Всё про маховик двигателя

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

Функции маховика ДВС

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

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

Гашение колебаний двухмассовым маховиком

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

Маховик с корзиной сцепления

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

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

Вибрация маховика зависит от работы двигателя

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

Конструкция маховика

Конструкция двухмассового маховика

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

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

Сплошной маховик

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

Варианты размещения пружин

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

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

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

Эксплуатация маховика и возможные неисправности

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

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

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

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

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

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

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

Можно ли ремонтировать и восстанавливать маховик?

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

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

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

Маховик двигателя: принцип работы и возможные неисправности

Эта простая деталь играет существенную роль в работоспособности двигателя. Маховик представляет собой обычный металлический диск со значительным весом. За счет этого ему и удается накапливать инерционный момент.

Принцип работы и назначение маховика

Маховик — деталь, позволяющая передавать крутящий момент от коленвала двигателя внутреннего сгорания трансмиссии. Представляет собой литой тяжеловесный диск с зубчатой кромкой, необходимой для сцепления со стартером. Отличается хорошей балансировкой. У автомобилей с механической коробкой передач на нем крепится корзина системы сцепления, на автоматических КПП на этой детали размещен гидротрансформатор.

Размер и масса маховика зависят от мощности ДВС и количества цилиндров. Именно за счет большого веса удается накопить необходимую энергию и инерционный момент. Это необходимо для того, чтобы обеспечить работу двигателя. Практически на всех автомобилях стоят моторы четырехтактного типа. Принцип действия таких установок основан на том, что рабочий ход поршня под воздействием расширяющихся продуктов сгорания топлива приходится только на один такт. Остальные 75% времени коленвал вращается вхолостую именно за счет маховика.

Отметим следующие основные функции маховика:

• Запуск двигателя в работу, для чего на эту деталь передается крутящий момент от стартера.
• Передача момента от коленчатого вала через сцепление к трансмиссии.
• Обеспечение плавной работы силового агрегата.

Работает маховик по следующему принципу: при передаче момента от коленвала происходит сжатие расположенной внутри детали пружины. При достижении определенного усилия энергия передается на вторую часть маховика и обеспечивает вращение трансмиссии. Такая конструкция позволяет снизить нагрузку на нее и обеспечивает гашение колебаний коленвала.

Классификация маховиков

Конструкторы определяют следующую классификацию маховиков:

• Двух- и одномассовые.
• Облегченные.
• Сплошные.

Одномассовый — цельнолитая деталь, обладающая самой простой конструкцией. Благодаря этому, обладает хорошей надежностью, стоит недорого. Представляет собой диск диаметром 30–40 сантиметром с посадочным монтажным отверстием, сделанным по принципу ступицы. На наружной части предусмотрена кольцевая контактная площадка и место для крепления сцепления.

Для автомобилей с двигателями, отличающимися высокой мощностью, используют двухмассовые маховики. Представляют собой пару дисков, размещенных в едином корпусе. Сцепление между ними обеспечивается за счет пружинной демпфирующей системы. Среди преимуществ такой конструкции отмечают:

• Возможность плавного переключения передач.
• Снижение износа трансмиссии, увеличение эксплуатационного ресурса синхронизаторов.
• Предотвращение толчков и ненужных колебаний.

Двигатели с маховиками такого типа считаются более экономичными.

Если требуется сделать автомобиль более динамичным, повысить чувствительность к нажатию на педаль газа, в ходе тюнинга устанавливают маховики облегченного типа. Благодаря снижению веса, удается уменьшить инерционный момент, увеличить производительность ДВС. Стоит отметить, что установка таких деталей возможна не на все силовые агрегаты.

Преимуществами конструкции такого класса считают возможность уменьшить габариты двигателя без потери мощности. За счет этого удается обеспечить стабильную работу ДВС даже на минимальных оборотах.

Неисправности и схема возможного ремонта

Эта деталь постоянно работает под высокой нагрузкой. По этой причине наблюдается значительный износ и деформация. Если говорить об одномассовых модификациях, то слабым местом признан зубчатый венец маховика, который подвержен серьезному износу и разрушению.

Стоит отметить, что при разрушении диска или появлении трещин отремонтировать маховик не представляется возможным. Помогает только замена. С демонтажем обычно проблем не возникает. А вот при установке приходится помучаться. Для монтажа деталь придется нагреть, потребуется менять и болты-фиксаторы.

Определить, что одномассовый маховик вышел из строя можно по следующим характерным признакам:

• Появилась значительная вибрация, посторонние шумы, звуки.
• Становится сложно запустить двигатель внутреннего сгорания, сделать это с первой попытки не удается.
• Появились проблемы с работоспособностью сцепления.

Отремонтировать двухмассовые маховики еще сложнее. В большинстве случаев выходят из строя подшипники, разрушаются пружины и другие детали, на которые постоянно воздействуют силы трения. Один из основных признаков неисправности — ощутимая вибрация при пуске двигателя. Она будет чувствоваться, если положить ладонь на ручку коробки передач.

Дополнительно появляются толчки при переключении скоростей, при работе в режиме холостого хода становятся слышными посторонние шумы. Специалисты считают, что такой маховик можно починить, но это трудоемкий процесс, поэтому в большинстве случаев все-таки выбирают замену.

Маховик — одна из наиболее важных деталей, обеспечивающей сцепление двигателя и трансмиссии. По этой причине обращайте внимание на его состояние. Если упустить неисправность, это станет причиной более серьезных поломок и потребуется дорогостоящий ремонт ДВС и других систем автомобиля.

