Маховик в машине: равномерность и надежность работы двигателя

равномерность и надежность работы двигателя

08.08.2018
#Маховик

Маховик: равномерность и надежность работы двигателя

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

Роль и место маховика в двигателе

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

Работа поршневых ДВС неравномерна — в каждом из его цилиндров за два оборота вала совершается четыре такта, и в каждом такте скорость движения поршня различна. Для устранения неравномерности вращения коленвала одинаковые такты в разных цилиндрах разнесены во времени, также в состав КШМ вводится дополнительный узел — маховик, выполненный в виде массивного металлического колеса, зафиксированного на задней части коленвала.

Маховик решает несколько ключевых задач:

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

Маховик в сборе с коленчатым валом двигателя

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

Типы и устройство маховых колес

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

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

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

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

Облегеченный маховик

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

Двухмассовые маховики имеют гораздо более сложную конструкцию — в их состав входят различные по устройству и принципу действия гасители крутильных колебаний и демпферы. В простейшем случае этот узел состоит из двух дисков (ведомого и ведущего), между которыми располагается гаситель крутильных колебаний — одна или несколько дуговых (свернутых в кольцо или изогнутых дугой) витых пружин. В более сложных конструкциях между дисками располагается ряд шестерен, которые выполняют роль планетарной передачи, а количество пружин может достигать десятка и более. Двухмассовый маховик, как и обычный, монтируется на хвостовик коленчатого вала и удерживает на себе сцепление.

Конструкция двухмассового маховика

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

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

Вопросы выбора, замены и обслуживания маховика

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

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

В демпферных маховиках зачастую возникают более сложные неисправности — поломка или полное разрушение дуговых пружин, износ подшипников, износ трущихся деталей дисков и т.д. В большинстве случаев двухмассовый маховик не подлежит ремонту, а заменяется в сборе. В отдельных ситуациях возможна замена венца и подшипников, но эти работы лучше доверять специалистам. Диагностика демпферного маховика проводится как на двигателе, так и на снятой детали. В первую очередь проверяется угол отклонения ведомого маховика и люфт, если угол слишком большой или, напротив, маховик заклинил, то деталь должна быть заменена.

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

Другие статьи

#Планка генератора

Планка генератора: фиксация и регулировка генератора автомобиля

14. 09.2022 | Статьи о запасных частях

В автомобилях, тракторах, автобусах и иной технике электрические генераторы монтируются к двигателю посредством кронштейна и натяжной планки, обеспечивающей регулировку натяжения ремня. О планках генератора, их существующих типах и конструкции, а также выборе и замене этих деталей — читайте в статье.

#Переходник для компрессора

Переходник для компрессора: надежные соединения пневмосистем

31.08.2022 | Статьи о запасных частях

Даже простая пневматическая система содержит несколько соединительных деталей — фитингов, или переходников для компрессора. О том, что такое переходник для компрессора, каких типов он бывает, зачем необходим и как устроен, а также о верном подборе фитингов для той или иной системы — читайте в статье.

#Стойка стабилизатора Nissan

Стойка стабилизатора Nissan: основа поперечной устойчивости «японцев»

22.06.2022 | Статьи о запасных частях

Ходовая часть многих японских автомобилей Nissan оснащается стабилизатором поперечной устойчивости раздельного типа, соединенным с деталями подвески двумя отдельными стойками (тягами). Все о стойках стабилизатора Nissan, их типах и конструкции, а также о подборе и ремонте — читайте в данной статье.

#Ремень приводной клиновой

Ремень приводной клиновой: надежный привод агрегатов и оборудования

15.06.2022 | Статьи о запасных частях

Для привода агрегатов двигателя и в трансмиссиях различного оборудования широко применяются передачи на основе резиновых клиновых ремней. Все о приводных клиновых ремнях, их существующих типах, особенностях конструкции и характеристиках, а также о правильном выборе и замене ремней — читайте в статье.

Вернуться к списку статей

Что такое маховик?

Главная

»  

Информация

»  

Статьи

»  

ЗАПЧАСТИ

»  

Двигатель

»  

Основные элементы двигателя

»  
Что такое маховик?

• 14421 просмотр

Посмотреть маховик в каталоге «АВТОмаркет Интерком»

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

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

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

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

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

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

+7 (351) 240-85-85
Многоканальный

+7 (351) 220-18-88
Интернет-магазин

Что такое маховик и для чего он?

• двигатель

Обновлено 11 окт. 2019 г.

Джейсон Унрау

Механическая коробка передач может показаться базовой механической конструкцией.

Вы делаете всю работу по переключению передач, не так ли?

