Назначение маховика в двс

Маховик

Маховик — не слишком сложная по своему устройству деталь двигателя, решающая сложные задачи

Маховик – одна из важнейших деталей двигателя. Он выполняет сразу несколько функций. С помощью маховика осуществляется запуск двигателя. Благодаря этой детали двигатель соединяется с трансмиссией. Маховик является ведущим диском сцепления – через него крутящий момент от двигателя передается к коробке передач. Кроме того, маховик нужен для равномерного вращения коленвала двигателя.

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.

Маховики разных конструкций

По конструкции все маховики можно разделить на три группы: сплошные, двухмассовые и облегченные.

В автомобилях чаще всего применяется сплошной маховик, который представляет собой чугунный диск со стальным зубчатым венцом на внешней поверхности. Именно он и поворачивает коленчатый вал при запуске стартера.

Маховик, применяющийся в автомобилях с АКПП упрощен до предела. По сути, его функция — служить шестерней, которую крутит бендикс стартера во время запуска двигателя

Еще одна система, которая широко применяется в автомобилях, — это двухмассовый (или демпферный) маховик, который служит не только для гашения вибрации, но и для борьбы с крутильными колебаниями коленвала.

Наконец, облегченный маховик – это прерогатива тюнингованных автомобилей и автомобилей с АКПП. Уже из его названия понятно, что основное достоинство такого маховика – сниженный вес. Масса маховика перераспределяется к краям диска, за счет чего он становится легче, в среднем, на 1,5 кг, за счет чего уменьшается инерция. Отдача двигателя при этом повышается примерно на 5%. В случае автомобилей с АКПП применение облегченного маховика обосновано тем, что часть веса добавляют присоединенные к нему вращающиеся детали, и, прежде всего, гидротрансформатор. 

Устройство двухмассового маховика

На устройстве двухмассового (демпферного) маховика стоит остановиться поподробнее. Такой маховик представляет собой два соединенных диска, между которыми находится пружинно-демпферное устройство. Пружина принимает на себя все вибрации и позволяет избавить трансмиссию от ненужных крутильных колебаний.

Двухмассовый маховик позволяет гасить вибрации и колебания, возникающие при вращении коленвала, снижать уровень шумов, уменьшать износ синхронизаторов, а также защищать трансмиссии от перегрузки. Кроме того, применение двухмассового маховика облегчает переключение передач. При этом из-за активной работы двухмассового маховика быстрее изнашивается пружинно-демпферная система, вследствие чего ее основной элемент, дуговая пружина, может выйти из строя и потребовать ремонта. Это и есть основной недостаток демпферного маховика, который не позволяет применять его на всех современных двигателях.

Поломка вилки

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

Частые причины, почему ломается вилка:

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

Сломанная вилка стартера

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

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.

Это интересно: Назначение и конструкция ручной тали

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.

Как облегчить маховик своими руками

Если вы настоятельно решили модифицировать маховик автомобиля, и вышесказанное вас не смутило, тогда знайте — самостоятельно доработать деталь не получится.

Облегчить маховик можно несколькими способами. Первый метод подразумевает полную замену детали. Второй же — вырезание лишних участков. Что в первом случае, что во втором, без специальных инструментов и рук мастера-профессионала не обойтись. Не рекомендуется делать отверстия в перегородках маховика, так как тогда прочность сведется к нулю.

После замены маховика или его модификации, не рекомендуется подвергать автомобиль сильным нагрузкам при разгоне и езде, ведь облегченная деталь может в любой момент расколоться.

Неисправности маховика и их признаки

Чтобы машина долго служила своему владельцу, ему необходимо учиться распознавать неисправности. Когда случаются поломки, автомобиль ведет себя нестабильно. Он подает сигналы водителю, и если вовремя их распознать, устранить неисправность можно будет с минимальными расходами.

Если ломается маховик, то наблюдаются следующие признаки:

1. Увеличивается вибрация, что сильнее ощущается на малых оборотах.
2. Плохая работа сцепления.
3. Двигатель запускается с большим трудом, а то и вовсе не запускается без посторонней помощи.
4. Наблюдаются рывки, когда переключаются скорости.
5. Появились посторонние шумы, которые, как и вибрация, становятся сильнее при движении или стоянке с заведенным двигателем на малых оборотах.

Однако проблема в том, что представленные симптомы могут проявляться и при других неисправностях. Поэтому самостоятельно и без нормальной диагностики крайне сложно локализовать неисправность. Поэтому не спешите менять маховик, лучше заехать на СТО, чтобы убедиться в наличии проблемы, а уже потом рассматривать варианты ее решения.

