Назначение маховика: двухмассовый, устройство и принцип работы

Венец маховика: назначение, конструкция, изготовление

В состав многих современных двигателей входит маховик – массивное колесо из металла с зубчатым ободом. За счет большой массы маховик накапливает кинетическую энергию вращательного движения, которую затем передает коленвалу двигателя. За передачу крутящего момента от стартера к коленчатому валу отвечает насаженный на маховик зубчатый венец – рассмотрим подробнее этот элемент.

Назначение зубчатого венца

Зубчатый венец, или обод – важнейший элемент маховика поршневых ДВС. Деталь представляет собой кольцо большого диаметра с зубьями, обеспечивающими зацепление диска с шестерней стартера. Именно благодаря зубчатому ободу маховик передает крутящий момент от системы пуска двигателя к КШМ. При помощи зубчатого венца маховик накапливает кинетическую энергию во время работы двигателя, а после выключения системы обод выступает дополнительной массой металлического диска.

Несмотря на простоту конструктивного исполнения, обод маховика играет значительную роль в работе системы ДВС, а потому изготовление зубчатого венца следует доверять только надежным и квалифицированным специалистам.

Особенности зубчатых венцов маховика

В промышленности широко применяются маховики двух типов – со съемным и несъемным зубчатым ободом. Наиболее востребованы маховики со съемным венцом – такая конструкция отличается большей простотой и надежностью, она ремонтопригодна и экономически выгодна. Именно для таких маховиков можно отдельно изготовить зубчатые венцы.

Конструкции всех венцов достаточно схожи и отличаются простотой: деталь представляет собой стальной обод с наружной зубчатой поверхностью, предназначенной для зацепления с зубьями шестерни. Благодаря такому исполнению венец напоминает зубчатую рейку, согнутую в кольцо. Съемный венец маховика в зависимости от условий эксплуатации изготавливается из различных марок стали, он жестко фиксируется на диске, в случае износа может быть отремонтирован или заменен на новый.

Монтаж зубчатого обода на маховик выполняется двумя способами:

• соединение посредством болтов – оптимально для мощных двигателей;
• напрессовка без вспомогательных крепежных элементов – подходит для небольших объемов двигателей, работающих на средней и малой мощности.

В зависимости от способа крепления внутренняя поверхность обода может быть гладкой (связь между венцом и маховиком обеспечивается силой трения) или предусматривать фланец с болтовыми отверстиями.

Когда требуется отремонтировать и заменить зубчатый венец

При интенсивной эксплуатации ДВС зубцы обода сильно изнашиваются, стачиваются и выкрашиваются – это не только ухудшает работу двигателя, но и провоцирует невозможность его запуска. Незначительный износ зубьев венца позволяет продолжить эксплуатацию детали – достаточно перевернуть обод, установив его целой стороной зубцов наружу. При повторном износе зубьев или при серьезном повреждении венца его следует заменить – для этого деталь изготавливается на заказ. Производство по индивидуальному заказу позволяет клиенту в короткий срок получить зубчатый венец маховика с идентичными характеристиками – новая деталь будет иметь аналогичный диаметр, число зубьев и модуль зацепления. 

краткое описание, виды, назначение и принцип работы

Все знают, что главная задача двигателя заключается в преобразовании энергии на крутящий момент. Передача его осуществляется через специальный маховик диска сцепления. Данный узел имеется в любом автомобиле. Как он устроен и функционирует? Обо всем этом и не только – далее в нашей статье.

Характеристика

При сгорании топливно-воздушной смеси образуется огромный выброс энергии. Взрыв сопровождается ходом поршня, который, в свою очередь, связан с коленчатым валом. Последний имеет на своем конце маховик. Именно он передает крутящий момент на коробку, а затем на колеса. Но между двигателем и КПП имеется еще одна деталь — корзина сцепления. Маховик передает крутящий момент неравномерно. Чтобы сгладить его, в устройстве имеется фрикционный диск. Благодаря последнему, автомобиль способен плавно трогаться и переключаться с повышенной на пониженную передачу (и наоборот).