Но чего вы не видите, так это всех частей, которые постоянно находятся в движении, чтобы держать машину под вашим контролем.

Одной из таких деталей является маховик. В автомобиле с механической коробкой передач маховик выполняет важную функцию.

Давайте подробнее рассмотрим, что такое маховик, что он делает и что может выйти из строя.

A КОНСТРУКЦИЯ МАХОВИКА

В механической коробке передач маховик представляет собой толстый металлический диск.

Обычно изготавливается из чугуна, стали или, в некоторых случаях, алюминия.

Чрезвычайно жесткий, чтобы предотвратить изгиб или деформацию во время использования.

Край маховика имеет ряд зубьев шестерни, которые входят в зацепление со стартером двигателя.

Маховик прочно прикреплен болтами к фланцу коленчатого вала со стороны трансмиссии внутри корпуса колокола.

На стороне, обращенной к механической коробке передач, поверхность отшлифована так, чтобы за нее мог зацепиться диск сцепления.

ЧТО ДЕЛАЕТ МАХОВИК

Но что делает маховик? На самом деле у него несколько разных целей:

• Маховик обеспечивает массу для инерции вращения, чтобы двигатель вашего автомобиля работал. В противном случае двигатель заглохнет, как только вы отпустите педаль акселератора.
• Балансирует двигатель. Маховик специально утяжелен для коленчатого вала автомобиля, чтобы сгладить шероховатость, вызванную даже небольшим дисбалансом.
• Позволяет использовать электрический стартер. Стартер зацепляет кольцо стартера на краю маховика, чтобы начать вращение двигателя.
• Что наиболее важно для водителей, так это то, что маховик соединяет двигатель с трансмиссией через сцепление для передачи мощности на колеса.

Когда нога находится на педали сцепления, диск сцепления отсоединяется от маховика.

Так автомобиль может стоять на холостом ходу с включенной передачей или как автомобиль может остановиться на инерции.

Но при отпускании педали диск сцепления плотно прижимается к маховику.

Когда это происходит, входной вал коробки передач вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал двигателя.

КАКИЕ ПРОБЛЕМЫ МОГУТ БЫТЬ С МАХОВИКОМ?

Благодаря своей сверхпрочной конструкции маховик чрезвычайно долговечен.

Это не значит, что проблем не может быть, просто они случаются реже.

Одной из наиболее распространенных проблем с маховиком является загрязнение.

Негерметичный задний сальник коленчатого вала или передний сальник первичного вала трансмиссии может привести к попаданию масла на маховик.

Вызывает проскальзывание сцепления, чрезмерное трение и нагрев.

Это может привести к короблению или горячим точкам, создающим вибрацию при зацеплении и ускорении.

В крайне редких случаях маховик может треснуть из-за интенсивного использования в высокопроизводительных или большегрузных автомобилях.

РАСХОДЫ НА РЕМОНТ МАХОВИКА

Иногда поверхность маховика можно восстановить, чтобы восстановить плоскую, ровную поверхность для сопряжения сцепления, если проблема связана с короблением или горячими точками.

Если шлифовка маховика невозможна, замена является единственным другим ремонтом.

Замена поверхности маховика в среднем стоит от 500 до 650 долларов за соответствующий труд.

Если требуется замена маховика, средняя стоимость ремонта составляет от 700 до 1200 долларов в зависимости от марки и модели.

Также самое время заменить сцепление, если приближается время его замены.

Если вам нужна замена маховика, вы можете найти качественных местных механиков на AutoGuru.

Лучший бит? Вы можете получить быстрые котировки и забронировать все это в режиме онлайн!

Автор:

Джейсон Унрау

Джейсон — канадский автор автомобильных статей, работавший в сфере автосервиса, но с детства увлеченный автомобилями и механикой.

Одной из его первых машин была Mazda RX-7 80-го года выпуска, которой очень не хватает до сих пор. Ford Torino GT 68-го года, универсал Ford Country Squire Woodie 1966-го и Suzuki GSX-R 750 1996-го года побывали в его парке автомобилей, мотоциклов и грузовиков за последние два десятилетия.

Гордость и радость Джейсона находится в стадии сборки — кабриолет Mazda RX-7 88 года выпуска с турбонаддувом. Также в его резюме есть официальная сертификация CASCAR.

Почему важны маховики и какие существуют типы?

Похожий на большой тяжелый диск, расположенный между коленчатым валом и системой сцепления, маховик играет жизненно важную роль в передаче мощности любого двигателя

Напомнить позже

Простое, но эффективное устройство, маховик в вашем автомобиле является жизненно важной частью трансмиссии, которая творит чудеса с передачей мощности от двигателя. Он напоминает большой тяжелый диск, соединенный с концом коленчатого вала и взаимодействующий с диском сцепления для передачи привода на колеса.

