Для чего нужен маховик в двигателе?

Автор: AutoLubitel

Просмотров: 15438

Маховик является важной деталью автомобильного двигателя, которая предназначена для выполнения таких сложных задач, как:

• Осуществления своевременного запуска двигателя автомобиля, путем передачи вращательных движений от стартера на коленчатый вал.
• Обеспечения крутящего момента от двигателя автомобиля к коробке передач (КПП).
• Снижение вибрационных шумов двигателя (уменьшение неравномерных движений вала).

Принцип действия маховика двигателя

Маховик закреплен с торцевой части коленвала, непосредственно у заднего подшипника коренного типа. Коренной подшипник не только удерживает маховик в одном положении, но и снижает его рабочие нагрузки.

Принцип действия самого маховика заключается в снижении вибрации при вращательном моменте коленчатого вала. При интенсивной работе двигателя на такте движения идет накопление энергии, которая передается коленвалу. В других рабочих тактах происходит обратный процесс – сброс энергии.

Маховик позволяет аккумулировать энергию, обеспечивая равномерное движение коленчатого вала от одного такта к другому.

Маховик

Маховик – важный элемент, который является составной частью сразу нескольких систем ДВС:

• кривошипно-шатунный механизм;
• механизм сцепления;
• система запуска двигателя;

Маховик одновременно выполняет несколько функций.

1. В системе КШМ указанная деталь отвечает за компенсацию неравномерности вращения коленчатого вала.
2. В устройстве механизма сцепления маховик передает крутящий момент от двигателя к КПП, выступая ведущим диском сцепления.
3. Что касается системы запуска силового агрегата, через маховик осуществляется передача крутящего момента, который создается стартером, на коленвал ДВС. Маховик в этой системе является ведомой шестерней редуктора.

Работа двигателя внутреннего сгорания связана с постоянным изменением оборотов коленчатого вала. Коленвал динамично закручивается и раскручивается, подвергаясь крутильным колебаниям. Маховик является гасителем крутильных колебаний.

Маховик сглаживает колебания крутящего момента посредством того, что деталь с определенной периодичностью накапливает и далее отдает кинетическую энергию. Накопление указанной энергии осуществляется в то время, когда происходит рабочий хода поршня. Отдача энергии реализуется во время других тактов работы двигателя.

Маховик выводит поршни ДВС из верхней и нижней мертвой точки. От количества цилиндров в двигателе зависит длительность рабочего хода поршня. Чем больше цилиндров, тем дольше времени занимает рабочий ход. Крутящий момент в многоцилиндровых ДВС отличается большей равномерностью, благодаря чему массу маховика можно уменьшить.

Маховик устанавливается в задней части коленвала. Местом его установки становится область рядом с торцевым коренным подшипником. Данный подшипник является наиболее массивным в конструкции двигателя. Подшипнику нужно выдерживать вес самого маховика и дополнительные рабочие нагрузки.

Конструкция маховика может быть разной. На ДВС используются следующие виды маховиков:

• сплошной маховик;
• двухмассовый маховик;
• облегченный маховик;

Сплошной маховик изначально получил наибольшее распространение на большинстве гражданских авто. Деталь представляет собой тяжелый диск из чугуна, средний диаметр диска составляет около 40 см. Внешняя поверхность маховика имеет зубчатый венец из стали, прикрепленный к основе посредством пресса.

Указанный венец отвечает за проворачивание коленчатого вала в момент запуска ДВС при помощи стартера. Маховик с одной стороны имеет ступицу, которая необходима для соединения указанной детали со специальным фланцем на коленчатом валу. Другая сторона элемента выполняет функцию ведущего диска в схеме устройства механизма сцепления.

Двухмассовый маховик, который еще называется демпферный маховик, устанавливается на автомобили с середины 80-х. Такой маховик состоит из двух дисков, которые соединены друг с другом при помощи пружинно-демпферной системы. Решение позволяет реализовать эффективную защиту трансмиссии от крутильных колебаний. Дополнительной функцией становится обеспечение равномерной работы всех узлов ДВС. Двухмассовый маховик исключает необходимость установки отдельных демпфирующих элементов, которые нужно размещать на ведомом диске сцепления.

Двухмассовый маховик гасит колебания, уменьшает шумы, снижает вибрацию ДВС, упрощает процесс переключения передач в КПП, снижает износ деталей трансмиссии, навесного оборудования т.д. Маховик этого типа защищает трансмиссию от избыточной нагрузки, делает работу всех механизмов и систем более плавной, позволяет экономить горючее.