Таким образом, маховик сцепления выполняет несколько функций:

• Обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала.
• Передает крутящий момент на трансмиссию.
• Выполняет запуск ДВС со стартера.

Последней характеристике уделим особое внимание. Вдоль окружности маховика имеются зубья (венец). Они входят в зацепление с бендиксом стартера. Когда водитель поворачивает ключ зажигания, ток поступает на электромотор. Муфта (бендикс) начинает входить в зацепление с венцом маховика. Коленчатый вал набирает обороты. Так производится успешный запуск двигателя.

Отметим, что сам маховик сцепления представляет собой круглый диск диаметром от 30 до 40 сантиметров. Располагается между корзиной сцепления и концом коленчатого вала. На втором конце вала есть шкив (при помощи ременной передачи задействуется ГРМ, система ГУРа и кондиционер). Существует 3 вида маховиков. Особенности каждого из них рассмотрим далее.

Сплошные

Эти маховики изготавливаются из чугунной стали. Имеют стальные зубья по внешней поверхности. Очень популярны в автомобильной промышленности. Устанавливаются на бюджетные модели.

Спортивные

Главное их достоинство – малый вес. По сравнению с предыдущим типом, такие маховики весят на полтора килограмма меньше. Так мотору легче крутиться до высоких оборотов. Однако инерция его тоже снижается — для повседневной эксплуатации такой элемент не подходит.

Двухмассовые

Они появились относительно недавно. Используются на автомобилях концерна «Ауди-Фольксваген». Также этот маховик называют демпферным. И если два предыдущих выполняют функцию только передачи крутящего момента, то двухмассовый также играет роль сцепления. Конструкция узла более технологична. Элемент гасит колебания и вибрации, снижает шумы и износ синхронизаторов. Идеально подходит для мощных современных двигателей. Почему сейчас используют именно такое сцепление? Двухмассовый маховик способен передать крутящий момент на коробку максимально плавно, за счет работы демпферных пружин. Вес узла на порядок ниже, чем у аналогов. Также элемент очень компактен.

Устройство

Маховик сцепления включает в себя несколько элементов:

• Пакет пружин.
• Планетарную шестерню.
• Радиальный подшипник.
• Упор пакета пружины.
• Разделительный «ползун».
• Вспомогательный корпус.
• Осевой подшипник.
• Кожух для смазки.

Все это помещено в главный корпус маховика.

Как работает

Рассмотрим принцип действия. Демпферный маховик сцепления имеет ступенчатый алгоритм работы. Сперва задействуется мягкий пакет пружин. Они влияют на запуск и выключение ДВС. Второй пакет имеет более жесткие пружины, благодаря чему обеспечивается демпфирование колебаний. Все вибрации от ДВС поглощаются именно этими пружинами.

Оба пакета соединяются при помощи двух подшипников скольжения:

• Упорного.
• Радиального.

О недостатках

Почему не на всех машинах снабжается комплект сцепления маховиком двухмассового типа? Первая причина – это сложность конструкции. В узле используется множество элементов (взять хотя бы два раздельных корпуса со своими пружинами), которые вдобавок заполняются особой смазкой. Если данный элемент выйдет из строя, замена сцепления маховика обойдется в 700-900 долларов. Следующий минус – низкий ресурс. Эти маховики редко доживают до ста тысяч. Они не любят активный режим езды с «кик-дауном». Резко бросать педаль сцепления и перегружать автомобиль здесь не получится, иначе долговечность и срок службы механизма останутся под вопросом. Такие авто не любят сложных маневров. Также это сцепление должно быть отрегулировано. Пробуксовка диска приводит к повышенному износу накладок. Если проблему не устранить вовремя, возрастает нагрузка на элементы КПП (в том числе на синхронизаторы). В один момент включение передач будет сопровождаться характерным хрустом. А при запуске наблюдается шум стартера. В таком случае маховик сцепления требует срочной диагностики. Чтобы к нему добраться, нужно снять не только стартер, но и саму трансмиссию. А это дополнительные затраты.

