнингу/форсированию двигателя.

Двухмассовые маховики имеют гораздо более сложную конструкцию — в их состав входят различные по устройству и принципу действия гасители крутильных колебаний и демпферы. В простейшем случае этот узел состоит из двух дисков (ведомого и ведущего), между которыми располагается гаситель крутильных колебаний — одна или несколько дуговых (свернутых в кольцо или изогнутых дугой) витых пружин.

В более сложных конструкциях между дисками располагается ряд шестерен, которые выполняют роль планетарной передачи, а количество пружин может достигать десятка и более. Двухмассовый маховик, как и обычный, монтируется на хвостовик коленчатого вала и удерживает на себе сцепление.


Конструкция двухмассового маховика

Работает демпферный маховик довольно просто. Ведущий диск соединен непосредственно с фланцем коленчатого вала, получая от него крутящий момент, а также все колебания, вибрации и возникающие на переходных режимах толчки. Крутящий момент от ведущего диска на ведомый передается через пружины, однако они за счет своей упругости поглощают значительную часть вибраций, толчков и колебаний, то есть — выполняют функции демпфера. В результате такой развязки ведомый диск, а также соединенное с ним сцепление и трансмиссия, вращаются более равномерно, без колебаний и вибраций.

В настоящее время двухмассовые маховики, несмотря на их сложную конструкцию и относительно высокую стоимость, все чаще устанавливаются на двигатели легковых и грузовых автомобилей. Рост популярности этих деталей обусловлен их лучшим качеством работы и защитой трансмиссии от негативных воздействий со стороны силового агрегата. Однако маховики сплошной конструкции благодаря своей цене, надежности и простоте очень широко используются на бюджетных авто, большинстве тракторов, грузовиков и иной технике.


Вопросы выбора, замены и обслуживания маховика

В процессе эксплуатации двигателя маховик подвергается значительным механическим нагрузкам, поэтому со временем в нем возникают разного рода неисправности — трещины, износ поверхности контакта с ведомым диском сцепления, износ и выломы зубцов венца, деформации и даже полное разрушение (этому подвержены чугунные детали). Неисправности маховика проявляются повышением уровня вибраций и шумов во время работы двигателя, ухудшением работы сцепления, ухудшением или невозможностью запуска мотора стартером (вследствие износа зубчатого венца) и т.д. При появлении этих признаков маховик необходимо осмотреть, при необходимости демонтировать и подвергнуть дефектации, а в случае обнаружения неисправностей — выполнить замену детали в сборе.

Наиболее часто в маховиках сплошной конструкции причиной проблемы становится зубчатый венец, а также трещины и поломки самого диска. При нормальном состоянии маховика венец можно заменить, на замену следует брать деталь того же типа и модели, что стояла ранее. В случае необходимости можно использовать венец с иным числом зубов, однако такая замена не всегда возможна. Демонтаж строго венца обычно выполняется механически — ударами молотка через зубило или иной инструмент. Установка нового венца производится с его нагревом — вследствие температурного расширения деталь легко встанет на свое место, а после остывания надежно зафиксируется на маховике.

В демпферных маховиках зачастую возникают более сложные неисправности — поломка или полное разрушение дуговых пружин, износ подшипников, износ трущихся деталей дисков и т.д. В большинстве случаев двухмассовый маховик не подлежит ремонту, а заменяется в сборе. В отдельных ситуациях возможна замена венца и подшипников, но эти работы лучше доверять специалистам.

Диагностика демпферного маховика проводится как на двигателе, так и на снятой детали. В первую очередь проверяется угол отклонения ведомого маховика и люфт, если угол слишком большой или, напротив, маховик заклинил, то деталь должна быть заменена.

Все диагностические работы и замена маховика должны выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту и обслуживанию транспортного средства. Для доступа к детали в большинстве случаев приходится демонтировать коробку передач и сцепление, что связано с дополнительными затратами времени и сил. При монтаже нового маховика необходимо соблюдать ориентацию сцепления, а также использовать определенных тип крепежа и, если это нужно — типы смазочных материалов. Если маховик подобран и заменен правильно, то двигатель и трансмиссия будут надежно работать, уверенно выполняя свои функции.

Другие статьи

#Бачок ГЦС

Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления

14. 10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

Что такое маховик?

  • 11950 просмотров

Посмотреть маховик в каталоге «АВТОмаркет Интерком»

Итак, маховик – это это колесо, которое вращается, и накапливает кинетическую энергию. Спешим заметить, что маховики используются не только в изготовлении автомобиля, но и во многих других отраслях промышленного производства. К примеру, был использован ранее принцип работы в изготовлении ветряной мельницы и гончарного круга.

 Строение маховика в машине можно найти на той же стороне, где находится коленвал (коленчатого вала) в моторе, укреплен он весьма прочно, несколькими болтами. Внешне это большой металлический круг с «венцом» сверху. «Венец маховика» — это особое зубчатое колесо, которое устанавливается на маховик в спеуиально разогретом для этого состоянии. Затем, маховик должен остыть после и в результате у нас будут 2 детали почти неотделяемые. Своими словами, маховик становится схож на одну большую металлическую шестерню.

 Изготавливают маховик из весьма прочного, но не ломкого металла, который способен выдержать значительные нагрузки. Существует две цели, которые выполняет маховик:

 

Первое. После того как вы завели машину, стартер начнет своей малой шестерней раскручивать большую шестерню маховика. Маховик соединен к коленчатому валу, который приводит в движение поршни двигателя. Поршни будут сдавливать топливо, будет подаваться искра и ваша машина заведется. Таким образом, маховик — это важнейшая часть при запуске двигателя. Без него пришлось бы прокручивать двигатель вручную как в далекие былые времена, «кривым стартером», как называли его водители прошлого века, загнутый ключ который вставлялся в двигатель и выполнял функцию маховика. Но существует еще одна функция маховика.

 Второе. Маховик, должен бороться с сторонней энергией двигателя, то есть он гасит колебания двигателя, которые пошли бы в кузов. В результате, наш с вами двигатель функционирует нормально, без излишних детонации (колебаний двигателя). Вообще то колебания двигателя существуют, но они не такие значительные. А если это современный импортный автомобиль, то его может быть вовсе не слышно. О его работе можно судить только по некоторым приборам, что говорит о сбалансированной работе деталей.

 Маховик можно купить в сети магазинов «АВТОмаркет Интерком» или заказать через интернет-магазин на нашем сайте. Также у нас функционируют в некоторых городах пункты выдачи товара.

Всё про маховик двигателя

Идея использовать в простейших механизмах большое вращающееся колесо, чтобы уравновешивать рывки при движении, пришла людям еще очень давно и использовалась, например, в механизмах мельницы или гончарного круга, а затем и в паровых машинах. Изначально в автомобильных двигателях маховик использовали с этой же целью: уравновесить колебания коленвала. Однако сейчас маховик выполняет сразу несколько задач.

 

Функции маховика ДВС

Маховик устанавливается на коленвал двигателя и располагается с наружной части двигателя. Таким образом, он конструктивно связан и непосредственно с ДВС, со сцеплением и коробкой передач.

В конструкции двигателя маховик выполняет сразу несколько функций:
1. Демпфирование крутильных колебаний, возникающих во время работы двигателя. Чем лучше маховик гасит вибрацию, тем меньше нагрузка на трансмиссию и тем дольше ее срок службы.

 

Гашение колебаний двухмассовым маховиком

2. Передача момента вращения от коленвала на сцепление. Ведомый диск сцепления соединяется с фрикционной поверхностью маховика.

Маховик с корзиной сцепления

3. Передача момента вращения на коленвал от стартера. При запуске двигателя стартер входит в зацепление с зубчатым колесом маховика для раскрутки коленвала.

4. Маховик аккумулирует часть энергии вращения и создает инерцию, препятствующую остановке двигателя. Без такой инерционной «подпитки» мотор просто остановился бы в тот момент, когда поршни доходят до мертвых точек.

Вибрация маховика зависит от работы двигателя

Таким образом нехитрый, в принципе, механизм оказался незаменимым в супер-современных автомобилях. Единственное, что менялось на протяжении лет, это конструкция самого маховика.

 

Конструкция маховика

Конструкция двухмассового маховика

Различают сплошные (обычные), двухмассовые и облегченные маховики. У каждого из видов есть свои плюсы и минусы.

  • Сплошной или обычный маховик – конструкция предыдущего поколения, представляющая собой диск из чугунного сплава, на который по окружности напрессован стальной зубчатый венец. Такие маховики использовались, когда двигатели были еще «медленными» и не развивали такой мощности, как сейчас. Их основной плюс – элементарная конструкция, в которой практически нечему ломаться. Да и цена ниже, чем на более современные модели. Но на мощном двигателе простой маховик неэффективен и дает чрезмерную нагрузку на трансмиссию. Даже диски сцепления с демпфирующими пружинами не гасят колебания коленвала на старте и холостом ходу так эффективно, как это требуется. Тем не менее, многие автолюбители специально устанавливают сплошные маховики вместо двухмассовых, считая это более экономным вариантом.

Сплошной маховик

 

  • Двухмассовый маховик (он же демпферный, ZMS, DMF, Dual Mass Flywheel) – современная разработка, направленная на максимальное гашение всех нежелательных колебаний коленвала на мощных двигателях с МКПП, облегчение переключения передач и уменьшение шума двигателя. Он состоит из двух дисков, соединенных через радиальный и упорный подшипники скольжения. Один диск является частью коленвала, а второй – частью сцепления. Между дисками расположен пружинно-демпферный механизм, гасящий колебания и защищающий коробку передач от вибрационных нагрузок. В двухмассовых маховиках используются пружины двух типов: менее жесткие поглощают энергию при умеренных колебаниях, а более жесткие задействуются при больших нагрузках. В отличие от пружин в диске сцепления, дуговые пружины маховика имеют большую длину и энергоемкость, что позволяет фрикционному диску маховика отклоняться (поворачиваться) в обе стороны на угол до 100 градусов относительно состояния покоя.

Варианты размещения пружин

Последняя модель – двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний. Внутри маховика устанавливается центробежный маятник, который убирает остаточные колебания после дуговых пружин.

Виды двухмассовых маховиков:
1. Двухрядный с дополнительным внутренним контуром.
2. С маятниковым адаптивным демпфером.
3. С адаптивным увеличением трения, для небольших и средних ДВС.
4. С непосредственным отбором мощности, для двухдискового сцепления, гибридного привода и вариаторов.

 

  • Облегченный маховик – идея, пришедшая из автоспорта. Как понятно из названия, он имеет меньший вес по сравнению с обычным маховиком (примерно на 1,5 кг), а значит, отбирает чуть меньше мощности двигателя. Конструкция облегченного маховика представляет собой один диск с отверстиями ближе к наружному краю. Исследования показали, что облегчать внутреннюю часть маховика бессмысленно: вырезы ближе к оси вращения не влияют на экономию энергии, зато ослабляют всю конструкцию. И наоборот, уменьшение веса и толщины наружной части мало сказывается на прочности, но заметно повышает отдачу мощности мотора (на 5% и выше). Такие маховики используются в профессиональном автоспорте и любительском тюнинге, когда переделываются практически все узлы автомобиля.

 

Эксплуатация маховика и возможные неисправности

Любой маховик, будь то простой или двухмассовый, элемент достаточно надежный и при правильной эксплуатации служит столько же, сколько сам двигатель. Производители заявляют ресурс 350 тыс. км и более.

Основное слабое место всех маховиков – зубчатый венец, который со временем изнашивается. Зубцы могут стираться или обламываться, в результате чего при старте слышен характерный скрежет. Зубчатый венец – деталь съемная, и в случае необходимости можно купить новый и установить на место изношенного. Ресурс этой детали составляет примерно 200 тыс. км, но может сократиться из-за неисправности стартера. При замене зубчатого венца маховик демонтируют и для установки на место после ремонта используют новые крепежные болты.

Сам маховик повреждается чаще всего при неправильной эксплуатации автомобиля. В частности, основными проблемами, вынуждающими автовладельца менять маховик, является критический перегрев, появление трещин и износ фрикционной поверхности, перегрев и утечка консистентной смазки внутри двухмассового маховика, поломка дуговых пружин. Подшипники оси маховика выходят из строя крайне редко и могут считаться достаточно надежным элементом.

Перегревается маховик из-за неисправного сцепления, при пробуксовке ведомого диска, и от многократных циклов нагрева-охлаждения металл ослабевает и растрескивается. Перегрев может привести и к деформации диска, что проявляется сильной вибрацией и «биением» сцепления на определенных оборотах. Однократный перегрев (например, прижог ведомым диском, после чего сцепление заменили) без трещин и деформаций не влияет на работоспособность маховика.

Износ поверхности маховика тоже связан с работой сцепления: изношенный диск трет заклепками маховик, и отремонтировать это уже никак нельзя, нужна только замена.

Помимо проблем со смежными узлами, частой причиной выхода из строя маховика является манера вождения: длительная езда на низких оборотах двигателя (чем ниже обороты, тем сильней вибрация коленвала), особенно с грузом или прицепом, частые остановки с глушением двигателя. Специалисты рекомендуют стартовать и глушить двигатель с выжатой педалью сцепления.

Техобслуживание маховика как такового не проводится. Его осматривают при замене диска сцепления, обращая внимание на состояние зубчатого венца и фрикционной поверхности. Если видимых повреждений и признаков некорректной работы нет, маховик можно использовать дальше. Основные правила эксплуатации – нормальное использование сцепления и коробки передач без ненужных нагрузок, а также своевременное обслуживание смежных узлов. Тогда маховик, цена которого далеко не низкая, будет служить верой и правдой в течение длительного времени.

 

Можно ли ремонтировать и восстанавливать маховик?

Заманчивая перспектива: вместо дорогостоящей замены – в разы более дешевый ремонт, «полностью восстанавливающий» характеристики маховика. Речь обычно идет о двухмассовых конструкциях, которые достаточно дорого стоят. Однако, к сожалению, ремонт не всегда дает тот результат, на который рассчитывает покупатель. Например, после проточки изношенной фрикционной поверхности маховик теряет заводскую прочность и может в любой момент просто лопнуть от нагрузки. Подшипники, пружины и прочие запчасти ни один производитель не продает отдельно, так что остается только догадываться, чем именно «восстанавливали» эти детали. Такое восстановление могут сделать перед продажей автомобиля, чтобы в первое время новый владелец не имел проблем со сцеплением. А что будет дальше – продавца не беспокоит.

 

Напоследок нужно отметить, что двухмассовые маховики имеют достаточно большой ресурс, но, в отличие от обычных, не выдерживают постоянных больших нагрузок. Если автомобиль используется для поездок на работу и дачу, двухмассовый маховик будет оптимальным вариантом, обеспечивающим комфорт и сохранность коробки передач.

 

О том, как выбрать новый маховик и на что обращать внимание, читайте наш «Гид покупателя».

 

Для чего нужен маховик в двигателе?

В силу конструкционных особенностей поршни ДВС машины во время работы имеют несколько мертвых точек. Выводит их из этого положения именно массивная деталь – маховик двигателя, набирающий инерцию во время вращения, позволяющую преодолеть мертвую точку в верхней и нижней амплитуде.

Для чего нужен маховик в двигателе?

Необходим маховик двигателя для набора инерции вращения коленчатого вала, которая позволяет поршням преодолеть мертвые точки. Кроме того, эта деталь двигателя внутреннего сгорания передает крутящий момент на стартер и коробку передач. Снижается неравномерность вращения  кривошипно-шатунного механизма.

Другими словами – маховик условно является маятником, вращающимся в одну сторону. Без него невозможен запуск ДВС, снизится ресурс практически всех систем мотора.

К каким системам относится?

Несмотря на то, что крепится деталь на коленчатый вал ДВС, относится маховик сразу к нескольким системам двигателя:

  • редуктор системы запуска – на него передается вращение;
  • стартер – работа маховика обеспечивает начальное вращение вала ДВС;
  • коробка передач – на нее передается крутящий момент с диска сцепления;
  • кривошипно-шатунный механизм – сглаживаются импульсы неравномерного вращения.
Рис. 2 Зацепление венца маховика с бендиксом стартераРис. 3 Жесткая связь маховика 1 с диском сцепления 2

Крупные размеры маховика позволяют при начальном вращении набрать этой детали инерцию. Поскольку она жестко связана с коленвалом, поршни в нижней/верхней точке не задерживаются, а увлекаются дальше по ходу вращения для нового цикла сжатия/воспламенения топлива.

Рис. 4 Преодоление поршнями мертвых точек за счет инерции маховика

Из-за наличия мертвых точек вал вращается неравномерно, вначале набирает угловую скорость, затем теряет ее. Поэтому диаметр маховика подбирается для каждого мотора индивидуально, чтобы сгладить значения этих угловых скоростей в разные отрезки времени. Основными проблемами при этом становятся:

  • расположение вращающегося маховика на одном конце коленвала – резкое увеличение нагрузки на подшипник с этой стороны;
  • повышение общего веса коленвала – нагрузка возрастает на оба подшипника, кривошипы и шатуны.
Рис. 5 Расположение маховика на валу ДВС

Поэтому подшипники усиливаются, чтобы вращаться в экстремальных эксплуатационных условиях весь заявленный ресурс.

Местоположение внутри ДВС

Находится эта деталь всегда у коренного подшипника коленчатого вала, являющегося самым мощным в моторе. Более подробно увидеть местоположение внутри ДВС позволяет чертеж маховика сборочный. К фланцу коленвала он крепится ступицей, обратная сторона приходит в зацепление с главным диском сцепления.

Зубчатый венец на наружном диаметре маховика предназначен для зацепления с бендиксом стартера в момент запуска ДВС.

Поскольку во всех указанных приводах используются зубчатые передачи, метка на маховике показывает его нормальное положение относительно вала и ведущего диска сцепления. Чтобы деталь, в свою очередь, не создавала вибраций на коленвал ДВС, производится балансировка маховика на стенде.

Конструкция маховика

Изначально детали изготавливалась из чугуна цельной, в настоящее время кроме классических модификаций существуют дополнительные виды маховиков демпферный и облегченный. Автомобиль комплектуется этим узлом на заводе, но в некоторых случаях владелец может произвести тюнинг ДВС, заменив его другой модификацией.

Классический сплошной

Традиционный полнотелый маховик отливается в виде диска из серого чугуна. Этот конструкционный материал не пригоден для изготовления зубчатой передачи, зато резко снижает себестоимость детали и повышает эксплуатационный ресурс.