Слабым местом двухмассового маховика является склонность к износу пружинно-демпферной системы. Наиболее сильно нагружена дуговая пружина, которая часто ломается. По этой причине демпферный маховик нельзя считать оптимальным решением для современных двигателей.

Стремление разработчиков к уменьшению объема и массы ДВС с одновременным сохранением высокой мощности, а также настройка современных моторов с упором на отдачу максимума крутящего момента уже в нижнем диапазоне оборотов привели к появлению двухмассового маховика с маятниковым гасителем крутильных колебаний.

Такой маховик качественно устраняет неравномерности вращения коленвала на низких оборотах. Для этого на маховике установлена дуговая пружина, а также дополнительный центробежный маятник. Маятник способен самостоятельно создавать колебания, которые в противофазе полностью устраняют колебания после дуговой пружины.

Центробежный маятник представляет собой грузы, которые размещаются по окружности двухмассового маховика. Когда мотор работает на низких оборотах, грузы активно раскачиваются благодаря незначительному воздействию на маховик центробежной силы. Прирост оборотов означает уменьшение амплитуды колебания грузов маятника. Маховик начинает гасить колебания на высоких оборотах по «классической схеме» посредством дуговой пружины.

Облегченный маховик устанавливается на спортивные ДВС и часто применяется для тюнинга двигателя. Масса такого маховика перераспределяется ближе к краям диска. Это позволяет в среднем облегчить маховик на 1.5 кг и более, а также уменьшить инерционное движение. Облегченный маховика позволяет ДВС получить прирост мощности на отметке 3-6%, быстрее раскручиваться и эффективнее выходить на пик максимальных оборотов.

Виды маховиков

По типу конструкции маховики двигателя могут быть двухмассовыми, сплошными и облегченными. Наиболее распространенным и широко используемым является сплошной маховик. Мы рассмотрим каждый из этих видов.

Двухмассовый маховик (демпферный)

Это часто используемый вид маховика в современном автомобильном двигателе. Двухмассовый маховик – устройство, состоящее из двух дисков, соединенных специальным пружинно-демпферным устройством. Основными элементами двухмассового маховика являются: маховик, подшипник, пружина-дуга с наружными демпфером, нажимная пружина с внутренним демпфером и приводная пластина.

Подобное устройство выполняет ряд важных функций и задач:

• принимает на себя все избыточные вибрации коленвала;
• защищает трансмиссию от лишних вращательных движений и перегруза;
• уменьшает возможный износ синхронизирующих элементов;
• обеспечивает плавное переключение передач;
• позволяет экономить расход топлива в двигателе.

Однако чрезмерно интенсивна работа такого вида маховика в конечном итоге может привести к быстрому износу пружинно-демпферного механизма или выходу из строя отдельных его элементов, например, пружины.

Такой вид маховика является более эффективным для использования в автомобильных двигателях современного образца. Сплошной маховик – тяжеловесный чугунный диск, диаметр которого составляет 35-40 см. На внешней поверхности маховика находится стальной венец с зубьями, который обеспечивает движение коленчатого вала при запуске стартера. Одна сторона маховика оснащена ступицей, при помощи которой маховик соединяется с фланцем коленвала, противоположная сторона работает как диск сцепления.

Данный вид маховика часто используют для проведения тюнинга двигателя автомобиля. Облегченный маховик — диск, на который надевается предварительно разогретое зубчатое колесо, после остывания которого, маховик приобретает вид шестерни.

Облегченный маховик имеет небольшую массу, в среднем в полтора раза меньше, чем у обычного маховика. Облегченный маховик позволяет автомобильному двигателю достигать максимальных рабочих оборотов, увеличивать мощность на 5-7 %, улучшать разгонную динамику автомобиля.

Маховик облегченного типа изготавливается из износостойкого металла, который способен выдерживать чрезмерные нагрузки при работе двигателя, при этом работать быстро, бесшумно и эффективно.