Эксплуатация маховика и возможные неисправности

По большему счету, маховик – один из самых надежных элементов двигателя. Чаще всего его рабочий ресурс идентичен ресурсу силового агрегата. В зависимости от материала и производителя данные детали отхаживают 350 тысяч километров и более.

Самая проблемная часть маховика – зубья на венце. Ресурс данного элемента напрямую зависит от исправности стартера. Зуб от частого использования стартера может сломаться или просто износиться. Если произошла подобная поломка, то можно купить новый венец и установить вместо старого. В этом случае весь диск нужно снять с двигателя, а после ремонта устанавливают обратно, только с использованием новых болтов.

Еще одной распространенной поломкой маховика является перегрев фрикционной поверхности. Обычно это происходит в процессе неправильной эксплуатации автомобиля, связанной с нарушением правил переключения передач (например, не до конца выжимается педаль сцепления).

Из-за перегрева диск может деформироваться или на нем могут появиться трещины. Одним из симптомов такой неисправности является постоянное биение сцепления в определенном диапазоне оборотов. Также это сопровождается сильной вибрацией. Если водитель сжег сцепление и его сразу заменили на новое, маховик нет необходимости менять.

Двухмассовые модели выходят из строя немного чаще, так как в их конструкции имеется больше дополнительных деталей. Может лопнуть пружина, произойти утечка смазочного материала или выйти из строя подшипник (это происходит крайне редко, но имеет место в данном перечне).

Еще одной причиной износа маховика является несвоевременная замена фрикционного диска сцепления. В этом случае заклепки будут царапать поверхность детали, последствия чего ни чем не устраняются, только заменой детали.

Манера вождения тоже может сказаться на ресурсе маховика. Например, если на длинной дистанции водитель ведет машину с пониженными оборотами, вибрация от агрегата усиливается, что может вывести из строя элементы крепления маховика. Некоторые автомобилисты заводят и глушат мотор, не выжимая педаль сцепления.

Обслуживание маховика отдельно не проводится. В основном эта процедура производится во время замены сцепления. В этом случае проводится визуальный осмотр детали. При отсутствии дефектов ничего не предпринимается. Если слышен скрежещущий звук, то обязательно нужно отбуксировать машину на СТО, чтобы износившийся фрикционный диск не поцарапал поверхность маховика.

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.

Взаимозаменяемость различных видов маховиков

Стоимость современного двухмассового маховика достаточно высокая. Поэтому многие автовладельцы при его поломке задаются вопросом, можно ли заменить эту деталь на другую подешевле

Есть два момента, на которые нужно обратить внимание:

• После установки цельнометаллического маховика вместо демпферного вождение станет менее комфортным, быстрее выйдут из строя ШРУС, редуктор, трансмиссии и сцепление.
• При замене традиционного маховика на облегченный проблем не возникнет, однако придется перестроить мотор под новый режим эксплуатации.

При замене стандартного маховика в автомобиле на демпферный следует установить и новое сцепление, отрегулировав его. Если этого не сделать, задняя и вторая передача будут включаться с трудом.

Стандартный цельнометаллический маховик в основном устанавливается на машины с бензиновым ДВС, у него простая конструкция и повышенный ресурс эксплуатации. Облегченный маховик обычно используется, чтобы тюнинговать мотор, двухмассовыми маховиками комплектуются дизельные авто на заводах.

Отзывы автолюбителей на маховики

1. Какой тип маховика для автомобиля подходит лучше всего?

   «Считаю, что оптимальный вариант для машины – одномассовый маховик. Больше шести лет откатал на одномассовом ките «Валео», никаких проблем не возникало, механизм работает без нареканий».

2. Бренды маховиков для автомобиля.

   «Многие автовладельцы утверждают, что маховики «Сакс» хуже, чем «Люк». Я на своем опыте проверил качество деталей этих брендов. После того как для своего автомобиля приобрел комплект сцепления «Сакс», заметил, что появились пробуксовки.

   На машинах с завода устанавливают разные маховики, к примеру может быть и «Люк», и «Сакс», и «Валео». Оригинальный «Люк», который производили для «Фиата» больше 15 лет назад, конечно, был высокого качества, с большим ресурсом. К сожалению, этого нельзя сказать о современных деталях».

3. Можно ли восстановить маховик в автомобиле?