Затем на наружный диаметр заготовки напрессовывают обод маховика с зубьями для периодического зацепления в момент запуска ДВС с бендиксом стартера. Диаметр готового изделия обычно составляет 40 см, число зубьев зависит от конкретной схемы передачи авто.

Рис. 7 Цельнометаллический маховик

С одной стороны поверхность маховика имеет вид фланца для присоединения к аналогичным посадочным отверстиям главного диска сцепления. Для защиты от механических повреждений используется кожух маховика, крепящийся болтами к блоку цилиндров.

При регулярном подключении/отключении стартера возможна поломка зубьев. Поэтому обод (венец) считается расходным элементом детали, продается отдельно. Корпус (тело) ремонту обычно не подлежит, заменяется целиком после выработки ресурса.

Рис. 8 Венец маховика

В современных машинах воспламенением в камерах сгорания заведует датчик ДПКВ или ВМТ. Он отсчитывает проходящие мимо его зубцы наружного венца маховика, определяя положение коленвала в каждый момент времени. Сигнал подается в бортовой компьютер, по положению вала вычисляется, какой цилиндр в это время сжимает топливную смесь, подается искра для воспламенения.

Облегченный

При решении основной задачи при комплектации коленвала маховиком – вывод из мертвых точек поршней ДВС, автоматически возникает другая проблема:

  • тяжелая деталь сильнее нагружает коленчатый вал и увеличивает время разгона машины;
  • угловая скорость маховика не может снизиться мгновенно, при торможении происходит запаздывание.
Рис. 9 Облегченный маховик

Поэтому для улучшения указанных характеристик мотора вес детали снижают на несколько килограммов, изготавливая прорези ближе к центру. Динамика улучшается максимум на 5 – 7%, однако на низких оборотах возникают следующие минусы:

  • затрудненное движение по скользкой и грязной трассе;
  • снижение момента крутящего;
  • при переключении на высшую передачу недостаточный набор оборотов, изнашивается диск сцепления;
  • небольшое увеличение расхода горючего;
  • быстрая потеря крутящего момента, несмотря на практически мгновенный разгон.

Для облегченных деталей из алюминиевого сплава или с прорезями в теле используется стандартный кожух маховика, которым укомплектована машина на заводе.

Двухмассовый

Проблему компенсации вращательных колебаний решает демпферный маховик, конструкция которого схожа с обгонной муфтой генератора. В отличие от бензинового двигателя дизельный мотор по умолчанию низкооборотный. Динамика машины достигается за счет передаточного числа трансмиссии. Кинематическая схема привода здесь сложнее, детали прочнее, а узлы крепче.

Рис. 10 Двухмассовый маховик

Двухмассовый маховик ДВС имеет сложную конструкцию:

  • один диск (корпус) крепится на коленвал, имеет наружный венец для зацепления со стартером;
  • второй зафиксирован на диске сцепления;
  • между собой диски вращаются относительно друг друга на радиальном и упорном подшипниках;
  • демпфирующие пружины так же находится между дисками в полимерном сепараторе, предотвращающем блокировку.
Рис. 11 Конструкция демпферного маховика

В момент запуска ДВС работает пакет с мягкой пружиной, в нормальном режиме работы двигателя включается в действие жесткая пружина. Для смазки деталей трения используется паста с сульфидом молибдена, закладывающаяся в маховик на весь эксплуатационный ресурс, составляющий около 150 000 км пробега машины.

Причем, смазка не должна попадать на детали сцепления, с торцов дисков маховика она удаляется при ТО и осмотре.

Принцип действия

В момент запуска ДВС вращение маховика обеспечивается стартером, деталь получает начальную скорость, набирает инерцию. Дальше поршень двигателя «зависает» в верхней мертвой точке, вал вращаться не может. Однако за счет инерции маховика коленвал немного прокручивается, что позволяет ему осуществить следующий цикл сжатия, воспламенения топливной смеси, получить энергию для следующего вращения.

Рис. 12 Принцип работы маховика со сцеплением

В это же время датчик контролирует положение вала и поршней на нем, соответственно. Информацию, передаваемую этим прибором, анализирует компьютер, подавая поочередно зажигание в соответствующие камеры сгорания.

В двухмассовом маховике ситуация немного другая:

  • в момент старта одна половинка этого узла получает высокую угловую скорость, вторая остается неподвижной;
  • в это же время первая половинка маховика начинает сжимать пружину, которая обеспечивает плавное вращение жестко связанного с ней диска трансмиссии;
  • затем скорости обеих половинок выравниваются относительно друг друга, работают в едином режиме;
  • в момент сбрасывания оборотов водителем педалью газа вторая половинка начинает обгонять первую;
  • однако жесткого дара по деталям мотора вновь не происходит, так как начинает сжиматься другая пружина в обратном направлении;
  • скорости половинок снова выравниваются, цикл повторяется снова.
Рис. 13 Принцип действия маховика двухмассового

За воспламенение по прежнему отвечает ДПКВ датчик, а кожух маховика защищает узел от внешних воздействий. В узел сцепления встроен аналогичный демпфер, который при эксплуатации двухмассового маховика становится не нужным.

Ремонт маховика

Основные неисправности маховика логично вытекают из его конструкции:

  • изнашиваются и ломаются зубья венца;
  • лопаются пружины, протекает смазка, попадает на диск сцепления (только у демпферных модификаций).
Рис. 14 Выработка зубьевРис. 15 Поломка пружины демпфера

Внимание: Вышедший из строя ДПВК датчик не относится к поломкам маховика. Но машина точно не заведется, поскольку нарушится последовательность зажигания к камерам сгорания.

Зато во время разрушения пружин или подшипников маховика демпферного части деталей могут повредить стартер, детали сцепления, что резко увеличит стоимость ремонта машины.

Причины неисправности

Кроме агрессивного стиля вождения (быстрый разгон/резкое торможение) причинами неисправности маховика являются:

  1. несоблюдение требований руководства эксплуатации – скорости переключаются на «неправильных» оборотах;
  2. плохой контакт – клеммы стартера и АКБ должны крепится жестко;
  3. износ подшипников коробки передач и коленвала – возникают вибрации;
  4. износ подушек ДВС – вибрации передаются на все элементы двигателя;
  5. нарушена регулировка топливной аппаратуры – двигатель работает неравномерно, с перебоями;
  6. качество солярки – влияет на процесс сгорания, возможны детонации.

Указанные причины способны многократно увеличить амплитуду не системных колебаний в дизеле. Системные колебания производителем учтены, для их компенсации используются технические решения в самой конструкции ДВС.

Диагностика

Поскольку вращается маховик на валу ДВС, диагностировать его неисправности очень сложно. Например, даже для визуального осмотра придется снять крышку и частично разобрать узел сцепления. Посторонние звуки (треск) очень схожи с неисправностями стартера, так как зубья бендикса входят в зацепление с венцом маховика.

Таким образом, при внешнем осмотре после разборки можно выявить дефекты зубчатой передачи и заусенцы со стороны диска сцепления (при шлифовке допускается снимать максимум 0,3 мм).

Смотрите также:
  • Способы снижения расхода топлива
  • Подготовка и эксплуатация автомобиля в зимний период
  • Новый Шкода Кодиак: что поменялось
  • Прекрасный пол и автомобиль
  • Световые сигналы автомобилей
  • Рено аркана: технические характеристики
  • Двухмассовый маховик — должен ли он сломаться, что произойдет, если мы его снимем?

    Двухмассовый маховик стал популярным в дизельных двигателях в конце 1990-х, хотя они были изобретены намного раньше и также использовались в бензиновых двигателях. Проще говоря, можно утверждать, что целью введения «двойной массы» в двигательную систему была необходимость защитить ее от возрастающих крутящих моментов, достигаемых современными двигателями.

    К сожалению, это быстро оказалось еще одним непостоянным элементом в и без того длинном списке болезней дизельных двигателей. Проблема острая, потому что «двойная масса» со сцеплением стоит дорого, а ее неисправность — только вопрос времени. Долгое время никто не предлагал никаких заменителей, а цены на оригинальные двухмассовые колеса колебались от 2,5 до 7 тысяч. злотых.

    Общая стоимость замены, тем не менее, была еще выше, поскольку к цене детали необходимо добавить трудоемкую работу (необходимо снять коробку передач) и, как правило, новое сцепление. В настоящее время уже доступны замены оригинальных двухмассовых маховиков для самых популярных автомобилей — их цена колеблется от 800 до 2500 злотых. Это значительно снизило стоимость ремонта.

    К сожалению, эти расходы можно повторить довольно быстро. Новый двухмассовый маховик со временем обязательно сломается, поэтому есть множество водителей, которые хотели бы навсегда избавиться от этого элемента. Некоторые производители запчастей отреагировали на эти ожидания, предложив комплект, состоящий из классического маховика и надлежащим образом сконструированной нажимной муфты. Однако это решение имеет много недостатков и не всегда работает, и, прежде всего, оно может угрожать долговечности двигательной установки. Кроме того, предложение этого типа наборов ограничено лишь несколькими популярными моделями.

    Так почему бы просто не починить поврежденное колесо? С экономической точки зрения это действительно было бы рационально, но производители маховиков не предполагали такого решения, о чем свидетельствует даже их неразрешимая конструкция. Заклепки могут быть расширены, но отсутствие запасных частей является трудным барьером для преодоления.

    Тем не менее, есть компании, которые проводят регенерацию большинства двухмассовых колес. Такая услуга стоит около 400-600 злотых, но эффект не всегда удовлетворительный. Проблема в том, что изнашиваемые детали включают пружины и глушители. Во время ремонта они заменяются изготовленными на заказ пружинами, которые не всегда имеют соответствующие параметры. В результате, регенерированное двухмассовое колесо может не гасить вибрации должным образом, и трансмиссия может быть шумной. Однако проблемой становится не только снижение комфорта — слишком жесткие пружины приводят к тому, что слишком большая нагрузка передается на трансмиссионный и ведущий валы. Если у водителя тяжелая нога, он со временем повредит их.

    Такой же риск существует при использовании комплекта маховика с одной массой.

    В этом случае демпфер крутильных колебаний в диске сцепления отвечает за демпфирование вибраций. В комплектах, которые заменяют «двойную массу», виброгаситель имеет увеличенное движение, но он все еще не соответствует эффективности демпфера в колесе с двойной массой, которое при необходимости может изгибаться (поворачиваться) до 90 градусов!

    Не существует дешевого и эффективного способа ремонта или замены «двойной массы» — только новое колесо с двойной массой позволяет вам наслаждаться полностью функциональным автомобилем.

    Откуда мы знаем, что двухмассовый маховик в нашей машине показывает признаки износа? Во-первых, вы можете часто слышать и чувствовать это. Если быстрое вычитание и добавление газа связано со слышимым стуком в двигательной системе, кроме того, имеется заметная разболтанность, то колесо, вероятно, уже находится в плохом состоянии. Вы также можете услышать их при включении и выключении двигателя — если запуск и остановка двигателя сопровождается ударом, это также является признаком «двухмассовой» неисправности.

    Как насчет игнорирования вибраций и шумов и вождения? В какой-то момент колесо развалится — это может произойти как при движении (например, при обгоне), так и при выключении двигателя. На самом деле, даже небольшой клиренс увеличивается настолько быстро, что ремонту откладывать нечего — колесо имеет дело с большими перегрузками!

    Влияет ли стиль вождения на долговечность маховика? Конечно! Всем понятно, что резкие разрывы из-под фонарей и быстрые изменения нагрузки сокращают срок службы «двойной массы», но стоит знать, что этот элемент также ненавидит . .. вождение на низкой скорости. Вращение на низкой скорости без нажатия сцепления, приводящее весь автомобиль в резонанс, — самые быстрые способы уничтожить «двойную массу».

    Другое дело, что во многих автомобилях он слишком мал и слаб по отношению к характеристикам двигателя — примером является дизель Subaru, который известен своими аварийными сцеплениями и двухмассовыми колесами, и что вместо замены двухмассовых колес по гарантии импортер объяснил своим клиентам что они не могут ездить.

    Симптомы повреждения двухмассового маховика

    Повышенная вибрация и неестественный шум, исходящий из коробки передач на холостом ходу, в частности, металлический звук, издаваемый в области сцепления.

    Чистый грохот и шумы при запуске и гашении двигателя, что может сопровождаться сильным покачиванием двигателя.

    Проблемы с плавным пуском и переключением передач.

    Повышенная вибрация двигателя на низких оборотах также ощущается на кузове.

    В крайних случаях, когда симптомы длительное время игнорируются, двухмассовый маховик может развалиться, препятствуя передаче на трансмиссию — внезапно, несмотря на работающий двигатель, автомобиль прекращает движение.

    Эффекты удаления двухмассового маховика

    Двухмассовое колесо — это элемент, разработанный для конкретной модели автомобиля и конкретной версии двигателя. Если мы заменим их колесом после регенерации ремесленника или набором с обычным маховиком, мы должны принять во внимание последствия.

    Особенно во втором случае вибрация на холостом ходу и шум увеличатся. Способ работы сцепления также изменится и снизит комфорт переключения передач. Автомобиль будет более нервно реагировать на добавление газа, что может сопровождаться ощущением, что оно стало более жестким. Вы можете привыкнуть к этим изменениям (изменить свой стиль вождения), но трудно определить влияние отсутствия двухмассового маховика на долговечность системы привода.

    Одно можно сказать наверняка: в конечном счете, это изменение определенно не поможет ему. Внезапное увеличение крутящего момента может быть особенно опасным. Во многих автомобилях, подготовленных к спорту, двухмассовые колеса снимаются, но в то же время элементы силовой установки усиливаются, в том числе Сцепление и приводные валы.

    Конечно, затраты влияют на решения. Комплект с традиционным колесом стоит 1300-2000 злотых, что, учитывая, что при «двойной массе» мы обычно все равно заменяем сцепление, позволяет сэкономить.

    Негативные последствия замены двухмассового маховика с одной массой тем больше, чем больше мощность двигателя и масса автомобиля. Случилось так, что во многих популярных автомобилях использовалась одна и та же версия двигателя с колесом с двойной массой или без него. В этой ситуации вы можете установить комплект маховика с одной массой без особого риска. Чтобы сделать его дешевле, лучше всего купить подержанный маховик, а сцепление — новое.

    Маховик

    Основным является накопление запаса кинетической энергии, необходимой для выполнения вспомогательных ходов двигателя. Без маховика двигатель не мог работать, что ясно из описания принципа работы четырехтактного блока: из четырех его тактов только один двигатель обеспечивает энергию — рабочий ход.

    Для циклов всасывания, сжатия и выпуска требуется внешнее усилие — и это сила, которую маховик обеспечивает в виде кинетической энергии, накопленной во время рабочего процесса. Давайте рассмотрим все это внимательно и медленно. Что ж, коленчатый вал (другими словами, двигатель) никогда не работает на абсолютно постоянной скорости.

    После зажигания, во время рабочего хода, коленчатый вал получает мощный толчок от поршня во время рабочего цикла. Поскольку ход выхлопа не требует большой силы, он не препятствует вращению коленчатого вала, а также всасыванию. Однако в случае сжатия ситуация иная: поршень должен правильно сжимать топливовоздушную смесь (или сам воздух), поэтому коленчатый вал теряет много энергии при этой операции — читайте: скорость вращения. Сколько решает маховик.

    Чем он тяжелее, тем меньше он теряет скорость вращения и тем более равномерно работает двигатель. Недостатком использования тяжелого маховика является тяжесть двигателя, медленная реакция на добавление газа, поскольку при каждом ускорении необходимо также разогнать тяжелый маховик. А это означает потери, измеряемые не только во времени, но и в расходе топлива.

    Вот почему маховики все еще легче в новых автомобилях. Даже в пятидесятые годы маховик 2-литрового четырехцилиндрового двигателя имел массу 22 кг, сегодня он должен быть наполнен щитом 8–10 кг. Что в свою очередь связано с явно неравномерной работой двигателя. Современная техника впрыска топлива способна частично решить эту проблему, отрегулировав заполнение цилиндров на холостом ходу, что позволяет двигателю поддерживать «медленный» уровень.

    Вибрации подавляются гораздо более эффективной подвеской и креплением двигателя. Чугун чаще всего используется для изготовления маховика. И это потому, что этот материал может обрабатываться идеально и точно, а его жесткость и компактность предотвращают его распад даже на очень высоких скоростях. Кроме того, из всех коммерчески приемлемых металлов он наиболее устойчив к трению.

    Последняя особенность чрезвычайно важна, поскольку снаружи маховика находится один из дисков сцепления (трения). Конечно, если у автомобиля есть автоматическая коробка передач, эта функция падает, однако прочность чугуна все же подвергается испытанию, поскольку к нему прикреплен корпус преобразователя.

    Но мы не будем больше писать об этом сейчас, потому что вы скоро прочитаете это в главе о механической фрикционной муфте, поскольку мы уже крепим винтами: сам метод этого завинчивания играет огромную роль в маховике. Монтажный фланец маховика и соответствующий выходной фланец коленчатого вала вместе с соответствующим центрирующим отверстием и порогом центрирования должны быть выполнены с максимальной точностью.

    Отклонение в одну сотую миллиметра в плоскости крепления или точность центрирования приводит к «биению» диска, которое представляет собой колебательное движение, маховое колесо шатается. Тогда нет вопроса тихой работы двигателя. По этой причине коленчатый вал и маховик всегда сбалансированы и собраны вместе. Любой ремонт заднего уплотнительного подшипника (закрытие выходного коленчатого вала от двигателя) затруднен, особенно если случайно колесо и монтажный фланец не имеют четкого указания исходного положения?

    Еще одна из самых серьезных задач маховика связана с окружающими так называемыми зубчатый венок. Крепится на чугун с помощью болтов или чаще с помехами при термообработке. Относительно большой диаметр маховика означает, что его вращение означает наложение очень большого рычага на коленчатый вал, и, таким образом, небольшой, но высокоскоростной электродвигатель стартера с зубчатым колесом, прилегающим к зубчатому кольцу, способен вращать коленчатый вал и, таким образом, «зажигать» ( запустить двигатель.