Основные плюсы и минусы облегченного маховика

Чтобы увеличить динамику разгона, и устанавливают спортивные маховики. В таком случае силовая установка будет вращать более легкий узел, благодаря чему происходит очень быстрый набор оборотов мотором. При установке легкого маховика улучшается разгон, но появляются следующие негативные стороны:

1. Скорость будет набираться очень быстро, но и снижаться она будет с такой же скоростью.
2. Двигатель начнет «кушать» топлива больше, так как разгон будет быстрее.
3. Когда приходится переключиться на повышенную передачу, обороты значительно снижаются. Зато передачи включаются более точно из-за низких оборотов.
4. Двигаясь по городу, или же стоя в пробке, проявляются некие неудобства.
5. Величина крутящего момента снижается, зато повышаются мощностные показатели.
6. Облегченный маховик может нарушить работу двигателя, если тот оборудован системой турбонаддува.

Как говорят настоящие эксперты: нельзя мешать налаженному механизму работать. Каждый автомобиль оснащен конкретной деталью, с нужной массой и конкретными характеристиками. Поэтому улучшать та уже нечего. Уменьшить время разгона на внедорожниках и больших седанах нет резона. Если разговор зайдет о купе, тогда спортивный маховик будет весьма уместен, так как улучшит динамику и время разгона.

Если автовладелец решит установить на свой автомобиль такой маховик, тогда он столкнется с рядом проблем:

1. Двигаться по городу можно будет лишь с очень быстрым разгоном, и таким же торможением. Это не очень хорошо будет влиять на аппетит автомобиля.
2. Если двигаться, при установленном спортивном маховике, на длинные дистанции, тогда педаль газа нужно вдавливать сильнее. Из-за этого обороты двигателя увеличатся, что повлечет за собой сильный нагрев деталей мотора.
3. Сильный перегрев силовой установки несомненно приведет к быстрому износу его составных частей.

Те, кто обладает динамичным характером стиля езды, спортивная деталь подойдет хорошо. Для этого нужно выбрать аксессуар, которая будет легче обычной, желательно сделанная из алюминиевых материалов. Такой аксессуар встречается в специальных ателье, занимающихся тюнингом. Стоить такой тюнинг будет около 2000 рублей. И это при том, что всю процедуру замены владелец будет проводить сам.

Перед тем, как устанавливать спортивный аксессуар, нужно как следует изучить характеристики этой модели. Самый главный фактор, которым должна обладать действительно хорошая деталь – это прочность. Нежелательная поломка маховика во время эксплуатации на высоких оборотах может привести к сильным повреждениям силовой установки, элементам коробки передач, а также деформациям кузова. В связи с этим, установка спортивного маховика дело очень решительное. Поэтому вся ответственность за его последующую работу лежит только на автовладельце.

Использование [ править | править код ]

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.

Физика [ править | править код ]

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

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

Для простых форм маховика известны конечные выражения момента инерции

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

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

E = m ( π f ) 2 ( r 2 + r o 2 ) (r^ +r_^ )>

История [ править | править код ]

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]

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 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 [ править | править код ]

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

Супермаховик [ править | править код ]

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.

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.

Назначение маховика

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.

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.

Разновидности маховиков

Как выглядит маховик на собранном двигателе

В современных двигателях внутреннего сгорания используется три разновидности маховиков:

• Одномассовые (сплошные);
• Двухмассовые;
• Облегченные.

Каждая из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Одномассовые маховики

Эта разновидность является наиболее распространенной. Одномассовый маховик двигателя внутреннего сгорания имеет сплошную конструкцию и представляет собой довольно массивный диск, имеющий диаметр от 300 до 400 миллиметров. Чаще всего для его изготовления используется высококачественный чугун.

На внешнюю сторону одномассового маховика, по всей окружности устанавливается венец — зубчатое кольцо, изготовленное из стали. Его монтаж производится по технологии напрессовки, и поэтому оно фиксируется очень прочно. Для того чтобы закрепить одномассовый маховик на коленчатом валу (а точнее — к установленному на нем специальному фланцу), с одной стороны этой детали выполняется ступица. При этом другая, противоположная плоскость одномассового маховика, играет роль ведущего диска сцепления.

Таким образом, одномасовый маховик достаточно прост по своей конструкции, недорог в производстве, чем и обусловлено его широкое применение в современных двигателях внутреннего сгорания. Есть у него и один достаточно серьезный минус, который состоит в том, что он недостаточно хорошо гасит крутильные колебания. Гораздо лучше с этой задачей справляются двухмассовые маховики. В конструкции двигателей внутреннего сгорания они активно применяются со средины 80-х годов прошлого века.