   «Если вы решили отремонтировать механизм, будьте готовы к появлению серьезных проблем при эксплуатации автомобиля. Дело в том, что внутри восстановленного маховика будет установлена старая, изношенная деталь. К примеру, пружина откатала 200 000 километров, после чего ее достали из вышедшего из строя маховика, отремонтировали его, пружину смазали и установили обратно. Но усталость металла никуда не исчезла».

4. Когда менять двухмассовый маховик в автомобиле?

«У такого маховика определенный ресурс, по истечении этого времени механизм выходит из строя. Поэтому его замену нужно выполнять вместе с диском сцепления».

Что лучше: одномассовый или двухмассовый маховик?

«Если хотите без проблем ездить на исправной машине, выбирайте одномассовый маховик. Дело в том, что двухмассовый механизм придется менять через 30 000 километров или даже раньше. Новые детали, которые сегодня поставляются в автомагазины, низкого качества. Понятно, что с одномассовым маховиком будет сильнее передаваться вибрация на кузов, но к этому быстро привыкаешь».

Маховик в автомобиле представляет собой механизм, который улучшает работу двигателя внутреннего сгорания. Если деталь выйдет из строя, вы заметите следующие признаки неполадки: силовой агрегат будет с трудом запускаться, появятся посторонние звуки, стук, биение, сцепление перестанет нормально работать. 

Не стоит игнорировать такие сигналы. Ведь неисправность маховика сказывается не только на комфорте вождения, но и снижает ресурс других, связанных с ним, узлов автомобиля.

Что сокращает срок службы двойного маховика?

Большое влияние на длительность жизни ДМФ оказывает сам владелец, и прежде всего, его стиль вождения. Но это не все. Факторов, влияющих на долговечность этого узла, намного больше.

«Эко езда». Слишком частые переключения передач (что любят предлагать электронные помощники) и езда на границе «тряски» двигателя в долгосрочной перспективе смертельно опасны для маховика. Еще больше узел страдает во время разгона с очень низких оборотов.

Спортивная езда. То, что экономичный стиль вождения приканчивает маховик, не означает, что радикально иной стиль вождения будет полезнее. Резкие ускорения вызывают сильные рывки, которые тоже сильно нагружают демпфер крутильных колебаний.

Движения с нагрузкой. Буксировка прицепа или регулярные перевозки тяжестей в конечном счете разрушают не только сцепление, но и маховик. Происходит перегрев ДМФ, что в свою очередь приводит к утечке смазки из камеры, где работают пружины.

Городская езда. Больше всего нагрузок двухмассовый маховик испытывает при движении в рваном городском ритме. Постоянные трогания с места и разгоны – это настоящий вызов для маховика. Не менее вредным является постоянное выключение и запуск двигателя, поэтому систему «старт-стоп» рекомендуется использовать с головой и в меру.

Чип-тюнинг. Двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных нагрузок. Стандартный DMF может не выдержать более высоких нагрузок.

Техническое состояние автомобиля. Неровная работа двигателя, например, из-за неисправной системы впрыска – еще один источник вибраций, отягчающий жизнь маховика. Длительная эксплуатация с неисправным двигателем сокращает срок службы ДМФ.

Маховик — это… 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.

Также маховиком называют регулировочное колесо, похожее по форме.

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.

Физика

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

Маховик фабричной стационарной паровой машины

где:

Для простых форм маховика, известны конечные выражения момента инерции

• Для полого цилиндра где — масса полого цилиндра; — его радиус; — внутренний радиус цилиндра
• Для тонкостенного цилиндра
• Для сплошного цилиндра

Заменив в формуле для полого цилиндра, угловую скорость — на частоту вращения — по формуле

получим

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.

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.

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

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.

В мае 1964 года Гулия Нурбей Владимирович подал заявку на изобретение супермаховика — энергоёмкого и разрывобезопасного маховика.

Примечания

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 (англ.)

Выбор материала

Маховики изготавливаются из самых разных материалов; приложение определяет выбор материала. Маленькие маховики из свинца встречаются в детских игрушках.[нужна цитата

] Чугунные маховики используются в старых паровых двигателях. Маховики, используемые в автомобильных двигателях, изготавливаются из чугуна или чугуна с шаровидным графитом, стали или алюминия. Маховики, изготовленные из высокопрочной стали или композитов, были предложены для использования в системах аккумулирования энергии и тормозах транспортных средств.