    Но у конструкторов большие планы на будущее маховика. А именно, работа со стартером, встроенным в генератор (генератор переменного тока) внутри маховика, значительно продвинулась. В хороший день это будет означать снижение веса на 12-15 кг и значительное увеличение долговечности обоих этих электрических компонентов в сочетании со значительным увеличением эффективности и производительности. Толпа людей. Maciej Pertyński

    Для чего нужен маховик в автомобиле


    Что такое маховик в автомобиле

    Маховик – неотъемлемая часть современных бензиновых или дизельных двигателей внутреннего сгорания. Несмотря на свою простоту, эта деталь играет очень важную роль в работе мотора – его нормальное функционирование без нее невозможно. Поговорим более подробно, зачем она нужна, как устроена и какие у нее могут возникнуть неисправности.

    Что такое маховик в автомобиле и зачем он нужен

    Маховик, по сути, представляет собой инерционный аккумулятор. Он накапливает в себе кинетическую энергию, которую порождает двигатель машины, а затем передает крутящий момент другим деталям и узлам транспортного средства чтобы те, в свою очередь, передали ее на колеса. По-научному эта деталь так и называется: маховичный накопитель энергии.

    Маховик необходим в силу того, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают неравномерно. Невооруженным глазом это невозможно заметить, но между каждым тактом есть небольшой промежуток. Он составляет всего несколько миллисекунд. Если бы энергия передавалась от мотора к колесам напрямую, без участия маховика, подобные интервалы отразились бы на передвижении машины – она начала бы ехать с небольшими рывками. Маховик предотвращает возникновение подобной ситуации.

    Принцип работы маховика так же прост, как и его устройство. Он накапливает в себе кинетическую энергию вращения, а затем передает ее на трансмиссию. Однако высвобождение этой энергии происходит равномерно. Таким образом, на входном валу коробки передач (который, в конечном счете, крутит именно маховик) вращение получается равномерным и стабильным, без рывков и остановок на доли секунды. В результате транспортное средство передвигается и его колеса крутятся с постоянной скоростью.

    Виды автомобильных маховиков

    Наибольшее распространение получили следующие виды маховиков:

    • сплошной;
    • облегченный;
    • двухмассовый.

    Рассмотрим каждый из них более подробно.

    Сплошной

    Второе название – одномассовый. Простейший вариант. Описание его конструкции и принципа действия приведены выше. Представляет собой сплошной металлический диск с надетым на него зубчатым венцом. Венец монтируют с использованием технологии напрессовки. Это обеспечивает очень прочную состыковку. Сам диск изготавливают из особого стального сплава, который способен выдержать очень большие нагрузки. Обычно сторона сплошного маховика, противоположная двигателю, выполняет роль ведущего диска сцепления, являясь одной из его составных частей.

    Такой тип конструкции – наиболее распространенный. Это объясняется его несложным устройством, простотой изготовления и невысокой ценой.

    маховик одномассовый

    Облегчённый

    Очень напоминает сплошной. Чем же он отличается? Разница заключается в том, что масса перераспределена к краям. Обычно этого добиваются путем фрезерования участков диска, расположенных в близи центра. В некоторых случаях в них и вовсе вырезают отверстия. Иногда деталь перерабатывают по обратному принципу – ближе к центру оставляют больше массы, а края облегчают. Это несколько ухудшает разгон, зато гарантирует более стабильную работу двигателя и лучшую стабилизацию вращения во время передвижения.

    Облегченные варианты очень редко ставят на автомобили на заводе. Чаще всего маховик облегчают самостоятельно в ходе тюнинга.

    Облегченная деталь имеет лучшие инерционные показатели, а значит, и лучший разгонный потенциал.

    Главный недостаток этого типа маховиков – меньшая надежность и менее продолжительный срок службы. Стали в нем меньше, а нагрузки остаются прежними. Результат – более быстрое появление дефектов.

    Облегчённый маховик

    Двухмассовый

    Следующая разновидность – двухмассовый. Имеет более сложное устройство. Конструкция включает в себя не один, а два диска. Между собой они соединены системой пружин, зубцов и подшипников (их называют демпферами).

    Необходимость во втором диске возникает из-за того, что деталь, представляющая собой монолитный круг из стали, не может обеспечить абсолютно стабильное вращение. Во время работы в ней возникают так называемые крутильные колебания. Они генерируются не цилиндровой группой и коленвалом, а самим маховиком. Если включить в конструкцию второй диск, большая часть этих колебаний гасятся.

    Двухмассовые устройства имеют целый ряд преимуществ перед сплошными. Вот основные:

    • более стабильная работа двигателя, как следствие – более ровная езда;
    • меньшее количество вибраций в области трансмиссии;
    • более надежная защита трансмиссии от перегрузки;
    • более мягкое переключение передач.

    Однако устройство имеет один существенный недостаток, который обусловлен сложностью его конструкции. Им является меньшая по сравнению со сплошной деталью надежность. Система, соединяющая между собой диски, испытывает очень высокие нагрузки, в результате чего довольно быстро изнашивается. Итог – возникновение неисправностей.

    Кроме того, двухмассовые конструкции дороже сплошных. Это тоже обусловлено сложностью их конструкции.

    Двухмассовые детали можно установить и на автомобили, на которых изначально был сплошной маховик. Многие компании изготавливают эти узлы для различных марок машин (в качестве примера можно назвать фирму Валео).

    Следует упомянуть, что существуют и другие типы маховиков (например, разработанный в 1960-х в СССР супермаховик). Но они так и не получили широкого распространения в автомобилестроении.

    Двухмассовый

    Возможные неисправности

    Ниже представлены наиболее распространенные неисправности детали.

    • Износ венца. Со временем зубцы на венце могут истереться, благодаря чему при запуске мотора стартер будет на них пробуксовывать. Завести авто будет проблематично – это получится не с первого раза.
    • Нарушение центровки. Маховик должен быть установлен соосно кардану и диску сцепления. В противном случае при передвижении на транспортном средстве будет слышаться так называемое «биение».
    • Износ диска. Часть детали, которая выполняет функции диска сцепления, подвержена наиболее серьезным нагрузкам. В результате этого она может истираться, на ее поверхности могут появляться заусенцы, углубления. Результат всего этого – сокращение размеров площади соприкосновения дисков трансмиссии и, как следствие, плохое сцепление. Еще один признак поломки – шум при передвижении автомобиля.
    • Износ крепежа коленвала. Место, куда крепится коленчатый вал, со временем тоже изнашивается. В результате появляется люфт. Он приводит к появлению шума во время движения транспортного средства.

    Все перечисленные поломки возникают у одномассовых или облегченных устройств. У двухмассовых также может возникнуть неисправность демпферов. Она чаще всего выражается в их износе. В результате этого часть конструкции, соединенная с коленвалом, передает не всю энергию на часть, которая является диском сцепления. Понять о том, что возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:

    • шум, стук;
    • появление так называемых плавающих оборотов;
    • самопроизвольные «подтрагивания», возникающие на холостом ходу;
    • повышение уровня вибрации при езде;
    • рывки при переключении скоростей.

    Ремонт маховика

    Ремонту поддаются далеко не все неисправности. Устранить можно:

    • износ венца;
    • нарушение центровки.

    Первая неисправность устраняется путем установки нового венца с цельными зубьями. Вторая – посредством центровки маховика. Для этого разбирают трансмиссию.

    Если речь идет об износе диска сцепления или места крепления коленвала, то они «лечению» не поддаются. Единственный вариант в этом случае – установка новой детали.

    Что касается поломки демпферов, то они вполне поддаются ремонту. Он возможен и в домашних условиях, в гараже. Но стоит оговориться, что такой ремонт под силу только опытному автомобилисту. Поэтому лучше доверить его сотрудникам автосервиса.

    Подведем итог

    Маховик – деталь автомобиля, которая отвечает за передачу крутящего момента с коленвала на сцепление. Он предназначен для его стабилизации. Кроме того, деталь стабилизирует работу двигателя. Конструкция устройства очень проста – оно представляет собой стальной диск с зубчатым венцом. Существуют и более сложные двухмассовые варианты. О поломке детали может говорить трудный запуск двигателя, «биение», стук, плохое сцепление.

    Facebook

    Twitter

    Вконтакте

    Одноклассники

    Pinterest

    novinki-krossoverov.ru

    Маховик — Википедия

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    В повседневной жизни маховик наиболее часто применяется на автомобилях: любой поршневой двигатель снабжён маховиком, часто совмещающим функции как часть сцепления и системы пуска (маховики снабжают зубчатым венцом для передачи момента от стартера).{2})}

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

    Маховик со старой фабрики

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

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

    В 20-30-х годах XX века советский изобретатель А.{9}} Н/м2. Энергоемкость маховика из плавленого кварца объёмом 0,1{\displaystyle 0,1} м3 и весом 200{\displaystyle 200} кг будет равна энергоемкости 13{\displaystyle 13} л бензина[6].

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

    1. Родионов В. Г. Оптимизация структуры генерирующих мощностей. Аккумуляторы – накопители энергии // Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. — М.: ЭНАС, 2010. — С. 65. — 352 с. — ISBN 978-5-4248-0002-3.
    2. ↑ Lynn White, Jr., «Theophilus Redivivus», Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224—233 (233)
    3. Элла Цыганкова У истоков дизайна
    4. ↑ Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750—2007: Steam Engine Архивная копия от 6 октября 2008 на Wayback Machine (англ.)
    5. Ветроэлектрическая станция — статья из Большой советской энциклопедии. 
    6. Орир Дж Физика. Том 1. — М., Мир, 1981. — c. 167

    ru.wikipedia.org

    Что такое маховик двигателя, для чего он используется в автомобиле?

    Маховик представляет собой деталь двигателя, которая служит для регулировки поступления энергии. Он накапливает энергию, когда ее поступает больше, нежели используется машиной, и отдает, когда ее потребление превышает поступление.

    Маховик двигателя в автомобиле – что это

    Для чего в машине нужен маховик:

    • Запускает двигатель;

    • Соединяет двигатель с трансмиссией;

    • Передает крутящий момент от двигателя к коробке передач;

    • Стабилизирует вращение коленвала двигателя.

    По внешним признакам маховик представляет собой большой металлический диск с зубчатым венцом по краю. После поворота ключа зажигания стартер входит в зацеп с венцом маховика, поворачивая его, а тот, в свою очередь, вращает коленчатый вал, который приводит в движение сам автомобиль.

    Виды маховиков, и где они используются

    По своей конструкции маховики бывают трех видов: сплошные, двухмассовые и облегченные.

    Сплошной или обычный

    Сплошной маховик является самым простым в конструкции и состоит из чугунного диска, покрытого по краю стальным венцом. Его простота говорит о первоначальности использования в автомобилях. Преимущество данного вида маховика – в цене и количестве возможных поломок, что напрямую зависит от простоты конструкции.

    Двухмассовый

    Двухмассовый или демпферный маховик имеет более сложную конструкцию и используется в современных автомобилях. Он служит не только для борьбы с вибрацией, но и для гашения крутильных колебаний коленвала.

    Облегченный

    Облегченный маховик – диск с неоднородным распределением массы, что облегчает его на 1,5 кг. Масса маховика перераспределяется от центра к краям, что дает возможность уменьшить инерцию. Данный маховик используется на дорогих автомобилях с автоматической коробкой переключения передач. Его использование повышает отдачу двигателя примерно на 5%. Облегчение маховика компенсируется весом вращающихся деталей, которые прикреплены к нему.

    Устройство и принцип работы маховиков

    Устройство обычного маховика очень простое. Это диск диаметром приблизительно 30-40 см с зубчатым краем. С помощью зубьев он входит в зацепление с валом стартера и раскручивает коленвал двигателя при запуске автомобиля. Маховик находится между коленвалом двигателя и корзиной сцепления, к которой он прикреплен болтами.

    Что такое маховик и как он работает, рассмотрим на принципе работы игрушечной юлы. Юлу раскручивают рукой, а маховик раскручивается коленчатым валом автомобиля. Раскрутив волчок, мы видим, что без дополнительного вмешательства он вращается еще длительное время – это и есть тот запас энергии. Но если у юлы она растрачивается впустую, то маховик отдает ее обратно и помогает раскручивать коленчатый вал.

    Рассмотрим, что такое двухмассовый маховик и каково его назначение. Этот вид маховика состоит из двух дисков, которые соединены с помощью пружинно-демпферной системы. В основу его работы положен ступенчатый принцип. С помощью мягких пружин первой ступени осуществляется запуск и включение двигателя. Благодаря демпфированию крутильных колебаний обеспечивается движение автомобиля. Данный процесс осуществляется с помощью жёстких пружин второй ступени. Дополнительными функциями двухмассового маховика являются поглощение вибраций и шумов, плавное переключение передач, уменьшение износа синхронизаторов, уменьшение нагрузок на трансмиссию, экономия топлива.

    Ремонт маховика
    Ремонт венца маховика

    Во время вращения шестерня бендикса зацепляется с зубьями венца маховика. Поэтому вся нагрузка во время работы накрадывается на шестерни. Со временем они стираются. В результате происходит поломка автомобиля, которая проявляется такими симптомами: автомобиль плохо заводится, стартер щелкает, но не крутится. Такие симптомы не постоянны. Автомобиль то заводится, то снова стартер щелкает или трещит. Это свидетельствует о плохом зацеплении шестерней бендикса и маховика. Если стерты зубья маховика в определенном месте, то стартер крутится и не запускает двигатель до тех пор, пока маховик не прокрутит дефектное место. Через некоторое время шестерни попадают в зацеп, и двигатель запускается.

    Необходимо осмотреть венец маховика и шестерню бендикса, и в случае износа произвести замену. Ремонт можно сделать своими руками. Для этого необходимо достать маховик из автомобиля и с помощью молотка и зубила выбить венец. Если новый венец не надевается, его необходимо нагреть с помощью горелки или, даже лучше, электроплитки и, постукивая молотком, равномерно надеть на диск.

    Обратите внимание! Венец необходимо разогревать по всей поверхности и не очень сильно. Если разогреть докрасна, то это будет способствовать быстрому износу зубьев в местах разогрева.

    Иногда, если зубья не очень износились, венец с маховика снимают и одевают другой стороной. Для этого необходимо пометить несколькими метками диск и венец, чтобы, перевернув его, поставить на то же место. Это максимально сохранит балансировку маховика.

    Ремонт двухмассового маховика

    Симптомов поломки демпферного маховика может быть много, в зависимости от того, что повреждено. Если при запуске или остановке двигателя вы слышите посторонние звуки, это может быть поломкой демпферного маховика. Особенно это заметно на небольших оборотах двигателя, а при увеличении оборотов посторонние вибрации и звуки пропадают. Разбалансировка маховика сопровождается громким гудением, которое увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Если во время разгона автомобиля чувствуются вибрации, то это говорит об износе демпфера маховика. Аналогичные симптомы могут быть и при других поломках.

    Как же проверить демпферный маховик? Для этого необходимо провести несложный тест. На высокой передаче замедлиться до 1300-1500 оборотов в минуту, а затем педаль газа нажать максимально возможно в крайнее положение. Если вы не услышали странных звуков и вибраций, то ваш маховик работает, скорее всего, нормально. Данный тест очень перегружает маховик, поэтому не проводите его часто.

    Но если вы уверены в поломке демпферного маховика, то приготовьтесь к большим расходам. Правда, некоторые сервисы предлагают разборку и восстановление двухмассового маховика. Но тут необходимо хорошо подумать. Заводы-производители не предусматривают ремонт демпферного маховика, поэтому не поставляют в продажу необходимые детали. Чтобы демпферный маховик служил долго, рекомендуется:

    Не перегружать автомобиль;

    Не бросать педаль сцепления;

    Не начинать движение с повышенной передачи;

    Не пробуксовывать;

    Не водить автомобиль агрессивно.

    Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

    auto.today

    Что такое маховик? — DRIVE2

    Итак, маховик – это большое вращающееся колесо, накопитель кинетической энергии. Это если по научному. Маховики применяются не только в автомобиле строении, но и в других видах промышленности. Самые ранние применения это ветряная мельница и гончарный круг.

    Но вам же интересно применительно к автомобилю. Буду объяснять простым языком, для профессионалов эта информация будет не интересна. Маховик автомобиля находится на одной стороне колен.вала (коленчатого вала) двигателя, крепится он очень прочно, несколькими болтами. Представляет из себя, большой, дискообразный круг, с «венцом» сверху. «Венец маховика», это зубчатое колесо, которое одевается на маховик в разогретом состоянии, после того как венец маховика остынет, две детали становятся практически не разъемные. То есть маховик становится похож на одну большую шестерню.

    Металл маховика очень прочный, но не ломкий, способен выдержать большие нагрузки. Предназначений у маховика два.

    Первое. После того как вы сели в автомобиль и повернули ключ зажигания, стартер начинает своей малой шестерней раскручивать большую шестерню маховика. Маховик присоединен к колен.валу, который заставляет поршни двигаться. Поршни начинают сдавливать топливо, подается искра и автомобиль заводится. То есть маховик является очень важной частью при пуске двигателя. Без него приходилось бы крутить двигатель вручную как раньше, «кривым стартером», как называли его водители прошлого века, загнутый ключ который вставлялся в двигатель и выполнял функцию маховика. Но это еще не вся функция маховика.

    Второе. Маховик, призван бороться с сторонней энергией двигателя, то есть он гасит колебания двигателя, которые пошли бы в кузов. Благодаря такой функции, наш с вами двигатель работает ровно, без детонации (колебания двигателя). Вообще то колебания двигателя есть, но они не такие мощные. А двигатели некоторых иномарок вообще не слышно. Можно понять, что он работает только по приборам, по тахометру, например. Это говорит о очень хорошей сбалансированности двигателя и маховик играет здесь не последнюю роль.

    Вот в принципе и все о маховике. И последнее на СТО вас не обманывают, такой хруст и скрежет из под вашего капота, разносится именно из-за маховика. Стартер пытается зайти в зацепление с «венцом маховика», а там либо сломаны зубы, либо они вообще сточились. Стачиваются зубы маховика, из-за некачественной закалки или металла. Так что не бойтесь, вас мастера не обманывают. Надеюсь, я вам ответил, что такое маховик.©

    www.drive2.ru

    Маховик и все,что нужно о нем знать.

    Все автолюбители знают, что сцепление является одной из ключевых систем любого автомобиля. Основной задачей сцепления является передача крутящего момента на коробку передач. В системе сцепления одной из самых важных деталей является маховик, располагающийся между трансмиссией и двигателем. Какое устройство маховика, какие существуют разновидности данной системы и для чего необходим ведущий диск? Мы с Вами разберём все вопросы в этой статье.