Двухмассовые маховики

Пример внутреннего устройства двухмассового маховика

Статья в тему: Что такое LSPI и каким автомобилям оно грозит

Конструктивно они состоят из двух дисков, которые соединены между собой специальной пружинно-демпферной системой. Она предназначена для того, чтобы избавить трансмиссию автомобиля от постоянно возникающих крутильных колебаний силового агрегата и сделать ее функционирование равномерным. Использование двухмассового маховика вместо одномассового дает возможность отказаться от использования в ведущем диске сцепления демпфирующего устройства, повысить, таким образом, его надежность и долговечность.

Кроме того, применение таких маховиков позволяет:

• Существенно снизить вибрации, передающиеся от двигателя к трансмиссии;
• Снизить уровень ее шума;
• Сделать более удобным переключение передач;
• Обеспечить защиту трансмиссии от перегрузок.

Согласно некоторым исследованиям, применение двухмассовых маховиков даже способствует снижению потребления двигателем топлива.

Необходимо, однако, признать, что эти узлы имеют и некоторые недостатки. Главным из них является то, что они не столь надежны, как одномассовые. Дело в том, что входящая в их конструкцию пружинно-демпферная система испытывает на себе немалые нагрузки и поэтому довольно быстро изнашивается. Во многом именно по этой причине двухмассовые маховики пока используются не очень широко.

Следует заметить, что сейчас ведутся активные разработки по улучшению конструкции этих узлов. Они связаны, прежде всего, с тем, что появляется все большее количество двигателей, работающих на низких оборотах, а также моторов, имеющих достаточно большую мощность при относительно скромном рабочем объеме. Такие ДВС требуют от маховиков высокой степени гашения колебаний, и конструкторы пытаются решить эту проблему. Уже сконструированы и успешно прошли испытания двухмассовые маховики, в которых используются центробежные маятники. Они создают колебания в противофазе основным и, таким образом, гасят их.

Облегченные маховики

Такие маховики используются при тюнинге силовых агрегатов. Они характеризуются тем, что их масса перераспределена от центра к краям. Это позволяет уменьшить вес конструкций, а также момент инерции. Автомобили с установленными на них облегченными маховиками имеют улучшенную разгонную динамику.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Какие преимущества у облегченного маховика?

Основными отличительными особенностями спортивного маховика являются:

• Такой маховик раскручивается быстрее, так как у него меньшая инерция.
• Автомобиль разгоняется намного быстрее и динамичнее.
• Максимальные обороты мотора достигаются за меньший промежуток времени.
• Спортивный маховик придает прирост мощности в 4%. Но это не значит, что этот прирост будет играть огромную роль в мощностных характеристиках мотора.

Специалисты выделяют один нюанс, про который нужно помнить. Если менять штатный маховик на облегченный, тогда нужно перестаивать всю силовую установку. Нужно каждый элемент модернизировать, а также силовую передачу.

Только действительно хорошо настроенный агрегат будет выдавать максимальный результат.

Очень много автовладельцев модернизируют своих «железных коней», но не каждые осознают и понимают минусы такого усовершенствования, слушая лишь своих знакомых.

Перед тем, как разбираться в положительных и отрицательных сторонах спортивного маховика, нужно изучить весовые характеристики. Большинство автомобилей с завода оснащаются маховиками с массой более 12 килограмм. Но существуют модели, которые оснащались более легкими аксессуарами. Вес деталей не превышал 5 килограмм. Действительно облегченный, или же спортивный маховик имеет массу менее 3,5 килограмм, и выполнен из стали, либо же из сплавов алюминия.

Штатный маховик, который устанавливается конструкторами на заводе, выполняет функцию поддержания оборотов во время переключения передач, а также придает ускорение автомобилю. Все детали подгоняются таким образом, чтобы динамика разгона обладала заводскими характеристиками. Создавая маховик, конструкторы рассчитывают его вес таким образом, чтобы тот максимально соответствовал своему классу, а также отлично подходил под каждого обладателя автомобиля.

Штатный аксессуар, обладая большим весом, имеет ряд преимуществ:

• Хоть он и увеличивает время разгона, зато позволяет силовой установке ровно работать на низких оборотах.
• Благодаря тяжелому маховику, неопытный водитель может трогаться хоть с третьей передачи. Но это не рекомендуется.
• Скорость после переключения сохраняется, но разгон становится более длительным, чем у спортивного маховика.
• Большой крутящий момент.
• Лучше передается тяга на силовую передачу.

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).

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).