Эффективность маховика определяется максимальным количеством энергии, которое он может хранить на единицу веса. Когда частота вращения или угловая скорость маховика увеличивается, запасенная энергия увеличивается; однако напряжения также увеличиваются. Если кольцевое напряжение превышает предел прочности материала, маховик развалится. Таким образом, предел прочности на разрыв ограничивает количество энергии, которое может хранить маховик.

В этом контексте использование свинца в качестве маховика в детской игрушке неэффективно; однако скорость маховика никогда не приближается к своей взрывной скорости, потому что предел в этом случае — тяговое усилие ребенка. В других приложениях, таких как автомобиль, маховик работает с заданной угловой скоростью и ограничен пространством, в котором он должен поместиться, поэтому цель состоит в том, чтобы максимизировать запасенную энергию на единицу объема. Поэтому выбор материала зависит от области применения.

В таблице ниже приведены расчетные значения материалов и комментарии по их применимости для маховиков. CFRP означает полимер, армированный углеродным волокном, а GFRP означает полимер, армированный стекловолокном.

Материал	Удельная прочность на разрыв ( k J k грамм ) { displaystyle left ( mathrm { frac {kJ} {kg}} right)}	Комментарии
Керамика	200–2000 (только сжатие)	Хрупкие и слабые при растяжении, поэтому устраните
Композиты: углепластик	200–500	Лучшая производительность — хороший выбор
Композиты: стеклопластик	100–400	Практически не хуже углепластика и дешевле
Бериллий	300	Лучший металл, но дорогой, сложный в работе и токсичный для станка
Высокопрочная сталь	100–200	Дешевле, чем сплавы Mg и Ti
Высокопрочные алюминиевые сплавы	100–200	Дешевле, чем сплавы Mg и Ti
Высокопрочные магниевые сплавы	100–200	Примерно равные характеристики стали и алюминиевых сплавов
Ti сплавы	100–200	Примерно равные характеристики стали и алюминиевых сплавов
Свинцовые сплавы	3	Очень низкий
Чугун	8–10	Очень низкий

В приведенной ниже таблице показаны расчетные значения массы, радиуса и угловой скорости для хранения 250 Дж. Маховик из углеродного волокна на сегодняшний день является наиболее эффективным; однако он также имеет самый большой радиус. В приложениях (например, в автомобиле), где объем ограничен, маховик из углеродного волокна может быть не лучшим вариантом.

Материал	Накопление энергии (Дж)	Масса (кг)	Радиус (м)	Угловая скорость (об / мин)	Эффективность (Дж / кг)	Плотность энергии (кВтч / кг)
Чугун	250	0.0166	1.039	1465	15060	0.0084
Алюминиевый сплав	250	0.0033	1.528	2406	75760	0.0421
Мартенситностареющая сталь	250	0.0044	1.444	2218	56820	0.0316
Композит: углепластик (40% эпоксидной смолы)	250	0.001	1.964	3382	250000	0.1389
Композит: стеклопластик (40% эпоксидной смолы)	250	0.0038	1.491	2323	65790	0.0365

Назначение и принцип работы маховика

Маховик представляет собой литой, хорошо сбалансированный и тяжелый чугунный диск со стальными зубьями на ободе для взаимодействия со стартером. Их называют венцом маховика или зубчатым венцом.

Часть, которая стала предметом этой статьи, — это передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии. Если коробка передач механическая, то на маховике стоит корзина сцепления, а если речь идет об автомобиле с «автоматом», то к нему подключается гидротрансформатор.

Как упоминалось выше, маховик является важной частью, мощность двигателя и количество цилиндров напрямую влияют на его точный вес. Этот элемент конструкции предназначен для аккумулирования энергии от коленчатого вала и одновременного создания необходимой инерции

Из 4-х тактов двигателя внутреннего сгорания он выполняет только одно полезное действие, а именно рабочий такт. Все остальные удары выполняются по инерции, и для этого достаточно маховика, который крепится к концу коленчатого вала.

Опишем более конкретно роль маховика:

1. Хорошая работа силовой установки.
2. Передача крутящего момента.
3. Нормальная функция сцепления.
4. Запустить двигатель. Для этого крутящий момент должен передаваться на вышеупомянутую коронную шестерню.

Принцип работы этой детали предельно прост. Крутящий момент, создаваемый коленчатым валом, прикладывается к первичному диску, что приводит к изгибу внутренней пружины.

Когда компрессия достигает необходимого значения, крутящий момент передается на второй диск. Продуманная конструкция подавляет значительные вибрации трансмиссии и, таким образом, значительно снижает нагрузку на трансмиссию.