Что такое маховик: Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен – Что такое маховик в автомобиле — mcwheels.ru

Что такое маховик: Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен – Что такое маховик в автомобиле

27.03.2020

Содержание

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.

Еще одно назначение детали – стабилизация работы мотора. Во время воспламенения топливной смеси в цилиндрах могут происходить легкие рывки, неравномерно двигаться поршни. Если такое случилось хотя бы в одном из цилиндров, скажется и на остальных. Маховик за счет своего веса нейтрализует подобные отклонения. В результате вся цилиндровая группа работает более стабильно.

Следует отметить, что маховик применяют не только в автомобилях или других транспортных средств. Эта деталь необходима везде, где требуется стабилизация вращения. Так, ее издревле используют в самых различных механизмах (ярчайший пример – гончарный круг). Ей нашли применение даже на космических кораблях.

маховик автомобильный

Устройство маховика в автомобиле

Простейший маховик состоит из двух частей:

металлический диск;
венец.

Диск представляет собой круглую пластину из прочного стального сплава. Венец – это кольцо с зубьями, которое надето на эту пластину. К диску с одной стороны подсоединен коленчатый вал, а с другой – корзина сцепления. Зубья венца соединены с шестерней, надетой на вал стартера.

Принцип работы маховика

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

Маховик — Википедия. Что такое Маховик

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

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

Использование

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

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

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

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

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

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

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

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

Физика

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

Маховик фабричной стационарной паровой машины

E=12Iω2{\displaystyle E={\frac {1}{2}}I\omega ^{2}}

где:

Для простых форм маховика известны конечные выражения момента инерции

Заменив в формуле для полого цилиндра угловую скорость ω{\displaystyle \omega } на частоту вращения f{\displaystyle f} по формуле

ω=2πf{\displaystyle \omega =2\pi f}

получим

E=m(πf)2(r2+ro2){\displaystyle E=m(\pi f)^{2}(r^{2}+r_{o}^{2})}

История

Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, ветряных мельницах. Вероятно, одним из древнейших примеров использования маховика стала археологическая находка из Междуречья (в районе города 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]

$E=m(\pi f)^{2}(r^{2}+r_{o}^{2})$ Маховик со старой фабрики

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

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

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

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

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

Пример

Предельное значение угловой скорости маховика ω{\displaystyle \omega } определяется прочностью материала маховика на разрыв. Нетрудно показать, что для маховика в форме вращающегося диска 12Iω2=V4Smax{\displaystyle {\frac {1}{2}}I\omega ^{2}={\frac {V}{4}}S_{max}}, где Smax{\displaystyle S_{max}} — предел прочности материала маховика на разрыв (сила разрыва на единицу площади), V{\displaystyle V} — объём диска. Для плавленого кварца Smax=3×109{\displaystyle S_{max}=3\times 10^{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].

Супермаховик

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

См. также

Примечания

↑ 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.
↑ Lynn White, Jr., «Theophilus Redivivus», Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224—233 (233)
↑ Элла Цыганкова У истоков дизайна
↑ Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750—2007: Steam Engine Архивная копия от 6 октября 2008 на Wayback Machine (англ.)
↑ Ветроэлектрическая станция — статья из Большой советской энциклопедии.
↑ Орир Дж Физика. Том 1. — М., Мир, 1981. — c. 167

Ссылки

маховик — это… Что такое маховик?

Маховик — со сферическими грузами, построенный по чертежам … Википедия

МАХОВИК — МАХОВИК, массивное твердое колесо с тяжелым ободом. Приводит во вращение от ведущего вала машины для сглаживания резких колебаний числа оборотов этого вала при перемене скорости за счет накопленной кинетической энергии. Инерция большого колеса в… … Научно-технический энциклопедический словарь

МАХОВИК — (Fly wheel) деталь, связанная с вращающимся валом двигателя или др. неравномерно нагруженных машин; имеет вид шкива с массивным ободом и обладает большой инертностью. При вращении М. накапливает кинетическую энергию за счет неполного потребления… … Морской словарь

маховик — кулак, здоровяк, маховичок, силач, рука, колесо Словарь русских синонимов. маховик сущ., кол во синонимов: 7 • здоровяк (42) • … Словарь синонимов

маховик — МАХОВИК, а, м. 1. Сильный человек. 2. Рука, кулак (обычно большой). маховик с три головы … Словарь русского арго

МАХОВИК — (маховое колесо) колесо с массивным ободом, устанавливаемое на валу двигателя (машины). Используется в качестве инерционного аккумулятора механической энергии, для уменьшения неравномерности вращения валов компрессоров, насосов и т. п … Большой Энциклопедический словарь

МАХОВИК — МАХОВИК, маховика, муж. (тех.). Маховое колесо. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

МАХОВИК — МАХОВИК, а, муж. То же, что маховое колесо. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

МАХОВИК — колесо с тяжелым ободом, насаживаемое на вал машины для уменьшения неравномерности вращения вала. Обладая необходимой живой силой, способной поглощать периодические избытки работы двигателя над полезным сопротивлением и затем отдавать их обратно… … Технический железнодорожный словарь

маховик — – массивная деталь двигателя, повышающая равномерность его вращения за счет своей инерции. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь

маховик — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN flywheel … Справочник технического переводчика

маховик — это… Что такое маховик?

Маховик — со сферическими грузами, построенный по чертежам … Википедия

маховик — это… Что такое маховик?

Маховик — со сферическими грузами, построенный по чертежам … Википедия

маховик — это… Что такое маховик?

Маховик — со сферическими грузами, построенный по чертежам … Википедия

маховик — это… Что такое маховик?

Маховик — со сферическими грузами, построенный по чертежам … Википедия