    Содержание статьи

    Кто он и где находится маховик

    Сам по себе классический маховик довольно прост – это массивный металлический диск, имеющий диаметр порядка 30-40 сантиметров. Изготавливают его, как правило, из чугуна.

    По внешней окружности этого круга располагается стальной обод с зубцами, именуемый венцом маховика. Зубчатая передача в данном узле отыгрывают очень важную роль, но об этом мы поговорим немного позже.

    Где находится маховик? Найти маховик под капотом автомобиля с первого взгляда не получится. Расположена эта деталь в глубине двигателя и закрыта от посторонних глаз кожухами.

    Если точнее, то место этого металлического диска на одном из концов коленчатого вала, который, как вы уже знаете, раскручивается при помощи поршней двигателя.

    Крепится маховик к коленвалу очень прочно, так как ему приходится выдерживать сильнейшие нагрузки и быть посредником между мотором и коробкой передач.

    О том, как выглядит маховик и где его место в автомобиле мы уже поговорили, теперь необходимо выяснить самое главное — так ли он нужен. Несмотря на внешнюю простоту и отсутствие сложных форм, без этой детали машина не начнёт движение, да и вообще не заведётся. Маховик выполняет следующие функции:

    • гашение паразитных колебаний коленвала;
    • передачу крутящего момента двигателя на трансмиссию;
    • обеспечение связи стартера с коленвалом.

    Рассмотрим детальнее вышеперечисленные пункты. Одна из ключевых ролей маховика заключается в гарантировании плавной работы двигателя и гашении разного рода механических колебаний и вибраций.

    Именно для этого диск изготавливают из тяжёлого чугуна – главное здесь его масса, благодаря которой обеспечивается накапливание энергии и поддержание вращательного момента коленвала при помощи инерции.

    Следующая роль не менее важная – маховик выступает как посредник между двигателем и коробкой передач, а также, по сути, является частью механизма сцепления. Вся мощность мотора и крутящий момент, коими так любят хвастаться автолюбители, проходят через этот скромный, но тяжёлый диск и устремляются далее, через трансмиссию к колёсам.

    И, наконец, последняя функция маховика. Немного ранее, описывая строение этой детали, мы упомянули о зубцах, располагаемых по внешней окружности диска, так называемом венце.

    При помощи них в момент, когда вы поворачиваете ключ в замке зажигания, происходит зацеп шестерни стартера с вышеупомянутыми зубьями, благодаря чему создаётся первичное вращение коленвала и запускается процесс сгорания топлива в цилиндрах. Другими словами – двигатель начинает работу.

    Виды

    На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

    1. Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
    2. Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
    3. Двухмассовый или демпферный. В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.

    Особенности устройства двухмассового маховика

    Конструктивные особенности детали заключаются в наличии двух корпусов, один из которых устанавливается на коленвал с последующим соединением с коленвалом, а второй соприкасается рабочей поверхностью с диском сцепления. Соединение между корпусами обеспечивается за счет двух подшипников (осевого и радиального), которые могут свободно скользить вне зависимости от работы друг друга. Также в середине детали установлена демпфирующая система, состоящая из пружин. Все механизмы обработаны специальной консистентной смазкой, она обеспечивает надежную работу пружин и сепараторов между ними

    .В двухмассовом маховике располагается два пакета пружин. Мягкий пружинный пакет обеспечивает мягкость запуска и остановки, а с помощью жесткого пакета обеспечивается демпфирование колебаний в рабочих диапазонах оборотов двигателя.

    Принцип работы

    Принцип действия эффективный и простой одновременно. Из-за повышения инерционного момента масс на входном валу КПП резонансное количество оборотов становится меньше, чем диапазон оборотов ДВС. Благодаря этому обеспечивается гашение колебательных движений, генерируемых силовым агрегатом. Гашение колебаний достигается за счет демпферно-пружинной системы, которая не допускает соударений частей КПП. В результате достигается уменьшение нагрузки на рабочие элементы.

    Ремонт маховика

    Ремонт венца маховика Во время вращения шестерня бендикса зацепляется с зубьями венца маховика. Поэтому вся нагрузка во время работы накрадывается на шестерни. Со временем они стираются. В результате происходит поломка автомобиля, которая проявляется такими симптомами: автомобиль плохо заводится, стартер щелкает, но не крутится. Такие симптомы не постоянны. Автомобиль то заводится, то снова стартер щелкает или трещит. Это свидетельствует о плохом зацеплении шестерней бендикса и маховика. Если стерты зубья маховика в определенном месте, то стартер крутится и не запускает двигатель до тех пор, пока маховик не прокрутит дефектное место.

    Через некоторое время шестерни попадают в зацеп, и двигатель запускается. Необходимо осмотреть венец маховика и шестерню бендикса, и в случае износа произвести замену. Ремонт можно сделать своими руками. Для этого необходимо достать маховик из автомобиля и с помощью молотка и зубила выбить венец. Если новый венец не надевается, его необходимо нагреть с помощью горелки или, даже лучше, электроплитки и, постукивая молотком, равномерно надеть на диск. Обратите внимание! Венец необходимо разогревать по всей поверхности и не очень сильно. Если разогреть докрасна, то это будет способствовать быстрому износу зубьев в местах разогрева. Иногда, если зубья не очень износились, венец с маховика снимают и одевают другой стороной. Для этого необходимо пометить несколькими метками диск и венец, чтобы, перевернув его, поставить на то же место. Это максимально сохранит балансировку маховика.

    Ремонт двухмассового маховика

    Симптомов поломки демпферного маховика может быть много, в зависимости от того, что повреждено. Если при запуске или остановке двигателя вы слышите посторонние звуки, это может быть поломкой демпферного маховика. Особенно это заметно на небольших оборотах двигателя, а при увеличении оборотов посторонние вибрации и звуки пропадают. Разбалансировка маховика сопровождается громким гудением, которое увеличивается с увеличением оборотов двигателя.

    Если во время разгона автомобиля чувствуются вибрации, то это говорит об износе демпфера маховика. Аналогичные симптомы могут быть и при других поломках. Как же проверить демпферный маховик? Для этого необходимо провести несложный тест. На высокой передаче замедлиться до 1300-1500 оборотов в минуту, а затем педаль газа нажать максимально возможно в крайнее положение. Если вы не услышали странных звуков и вибраций, то ваш маховик работает, скорее всего, нормально. Данный тест очень перегружает маховик, поэтому не проводите его часто.

    Но если вы уверены в поломке демпферного маховика, то приготовьтесь к большим расходам. Правда, некоторые сервисы предлагают разборку и восстановление двухмассового маховика. Но тут необходимо хорошо подумать. Заводы-производители не предусматривают ремонт демпферного маховика, поэтому не поставляют в продажу необходимые детали. Чтобы демпферный маховик служил долго, рекомендуется: • Не перегружать автомобиль; • Не бросать педаль сцепления; • Не начинать движение с повышенной передачи; • Не пробуксовывать; • Не водить автомобиль агрессивно.

    Какие преимущества и недостатки?

    На практике водителю важны не столько технические показатели и конструктивные особенности механизма, сколько удобство и комфорт вождения. Установка в автомобиль двухмассового маховика дает на практике следующие преимущества:

    • Переключение передач становится более удобным и мягким.
    • Инерционный момент при переключении уменьшается.
    • Увеличивается ресурс ДВС и КПП.
    • В картере сцепления достигается экономия пространства, что является важным преимуществом для компактных транспортных средств.

    Несмотря на многочисленные преимущества, у него имеются и недостатки. Во-первых, стоимость достаточно высокая. Во-вторых, срок эксплуатации значительно ниже, чем у дисков сцепления других разновидностей. Такой недостаток обусловлен конструкцией и внутренней смазкой, которая в течение эксплуатации разрушается. Это единственные существенные недостатки, которые имеются у двухмассовых маховиков.

    Несмотря на то, что ресурс эксплуатации детали не является неограниченным, при правильной езде ресурс оценивается в 350-400 тысяч километров.

    ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
    • Автомобильные двигатели. Описание и технические термины.
    • Технические данные и операционный Volkswagen Lupo (1998-2005r).
    • Бмв е39: обзор,описание,фото,видео,комплектация,характеристики
    • Hyundai Creta 2020 года смотрится гораздо более эффектно и стильно, чем предшественник
    • Характеристики автомобильных стекл
    • Что думают владельцы о тормозных колодках TRW?
    • 40 автомобилей, которые прослужат более 250 000 км
    • Топ 20 самых безопасных семейных внедорожников
    • 2019 AUDI A4 — предзнаменование перемен
    • Volkswagen снизил цену на электрический up!
    • Фольксваген Т-Кросс 2019: описание,комплектация,кузов,салон,фото,видео.
    • опель астра j gtc : описание,технические характеристики,фото,видео
    • 2018 Mercedes Sprinter: вот ваш полностью новый премиум-фургон
    • 2018 mercedes-benz a-class : характеристики,комплектация,описание,фото,видео.
    • Aуди q8: обзор,описание,технические характеристики,фото,видео,цена.

    seite1.ru

    Как выбрать маховик — Автопро на DRIVE2

    Маховик – достаточно сложное устройство, не относящееся к категории ремонтопригодных узлов автомобиля. Сегодня у него несколько задач, однако? самая главная заключается в смягчении рывков при работе двигателя. Как вы наверняка знаете, поршни не двигаются постоянно – в их движении есть крайние точки. Когда поршень достигает этих точек, двигатель начинает ощутимо трястись. Маховик нужен для того, что погасить эти колебания и сделать пребывание в автомобиле максимально комфортным. Давайте сравним: в автомобилях с классическим сцеплением резонансная частота колеблется между 1100 и 1500 об/мин. Если поставить двухмассовый маховик, это число уменьшится как минимум втрое. Эксперты Avto.pro рассказали, что таким образом, детали трансмиссии не будут подвергаться излишним нагрузкам от крутильных колебаний.

    Конструктивные особенности

    На рынке можно встретить несколько типов маховиков: обычные, облегченные и двухмассовые. Разберемся особенностями каждого типа.

    Обычный маховик, также называемый сплошным, к нашему времени устарел. Это металлический диск, на окружности которого есть множество зубцов. Конструкция очень проста и может похвастать колоссальным сроком эксплуатации . Вот только работать с современными высокомощными двигателями эффективно сплошные маховики не могут. Как минимум, они сильно нагружают трансмиссию. Иногда покупаются и ставятся вместо штатных маховиков в качестве экономной альтернативы.

    Облеченный маховик – одно из новшеств, пришедших из автомобильного спорта. Весит 1,5-4,0 килограмма. Стальной диск, из которого такой маховик изготавливается, испещрен множеством отверстий. Их концентрация самая высокая у наружного края. Такая конструкция по прочности почти не уступает сплошной, однако, позволяет достаточно эффективно работать с мощными двигателями. Правда, для установки нужно доработать смежные узлы. С таким маховиком машина четко реагируют на педаль газа, двигатель быстро набирает обороты (если сравнивать с обычным маховиком) и улучшается переключение на пониженную передачу. По словам автомобилистов, с облегченным маховиком требуется больше воздействий на педаль газа, особенно при езде по городу.

    Двухмассовые маховики – решение очень сложное, но надежное и эффективное. Встречаются следующие:

    — Обычный демпферный. В нем имеется два диска, один из которых в своей работе связан с коленвалом напрямую, а второй со сцеплением. Диски соединены через упорный подшипник скольжения, а также радиальный подшипник. Между дисками также можно видеть пружинно-демпферный механизм, который отвечает за гашение колебаний. Используемые пружины: жесткие для работы с большими нагрузками и относительно мягкие для работы со средними. Дуговые пружины довольно длинные – диск маховика может проворачиваться на 100 градусов;
    — С маятниковым гасителем. Доработанный вариант демпферного маховика. Кроме пружин, внутри имеется центробежный маятник, который «помогает» гасить колебания (главным образом остаточные).
    Конструктивные исполнения маховиков

    Также встречаются отдельные подтипы. К примеру, на легковой транспорт часто ставят маховики, которые работают адаптивно и увеличивают трение. Некоторые могут отбирать мощность. Последние – отличный выбор для автомобилей с двухдисковым сцеплением и вариатором.

    Подробнее о функциях

    Маховик устанавливается во все современные автомобили по ряду причин:

    1. Он эффективно демпфирует (предотвращает) крутильные колебания, тем самым уменьшая нагрузку на трансмиссию;
    2. Может взять на себя роль аккумулятора энергии, которая при достижении поршнями мертвых точек отдается конструкции автомобиля и предотвращает полную остановку двигателя;
    3. Передает возникающие моменты вращения от коленчатого вала к сцеплению;
    4. Помогает раскрутить коленвал. Работает это так: в момент пуска стартера последний сцепляется с маховиком и обеспечивает плавный и надежный запуск двигателя.

    Как видите, рассуждать о маховике только как о гасителе колебаний некорректно. Каждая из его функций очень важна и ее сложно переоценить.

    Неисправности двухмассовых маховиков

    Поскольку на большинстве легковых автомобилей стоят двухмассовые маховики, мы будем рассматривать именно их. Впрочем, клиническая картина неисправностей у всех типов примерно одинаковая. Дефекты устройств напрямую связаны с трещинами, царапина и утечками смазки. Впрочем, не стоит подробно рассматривать то, как маховик «умирает» от естественного старения металла. Ресурс хорошей детали достигает 300 и более тысяч километров. Проверить сохранность демпфера без снятия сложно, но относительно точную картинку можно получить и так. А именно:

    — На холостых оборотах двигатель работает со скрежетом, который пропадает, как только водитель выжимает сцепление;
    — На малых оборотах создается впечатление, что мотор «троит». Как только обороты достигают 1000 и больших значений, работа становится ровной;
    — При большой нагрузке на двигатель хорошо чувствуется вибрация;
    — Слышен скрип в момент запуска двигателя, а иногда и остановке.

    Это основные моменты, которые нужно учитывать. Более полную картинку можно получить при разборке:

    — Изношен диск. Как раз по причине сильно износа сцепление «бьется» на малых оборотах;
    — Появился люфт коленвала;
    — На лицо признаки перегрева. Если вы видите следы следы побежалости, грешить стоит на осевой подшипник;
    — Блокируется первичный и вторичный маховик. Если для установки были использованы слишком длинные болты, они начнут блокировать диски. Вы сразу это поймете по отсутствию амортизации и шумоглушения.

    Также советуем сделать то, о чем говорят эксперты компании Sachs. Сняв коробку передач, попробуйте провернуть подвижную часть устройства в одну, а затем в другую сторону. Первое: проворачивайте на одинаковый угол. Второе: работа не потребует значительных усилий. Посчитать угол можно по зубцам, а вот усилие лучше проверить динамометром. Если усилия и углы различны, маховик сильно изношен.

    Что же сокращает эксплуатационный срок

    Не забывайте о том, что деталь остро реагирует на неисправности смежной с ней узлов. Он прослужит сотни тысяч километров только при соблюдении следующих условий:

    1. Нет серьезно разброса в компрессии. Допустимый предел устанавливается производителем. При слишком больших значениях компрессии возникает риск резонанса. Первым на себя примет нагрузку маховик, а уже затем демпфер-шкив коленчатого вала. Как раз поэтому вместе с поломкой маховика и возникают связанные с коленвалом проблемы;
    2. Исправен комплект сцепления. Маховик долго не отходит, если включение сцепления сопровождают рывки;
    3. Топливная аппаратура. Высоки требования к качеству работы форсунок. Эффект тот же, что и от разброса в компрессии;
    4. В хорошем состоянии подушки двигателя. Заметьте: подушки тоже отвечают за сглаживание колебаний;
    5. Исправна трансмиссия. Скорее, есть ли в ней мелкие дефекты. Те же люфты с зазорами могут спровоцировать удары в момент включения той или иной передачи. Как результат: маховик слишком «трясет» и он быстрее изнашивается;
    6. Водитель понимает, что от него требуется. Лихая скоростная езда и привычка парковаться на уклоне без использования ручника могут «убить» маховик рекордно быстро. Главное правило: никогда не ставьте свой транспорт на уклоне только на передаче. В зимнюю пору паркуйтесь на ровной дороге и без опаски ставьте авто на передачу.

    Отдельного упоминания стоят маховики на дизельных автомобилях. Дело в том, что многие водители ради экономии топлива предпочитают ездить на оборотах, близких к холостым. Вот только коленвал при такой езде дает высокие крутильные колебания. Маховик расходует свой ресурс в таком режиме работы очень быстро.

    Серьезно поможет в эксплуатации также регулярное техобслуживание. По крайней мере, вы ощутимо сэкономите на ремонте смежных узлов, если вовремя будут выявлены неполадки маховика.

    О перспективе ремонта

    Как правило, ремонт двухмассовых маховиков заключается в проточке фрикционной поверхности. Правда, изделие после ремонта теряет в прочности. Замена пружин и подшипников в теории возможна, но ожидаемого результата не дает. Производитель не поставляет их отдельно от маховика. Можно поставить примерно похожие по характеристикам детали, однако, гарантий их долговечности не будет.

    Замена маховика на новый обязательна при каждой второй замене сцепления. Это не всегда делают, к примеру, продавцы авто, или же проводят неправильный ремонт. Со стопроцентной вероятностью получается лишь профилактика некоторых «болезней». К примеру, регистрируется наличие утечек, царапин, измеряется величина осевого смещения, свободного хода. Заметьте: маховики не чистят струей воды под давлением, не используют для очистки сжатый воздух, аэрозоли или паростройную очистку – только сухую ткань.

    Восстановление старой детали – чрезвычайно сложный процесс. Для этого требуются квалифицированные кадры и дорогостоящее зарубежное оборудование. Так что качественно сделать эту работу способен ничтожный процент мастерских. Даже после правильного восстановления дается гарантия в среднем на полгода. И вам все равно может не повезти и гарантированные полгода маховик не отъездит. Если уж он пришел в негодность, лучше купить новый.

    Чем руководствоваться при выборе

    Лучшим вашим помощником в выборе маховика будут рекомендации от автопроизводителя. Дело в том, что даже близкие к оригиналу аналоги не всегда имеют те же свойства, что и оригинал. Как результат, в ускоренном режиме расходуется ресурс трансмиссии и коленвала.

    Подбирайте новый маховик по VIN-коду. Так вы легко найдете оригинал и идентичные ему аналоги. Возможен также выбор по характеристикам автомобиля. В этом очень помогают онлайн-каталоги, в которых детали уже отсортированы по данным транспортных средств.