Двигатель

— Что делает маховик и с чем он связан?

Задавать вопрос

спросил
7 лет, 3 месяца назад

Изменено
3 года, 6 месяцев назад

Просмотрено
120 тысяч раз

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

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

• Все это слетает с маховика?

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

• Как это связано с этими другими вещами?

• двигатель
• сцепление
• теория двигателя
• коленчатый вал
• маховик

0

Маховик служит четырем основным целям (в большинстве транспортных средств):

• Он обеспечивает массу для инерции вращения, чтобы поддерживать движение двигателя
• Специально утяжелен для балансировки коленчатого вала
• Обеспечивает запуск двигателя (пусковое кольцо)
• Обеспечивает соединение для передачи мощности между двигателем и трансмиссией (наряду со сцеплением также служит средством прерывания потока мощности)

Другим таким элементом, как маховик, является гибкая пластина. Это тонкая пластина, которая соединяет двигатель с гидротрансформатором в автоматических коробках передач. Хотя он обеспечивает запуск, соединение и балансировку маховика, он сам по себе не имеет достаточной массы, чтобы обеспечить инерцию вращения. В этом случае гидротрансформатор обеспечивает это для двигателя.

10

Это дополнение к ответу Полстера.
Вот анимация

Серый диск — это маховик

Википедия дает хороший общий план —

Маховик представляет собой вращающееся механическое устройство, используемое для накопления энергии вращения. …
— Обеспечение непрерывной энергией, когда источник энергии прерывистый. Например, маховики используются в поршневых двигателях, потому что источник энергии, крутящий момент от двигателя, является прерывистым.
— Доставка энергии со скоростью, превышающей возможности непрерывного источника энергии. Это достигается за счет накопления энергии в маховике с течением времени, а затем быстрого высвобождения энергии со скоростью, превышающей возможности источника энергии.
— Управление ориентацией механической системы. В таких приложениях угловой момент маховика намеренно передается в виде крутящего момента на механическую систему крепления, когда энергия передается на маховик или от него, тем самым заставляя систему крепления поворачиваться в желаемое положение.

В нашем случае пункт 1 больше служит для обеспечения плавной работы двигателя за счет минимизации ускорений/торможений коленчатого вала между включениями цилиндров в НЕЙТРАЛЬНОМ положении.
Пункт 2. используется в системах рекуперации механической кинетической энергии.

Последствия высокого ИМ

1. Замедленная реакция двигателя — при отключении от трансмиссии. (медленнее для переключения передач для профессиональных кейсов)
2. Является дополнительной вращающейся массой для ускорения при подключении к трансмиссии.
   Спецификация маховика зависит от множества факторов, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров (чем больше, тем равномернее распределяется рабочий ход), число оборотов в минуту и ​​т. д.
   Это также зависит от вариантов использования, например, как и в гонках, с этим можно было бы фактически покончить, поскольку минимальное время тратится на неподвижное транспортное средство и между передачами.

Маховик представляет собой вращающееся механическое устройство, используемое для накопления энергии вращения. … — Обеспечение непрерывной энергией, когда источник энергии прерывистый. Например, маховики используются в поршневых двигателях, потому что источник энергии, крутящий момент от двигателя, является прерывистым.

Что такое маховик? Функция, приложения и уравнение для запасенной энергии

Маховик или инерционное колесо, используемое в машине, действует как временный резервуар энергии, который накапливает энергию, когда подача энергии больше, чем требуется для работы, и высвобождает накопленную энергию, когда мощность подачи не соответствует потребностям. В случае двигателей внутреннего сгорания крутящий момент на коленчатом валу колеблется в течение одного полного рабочего цикла, что вызывает изменение угловой скорости вала. Для получения равномерного крутящего момента на конце вала предусмотрена инерционная масса, известная как маховик. Энергия, запасенная в маховике, пропорциональна квадрату угловой скорости.

Маховик в двигателе

Маховик установлен на одной стороне коленчатого вала трансмиссии, чтобы уменьшить дисбаланс вращательного усилия на коленчатом валу. В случае четырехтактного двигателя в каждом цилиндре создается один рабочий такт за два оборота коленчатого вала. Маховик хранит эту энергию в виде кинетической энергии и обеспечивает ее в других тактах (сжатие, впуск и выпуск) для непрерывной работы двигателя. Поэтому при отсутствии маховика вращение коленчатого вала стало пульсирующим; и когда интервал рабочего такта становится таким же продолжительным, как и в режиме холостого хода, двигатель останавливается.

Маховик в сборе с коленчатым валом должен быть динамически сбалансирован. Динамически неуравновешенный узел вызывает вибрацию коленчатого вала, а также большую нагрузку на коленчатый вал и подшипник.

• Маховик только уменьшает колебания скорости. Не поддерживает постоянную скорость.
• Маховик нельзя использовать для регулирования изменения скорости, вызванного изменением нагрузки. Чтобы узнать о регулировании скорости при переменной нагрузке Прочтите: Что делает регулятор?

— Сравнение маховика и регулятора

Функции и применение маховика

9001 7 Сохраняет значительное количество энергии и высвобождает ее при необходимости.
1. Маховик иногда используется для подачи прерывистых импульсов энергии. Передача энергии, превышающей возможности машины, путем передачи энергии на маховик с течением времени, а затем ее быстрое высвобождение, например: Клепальные машины
2. Уменьшить колебания крутящего момента, сделать вращение коленчатого вала равномерным.
3. Маховик позволяет продолжить движение механизма через мертвую точку.