Что убивает маховик сцепления

Как отмечают отзывы, ресурс данного элемента составляет 100-150 тысяч километров. Специалисты говорят, что этот срок связан с неправильной эксплуатацией маховика сцепления. И дело не только в «кик-дауне». Часто владельцы (особенно на дизельных двигателях) выбирают самый низкий диапазон оборотов. По идее, это должно снизить нагрузку на мотор и уменьшить расход топлива. На практике уровень вибраций маховика возрастает. В работе постоянно задействуются демпферные пружины. Действуя под нагрузкой, они не выдерживают таких условий эксплуатации. Также на ресурс влияет количество запусков ДВС. Частая эксплуатация мотора в режиме старт/стоп увеличивает нагрузку на первый пакет пружин. Также вибрации возникают из-за перебоев в работе систем зажигания и впрыска. Это тоже сокращает ресурс маховика сцепления. Если это коммерческий транспорт, большое внимание уделяется перегрузам. Когда автомобиль нагружен больше нормы, возрастает нагрузка не только на КПП, но и на маховик сцепления. Он перегревается. Вылетают пружины. Они не терпят таких нагрузок.

Шумы при переключении

Многие владельцы сталкиваются с проблемой эксплуатации таких маховиков. Возникает шум при переключении передач. В этом случае специалисты отмечают износ осевого подшипника, который расположен между вторичным и первичным валом. Такое случается вследствие высокой нагрузки на узел. Также цвет маховика приобретает желтоватый оттенок. Износ усиливается из-за отсутствия смазки между корпусами. В итоге «ползунки», пружины и тарелки работают «на сухую». Проблема лечится только заменой узла в сборе.

Итак, мы выяснили, что собой являет маховик сцепления, как он устроен и как работает.

Что такое маховик? (Назначение, механизм и признаки неисправности) – Engineerine

Механические коробки передач могут показаться простыми механическими системами. Я имею в виду, это ваша обязанность переключать передачи, верно?

Но за кулисами есть несколько движущихся элементов, работающих вместе, чтобы ваш автомобиль оставался стабильным во время вождения. Примером такого компонента является маховик. При вождении автомобиля с механической коробкой передач ключевую роль играет маховик.

Давайте узнаем, что такое маховик, и посмотрим, как он работает, какие проблемы он может вызвать и как его исправить.

Содержание

Где находится маховик?

Качество вождения вашего автомобиля, его мощность и крутящий момент определяются его силовым агрегатом. Двигатель и трансмиссия вместе составляют трансмиссию.

Местоположение маховика

Трансмиссия включает в себя трансмиссию, мосты, раздаточную коробку, карданный вал, колеса и дифференциалы (как передние, так и задние). Эти детали создают крутящий момент и мощность, необходимые для движения автомобиля.

Маховик — одна из основных частей силового агрегата. Отказ маховика может иметь далеко идущие последствия для остальной части силового агрегата.

Что такое маховик?

Маховик

Маховик представляет собой тяжелый металлический диск, используемый в механических коробках передач. В его конструкции может использоваться чугун, сталь или даже алюминий. Это гарантирует, что он очень жесткий и жесткий, чтобы избежать изгиба или коробления во время использования.

Вокруг внешней кромки маховика имеется ряд зубьев шестерни, и здесь соединяется пусковой двигатель двигателя. Внутри корпуса колокола маховик крепится болтами к фланцу коленчатого вала со стороны трансмиссии.

Зубья маховика

Узел сцепления вашего автомобиля расположен за маховиком. Вот почему многие механики спорят о том, относится ли маховик к системе сцепления. В этом контексте важно помнить, что маховик может быть добавлен к двигателю для увеличения его выходной мощности и крутящего момента.