    Не забывайте также о болтах. Они не всегда идут в комплекте с деталью, но докупить подходящие в любом случае придется. Стоят они не так дорого. Если взять любые попавшиеся, нет гарантии того, что маховик будет затянут должным образом.

    Экскурс по брендам

    Полное соответствие требованиям гарантируют только OEM-запчасти. Поставив оригинал, вы гарантированно избавляетесь от во

    www.drive2.ru

    Что такое маховик двигателя? Виды маховиков в ДВС

    Части современных двигателей внутреннего сгорания состоят из множества различных деталей, каждая из которых играет свою роль. Одной из таких деталей является маховик. Он имеет довольно простую конструкцию, но несет важную функцию.

    Маховики устанавливают на торцевые части коленчатых валов рядом с задними коренными подшипниками.

    Многие автовладельцы не имеют представления о том, что такое маховик. В статье мы постараемся осведомить вас о том, что он собой представляет и каковы его функции в механизме.

    По виду маховик напоминает диск. Он прикрепляется к задней части коленчатого вала.

    Маховик имеет довольно внушительный вес, благодаря которому, согласно законам физики, он накапливает и отдает кинетическую энергию. Это свойство позволяет узлам использоваться современными двигателям внутреннего сгорания в качестве конструкций, которые сглаживают неравномерность вращения коленчатого вала. Когда поршень работает, маховики скапливают энергию крутящего момента, а когда поршни «спят», выводят эти детали из них, отдавая при этом энергию.

    Важным является тот факт, что, чем больше цилиндров имеет двигатель внутреннего сгорания, тем более его крутящий момент равномерен. По этой причине в подобных ДВС можно применять маховики небольшого веса.

    Важнейшей функцией маховика считается трансляция крутящего момента на коленчатый вал от стартера. Она производится следующим образом: на внешнюю окружность узла прикрепляется зубчатый стальной ободок. Он расположен в месте зацепления с валом, который проходит от стартера. При включении водителем зажигания, стартер начинает проворачивать этот вал, а тот, в свою очередь, крутит маховик, приводящий в движение коленчатый вал. Таким образом осуществляется запуск двигателя.

    Помимо всего этого, маховик играет важную роль в действии трансмиссии машины. Он выполняет в ней роль ведущих дисков сцепления. Вращательный момент коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания передается коробке переключения передач, а от них идет трансляция к ведущим колесам.

    Виды маховиков в ДВС

    Маховики современных ДВС имеют следующее подразделение:

    • Одномассовые (сплошные). Считаются самым распространенным видом. Одномассовый маховик ДВС представляет собой сплошную конструкцию и диск внушительного размера диаметром от 300 до 400 миллиметров. Изготавливают одномассовые маховики чаще всего из высококачественного чугуна. По всей окружности сплошного маховика проводят венец – стальное зубчатое кольцо. Монтаж производится по технологии напрессовки, благодаря чему кольцо крепится прочно. Для закрепления одномассового маховика на коленчатый вал нужно с одной стороны детали выполнить ступицу. Противоположная же плоскость сплошного маховика выполняет роль ведущего диска сцепления. Выходит, что конструкция одномассового маховика не представляет собой особой сложности. Также, данный маховик имеет сравнительно невысокую стоимость, поэтому он широко применяется в современных ДВС. Минус сплошного маховика заключается в том, что он плохо гасит крутильные колебания. Есть разновидности маховиков, которые справляются с этой задачей лучше;
    • Двухмассовые маховики. Двухмассовый маховик – это конструкция из двух дисков, соединенная между собой пружинно – демпферной системой. Функция этой системы состоит в том, чтобы избавлять трансмиссию машины от непрерывно возникающих крутильных колебаний силового агрегата, уравновешивать ее работу. Применяя двухмассовый маховик вместо одномассового, можно не использовать в ведущем диске сцепления демпфирующее устройство, что повысит надежность и долговечность системы. Также двухмассовые маховики позволяют делать следующее:
    1. Снижать вибрации, которые передаются от двигателя к трансмиссии;
    2. Снижать уровень шума;
    3. Делать коробку передач более «удобной» в использовании;
    4. Защищать трансмиссию от перегруза.


    Некоторые исследования показывают, что двухмассовые маховики способны снизить потребление двигателем топлива. К недостаткам можно отнести не столь высокую надёжность, какую имеют, к примеру, одномассовые маховики. Это связано с нагрузкой, которая «ложится» на пружинно – демпферную систему. По этой же причине двухмассовые маховики не так часто эксплуатируются автовладельцами. Однако сейчас активно разрабатывают новые усовершенствованные конструкции этих узлов, ведь появляются новые модели двигателей, которые функционируют на низких оборотах, а также моторы довольно большой мощности при скромном рабочем объеме. Такие двигатели внутреннего сгорания «ждут» от маховиков высокого уровня гашения колебаний, над чем конструкторы и работают;

    • Облегченные маховики. Применяются при тюнинге силовых агрегатов. В таких маховиках масса распределяется от центра к краям, что уменьшает общий вес конструкции и момент инерции. Машины, оснащенные облегченными маховиками, обладают улучшенной разгонной динамикой.
    Видео принцип работы маховика в двигателе

    На информационном сайте для автолюбителей «FORAM» вы сможете найти много полезной информации, касающейся ремонта и обслуживания автомобилей.

    foram.ru

    двухмассовый, устройство и принцип работы

    Внешне маховик двигателя представляет собой довольно простое устройство — обычный тяжелый диск. Но в то же время он играет очень важную роль в работе двигателя и всего автомобиля в целом. В статье разберем его основное назначение, разновидности маховиков и их устройство.

    Назначение и функции

    Обычный маховик представляет собой литой, хорошо отбалансированный чугунный диск, на котором напрессованы стальные зубья для зацепления со стартером двигателя, так называемый зубчатый венец. Маховик передает крутящий момент от двигателя на коробку передач. Соответственно, он располагается между двигателем и трансмиссией. В случае использования механической коробки передач на маховике крепится корзина сцепления, а в АКПП — гидротрансформатор.

    Сплошной маховик

    Сам по себе маховик — это довольно массивная деталь по весу и его масса будет зависеть от мощности двигателя и количества цилиндров. Объясняется это тем, что основное назначение маховика — аккумулировать кинетическую энергию от коленчатого вала и создавать необходимую инерцию. Дело в том, что у ДВС из четырех тактов только один совершает полезную работу — рабочий ход. Остальные три такта КШМ и поршневая группа должны совершить по инерции. Именно для этого и нужен маховик, закрепленный на конце коленвала.

    Резюмируя описанное выше, назначение маховика и основные функции у него следующие:

    • обеспечение плавной работы двигателя;
    • передача от двигателя крутящего момента на КПП и обеспечение работы сцепления;
    • передача крутящего момента от стартера на венец маховика для запуска двигателя.

    Разновидности маховиков

    На текущий момент можно выделить три разновидности маховиков:

    Сплошной

    Наиболее распространенная и простая конструкция. Представляет собой чугунный литой диск, устройство которого было описано выше. Маховик для АКПП гораздо легче обычного, поскольку рассчитан на использование совместно с гидротрансформатором.

    Облегченный

    При тюнинге автомобиля, трансмиссии и двигателя часто устанавливают облегченный маховик. Его небольшой вес уменьшает инерцию и повышает производительность двигателя на 4-5%. Автомобиль быстрее откликается на педаль газа, становится более динамичным. Однако, установку облегченного маховика нужно делать только в комплексе с другими работами по улучшению характеристик двигателя и трансмиссии.

    Использование облегченных маховиков без доработки поршневой и КШМ приведет к нестабильной работе двигателя на холостых оборотах.

    Двухмассовый

    Двухмассовый или демпферный маховик более сложен по конструкции и устанавливается на современные модели автомобилей. Он может применяться на автомобилях с механической и автоматической трансмиссиях без гидротрансформатора. В случае с МКПП используется ведомый диск сцепления без демпфера крутильных колебаний.

    Двухмассовые маховики получили широкое распространение благодаря улучшенным характеристикам подавления вибраций, шума, защите трансмиссии и синхронизаторов. Именно этот вид стоит рассмотреть более подробно.

    Устройство и особенности двухмассового маховика

    Двухмассовый маховик

    В конструкции двухмассового варианта не один, а два диска. Один диск соединён с двигателем, а второй с трансмиссией. Оба они могут работать независимо друг от друга. На первичном диске также имеется венец маховика с зубцами для зацепления со стартером. Два подшипника (осевой и радиальный) обеспечивают соединение двух корпусов.

    Внутри дисков находится усовершенствованная пружинно-демпферная система. Она состоит из мягких и жестких пружин. Мягкие пружины обеспечивают плавность работы на низких оборотах при запуске и остановке двигателя. Жесткие пружины гасят колебания на высоких оборотах. Внутри находится специальная смазка.

    Принцип работы

    Одними из первых двухмассовые маховики получили автомобили с автоматической КПП. Для роботизированной коробки характерна быстрая и частая смена передач. С этим он хорошо справляется. Затем в силу своих преимуществ их стали устанавливать на автомобили с механикой.

    Принцип работы довольно прост. Крутящий момент от коленвала передается на первичный диск, который отклоняет пружинную конструкцию внутри. Достигнув определенно уровня сжатия, крутящий момент затем передается на второй диск. Такая система гасит высокие колебания от двигателя, позволяя значительно снизить нагрузку на КПП.

    Преимущества и недостатки

    Плюсы такой системы очевидны:

    • мягкая и плавная работа двигателя и КПП;
    • низкий уровень вибрации и шума.

    Но есть и свои недостатки. Срок службы двухмассового маховика в среднем составляет около трех лет. Конструкция постоянно подвергается сильным перегрузкам. Внутренняя смазка также приходит в негодность. Стоимость замены довольно высока. Пожалуй, это главный его недостаток.

    Симптомы неисправности

    Маховик испытывает сильные перегрузки, поэтому, рано или поздно, он выходит из строя. Признаком его поломки может быть скрип и посторонние звуки при запуске и остановке мотора.

    Ощущение сильной вибрации также может указывать на неисправность. Многие списывают это на «троение» двигателя. При переключении на более высокие передачи вибрации обычно исчезают. Щелчки при старте и разгоне также могут указывать на неполадки.

    Но не стоит сразу торопиться с заменой маховика, ведь эти симптомы могут указывать и на другие проблемы. Например, с опорами двигателя, КПП, навесным оборудованием, выхлопной системой и другим.

    Более точный диагноз может поставить непосредственный осмотр детали. Но чтобы до неё добраться, нужно будет демонтировать коробку передач, а это потребует специальных навыков и средств.

    Ремонт двухмассового маховика

    Неисправный двухмассовый маховик

    Ввиду высокой стоимости оригинальной запчасти многие водители задумываются о возможности ремонта маховика. Стоит сказать сразу, что производители не подразумевают ремонт этой детали. Она неразборная и лучше ставить новую.

    Но все же есть умельцы, которые берутся за работу. Все зависит от уровня поломки. Если вышли из строя пружины, то в сервисе их могут заменить. Они первыми подвержены износу. Но если разрушился корпус или один из подшипников, то лучше приобрести новый. В любом случае мало кто даст гарантию стабильной работы двигателя и трансмиссии после ремонта.

    Замена на одномассовый

    Теоретически заменить можно. Хороший мастер в сервисе сделает это без проблем. Но стоит ли? Никто не сможет спрогнозировать, сколько после этого продержится КПП и двигатель, поэтому со своей стороны мы не рекомендуем!

    Если у вас мощный мотор и механическая КПП, то не избежать сильных вибраций и тряски при запуске и остановке. Ездить возможность будет, но с большим дискомфортом. Роботизированная коробка не выдержит тандема со сплошным маховиком и быстро выйдет из строя. А вместе с коробкой ремонт обойдется уже гораздо дороже.

    techautoport.ru

    Устройство маховика

    Все автолюбители знают, что сцепление является одной из ключевых систем любого автомобиля. Основной задачей сцепления является передача крутящего момента на коробку передач. В системе сцепления одной из самых важных деталей является маховик, располагающийся между трансмиссией и двигателем. Какое устройство маховика, какие существуют разновидности данной системы и для чего необходим ведущий диск? Мы с Вами разберём все вопросы в этой статье.

    Что представляет собой маховик и зачем он нужен?

    При рассмотрении конкретных функций маховика выделяются следующие характеристики:

    • Уменьшение колебательных движений при вращении коленвала. В данном случае маховик можно рассматривать как одну из частей двигателя.
    • Передача момента с двигателя на КПП. Помимо этого, он является первичным диском сцепления.
    • Отвечает за передачу момента со стартера на коленвал.

    Другими словами, маховик необходим для выполнения трех важных функций: запуска двигателя со стартера, передаче момента на КПП и обеспечение равномерной работы коленвала.


    Сам принцип функционирования объяснить достаточно просто: представьте для наглядности обычный игрушечный волчок. Если волчок начинает раскручиваться от руки, то маховик — от вращательных движений коленвала. Волчок будет крутиться до тех пор, пока не закончится приложенная энергия. Ведущий диск способен передавать полученную энергию обратно, тем самым заставляя работать коленвал. В результате мы имеем замкнутую систему, при которой обеспечивается работа маховика.

    Как устроен маховик?

    Он представляет собой обычный диск диаметром 30-40 см. На торце располагаются зубья, благодаря которым достигается сцепление ведущего диска с валом стартера и последующее раскручивание коленвала при запуске двигателя. Маховик расположен на выходной части коленвала двигателя, а с другой стороны к нему фиксируется болтами корзина сцепления или гидротрансформатор. Отметим, что устройство маховика напрямую зависит от его принадлежности к определенной группе.

    На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

    1. Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
    2. Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
    3. Двухмассовый или демпферный. В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.

    Ввиду преимуществ демпферного маховика, он является предпочтительной и перспективной моделью в наше время. Именно поэтому мы предлагаем нашим читателям подробней ознакомиться с его устройством, ведь он всё чаще встречается на автомобилях.

    Особенности устройства двухмассового маховика

    Конструктивные особенности детали заключаются в наличии двух корпусов, один из которых устанавливается на коленвал с последующим соединением с коленвалом, а второй соприкасается рабочей поверхностью с диском сцепления. Соединение между корпусами обеспечивается за счет двух подшипников (осевого и радиального), которые могут свободно скользить вне зависимости от работы друг друга. Также в середине детали установлена демпфирующая система, состоящая из пружин. Все механизмы обработаны специальной консистентной смазкой, она обеспечивает надежную работу пружин и сепараторов между ними.

    Демпферный маховик

    В двухмассовом маховике располагается два пакета пружин. Мягкий пружинный пакет обеспечивает мягкость запуска и остановки, а с помощью жесткого пакета обеспечивается демпфирование колебаний в рабочих диапазонах оборотов двигателя.

    Принцип работы

    Принцип действия эффективный и простой одновременно. Из-за повышения инерционного момента масс на входном валу КПП резонансное количество оборотов становится меньше, чем диапазон оборотов ДВС. Благодаря этому обеспечивается гашение колебательных движений, генерируемых силовым агрегатом. Гашение колебаний достигается за счет демпферно-пружинной системы, которая не допускает соударений частей КПП. В результате достигается уменьшение нагрузки на рабочие элементы.

    Какие преимущества и недостатки?

    На практике водителю важны не столько технические показатели и конструктивные особенности механизма, сколько удобство и комфорт вождения. Установка в автомобиль двухмассового маховика дает на практике следующие преимущества:

    • Переключение передач становится более удобным и мягким.
    • Инерционный момент при переключении уменьшается.
    • Увеличивается ресурс ДВС и КПП.
    • В картере сцепления достигается экономия пространства, что является важным преимуществом для компактных транспортных средств.

    Несмотря на многочисленные преимущества, у него имеются и недостатки. Во-первых, стоимость достаточно высокая. Во-вторых, срок эксплуатации значительно ниже, чем у дисков сцепления других разновидностей. Такой недостаток обусловлен конструкцией и внутренней смазкой, которая в течение эксплуатации разрушается. Это единственные существенные недостатки, которые имеются у двухмассовых маховиков.

    Несмотря на то, что ресурс эксплуатации детали не является неограниченным, при правильной езде ресурс оценивается в 350-400 тысяч километров.

    Для этого следует придерживаться следующих рекомендаций эксплуатации:

    • не перегружать автомобиль;
    • не удерживать педаль сцепления в нажатом состоянии, например, при остановке на светофоре;
    • нельзя бросать педаль сцепления при начале движения и переключении передач;
    • не трогаться на повышенной передаче;
    • не допускать длительной езды на низких оборотах, особенно на дизельных автомобилях. В этом режиме крутильные колебания коленвала очень высоки, идёт повышенный износ пружин демпферной системы.
    Неисправности сцепления

    По итогам можно сделать следующие выводы: ведущий диск является неотъемлемой частью системы управления автомобилем. В наше время наиболее перспективной считается двухмассовая система маховика, которая имеет весомые преимущества перед остальными видами. А при правильной эксплуатации автомобиля Вы не будете бояться поломок достаточно продолжительное время.

    autoleek.ru

    Маховик двигателя — DRIVE2

    Маховик – это элемент нескольких систем силового агрегата, поскольку он используется для выполнения разных задач. Что такое маховик и для чего он нужен в автомобиле? Рекомендуем внимательно изучить эту статью.

    ▪Маховик двигателя обеспечивает:

    — Уменьшение неравномерности вращения коленвала (маховик представляет собой составляющую конструкции кривошипно-шатунного механизма).
    — Передачу крутящего момента от стартера на коленвал (в данном случае маховик выступает ведомой шестерней редуктора системы запуска).
    — Передачу тяги от силового агрегата к трансмиссии (маховик используется в качестве ведущего диска сцепления).

    — Маховик двигателя может накапливать кинетическую энергию и отдавать её, что необходимо для сглаживания перепадов крутящего момента. Запасание энергии происходит во время рабочего хода поршня, а её расход осуществляется при иных тактах мотора, к примеру, в тот момент, когда поршни выводятся из мертвых точек. Длительность рабочего хода поршня напрямую зависит от количества цилиндров в моторе. Поэтому крутящий момент у двигателей с большим числом цилиндров является более равномерным, а вес маховика двигателя можно снизить.

    — Маховик установлен на торцевой части коленвала, неподалеку от коренного заднего подшипника. В большинстве случаев данный подшипник является наиболее мощным в моторе, поскольку он способен выдерживать значительные нагрузки, а также вес самого маховика.