Физика маховика означает, что ему требуется большой крутящий момент, чтобы заставить его вращаться, но, в свою очередь, ему также нужен большой крутящий момент, чтобы замедлить его, а это означает, что он очень эффективно сохраняет угловой момент. Это делает маховик простым устройством накопления энергии, и когда он установлен на хвостовой части коленчатого вала, он использует сохраненную энергию вращения для сглаживания подачи мощности от двигателя.

Когда поршни совершают возвратно-поступательное движение, они создают разные силы и крутящие моменты на каждой стадии цикла двигателя. Наибольший крутящий момент возникает во время рабочего такта, когда поршень сильно толкается вниз, быстро вращая коленчатый вал.

Без маховика, прикрепленного к концу коленчатого вала, вращение было бы неравномерным, с быстрым вращением в рабочем такте, за которым следовало бы 540 градусов относительно невысокой скорости вращения каждого поршня. Таким образом, маховик использует свою высокую инерцию вращения (свое сопротивление изменениям скорости вращения), чтобы выровнять передачу крутящего момента, чтобы коленчатый вал вращался более постоянно и плавно.

Поскольку вес маховика является ключевым фактором в его энергосбережении, сама масса большого куска, расположенного на конце коленчатого вала, оставляет место для некоторых модификаций. Облегченные маховики стали основным продуктом в автоспорте и модифицированных дорожных автомобилях, сразу изменив динамику двигателя. Облегчение достигается путем удаления лишнего материала с существующего маховика (в более старых вариантах, сделанных из чугуна) и его балансировки или путем покупки вторичного маховика (обычно сделанного из стали), разработанного специально для данного автомобиля.

Уменьшенная масса означает, что маховик вращается намного легче под действием мощности двигателя. Это делает его идеальным для ускорения на низших передачах, когда обороты двигателя должны быстро изменяться, и является популярной модификацией для автомобилей, жаждущих более динамичной трансмиссии.

Облегченный маховик Mazda MX-5 с простыми вырезами для уменьшения массы

Отсутствие инерции в облегченном маховике также означает, что обороты двигателя очень быстро падают при переключении на более высокую передачу (вместо зависания) и увеличиваются при малейшем щелчок педали акселератора для плавного переключения на более низкую передачу с помощью согласования оборотов. Хотя плавность оборотов двигателя может быть немного нарушена в результате уменьшения массы, резкие характеристики оборотов делают это снижение веса обычной темой для автомобилей, модифицированных для автоспорта.

Другим типом является двухмассовый маховик , который работает в обратном направлении по сравнению с облегченным вариантом, вводя в бой вторичный кусок материала. Так в чем смысл его добавления?

Когда двигатель совершает возвратно-поступательные движения, циклы создают большое количество нежелательной вибрации, которая может нарушить работу других компонентов в дальнейшем. Эти вибрации различаются по частоте в зависимости от количества имеющихся цилиндров и их ориентации.

Например, балансировка двигателя, используемая в рядной шестерке, создает очень небольшие неблагоприятные вибрации, поскольку первичные и вторичные силы, создаваемые в двигателе, компенсируют друг друга. С другой стороны, одно- и двухцилиндровые двигатели создают большое количество вибраций из-за присущей им неуравновешенности. Возникающие в результате вибрации передаются от коленчатого вала к коробке передач и могут нарушить переключение передач и общую работу коробки передач.

Внутренности хорошо зарекомендовавшего себя двухмассового маховика

Двухмассовый маховик делает все возможное, чтобы бороться с этими вибрациями, гася их воздействие с помощью двух масс и комбинации пружин. Одна масса связана с коленчатым валом, а другая с коробкой передач.

Первичная масса образует большой диск, который вращается вместе с коленчатым валом, а вторичная масса представляет собой меньший диск, находящийся внутри него. Пружины физически соединяют две массы, поэтому, когда основная масса вращается, пружины влияют на вторичную массу, которая также вращается. Пружины являются ключевым компонентом, поскольку они максимально уравновешивают любые неприятные вибрации, прежде чем они достигнут вторичной массы и трансмиссии.

Маховики должны были идти в ногу с тенденцией последних лет к уменьшению размеров из-за отсутствия цилиндров, вызывающих нежелательные неравномерности частоты вращения коленчатого вала и высокий уровень вибрации. Это ускорило разработку подобных двухмассовых маховиков со стандартными одномассовыми агрегатами, позволяющими по сравнению с ними создавать громкую и дребезжащую трансмиссию.