Замена венца

Поскольку зубья обода изготавливаются фрезерованием на высокоточных станках, наварить и обточить их для обеспечения заводской конфигурации невозможно в принципе. Поэтому венец заменяют, срезая УШМ с абразивной оснасткой, запрессовывая новый расходный элемент вместо него на тело из чугуна.

Основными нюансами ремонта являются:

• масса маховика – должна соответствовать характеристикам ДВС;
• передаточное число – количество зубьев должно остаться прежним для корректной работы ДПКВ датчика;
• метка – взаимное расположение корпуса и венца отмечено чертой для правильной балансировки узла ДВС.

Специалисты СТО имеют чертеж мотора, не допускают ошибок, работают на профессиональном оборудовании. В домашних условиях сложно демонтировать обод без повреждения корпуса и надеть на него новый венец.

Ремонт демпферного маховика

Все без исключения производители двухмассовых маховиков рекомендуют менять этот узел сложной конструкции целиком после пробега авто с МКПП 150 тысяч километров. Однако некоторые сервисные мастерские обладают оборудованием и высококвалифицированным персоналом для ремонта этого узла.

Основными проблемами являются:

• полное отсутствие на рынке расходных деталей, даже подшипники имеют редкую маркировку;
• подбор синтетической смазки с содержанием сульфида молибдена;
• сложная разборка неразъемный соединений (заклепки);
• не менее сложная сборка заклепками или сваркой с последующей обработкой стыков;
• сохранение кольца, без которого датчик ДПКВ работает некорректно, и балансировочных грузиков;
• сложная обработка посадочных мест.

Обходится ремонт дешевле замены маховика демпферной новой деталью, но ненамного.

Двухмассовые маховики: особенности конструкции и работы

Работающий двигатель внутреннего сгорания воздает на валу очень неравномерный момент. Даже при выборе таких «классических» хорошо уравновешенных схем, как V6, V8 и V12, угловая скорость вращения коленчатого вала далеко не постоянна. Помимо неравномерности рабочих ходов двигателя, сюда накладываются еще и колебания от приводной нагрузки — механизма ГРМ, различных вспомогательных агрегатов и других узлов. Минимизировать колебания и обеспечить максимально комфортную езду позволяет маховик, который к началу 2000-х годов получил сложную, но эффективную конструкцию. О том, как устроены двухмассовые маховики, и в чем заключаются их достоинства и недостатки, в нашем материале.

Нагрузка на двигатель так же не постоянна, она имеет выраженные пики произвольной частоты и амплитуды. Все эти факторы порождают крутильные колебания коленчатого вала и элементов трансмиссии автомобиля. Причем величина крутильных колебаний может превышать величину крутящего момента двигателя в разы и даже на порядки. А значит, коленчатый вал и многое элементы трансмиссии должны быть выполнены с хорошим запасом прочности. Бороться с крутильными колебаниями стараются с помощью демпферов, а для изменения собственной частоты колебаний и недопущения резонанса используются маховики.

«Классическое» решение в виде жесткого маховика и демпфера крутильных колебаний на диске сцепления на протяжении почти полувека справлялось со своими задачами. Достаточно простая и дешевая конструкция спасовала только при одновременном повышении требований к качеству работы механизма сцепления, к снижению оборотов холостого хода, скорости выхода на нагрузку после старта и повышению передаваемого крутящего момента.

В таких условиях частоты резонанса конструкции опасно близко подходили к собственным частотам колебаний и без того максимально облегченных коленчатых валов современных двигателей. Да и нагрузка на трансмиссию росла. Увеличивать массу маховика при росте нагрузки экономически неэффективно: упадет динамика и вырастет расход топлива. К тому же увеличивается максимальная амплитуда крутильных колебаний при ударах в трансмиссии, что тоже нехорошо. А вот повысить эффективность работы демпфера можно, но для этого необходимо значительно увеличить габариты и усложнить устройство.

Решение было найдено. Демпфер перенесли с ведомого диска сцепления в маховик. А сам маховик такой конструкции получил название двухмассового. Потому что он состоит из двух массивных частей, связанных между собой через пружинно-гидравлический демпфер крутильных колебаний.

Во многом массовому применению двухмассовых маховиков автопром обязан «дизельному нашествию» и росту мощности. Дизельный двигатель имеет гораздо более высокую амплитуду колебаний крутящего момента в зависимости от угла поворота коленчатого вала. Типичный 4-цилиндровый дизель развивает 300 Нм крутящего момента на холостом ходу и порядка 700 Нм на малых рабочих оборотах; 6-цилиндровый мотор на холостых работает чуть ровнее, а амплитуда «всего» 280 Нм.