    ▪Сегодня используются такие виды маховиков двигателя:

    1: Сплошной.
    2: Облегченный.
    3: Двухмассовый или демпферный.

    — Как правило, в машинах устанавливается сплошной маховик. Речь идет о большом чугунном диске, диаметр которого может составлять около 30-40 см. На его наружной поверхности расположен зубчатый венец из стали, который необходим для проворачивания коленвала во время запуска мотора с использованием стартера. На одной стороне маховика двигателя расположена ступица, позволяющая крепить его к фланцу коленвала, а другая часть используется как ведущий диск сцепления.

    — Во время работы силового агрегата на разных оборотах происходит закручивание и раскручивание коленвала. В моторе используются специальные системы, которые гасят колебания, возникающие в результате этого. К примеру, для этого может использоваться двухмассовый маховик, который также называют демпферным маховиком двигателя.

    ▪Двухмассовый маховик – устройство и особенности.

    — В состав демпферного маховика входит два диска, для соединения которых используется демпферно-пружинная система. Она обеспечивает полную изоляцию коробки передач от крутильных колебаний, а также способствует максимально плавной работе её составляющих. Благодаря использованию двухмассового маховика двигателя, производители смогли отказаться от применения в ведомом диске сцепления отдельных демпфирующих элементов.

    — К достоинствам двухмассового маховика относят звукоизоляцию, снижение вибраций, плавность переключения скоростей, защиту коробки передач от чрезмерных нагрузок, увеличение эксплуатационного срока синхронизаторов, а также уменьшение расхода топлива. Однако в это же время интенсивное функционирование демпферного маховика становится причиной более серьезного изнашивания пружинно-демпферной системы, что в некоторых случаях приводит к выходу из строя дуговой пружины. Именно по этой причине многие компании-производители не хотят использовать двухмассовый маховик в моторах.

    — Облегченный маховик – это деталь, о которой знают многие любители тюнинга. Поскольку в таком элементе вес перераспределяется ближе к краям, его вес сокращается до 1500 г, что снижает инерционный момент. Установка облегченного маховика приводит к тому, что мотор может гораздо быстрее набирать высокие обороты. Это положительно влияет на динамику разгона и приводит к росту мощности примерно на 3-5%.

    www.drive2.ru

    ЗАЧЕМ СТАВЯТ ОБЛЕГЧЕННЫЙ МАХОВИК — DRIVE2

    Много всяких мнений существует по поводу облегченных маховиков. Кто-то говорит, что облегченный маховик – это пустая безделушка и лишняя трата денег. Кто-то доказывает себе и окружающим, что облегченный маховик добавил его автомобилю небывалую прыть. Давайте попробуем внести хоть какую-то ясность в этот вопрос. Почему же так по-разному все относятся к облегченному маховику, уже давно ставшему неотъемлемой частью спортивного (тюнингового) двигателя?

    Многие, пытаясь теоретически посчитать «приход» от облегченного маховика, бросают это «неблагодарное» занятие, загрузившись основами теоретической механики. Мы попробуем вычислить приблизительную разницу, упростив задачу и учитывая только инерционные составляющие облегченного маховика. Можно прикинуть разницу работ, совершаемых, скажем, при разгоне автомобиля с массой 900 кг и рабочим диапазоном двигателя 3000…6000 об/мин («околостандартный» двигатель) до скорости 150 км/ч.

    Примем разницу в весе маховиков до и после облегчения 1,5 кг. Это тот вес, потеря которого не сказывается на прочности облегченного маховика, и, что немаловажно, который можно удалить с максимального радиуса облегченного маховика. Удаление металла с мест, расположенных на небольшом радиусе, дает снижение прочности и незначительное понижение момента инерции. Это одна из причин, по которой разные облегченные маховики дают различный эффект или, вернее, иногда его отсутствие.

    Далее примем, что мы стартуем с 3000 об/мин и разгоняемся вплоть до 150 км/ч (41,7 м/с) на 1-й, 2-й, 3-й и 4-й передачах. Если у нас стандартная коробка передач, то диапазоны выглядят так: 1-я передача 3000…6500 об/мин, переключение на 2-ю передачу на 3500…6500 об/мин, переключение на 3-ю передачу на 4500…6500 об/мин (VА = 132 км/ч), переключение на 4-ю передачу на 4500…5100 об/мин (VА = 150 км/ч).

    Работу, совершенную по разгону автомобиля (инерционная составляющая), можно выразить через разницу кинетических энергий:
    А = Ek(v=150)—Ek(v=0) => (M*V2)/2
    Получаем:
    EK =(900*41,72)/2=781,3 кДж

    Теперь посчитаем, какую энергию затрачивает двигатель на то, чтобы раскрутить «лишнюю» массу маховика, т.е. наши 1,5 кг. Очевидно, что энергия эта будет равняться сумме работ на каждой передаче:
    ∑А=А1+А2+А3+А4
    где А1 = Еk(при 6500)—Еk(при 3000)
    А2 = Еk(при 6500)—Еk(при 3500)
    А3=Еk(при 6500)—Еk(при 4500)
    А4=Еk(при 6500)—Еk(при 5100)

    Кинетическая энергия вращающегося тела (облегченного маховика) вычисляется таким образом:
    EKmax =(JM*w2)/2
    где JM – момент инерции облегченного маховика,
    w – угловая скорость, p*n/30

    Под JM мы будем подразумевать не момент инерции облегченного маховика, а только тех 1,5 кг, которые мы лишили нашу деталь – облегченный маховик.

    Если учесть, что съём металла для двигателей 08-10 семейства, при изготовлении облегченного маховика, происходит на радиусе около 140 мм, то:
    JM = 1,5 х 0,142 = 0,294 кг

    Соответственно:

    w(при 6500) =680,7 (с-1)
    w(при 5100)=533,8 (с-1)
    w(при 4500)=471 (с-1)
    w(при 3500)=366 (с-1)
    w(при 3000)=314 (с-1)
    Еk(при 6500)=6811 (Дж)
    Еk(при 5100)=4188 (Дж)
    Еk(при 4500)=3261 (Дж)
    Еk(при 3500)=1969 (Дж)
    Еk(при 3000)=1449 (Дж)

    SА=16377 (Дж) или 16,38 (кДж)

    А это, как ни крути, 2,1% от работы затрачиваемой на разгон массы автомобиля.

    Причем это существенная экономия работы (2,1%) только за счет облегченного маховика, а ведь есть еще другой прием в спортивном и тюнинговом двигателестроении – облегчение коленвала.

    Понятно, что расчет не учитывает силы сопротивления дороги и воздуха, которые начинают значительно сказываться с ростом скорости. Статья опубликована в паблике Auto. Однако, он позволяет оценить примерный эффект не на словах. Дальше каждый сам для себя решает необходимость установки облегченного маховика на собственный автомобиль.

    Также, следует учесть, если произвести расчеты облегченного маховика для более высокооборотного двигателя (~9000 об/мин), то можно увидеть, что влияние лишнего веса на маховике сказывается более значительно (квадратичная зависимость).

    Важно не забывать одно: все доработки, связанные с силовым агрегатом, начинают «хорошо работать» только при грамотной комбинации деталей и качественном их монтаже. И еще необходимо помнить – все изменения должны производиться не в ущерб безопасности автомобиля, в качестве примера можно привести бездумное облечение маховика, снижающее его прочность и надежность. Такие облегченные маховики часто встречаются на нашем рынке.

    Для лиц пытающихся доказать, что маховик ухудшает характеристики авто и особенно турбо авто, напомню, менять нужно не только маховик, но и сцепление с коробкой и будет вам счастье.
    Взято из вк.ком//autobap

    www.drive2.ru

    типов, функций, преимуществ, ограничений, использования

    Что такое маховик?

    Маховик — это тяжелое вращающееся тело, которое действует как резервуар энергии. Он действует как банк энергии между источником энергии и оборудованием.

    Энергия, запасенная в маховике, находится в форме кинетической энергии.

    Маховик

    Функции маховика
    • Используется для хранения энергии, когда она есть, и подачи ее при необходимости.
    • К снижает колебания скорости.
    • Для уменьшения мощности электродвигателя или двигателя.

    Применения маховика можно в общих чертах разделить на две части в зависимости от доступного источника энергии и типа приводимого в действие механизма.

    Применение маховика
    1. Когда мощность доступна с переменной скоростью, но требуется с постоянной скоростью. Например, машины с приводом от поршневого двигателя внутреннего сгорания.
    2. Когда мощность доступна с постоянной скоростью, но она нам нужна с неодинаковой скоростью.Например, мощность, необходимая для пробивного пресса. В этом случае нам нужна резкая мощность при пробивном ударе.

    Типы маховиков

    По угловой скорости маховики можно разделить на два типа.

    1. Маховики высокоскоростные

    Для угловой скорости от 10000 до 100000 об / мин

    1. Маховики малой скорости

    Для угловой скорости ниже 10000 об / мин

    Разница между маховиком и регулятором

    Многие путают маховик и губернатор, но это совершенно разные вещи.Вот некоторые различия между ними.

    • Маховик используется для смягчения циклических колебаний доступной энергии, но регулятор используется для регулировки подачи топлива в соответствии с нагрузкой.
    • Энергия, накопленная в маховике, является кинетической, которая доступна на 100%, но механизм регулятора включает трение.
    • Маховик не используется, если циклические колебания энергии малы или незначительны. В то время как регулятор необходим для всех типов двигателей, потому что он ограничивает подачу топлива по запросу.
    • Если у нас постоянная нагрузка, то регулятор будет бездействовать, но из-за циклических колебаний доступной энергии маховик будет работать всегда.
    • Губернатор не влияет на циклические колебания энергии, а маховик не влияет на среднюю скорость двигателя.
    • Регулятор управляет средней скоростью двигателя, а маховик — циклическими колебаниями энергии.

    Преимущества маховика
    • Минус общие затраты
    • Большой накопитель энергии
    • Высокая выходная мощность
    • Они безопасны, надежны, энергоэффективны, долговечны
    • Не зависит от рабочих температур
    • Низкое и недорогое обслуживание
    • Высокая плотность энергии

    Ограничения маховика
    • Могут занимать много места
    • Дорого в производстве
    • Строительный материал всегда является ограничением для него

    Использование маховика
    • В поршневых двигателях внутреннего сгорания
    • В ветряных турбинах
    • В двигательной установке локомотива
    • В спутниках для управления направлениями
    • В механических мастерских
    • В штамповочных станках

    Источник изображения:

    URL изображения: https: // picryl.com / media / steam-engine-toys-flywheel-955535, Лицензия: Public Domain Dedication (CC0)

    Категория: Теория машин

    Почему гибридная система с маховиком так и не стала популярной в дорожных автомобилях?

    Увеличить / Почему гибрид с маховиком так и не стал популярным в дорожных автомобилях?

    Когда съемочная группа телеканала Speed ​​Network брала интервью у Марго Т. Оге, тогдашнего директора Управления транспорта и качества воздуха Агентства по охране окружающей среды, во время 10-часовой гонки серии Petit Le Mans Series 2010 года на Road Atlanta, экспериментального Porsche 911 GT3 R Гибридный гоночный автомобиль занял позицию в первой двадцатке среди 45 автомобилей.

    Съемочная группа использовала любую возможность, чтобы привлечь внимание к присутствию нового Porsche. Гибридные уличные автомобили становятся мейнстримом, и Оге неоднократно упоминал «дорожную актуальность», наряду с энергетической независимостью и низким уровнем выбросов углерода, как императивы Агентства по охране окружающей среды.

    Но, как и его аналогичные новые собратья гибридных гоночных автомобилей Формулы-1, этот особый 911 GT3 R не был уличным гибридом. Это был «маховик-гибрид». Вместо параллельных систем привода бензинового двигателя / электродвигателя, совмещенных с аккумулятором, гоночный 911 сочетал в себе плоский шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания с электромеханической системой накопления энергии маховиком.

    Инженеры Porsche Motorsports начали исследовать гибридные системы для гонок в 2007 году. Примерно в то же время F1 решила интегрировать гибридные технологии. Начиная с сезона 2009 года, F1 разрешила своим командам использовать мягкие гибридные системы, называемые системами рекуперации кинетической энергии (KERS).

    Большинство команд F1 разработали KERS, которые использовали батареи, но команда Williams F1 создала электромеханическую систему маховика. В конечном итоге Williams не участвовала в гонках по этой системе из-за технического регламента Формулы-1.(Интересно, что Chrysler попытался построить гибридный гоночный автомобиль, работающий на природном газе и маховике, для Ле-Мана 15 лет назад, но эта программа так и не дошла до гонок.)

    • В 2009 году командам F1 было впервые разрешено использовать гибридные системы. Команда Williams F1 решила разработать такой, в котором в качестве накопителя энергии использовался маховик вместо химической батареи или конденсатора.Однако в Формуле 1 эта система никогда не использовалась.

    • Так выглядел маховик Williams Hybrid Power.

    • Уильямс основал дочернюю компанию Williams Hybrid Power для разработки и усовершенствования гибрида с маховиком.В 2010 году она объединилась с Porsche Motorsport для создания 911 GT3 R Hybrid.

    • Затем Audi успешно использовала гибридную систему с маховиком в своем R18 e-tron Quattro. Эта машина выиграла бы Ле-Ман трижды подряд.

    • Иллюстрация гибридной системы Audi R18 e-tron Quattro.

    Тем не менее, Porsche в конечном итоге лицензировал концепцию Williams Hybrid Power и приступил к адаптации ее для гонок на выносливость в 911 GT3 R Hybrid. Audi тоже попробовала маховик в своем непобедимом дизель-электрическом прототипе R18 e-tron Quattro. В прототипе Audi использовалась система, доработанная британским поставщиком автомобилестроения и авиакосмической промышленности GKN, который приобрел Williams Hybrid Power в 2014 году.Этот гибридный гонщик с маховиком выиграл десятки гонок, в том числе «24 часа Ле-Мана» в 2012, 2013 и 2014 годах.

    Учитывая эти громкие программы гоночных заводов, встроенные в Формулу-1 и гонки на спортивных автомобилях, многие, если не большинство случайных наблюдателей, ожидали, что гибридная технология с маховиком перейдет на серийные автомобили в течение нескольких лет.

    Этого никогда не было. Почему?

    Бустер с высокими оборотами

    Проще говоря, гибридная система с автомобильным маховиком использует мощность механического двигателя с маховиком для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания на короткие периоды времени.Электродвигатели / генераторы, расположенные на колесах или осях транспортного средства, вырабатывают электричество, полученное из кинетической энергии, которая в противном случае теряется в виде тепла, когда фрикционные тормоза замедляют транспортное средство.

    Но вместо того, чтобы передавать энергию химической батарее для хранения и повторного использования, электричество используется для привода маховикового двигателя. Электрическая энергия передается вращающейся кинетической энергии новым магнитным материалом (иногда магнитным порошком), встроенным в маховик. Чем больше энергии приложено, тем быстрее он вращается.(Примечание: это отличается от гибридной системы с механическим маховиком, которую Nissan безуспешно пытался разработать для своего гоночного автомобиля Le Mans 2015 года.)

    Масса маховика и скорость его вращения — обычно от 25 000 до 55 000 об / мин или более — определяют доступность энергии, которую он может высвободить. Для преобразования кинетической энергии, накопленной в маховике, обратно в электрическую энергию, вращающееся магнитное поле генерирует ток в обратном направлении (путем инвертирования полярности приложенного напряжения), и мощность подается на тот же двигатель / генераторы, которые собирали энергию во время исходное событие торможения.

    Как уже отмечалось, двигатели-генераторы могут быть расположены у колес. В качестве альтернативы, двигатель с маховиком может быть соединен с приводным валом двигателя через бесступенчатую трансмиссию (CVT) или другую муфту. При необходимости он соединяется с карданным валом, забирая потенциальную энергию от маховика и преобразуя ее в кинетическую энергию, приводящую в движение карданный вал и ведущие колеса.

    Моторы

    с маховиком часто сравнивают с конденсаторами, способными быстро накапливать и выделять энергию.Сторонники указывают на вес, стоимость и экологические преимущества по сравнению с традиционными гибридами с химическими батареями.

    • GT3 R Hybrid был создан для участия в гонках на выносливость 24 Нюрбургринга 2010 года, проводимых на знаменитой трассе.

    • Иллюстрация трансмиссии GT3 R Hybrid сверху вниз.Компоненты, отмеченные красным, — это гибридная система с маховиком, силовая электроника и два блока электродвигателя / генератора.

    • Еще один взгляд на трансмиссию GT3 R Hybrid.

    • В дорожном автомобиле это будет сиденье переднего пассажира.В GT3 R Hybrid он был зарезервирован для маховика.

    В 911 GT3 R в качестве маховика двигателя использовался композитный маховик из углеродного волокна диаметром 16 дюймов (406 мм). Установленный в коробке из углеродного волокна там, где пассажирское сиденье будет в дорожном 911, двигатель с маховиком получал питание от электродвигателя / генератора мощностью 80 л.с. (60 кВт) на каждом переднем колесе.Конфигурация позволила Porsche включить векторизацию крутящего момента для улучшения управляемости / тяги при ускорении от вершины поворота.

    Двигатель с маховиком гоночного автомобиля Porsche имел мощность 0,2 кВтч. Он мог выдавать 163 л.с. (122 кВт) в течение шести секунд, обеспечивая ускорение при выходе из поворотов или при прохождении, в зависимости от того, как и когда водитель решил применить дополнительную мощность с помощью кнопки на рулевом колесе.

    Автомобиль имел общую мощность системы около 670 л.с. (500 кВт) и весил около 2 866 фунтов (1300 кг).Сообщается, что маховик и опорная конструкция весили около 103 фунтов (47 кг), что значительно легче, чем гибридная аккумуляторно-электрическая установка. В целом, автомобиль весил на 230 фунтов (104 кг) больше, чем обычные автомобили Porsche GT3, с которыми он делил трассу. Рекламное объявление

    Porsche считал хранение на маховике более долговечным, чем литий-ионные батареи в экстремальных циклах зарядки / разрядки во время гонок. В отличие от аккумуляторной батареи, мотор-маховик мог полностью заряжаться (разгоняться до максимальной скорости) и разряжаться (замедляться до почти полной остановки) несколько раз в минуту без каких-либо побочных эффектов.

    Благодаря своей относительной топливной экономичности — если не высокой скорости — 911 GT3 R Hybrid фактически лидировал в гонке «24 часа Нюрбургринга» 2010 года в течение восьми часов, прежде чем сошел с дистанции. На Пти-Ле-Мане 2010 года машина в конечном итоге финишировала 18-й, хотя истощение помогло.