Есть ли в автоматической коробке передач маховик?

Вы могли заметить, что я неоднократно говорил, что маховик является неотъемлемой частью «ручной» трансмиссии. Значит ли это, что в АКПП отсутствует маховик? И что у него на месте?

Да, маховик отсутствует в автомобилях с автоматической коробкой передач; скорее, у них есть то, что известно как гибкие пластины. Таким образом, если ваш автомобиль с автоматической коробкой передач, вы можете расслабиться, читая симптомы неисправного маховика.

Источник: Dragzine – FlexPlate

Хотя маховики часто ассоциируются с механическими коробками передач, в некоторых механических коробках передач они не используются.

Теперь посмотрим, как работает маховик.

Как работает маховик?

Маховик на самом деле является накопителем энергии, но каким образом маховик хранит энергию? Вы можете думать об этом как о том, как работает механическая батарея. Маховики используются для хранения энергии в виде кинетической энергии, в отличие от химической формы, используемой батареями.

Анимация работы маховика + коленчатого вала

Но хранить энергию для чего? Это заставляет нас задуматься об основном назначении маховика. Но сначала давайте найдем проблему двигателя внутреннего сгорания в том, что у него нет маховика.

Двигатель внутреннего сгорания Проблема

Большинство двигателей, используемых в автомобилях, являются четырехтактными (впуск, сжатие, мощность и выпуск). Рабочий такт — единственный из четырех, который заставляет коленчатый вал вращаться.

Такт сжатия — это такт, предшествующий рабочему такту. И в отличие от относительно легкого хода коленчатого вала во время тактов выпуска и впуска, такт сжатия очень нагружает двигатель.

Без маховика, уравновешивающего ситуацию, коленчатый вал дрейфует во время тактов выпуска и впуска, замедляется во время такта сжатия, а затем резко ускоряется во время рабочего такта. Это может привести к нестабильному питанию и серьезным вибрациям.

Один из способов визуализировать это — представить вращение вращающегося вала с помощью ручки; в некоторых местах во время вращения вы сможете приложить большее усилие, чем в других. Однако, если к концу вала прикреплен тяжелый маховик, его крутящий момент может помочь вам вращать вал с более постоянной скоростью. Импульс вала будет поддерживать его движение, даже если вы отпустите ручку.

Источник: НАСА
Маховик с коленчатым валом и поршнями

Маховик Назначение

Зная, что основной проблемой двигателей была вибрация и неравномерность хода, назначение маховика понятно: он используется для сглаживания процесса сгорания. Но это еще не все:

1- Запуск двигателя:

Чтобы облегчить запуск двигателя, по окружности маховика врезаны зубья шестерни. Когда ключ поворачивается, крошечная шестерня, известная как шестерня Бендикса в пусковом двигателе двигателя, входит в зацепление с маховиком.

Маховик в зацеплении с шестерней Bendix

Запуск двигателя включает в себя серию механических процессов, первым из которых является цикл сжатия, который инициируется комбинацией шестерни Bendix/стартера, которая вращает маховик. Как только двигатель заработает, шестерня Bendix втянется, позволяя маховику свободно вращаться.

2-скоростное сглаживание:

Когда двигатель работает, движение поршня вверх-вниз преобразуется во вращение коленчатым валом. Однако это движение неравномерно, поскольку мощность создается только дважды (4-цилиндровый двигатель) или четыре раза (8-цилиндровый двигатель) за один оборот двигателя.

Инерция, создаваемая массой маховика между поршнями, поддерживает скорость вращения коленчатого вала, обеспечивая плавную и эффективную работу двигателя.

3- Снижение вибрации:

Каждый раз, когда поршень срабатывает, он срабатывает под углом к ​​коленчатому валу, вызывая тряску и вибрацию двигателя. Это раскачивание уменьшается за счет массы маховика, что также способствует размещению двигателя на опорах и снижает общую вибрацию автомобиля.