А вот бензиновые двигатели на холостых оборотах куда уравновешеннее: амплитуда составляет порядка 35 Нм для рядных моторов. Да и на малых оборотах под нагрузкой амплитуда колебаний крутящего момента заметно ниже — порядка 300 Нм. Двухмассовый маховик полностью изолирует трансмиссию от крутильных колебаний со стороны двигателя на любых оборотах и позволяет повысить передаваемый крутящий момент в среднем на 10% для дизельных моторов и на 5% для бензиновых, сделать движение на малых оборотах более комфортным, снизить нагрузки на подвеску двигателя и трансмиссию в целом, избежать перегрузок мотора при ударах со стороны трансмиссии, сделать более комфортной работу со сцеплением на мощных двигателях.

Специалисты компании Trialli, российского производителя узлов трансмиссии, рассказали, что внедрение двухмассовых маховиков безусловно решило проблему резонансных колебаний, однако породило новую — малый ресурс изделия. Двухмассовые маховики из-за особенностей конструкции обычно не выдерживают более 80 000 км пробега и требуют дорогостоящей замены — в среднем около 30 000 рублей. «Для роботизированной КПП это неизбежно: лепестки корзины сцепления при работе актуатора должны постоянно находиться в одном положении. Для этого в нажимной диск сцепления была внедрена технология компенсации износа, чтобы нивелировать износ фрикционных элементов ведомого диска и выработки прижимного диска корзины. А вот для механической КПП эффективность двухмассовых маховиков не столь однозначна. Принципиальной разницы в движении водитель не почувствует, а потому есть возможность сэкономить на ремонте трансмиссии, переоборудовав двухмассовый маховик в обычный одномассовый и, соответственно, при последующих ремонтах устанавливать комплект для одномассового маховика», — констатировал директор по маркетингу компании Trialli Кирилл Шипота.

К 1997 году большая часть моторов объемом свыше 2,0 литров оснащалась двухмассовыми маховиками. И только в моторах объемом менее 1,6 литра они практически не применялись. На данный момент процент проникновения технологии стал выше, практически все новые машины с бензиновыми двигателями объемом порядка двух литров и практически все дизельные моторы оснащены ими.

Первые двухмассовые маховики на серийных машинах появились в 1985 году на дизельных моторах BMW. Конструкция первых маховиков производства LuK была достаточно сложной. Две массы были связаны между собой планетарной передачей, а центры соединялись через шарикоподшипник большого диаметра. Демпферные пружины размещались отдельно, имели одну ступень упругости и работали в вязком масле.

Дальнейший прогресс конструкций пошел по пути снижения размеров и стоимости. Уже третье поколение двухмассовых маховиков лишилось центрующих планетарных передач, ограничившись одним лишь центральным подшипником. Позже предпринимались попытки убрать дорогой подшипник качения, заменив его втулкой, или как можно сильнее уменьшить диаметр подшипника. Пружины получили прогрессивную характеристику, в основном за счет применения второй и третьей пружин, более коротких, а амплитуда фильтрации выросла.

Позже ввели ограничивающий момент — фрикцион для предотвращения повышенных нагрузок на трансмиссию. В 2010 году на BMW с дизельным мотором N47 применили конструкцию с вращающимся маятником, позволяющим снизить вибрации момента на малых оборотах.

Применение двухмассовых маховиков не ограничивается механическими коробками передач и роботизированными трансмиссиями. Вариатор Audi Multitronics 1999 года стал первой конструкцией такого рода с двухмассовым маховиком. В 2008-м двухмассовый маховик впервые применили с автоматической коробкой передач с ГДТ на моделях Audi A6 с дизельными двигателями. Сфера применения двухмассовых маховиков постепенно расширяется, в первую очередь в связи с повышением крутящего момента моторов на малых оборотах и снижением числа цилиндров, а значит, и повышением амплитуды вибраций момента двигателя.