    Он снова участвовал в гонках в 2011 году, но впоследствии был отложен, поскольку Porsche сконцентрировался на своем прототипе гоночного образца 919 Hybrid World Endurance Championship.

    Медленное, не быстрое восстановление и хранение энергии

    По словам Даниэля Армбрустера, президента и генерального директора Porsche Motorsport North America, изменение в гонках Porsche 919 Hybrid, ориентированного на Ле-Ман, было частично связано с его проектом современного дорожного суперкара.

    «Примерно в то время уже велась работа над подключаемым гибридным суперкаром 918 Spyder», — вспоминает он. «В обоих случаях [919/918] было обнаружено, что литий-ионные батареи предлагают лучший баланс сохранения энергии и подачи энергии для их соответствующих целей».

    Несмотря на рутинную природу остановки-старта и, следовательно, возможность сбора энергии рекуперативного торможения, уличное вождение не характеризуется необходимостью спринта от вершины поворота к вершине поворота, торможения и ускорения с максимально возможной скоростью, как в гонках.Спрос на быстрое, интенсивное восстановление энергии и последующее развертывание заменяется требованием более медленного производства и развертывания электроэнергии, смещая акцент на хранение энергии. Рекламное объявление

    «Гибридная технология с маховиком в 911 GT3 R Hybrid позволила сэкономить топливо и, следовательно, снизить потребность в пит-тайме по сравнению с машинами, с которыми она конкурировала», — поясняет Армбрустер. «В гонках можно более эффективно использовать маховик из-за частого резкого торможения и ускорения, которые хорошо сочетаются с возможностью кратковременного накопления энергии и высокой выходной мощностью этой технологии.

    «Но с этой технологией не обошлось. В общем, маховик не накапливает много энергии, только энергию торможения», — говорит он. «Батарея способна обеспечить очень стабильное долгосрочное хранение энергии, с которым просто не может сравниться маховик. Для дорожного использования, где важна способность управлять автомобилем по требованию без местных выбросов, что становится все более и более актуальным в некоторых частях Европы. , решение на базе аккумуляторных батарей — лучший вариант гибридной трансмиссии ».

    В то время как ограниченный объем памяти гибрида с маховиком ограничивал возможности Porsche, Армбрустер добавляет, что «нельзя отрицать, что 911 GT3 R Hybrid сыграл ключевую роль в доказательстве того, что гибридная технология нашла применение в высокопроизводительных спортивных автомобилях.«

    Оглядываясь на то время, с сегодняшнего дня, Глен Паско, главный инженер-конструктор Williams Advanced Engineering (WAE), говорит, что быстрое улавливание и высвобождение энергии системами двигателя с маховиком лучше подходит для приложений с пиковым циклом.

    «Помимо использования в центре города, рабочий цикл типичного легкового автомобиля не соответствует повторяющемуся принципу« старт-стоп », который лучше всего подходит для технологии маховика», — говорит Паско. «Накопленная энергия в маховике всегда истощается, в отличие от химической батареи, которая может сохранять свой уровень заряда в течение очень длительного периода времени.«

    В автобусах

    Базовая концепция гибридного маховика

    Williams действительно достигла центров городов в 2015 году, когда GKN модифицировала систему для лондонских автобусов. Гибридная система GKN Gyrodrive с маховиком включала тяговый двигатель с приводом от ведущего моста транспортного средства, электрический маховик, инвертор для блока двигатель / маховик и электронную систему управления.

    Система и последующие вариации использовались в автобусах британского производителя Alexander Dennis как в одно-, так и в двухэтажных моделях автобусов.Тем не менее, система маховика Gyrodrive считалась слишком большой и дорогой для городских автомобилей (такси), которые использовали различные стратегии использования батарей.

    Реклама

    Глен Паско говорит, что в настоящее время WAE специально не дорабатывает какие-либо системы маховиков, но добавляет, что «поскольку мы работаем в широком спектре отраслей и подробно изучаем требования наших клиентов, эта технология может быть подходящей для определенных приложений в будущем.«

    Это может включать гонки, если гоночные серии / санкционирующие органы разрешат такие устройства, хотя текущий интерес, похоже, больше связан с разработкой гибридных аккумуляторов и быстрой зарядки. В настоящее время WAE занимается разработкой водородных топливных элементов для больших карьерных самосвалов, используя рекуперативное торможение почти так же, как и в системах с маховиком.

    Президент Porsche Motorsport North America говорит, что компания «всегда оценивает, какие технологии предлагают лучшее решение для текущей ситуации», не исключая какого-либо единственного подхода.

    Армбрустер объясняет, что стратегия Porsche «включает в себя силовые агрегаты внутреннего сгорания, спортивные сменные гибриды и полностью электрические автомобили … Мы также исследуем разработку синтетического топлива, которое предлагает экологически безопасный подход к автомобилям внутреннего сгорания, которые уже находятся в эксплуатации. »

    По иронии судьбы, гибриды маховиков, с которыми большинство из нас сейчас сталкивается, лежат в транспортных средствах, в которых мы едем (автобусы, поезда, корабли), а не на машине. И статические системы маховиков также находятся в стадии разработки; В Германии компания Chakratec только что установила в отеле Premier Inn в Лейпциге систему хранения с маховиком, предназначенную для управления пиковой нагрузкой на зарядные устройства для электромобилей.

    Но около десяти лет назад гоночные автомобили с маховиком и мотором возглавляли Нюрбургринг 24 и достойно конкурировали с более легкими автомобилями GT3. Дальнейшие инвестиции могут облегчить и потенциально улучшить емкость накопления энергии в таких системах, снова объединяя драйверы и маховики в спорте, который редко все выбрасывает.

    Маховик накопителя энергии — обзор

    1.7 Будущие разработки

    Вопрос о том, станет ли накопление энергии на маховике в будущем широко распространенным, остается предметом обсуждения.Этот вопрос зависит от многих факторов — концентрации усилий, краткосрочного прогресса в других типах устройств хранения энергии и, что, возможно, более важно, политического и экономического значения, придаваемого энергосбережению и экологическим проблемам.

    Существуют две школы мысли: одна в основном основана на преимуществах устройств с маховиком — их очень высокая удельная мощность, высокая плотность энергии, высокая эффективность, возможность сборки в широком диапазоне размеров от нескольких килограммов до сотен единиц. тонн, их концептуальная простота и наличие вывода энергии непосредственно в механическом виде.

    Те, кто придерживается этого мнения, думают, что системы маховиков будут построены с низкими затратами и с высокой надежностью в короткие сроки, и что маховики возьмут верх в самых разных областях применения.

    С другой стороны, недостатками являются сложность конструкции, необходимость высоких угловых скоростей и связанные с ними динамические проблемы, частая потребность в бесступенчатой ​​трансмиссии, высокая стоимость существующих систем, потребность в сложных и тяжелых вспомогательных устройствах. оборудование, которое снижает общую плотность энергии, а иногда и КПД.Не стоит тратить время и деньги на разработку систем, которые никогда не демонстрировали больших экономических преимуществ, когда другие системы хранения энергии уже доступны.

    Автор считает, что обе точки зрения верны, и не разделяет ни оптимистических взглядов первой, ни пессимистических взглядов второй. Если усилия по их развитию будут продолжены, маховиковые накопители энергии могут стать использоваться в промышленной практике среди других устройств накопления энергии, поскольку их преимущества могут быть использованы в определенных приложениях.Однако они далеки от того, чтобы быть «окончательным аккумулятором энергии», как некоторые думают. Автор также считает, что для многих приложений бесполезно искать «оптимальный маховик» или «маховик с очень высокими характеристиками». Надежного, безопасного, хорошо спроектированного и качественного ротора средней плотности энергии достаточно для большинства применений. Максимальные усилия теперь должны быть направлены на разработку звуковых, надежных и дешевых кинетических аккумуляторов со всеми необходимыми устройствами, обеспечивающими им хорошую универсальную производительность.

    Маховики — обзор | Темы ScienceDirect

    11.1 Введение

    Маховики накапливают кинетическую энергию во вращающейся массе, причем количество накопленной энергии (емкости) зависит от инерции ротора, определяемой массой и формой, а также скоростью вращения. Ускоряющий крутящий момент заставляет маховик ускоряться и накапливать энергию, в то время как замедляющий крутящий момент заставляет маховик замедляться и регенерировать энергию.

    Первые применения маховиков включают гончарные круги и точильные камни, используемые для заточки инструментов.После промышленной революции маховики использовались в большинстве вращающихся двигателей и машин для очень кратковременного хранения энергии, например, для сглаживания импульсов крутящего момента в двигателях внутреннего сгорания. Маховики просты и эффективны в тех случаях, когда маховик имеет прямое механическое соединение для сглаживания скорости вала вращающегося оборудования. В таких случаях накопитель кинетической энергии, обеспечиваемый инерцией ротора, не требует дополнительного взаимодействия с механической системой, хотя для увеличения полезной мощности может использоваться механический редуктор.

    Новое применение маховиков — хранение электроэнергии, что достигается добавлением электродвигателя / генератора и преобразователя мощности. Электродвигатель / генератор может быть интегрирован с маховиком и работать с регулируемой скоростью, а преобразователь мощности обычно обеспечивается силовым электронным приводом с регулируемой скоростью.

    Основной особенностью систем накопления энергии с маховиком (FESS) обычно является то, что они могут заряжаться и разряжаться с большой мощностью в течение многих циклов заряда-разряда.Типичные современные конструкции композитного ротора имеют удельную энергию, превышающую 100 Вт · ч / кг (360 кДж / кг), и высокую удельную мощность. Состояние заряда легко оценить как функцию угловой скорости, которую легко измерить. Основными недостатками маховиков по сравнению с другими технологиями накопления электроэнергии являются высокая стоимость и относительно высокие потери при стоянии. Многие маховики имеют высокие скорости саморазряда, а самые низкие показатели, достигаемые в настоящее время для полных систем маховиков с питанием от электрического интерфейса, составляют около 20% от сохраненной емкости в час.

    Технологии накопления энергии с помощью маховика в целом делятся на два класса, в общих чертах определяемые максимальной рабочей скоростью. Низкоскоростные маховики с типичными рабочими скоростями до 6000 об / мин сконструированы со стальными роторами и обычными подшипниками. Например, типичная система маховика со стальным ротором, разработанная в 1980-х годах для ветро-дизельных приложений, имела емкость хранения энергии около 2 кВт · ч при 5000 об / мин и номинальную мощность 45 кВт. Удельная энергия ротора составляла 5 Вт · ч / кг, а удельная мощность системы — 100 Вт / кг.

    В высокоскоростных маховиках с рабочими скоростями до 50 000 об / мин используются современные композитные материалы в конструкции ротора, и они интенсивно разрабатывались для увеличения плотности накопления энергии и снижения стоимости единицы продукции. Концепция высокоскоростного маховика возникла в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), когда Пост и Пост (1973) рекомендовали изготавливать маховики из композитных материалов, а не из металла, тем самым представляя новый подход к конструкции ротора. Разработки LLNL достигли коммерческой стадии в 1994 году, и технология была передана Trinity Flywheel по лицензии для производства.Композитные материалы подходят для высокоскоростных роторов маховиков из-за их низкой плотности и высокой прочности, что обеспечивает более высокую емкость хранения энергии на основе удельной массы. Маховики с малой массой привлекательны в мобильных приложениях, а другие компоненты, такие как подшипники, могут быть меньше и легче. Еще одно важное соображение заключается в том, что композитные роторы выходят из строя менее разрушительным образом, чем металлические роторы, и, таким образом, по своей сути более безопасны.

    Основные стационарные применения маховиков — источники бесперебойного питания (ИБП) и путевая опора в тяговых (рельсовых) и горных системах.Появляются новые области применения: системы качества электроэнергии (PQ), сглаживание пиков в электроэнергетических системах и сглаживание мощности в системах с возобновляемыми источниками энергии.

    Маховик — вопросы и ответы по конструкции машины

    Этот набор вопросов и ответов с множественным выбором (MCQ) при проектировании машин посвящен теме «Маховик».

    1. Рекомендуется ли использование маховика, когда большой двигатель требуется только на короткий промежуток времени?
    a) Верно
    b) Неверно
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Объяснение: Маховик позволяет заменить большой двигатель на двигатель меньшего размера, поскольку пиковая мощность требуется только в течение небольшого периода времени, а не в течение всего периода времени. операция.

    2. Маховики используются при пробивке и сдвиге.
    a) Верно
    b) Неверно
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Пояснение: Маховики накапливают кинетическую энергию, передаваемую во время холостого хода, и передают эту энергию во время фактической резки или штамповки.

    3. Какие из нижеперечисленных функций маховика?
    a) Сохранение и высвобождение энергии во время рабочего цикла
    b) Уменьшение мощности электродвигателя
    c) Уменьшение амплитуды колебаний скорости
    d) Все перечисленное.
    Посмотреть ответ

    Ответ: d
    Объяснение: Маховик обеспечивает равномерное движение за счет накопления энергии в положениях холостого хода и использования ее в фактическое время работы, тем самым снижая мощность электродвигателя.

    4. Что предпочтительнее в плане снижения стресса?
    a) Сплошной маховик
    b) Раздельный маховик
    c) Оба имеют равные напряжения
    d) Невозможно определить
    Посмотреть ответ

    Ответ: b
    Пояснение: рычаги в разрезном маховике свободны для сжатия и, следовательно, лучше для снижения напряжения .

    5. Маховик и регулятор взаимозаменяемы.
    a) Верно
    b) Неверно
    Посмотреть ответ

    Ответ: b
    Пояснение: Маховик влияет на циклические колебания скорости, в то время как регулятор управляет средней скоростью.

    6. Если нагрузка на двигатель постоянная, средняя скорость будет постоянной и ___ не будет работать.
    a) Маховик
    b) Регулятор
    c) Маховик и регулятор
    d) Ни один из упомянутых
    Посмотреть ответ

    Ответ: b
    Объяснение: Регулятор используется для управления средней скоростью, и если средняя скорость остается постоянной, то губернатор работать не будет.

    7. Маховик работает непрерывно.
    a) Верно
    b) Неверно
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Пояснение: Маховик используется для управления колебаниями и, таким образом, постоянно работает.

    8. Что из перечисленного не расходует энергию впустую?
    a) Маховик
    b) Регулятор
    c) И маховик, и регулятор
    d) Ни маховик, ни регулятор.
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Пояснение: маховик имеет кинетическую энергию, которая на 100% преобразуется, в то время как регулятор страдает от потерь на трение.

    9. Что из следующего не верно для чугунных маховиков?
    a) Отличное демпфирование
    b) Дешево
    c) Учитывая сложную форму
    d) Внезапный отказ
    Посмотреть ответ

    Ответ: d
    Пояснение: Из-за низкого предела прочности на разрыв происходит внезапный отказ.

    10. Когда крутящий момент больше, чем крутящий момент нагрузки, маховик ______
    a) Ускоренный
    b) Тормозной
    c) Постоянная скорость
    d) Не может быть определен
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Пояснение: I [ dω / dt] = управляющий момент-момент нагрузки.

    В контексте этого рисунка ответьте на следующий вопрос:
    Ниже представлен график рабочего цикла маховика. T₂ — это крутящий момент, создаваемый двигателем, а T₁ и T₃ — крутящие моменты, необходимые для машины.


    11.На участке AB маховик _____
    a) Ускоряется
    b) При замедлении
    c) Поддерживается постоянная скорость
    d) Ни один из перечисленных
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Объяснение: Приводной момент больше, чем крутящий момент, создаваемый двигателем .

    12. На участке BC маховик _____
    a) Ускоренный
    b) Торможенный
    c) Поддержание постоянной скорости
    d) Ни один из перечисленных
    Посмотреть ответ

    Ответ: a
    Объяснение: Приводной момент меньше, чем крутящий момент поставляется мотором.

    13. Маховик ускоряется во время
    a) AB
    b) BC
    c) CD
    d) Оба AB и CD
    Посмотреть ответ

    Ответ: d
    Пояснение: Каждый раз, когда крутящий момент, создаваемый двигателем, превышает крутящий момент, необходимый для машины, маховик будет ускоряться.

    Sanfoundry Global Education & Learning Series — Проектирование машин.
    Чтобы практиковаться во всех областях проектирования машин, представляет собой полный набор из 1000+ вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов .

    Примите участие в конкурсе сертификации Sanfoundry, чтобы получить бесплатную Почетную грамоту. Присоединяйтесь к нашим социальным сетям ниже и будьте в курсе последних конкурсов, видео, стажировок и вакансий!

    Как работает маховик? — Его функция и принцип работы

    Маховик — это не что иное, как тяжелое механическое устройство, прикрепленное к валу для хранения избыточной энергии вращения. Он действует как вращающийся резервуар, в котором накапливается энергия; когда он доступен в изобилии, и выпускать, когда он больше всего нужен, как аккумулятор.Он имеет значительный вес по отношению к коленчатому валу в сборе; и, таким образом, помогает поддерживать скорость вращения с сопротивлением крутящему моменту. Обычно они устанавливаются в системах с переменной нагрузкой и колеблющимся крутящим моментом; как в двигателе внутреннего сгорания.

    Из-за большого веса маховик имеет очень большую инерцию, что приводит к его смещению; остаются на той же скорости независимо от противостоящих сил. Энергия, накопленная в этих маховиках, пропорциональна квадрату их скорости вращения. К маховику прилагается крутящий момент для накопления энергии вращения и при необходимости; энергия высвобождается из маховика в виде крутящего момента, приложенного к механической нагрузке.Таким образом, он увеличивает свою скорость вращения, накапливая энергию, и ослабляет, высвобождая ее.

    Вы можете понять его применение в повседневной жизни на простом примере. Вспомните свою детскую игрушку, в которую вы играли, теряя пол для бега. Такие маленькие автомобили — простые примеры маховика в действии; Механическая энергия накапливается в их маховике при трении о пол, которую они затем высвобождают после освобождения. Некоторые другие примеры маховиков в повседневной жизни — автомобильные двигатели, швейные машины и ручные соковыжималки из сахарного тростника.