4- Снижение напряжения:

Маховик снижает износ остальной части трансмиссии, регулируя движение и скорость двигателя. В карданном валу используются универсальные шарниры, которые постоянно меняют угол наклона при повороте автомобиля; валы двигателя и трансмиссии параллельны друг другу, а муфты между осью и коробкой передач — нет. При использовании маховика значительно снижается нагрузка на суставы.

Симптомы неисправности маховика

Обращайте внимание на любые из этих симптомов в автомобиле с механической коробкой передач и постарайтесь решить проблему как можно скорее, чтобы ситуация не ухудшилась.

Передача переходит в нейтральное положение или проскальзывает:

При переключении передач во время движения коробка передач иногда может проскальзывать. Это происходит, когда ясно, что двигатель не передает мощность на колеса.

Изношенные зубья маховика

В этой проблеме обычно виновато изношенное сцепление. Маховик также со временем изнашивается из-за скользящей муфты. Нажимной диск может начать издавать скрежещущие звуки, а маховик и другие компоненты узла сцепления могут деформироваться или разрушиться из-за перегрева.

Вибрация педали сцепления:

При использовании сцепления вы можете почувствовать вибрацию педали или пола автомобиля. Эти вибрации указывают на проблему с креплениями пружины маховика. Если вы знакомы с работой сцепления, то знаете, что пружинный механизм помогает гасить вибрации.

Запах гари из сцепления:

Этот запах возникает при неправильной работе сцепления, будь то неисправный маховик или начинающий водитель. Облицовка сцепления часто изготавливается из звукопоглощающих материалов.

Источник: Dragzine
Накладка сцепления

При неправильном использовании сцепления трение между накладками приводит к нагреванию поверхности и, в конечном итоге, к ее обледенению. Это приведет к сильному, резкому, едкому запаху.

Перетаскивание сцепления:

Это обратное явление, когда сцепление проскальзывает. Сцепление не будет полностью отпущено. При переключении на более высокие передачи слышен скрежет, а запуск автомобиля на первой передаче может быть невозможен.

Неисправный маховик не вызывает торможение сцепления. Это подшипник или втулка маховика или коленчатого вала в сборе.

Регулярная вибрация:

Сцепление не включается плавно. Но вместо этого он «скачет» по маховику. Сцепление многократно сжимается и отпускается, создавая впечатление заикания или вибрации.

Чаще всего это происходит при трогании с места, хотя может возникнуть на любой передаче. В дребезге сцепления не всегда виноват маховик; изношенный или треснутый нажимной диск, диск сцепления, выжимной подшипник или загрязнение маслом из-за протекающего двигателя или коробки передач — все это общие подозрения.

Заключение

Маховик — очень важная часть трансмиссии вашего автомобиля, обеспечивающая плавное и сбалансированное вождение. Без него вам будет трудно переключать передачи или даже заводить машину.

Всегда следите за симптомами, которые мы перечислили в этой статье, чтобы решить любую проблему, возникающую с маховиком, прежде чем она станет еще хуже.

голосов

Рейтинг статьи

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 вращательной силы 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 переменной нагрузкой. Чтобы узнать о регулировании скорости при переменной нагрузке Прочтите: Что делает регулятор?

— Сравнение маховика и регулятора

Функции и применение маховика

1. Сохраняет значительное количество энергии и высвобождает ее при необходимости.
2. 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 станки
3. Уменьшить колебания крутящего момента, сделать вращение коленчатого вала равномерным.
4. Маховик позволяет продолжить движение механизма через мертвую точку.
5. Обеспечивает балансировку коленчатого вала двигателя.
6. Маховики облегчают преодоление кратковременных перегрузок, например, запуск двигателя с места.

Уравнение запасенной энергии в маховике

Кинетическая энергия, запасенная в маховике, зависит от угловой скорости и момента инерции массы.