Помимо стандартной конструкции двухмассового маховика получили распространение и различные модификации детали, созданные для еще более повышенных нагрузок. Одним из производителей таких модернизированных элементов является компания Valeo, предложившая две разновидности двухмассовых маховиков. Двухмассовый маховик с внутренним демпфером Эта технология позволяет гасить колебания даже при самых высоких диапазонах оборотов. Помимо двух изогнутых пружин, небольшие пружины — менее чувствительные к центробежной нагрузке — встроены в ведомый диск сцепления. Данная технология подходит для требовательных применений, таких как автомобили с задним приводом, где необходимо иметь очень низкие вибрации на уровне входа в коробку передач. Демпфер с большой длиной хода (L.T.D.) Данная технология, в дополнение к изогнутым пружинам, преду­сматривает два ряда из трех пружин, которые работают последовательно и синхронизируются задней пластиной. Две прямые пружины менее чувствительны к центробежной силе и обеспечивают меньше трения, чем изогнутые пружины. Эта комбинация позволяет обеспечить оптимальную фильтрацию благодаря максимальному угловому смещению. Эта высокоэффективная технология обеспечивает замечательный комфорт вождения и все качества, необходимые для мощных двигателей, а также для гибридного силового агрегата.

Двухмассовые маховики оказались достаточно сложной конструкцией. В отличие от одномассового, который, по сути, состоит из двух частей — собственно диска и зубчатого венца, тут количество деталей увеличивается до 30–50. И часть из них движется относительно друг друга. Возрастает и число возможных неисправностей. Помимо перегрева и износа контактной пластины, поломок зубчатого венца, теперь к числу неисправностей добавились износ и поломки пружин, утечки смазки, поломки подшипников, разрушение деталей центрующего аппарата и нарушение взаимного расположения деталей. Даже в отсутствие износа контактной поверхности к 150–200 тыс. км пробега маховик потребует ремонта или замены из-за других поломок.

Диагностика поломок этого элемента затруднена тем, что на пробеге более сотни тысяч километров источником повышенного уровня вибраций и шума может быть и износ системы питания и управления двигателем, нарушение его подвески и поломки трансмиссии. А износ двухмассового маховика повышает износ всех связанных элементов, двигателя, трансмиссии и других частей. Для более тщательной диагностики рекомендуется инструментальная проверка радиального и осевого люфта масс маховика, проверка модуля упругости пружин и визуальный контроль конструкции на предмет повреждений, утечек масла, утери балансировочных грузов, износа контактной пластины и других повреждений.

Взаимозаменяемость маховиков обычных, двухмассовых и облегченных

Поскольку новый двухмассовый маховик стоит очень дорого, для большинства владельцев авто, укомплектованных этими модификациями, актуален вопрос взаимозаменяемости этого узла сцепления и ДВС. Основными нюансами являются:

• после установки цельнометаллического маховика вместо демпферного снизится, как комфортность эксплуатации, так и ресурс ШРУСов, редуктора, КПП, сцепления в целом;
• при замене традиционного маховика на облегченный дискомфорта значительно меньше, но в идеале требуется перестройка всего двигателя под новый эксплуатационный режим.

Если владелец меняет обычный маховик на демпферный, необходимо установить новый комплект сцепления и отрегулировать его в обязательном порядке. В противном случае чаще всего плохо включается задняя и II передача.

Таким образом, классический цельнометаллический маховик больше подходит для бензиновых авто, имеет простейшую конструкцию, обладает высоким эксплуатационным ресурсом. Облегченный маховик применяется для тюнинга ДВС ограниченным числом водителей, двухмассовые модификации по умолчанию устанавливают на дизельные машины еще на заводе.

Устройство и принцип работы маховика

Маховик представляет собой диск диаметром от тридцати до сорока сантиметров. Торец диска – зубчатый. Благодаря этому, он может сцепляться при помощи шестерней с валом стартера, что позволяет раскручивать коленвал двигателя при его запуске.

Двухмассовый маховик лишен главного преимущества обычного маховика — простоты конструкции. Поэтому некоторые производители отказываются ставить двухмассовые маховики на свои автомобили

Маховик крепится на конце коленчатого вала двигателя. С другой стороны маховик соединяется при помощи болтов с корзиной сцепления.

Принцип работы маховика можно легко понять, если посмотреть на игрушечный волчок. Как волчок раскручивается от руки, так и маховик начинает крутиться за счет вращения коленчатого вала. То, как долго волчок крутится, по сути, и есть запас энергии. Если в случае с игрушкой энергия растрачивается впустую, пока волчок не остановится, то маховик эту энергию отдает обратно, помогая крутиться коленвалу.

https://koreec73.ru/korobka/ustrojstvo-mahovika.html