    Что такое маховик и его типы

    Маховик существует с самого начала промышленной революции. Тогда это было чисто механическое, с колесом, прикрепленным к оси; это не сильно изменится, правда? В наши дни маховик представляет собой более сложную конструкцию, расположенную на одной стороне вала; для передачи энергии к двигателю / источнику и от него. Они больше не ограничиваются простыми машинами и двигателями, но используются во многих других приложениях. Например, в электросетях для регулирования частоты, в рельсах для рекуперации транзитной энергии и добычи полезных ископаемых; для хранения ненужной энергии, снижая общий расход топлива.

    Его работу можно резюмировать и понять с помощью следующего уравнения физики: крутящий момент на оси вращения = I.α . Когда тело свободно вращается на фиксированной оси; тогда требуется крутящий момент «t», чтобы изменить его движение с угловым ускорением «a». Тогда требуемый крутящий момент пропорционален его угловому ускорению; и дается произведением его момента инерции и углового ускорения. Подробнее о принципе его работы мы поговорим позже в этом посте.

    По массе это может быть одно- или двухмассовый маховик.Одномассовая постройка дешевле; умеренно гасит вибрацию двигателя и может выдерживать большую теплоемкость. Они изготовлены из литой стали и не имеют ничего общего между собой и узлом сцепления. Одномассовая конструкция маховиков многоцелевого назначения; такие как накопление энергии, гашение вибрации и рекуперация энергии.

    С другой стороны, конструкция с двойной массой сделана специально для гашения вибрации и шума. У них есть пружина между двумя маховиками в качестве демпфера.Оба маховика могут двигаться независимо друг от друга в пределах фиксированного предела. Эти конструкции дороги и подвержены повреждениям при высоких температурах или грубом использовании.

    Почему в двигателе I.C. используются маховики

    Я считаю, что все мы понимаем основы того, как работает двигатель I.C. Для тех, кто этого не делает; Двигатель внутреннего сгорания (I.C) — это тип теплового двигателя, в котором топливо сжигается в замкнутом пространстве, называемом камерой сгорания. Обычно это роторные или поршневые двигатели с поршневым узлом.Внезапное расширение дымовых газов после сгорания перемещает поршень вниз; которые, в свою очередь, вращают коленчатый вал и, наконец, вал автомобиля / выходной вал.

    В четырехтактном двигателе сгорание происходило только один раз за каждые четыре цикла; при этом каждые два цикла в двухтактном двигателе. Таким образом, мощность доступна только на один цикл; это не означает, что двигатель должен работать в течение одного цикла в двух- и четырехтактном двигателе. В этом случае маховик пригодится, поскольку он постоянно обеспечивает питание коленчатого вала; удерживая двигатель в движении.Маховик соединен непосредственно с концом коленчатого вала; поддержание постоянной мощности и ориентации двигателя.

    Таким образом, маховики помогают обеспечить стабильную подачу мощности в одноцилиндровом двигателе. Но многоцилиндровые двигатели могут быть рассчитаны на стабильную подачу мощности; И все же у нас есть маховики в этом двигателе. Но почему? В многоцилиндровом двигателе они используются для контроля вибрации двигателя; уравновесить коленчатый вал; Обеспечьте правильное направление вращения и при необходимости проверните двигатель. Многоцилиндровые двигатели имеют равномерный выходной крутящий момент, поэтому для них требуются легкие маховики меньшего размера; которые складываются в ускорение двигателя.

    Принцип работы

    Крутящий момент четырехтактного двигателя для разного положения кривошипа положителен только для рабочего хода. Как мы обсуждали ранее; Двигатель I.C. вырабатывает мощность только во время рабочего такта. На диаграмме крутящего момента мы можем видеть это; во время всасывания возникает отрицательный вращающий момент из-за давления в баллоне менее 1 атмосферы.

    Аналогичным образом энергия отбирается от коленчатого вала и маховика для работы с газами; что приводит к гораздо более высокому отрицательному поворотному моменту.Затем во время рабочего такта мы видим всплеск положительного крутящего момента; из-за увеличивающегося давления дымовых газов. В то время как во время такта выпуска дымовые газы выпускаются за счет воздействия на газ; что приводит к отрицательному поворотному моменту.

    Из приведенного графика крутящего момента; можно ясно видеть, что создаваемый крутящий момент / крутящий момент намного больше, чем средний крутящий момент. Таким образом, во время рабочего хода создается дополнительный крутящий момент; которые необходимо сохранить, а затем высвободить с помощью маховиков.Энергия, запасаемая маховиком с очень тонким ободом и массой «m», может быть выражена следующим образом: —

    E = 1/2 X I ω 2

    Где «E» — средняя кинетическая энергия маховика. «I» — это его момент инерции, а «ω» — его угловая скорость. Теперь, поскольку во время такта всасывания, сжатия и выпуска; энергия снимается с маховика; и добавляется во время рабочего такта. Чистый крутящий момент двигателя для каждой ступени в 4-тактном двигателе. (См. Дополнительный крутящий момент, создаваемый во время рабочего хода коричневого цвета).

    Таким образом, кинетическая энергия маховика для колеблющейся угловой скорости будет: —

    E = максимальная кинетическая энергия — минимальная кинетическая энергия = работа, выполняемая крутящим моментом на маховике (доказательство на Brilliant.com) *

    E = 12x I x (Ω) 2 — 12x I x (ω) 2

    Или,

    E = 1/2 x I x (ω 1 + ω 2 ) (ω 1 — ω 2 )

    Сейчас поскольку (ω 1 + ω 2 ) / 2 = ω

    Следовательно,

    E = I ω2 (ω1 – ω2) ω

    Теперь, поскольку, ω = 2πN / 60

    Следовательно,

    E = Ix2πN60x2πN60x2πN160–2πN2 = 4π23600xIxNN1 – N2 = π2900x м.k2 x NN1 – N2

    Где K — радиус вращения маховика.

    Теперь энергия, запасенная в маховике, может быть выражена как: —

    E = π2900x m.k2 xN2xCs

    Где; Cs — это коэффициент вязкости маховика, т.е. (N1-N2) / N

    Как мы можем использовать маховики для определения направления движения?

    Маховик может быть немного удобен для определения направления вращения двигателя. Вы можете просто сказать, в какую сторону вращается двигатель; взглянув на маховики двигателя. Причина в том, что у маховика нет собственного направления вращения; а лучше следуйте направлению двигателя, на котором он установлен.Если смотреть со стороны маховика; если он вращается по часовой стрелке, то двигатель правого типа. Точно так же, если маховик в двигателе вращается против часовой стрелки, это левый тип.

    В многоцилиндровых тяжелых двигателях, используемых в промышленности и на кораблях; эти маховики также можно использовать для определения положения поршня в цилиндре. По маркировке цилиндра на маховике вы можете узнать, в каком цилиндре находится поршень с T.D.C. Затем это можно использовать для определения порядка включения двигателя. Если двигатель остановлен на длительное время и его необходимо продуть; эти маховики очень кстати.Для продувки двигателя необходимо вращать маховик вручную или с помощью двигателя с открытым индикаторным краном.

    Хотя двигатель может вращаться как по часовой стрелке, так и против нее; но обычно большинство двигателей вращается против часовой стрелки. Но это не установленное правило, это просто вопрос выбора дизайнера, который предпочитает одно другому. Таким образом, вы всегда должны знать правильное направление вращения двигателя; либо через руководство к двигателю, либо визуально осмотрев его маховик.

    Общие сомнения в отношении маховиков и их ответы

    Q.1. Почему маховики только из чугуна?

    Ответ: Возможно, вы читали во многих руководствах или в Интернете, что этот маховик изготовлен из чугуна или серого чугуна. Могут возникнуть сомнения, все ли маховики из чугуна или хотя бы большинство из них. На самом деле маховик может быть изготовлен из другого материала; в зависимости от приложения. Очень маленькие маховики как таковые в игрушках делаются в основном из свинца.Средние или маленькие маховики могут быть из чугуна, алюминия или стали. Но большие маховики изготавливаются из чугуна или высокопрочной стали в зависимости от требований конструкции.

    Q.2. Почему у маховиков есть зубы?

    Ответ: Не все маховики имеют зубья, но большинство маховиков на автомобилях, мотоциклах, тяжелых генераторах и кораблях имеют зубья; но почему? Поскольку вы знаете, что маховики помогают поддерживать постоянную выходную мощность; но как мы получим этот результат, если не запустим двигатель.Если у вас был или есть мотоцикл, вы должны знать, как нам нужно пнуть или самостоятельно запустить двигатель. На самом деле он вращает маховик через маленькую шестерню, прикрепленную к зубьям маховика. В большом дизельном двигателе, например на корабле, где используется сжатый воздух, проверните или запустите двигатель; эти зубья маховика используются для топливного насоса высокого давления и сервомасляного насоса.

    Q.3. Сходны ли маховик и губернатор?

    Ответ: Как маховик, так и регулятор используются для регулирования частоты вращения двигателя; но по-другому.С одной стороны, маховик регулирует скорость двигателя на разных тактах; чтобы средняя скорость оставалась постоянной. Но регулятор используется для регулирования средней скорости двигателя при переменной нагрузке. Это достигается за счет регулировки впрыска топлива для удовлетворения повышенного спроса на мощность. при резком увеличении нагрузки; двигатель начинает тормозить. Теперь, чтобы поддерживать постоянную частоту вращения двигателя; регулятор увеличивает количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр, чтобы создать больший крутящий момент и, таким образом, увеличить его скорость. Так что, хотя и маховик, и губернатор, кажется, выполняют одинаковую работу, но на самом деле они разные.

    Также читайте:
    Не можете найти то, что ищете?

    Почему бы не запросить собственную тему!

    Примечание: * (Внешняя ссылка на brilliant.com предназначена только для того, чтобы помочь вам понять концепции; и мы не несем ответственности за контент на этом сайте. Пожалуйста, прочтите наш Заявление об отказе от ответственности и политику конфиденциальности для получения подробной информации).

    Маховики | Encyclopedia.com

    Маховики накапливают кинетическую энергию (энергию движения), механически ограничивая движение массы по круговой траектории.Функциональные элементы маховика — это масса, аккумулирующая энергию, механизм, поддерживающий вращающийся узел, и средства, с помощью которых энергия передается в маховик или извлекается из него.

    Энергия может храниться в кольцах, дисках или дискретных грузах, со спицами или ступицами, соединяющими элементы накопления с валами, и подшипниками, поддерживающими узел и позволяющими ему вращаться. Энергия может передаваться в колесо или из него механически, гидравлически, аэродинамически или электрически.

    ИСТОРИЯ

    Повсеместно распространенные во вращающемся оборудовании, маховики использовались в качестве компонента производственного оборудования с момента их применения в гончарных кругах до 2000 г. до н.э.

    Маховики получили широкое распространение во время промышленной революции. В воплощении этой эпохи в маховиках использовались тяжелые обода из чугуна для гашения пульсаций в двигателях, пуансонах, ножницах и прессах. Часто подавляемые пульсации возникали из-за возвратно-поступательных движущих сил или возвратно-поступательных процессов на концах.Преобразование возвратно-поступательного движения во вращение позволило форматировать поток этой энергии. Наиболее важными типами форматирования были передача энергии валами, преобразование крутящего момента и скорости с помощью шестерен и демпфирование с помощью маховиков.

    Маховики используются в двигателях внутреннего сгорания, где они гасят импульсы крутящего момента, вызванные периодическим срабатыванием цилиндров. В этом случае энергия перед использованием накапливается очень недолго — менее чем за один оборот колеса.

    Развитие материалов и компонентов маховиков, а также системный подход к проектированию привели к разработке автономных систем хранения энергии с маховиками. В этих системах вращающийся элемент маховика передает энергию приложению электрически и не связан напрямую с нагрузкой через вал. Эти системы обычно накапливают энергию, которая высвобождается в течение многих оборотов колеса, и как система может использоваться вместо электрохимического накопления энергии во многих приложениях.Отдельная и отличная от процесса, который она поддерживает, автономная система маховика может оптимально использовать материалы и компоненты. Из различных типов маховиков автономные системы обычно имеют самую высокую энергию и удельную мощность, а также самую высокую скорость обода и скорость вращения.

    ТЕХНОЛОГИЯ

    Кинетическая энергия, накопленная в роторе маховика, пропорциональна массе ротора и квадрату его линейной скорости. При преобразовании в цилиндрическую систему запасенная кинетическая энергия KE равна где ω — скорость вращения в радианах в секунду, а J — момент инерции относительно оси вращения, килограмм-метр 2 .Для частного случая радиально тонкого кольца момент инерции равен его массе m, умноженной на квадрат его радиуса r. Этот радиус также известен как радиус вращения.

    Напряжение в ободе пропорционально квадрату линейной скорости на вершине. Когда скорость ротора задана

    Приложения Типы Уникальные атрибуты
    Стационарные двигатели (исторический), влажные пульсации Ступица со спицами, стальной обод Массивные тихоходные роторы, ремень или вал механический подключение к приложению
    Автомобильный двигатель, влажный крутящий момент для Цельнометаллический ротор Установлен на валу двигателя, очень низкая стоимость
    Сателлитная стабилизация и накопитель энергии Управляющий момент гироскоп / реактивное колесо Легкий, чрезвычайно долгий срок службы и высокая надежность
    Стационарная система ИБП Стальной или композитный ротор в вакуум Электрическое подключение к заявление; высокое напряжение плотность (относительно высокая электрогенератор)
    Энергоаккумулятор для гибрида двигательная установка Композитный ротор в вакууме Электрическое подключение к заявление; высокая энергия плотность (легкий ротор)

    по соображениям материала линейная скорость наконечника задается, а скорость вращения становится зависимым параметром, обратно пропорциональным диаметру ротора.Например, ротор с конечной скоростью 1000 метров в секунду и диаметром 0,3 метра будет иметь скорость вращения около 63 700 об / мин. Если бы вместо этого диаметр был равен 0,6 метра, для этого материала скорость вращения составила бы около 31 850 об / мин.

    Чтобы максимально увеличить запасенную энергию, конструктор стремится вращать ротор с максимальной скоростью, допускаемой прочностью используемых материалов. Существует компромисс между более тяжелыми и менее прочными материалами и более прочными и легкими материалами. Для тонкого обода зависимость между напряжением обода и удельной энергией или энергией, запасенной на единицу массы обода, определяется выражением где σ h — кольцевое напряжение, испытываемое кольцом, в ньютонах на квадратный метр, а ρ — плотность материала кольца в килограммах на метр 3 .Таким образом, высокая удельная энергия напрямую соответствует высокой удельной прочности: можно ожидать, что роторы, изготовленные из углеродного композита, будут накапливать больше энергии на единицу веса, чем металлические роторы.

    Поскольку энергия пропорциональна квадрату скорости, высокая производительность будет достигнута при высокой скорости наконечника. Обода, изготовленные из углеродного волокна, достигли максимальной скорости, превышающей 1400 метров в секунду, и должны быть размещены в откачанной камере, чтобы избежать сильного аэродинамического нагрева.

    Обод маховика соединен с валом спицами или ступицей.Ротор испытывает высокую центробежную силу и имеет тенденцию увеличиваться в размерах, а вал — нет. Спица или ступица в сборе должны перекрывать зазор между валом и ободом, позволяя увеличить дифференциал и надежно удерживая обод. Обода из высокоскоростного композитного материала могут изменить размер более чем на 1 процент при нормальной работе. Эта большая деформация или относительный рост делают конструкцию ступицы особенно сложной для композитных маховиков.

    Подшипники поддерживают вал и позволяют узлу маховика свободно вращаться в тех случаях, когда маховик является компонентом более обширной вращающейся машины, обод и ступица поддерживаются валом машины, а специальные подшипники не используются.В автономных системах роторы маховиков обычно поддерживаются гидродинамическими подшипниками или подшипниками качения, хотя магнитные подшипники иногда используются либо для поддержки части веса ротора, либо для его полной левитации.

    Для компактных высокоскоростных автономных систем маховика может потребоваться, чтобы подшипники работали непрерывно в течение многих лет со многими десятками тысяч оборотов в минуту. Роторы меньшего размера будут работать с более высокой скоростью вращения.

    Исторически маховики накапливали и отводили энергию через прямое механическое соединение с нагрузкой.Маховик может быть прикреплен к нагрузке или может сообщаться с нагрузкой через шестерни, ремни или валы. Автономные системы с маховиком могут преобразовывать электрическую энергию в кинетическую энергию через двигатель или преобразовывать кинетическую энергию в электрическую через генератор. В этих системах поток энергии в маховик и из маховика может регулироваться электронно с помощью активных инверторов, управляемых микропроцессорами или процессорами цифровых сигналов.

    ПРЕИМУЩЕСТВА БУДУЩЕГО

    Маховик стал неотъемлемым элементом накопления энергии в широком диапазоне приложений.Продолжают появляться новые конструкции и инновации в текущих конструкциях, а также разнообразные возможности для улучшения характеристик маховиков.

    Современный автономный маховик воплощает в себе ряд сложных технологий, и развитие этих технологий приведет к дальнейшему усовершенствованию этого класса маховиков. Прогресс в области маховиков будет сопровождать развитие силовой электроники, подшипников и композитных материалов. Силовая электроника, такая как активные инверторы и процессоры цифровых сигналов, будет по-прежнему оставаться энергоемкой, надежной и недорогой.Роликовые элементы и магнитные подшипники созреют до такой степени, что срок службы на протяжении десятилетий считается обычным делом.

    Энергия, запасенная в маховике, зависит от прочности материала ротора. Прочность углеродного волокна на разрыв остается значительно ниже теоретических пределов. Ожидаемое увеличение прочности наряду со снижением стоимости по мере расширения использования этого материала приведет к созданию более энергоемких и менее дорогих роторов.

    Прогресс, который, вероятно, будет постепенным, несомненно, улучшит производительность и энергоэффективность всех приложений.

    Дональд А. Бендер

    См. Также : Подшипники; Сохранение энергии; Отопление и отопление; Кинетическая энергия; Материалы; Потенциальная энергия; Место хранения; Технология хранения; Трибология.

    БИБЛИОГРАФИЯ

    Genta, G. (1985). Накопитель кинетической энергии . Лондон:

    Баттервортс.

    Post, R. F .; Fowler, T. K .; и Пост, С. Ф. (1993). «Высокоэффективная электромеханическая батарея». Протоколы IEEE 81 (3).

    Post, R. F .; и Пост, С. Ф. (1973). «Маховики». Scientific American 229 (декабрь): 17.

    Министерство энергетики США. (1995). Мастерская по хранению энергии на маховике . Спрингфилд, Вирджиния: Министерство торговли США.

    alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *