Маховик из чего состоит – Двухмассовый маховик. Что это такое, принцип работы. Поломки и ремонт, будет и видео версия — Cheholshop.ru

Содержание

Материал для маховика — Libtime

Главная
Наука
Материал для маховика

Елена Голец27 Октябрь 2016 6960 Материал для маховика —это для примера. С таким же успехом можно было задать вопрос: из какого материала делать ракеты и теннисные ракетки, лодки и шесты для прыжков, топливные баки и корпуса автомобилей? И ответить: рациональнее всего из композитов.

Что такое маховик

Что такое маховик и для чего он нужен? В политехническом словаре за 1977 год сказано, что маховик — это колесо с массивным ободом, устанавливаемое на валу машины с неравномерной нагрузкой для выравнивания ее хода. Если иметь в виду только эту цель, то для изготовления маховиков целесообразно выбирать как можно более тяжелый материал, чтобы они справлялись со своей задачей при сравнительно небольших размерах. Маховик — колесо с массивным ободом. С тех пор роль маховиков в технике существенно расширилась. Во всяком случае, приведенное определение явно неполное. Сегодня повышенный интерес к маховикам связан не только и не столько с их традиционным использованием для выравнивания нагрузки на валах поршневых двигателей, компрессоров, насосов и других машин, сколько с проблемой рекуперации механической энергии, то есть использования энергии, погашаемой при торможении машин. Суть проблемы состоит в следующем. Движущиеся поезда, автомобили, трамваи, троллейбусы, автобусы периодически (и довольно часто) нужно останавливать. Для этого, как известно, служат тормоза. Но при каждом торможении кинетическая энергия транспортного средства переходит в тепло, нагревая тормозные колодки, диски и безвозвратно рассеиваясь в окружающей среде. При современном энергетическом кризисе такое расточительство недопустимо. Как показывают подсчеты, примерно половина энергии, развиваемой двигателями, теряется при торможении.

Маховик — аккумулятор механической энергии

Вот маховики-то и могут помочь резко снижать эти потери.
Маховик — аккумулятор механической энергии, то есть устройство, позволяющее накапливать механическую энергию, хранить ее и при необходимости опять выделять. Если массивный маховик заставить вращаться с большой скоростью, он может за счет своей инерции развить мощность, достаточную для того, чтобы привести в движение автобус или поезд. Это его свойство и навело на мысль: вместо того, чтобы тратить кинетическую энергию машины на нагрев тормозов, ее нужно расходовать на раскручивание маховика, установленного на машине. Маховик — аккумулятор механической энергии. При торможении маховик накапливает энергию, а когда возникнет необходимость снова тронуться с места, эта энергия будет передаваться с помощью специальных механизмов на ведущие колеса. Иными словами, разгон будет осуществлять энергия, накопленная при торможении. Это позволит на 30— 50 % сэкономить горючее, значительно уменьшить количество токсичных выхлопных газов, повысить проходимость. В наше время все это настолько важно, что имеет прямой смысл заняться разработкой транспортных средств, снабженных маховиками, которые играют роль дополнительных источников энергии. И во всем мире такими разработками усиленно занимаются. Основное требование, предъявляемое к маховику, вытекает из его назначения: он должен накапливать при вращении как можно больше энергии. Если маховик представить в виде тонкого кольца, величина этой энергии Е оценивается формулой:

Е=0,5 mV², (1)

где m— масса кольца, V — линейная скорость его вращения. Из этой формулы следует, что для увеличения энергоемкости маховик следует делать как можно тяжелее и вращать с максимально возможной скоростью.

Какой применить материал для маховика

Возникает вопрос, какой применить материал для маховика? Нужно взять материал с максимально высокой плотностью γ, чему соответствует вольфрам, плотность которого 19 300 кг/м³. Большую плотность имеют только осмий (γ=22 500 кг/м³), иридий (γ=22 400 кг/м³) и платина (γ=21 450 кг/м³), но это очень дорогие металлы. Рассмотрим вариант применения вольфрама. До какой скорости можно раскручивать маховик? Ясно, что не до бесконечно большой. Предельная скорость вращения ограничена прочностью материала. Известно, что при достижении определенной скорости вращения маховик может разорваться. Поскольку эти скорости составляют десятки и сотни метров в секунду, от такого разрушения ничего хорошего ждать не приходится. В лучшем случае дело кончится поломкой вала и ходовой части машины. Но при разрыве маховика разлетающиеся с огромной скоростью обломки могут разрушить близлежащие постройки и, что самое страшное, привести к человеческим жертвам. Так что допускать разрушения ни в коем случае нельзя.

Какие силы разрывают маховик

Знаете ли вы, какие силы разрывают маховик? Часто можно услышать ответ: си

libtime.ru

Маховик двигателя

Что такое маховик двигателя и какие функции он выполняет? На эти вопросы ответим в этой статье.

Маховик относится не к одной, а сразу ко многим системам двигателя. При этом на него возлагается огромная ответственность, ведь маховик выполняет целый ряд важных функций, а именно:

Уменьшение количества неравномерностей, возникающих при вращении коленчатого вала;

Передача к коробке передач крутящего момента, исходящего из силовой установки. Маховик является главным диском сцепления;
Передача на коленчатый вал из стартера крутящего момента.

Маховик устроен таким образом, что он отдает и принимает, а также накапливает кинетическую энергию, благодаря чему и происходит сглаживание пульсаций крутящего момента. Чем большим числом цилиндров оснащается мотор, тем большее количество времени в каждом из цилиндров занимает рабочий ход. Как итог, силовая установка обладает более равномерным крутящим моментом, а также снижается общая масса маховика.

Крепление маховика происходит недалеко от заднего подшипника в торце коленчатого вала. Именно коренной подшипник считается одним из мощнейших во всей силовой установке, что неудивительно, учитывая тот факт, что на данный подшипник воздействуют сильнейшие нагрузки, возникающие во время работы маховика.

Маховик может иметь одну из трех конструкций: он может быть облегченным, двухмассовым и сплошным. Именно сплошная конструкция является наиболее часто применимой. Маховик представляет собой цельный диск диаметром до 40 см., выполненный из прочного чугуна. Когда диск запускается с использованием стартера, коленчатый вал должен проворачиваться, и делает он это благодаря стальному зубчатому венцу, который напрессован на внешнюю поверхность диска.

Когда силовая установка работает на различных оборотах, происходит регулярное раскручивание и обратное закручивание коленчатого вала, потому последний выдерживает серьезные крутильные колебания. Чтобы им противостоять, силовые установки оснащают специальными гасителями колебаний, имеющих различные конструкции. Двухмассовый (или демпферный) маховик является одним из подобных устройств. Этот маховик используют в силовых установках еще с 1985 года, и он отлично себя зарекомендовал.

Устройство двухмассового маховика.

Маховик состоит из 2 дисков, которых объединяет пружинно-демпферная система. Данная система защищает трансмиссию от негативного воздействия колебаний, а также гарантирует слаженную работу всех ее составляющих. Использование двухмассового маховика делает необязательным применение демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления.

Почему выгодно использовать именно двухмассовый маховик? Это связано с несколькими его важнейшими преимуществами. Он обеспечивает значительное уменьшение вибраций, изолирует шумы и эффективно гасит возникающие колебания. Кроме того, он защищает трансмиссию от перегрузки, делает процесс переключения передач более удобным, а также позволяет снижать затраты топлива, приводя к важной экономии. Впрочем, у такого маховика есть и недостаток, который выражается в серьезном изнашивании пружинно-демпферной системы, и со временем может выйти из строя дуговая пружина. Возможно, именно по этой причине демпферный маховик не используется повсеместно в большинстве моторов.

Время идет, и все меняется. Автомобильные силовые установки не являются исключением. Новейшие тенденции даунспидинга (расширение диапазона крутящего момента силовой установки с сохранением опции работы на невысоких оборотах), а также даунсайзинга (снижение массы мотора и объема, с одновременным сохранением его мощности) вынудили производителей искать новые способы гашения возникающих колебаний. Именно по этой причине, начиная с 2008 года, большинство моторов начали оснащать двухмассовым маховиком, который обладал маятниковым гасителем колебаний.

Центробежный маятник устанавливается на маховике с дуговой пружиной не просто так, ведь на нем лежит важная функция, заключающаяся в устранении неравномерностей, возникающих в моменты вращения коленчатого вала. Этот маятник создан в виде грузов, которые располагаются по окружности маховика. Сильное раскачивание маятника происходит при низких оборотах мотора, что связано с незначительными центробежными силами. Значение грузов в гашении колебаний становится ниже, когда двигатель переходит на высокие обороты.

Что же касается еще одного, облегченного маховика, его применяют в процессе тюнинга силовой установки транспортного средства. Масса маховика может быть снижена вплоть до 1,5 кг., что достигается благодаря ее перераспределению по краям диска. Кроме того, становится возможным снижение момента инерции, а силовая установка может быстрее достичь своих предельно высоких оборотов.

Маховик двигателя (видео):

Видео по снятию и установке маховика двигателя автомобилей ВАЗ:

Видео о принципе работы двухмассового маховика двигателя:

autoportal.pro

Маховик двигателя

Маховик является частью сразу нескольких систем силового агрегата, поэтому на него возлагается целый ряд функции:

Гасит неравномерное вращение коленвала (маховик является частью конструкции кривошипно-шатунного механизма).
Передает крутящий момент от мотора к КПП (маховик является ведущим диском сцепления).
Передает крутящий момент от стартера на коленвал силовой установки (маховик – ведомая шестерня редуктора системы запуска).

Снижение пульсаций крутящего момента осуществляется за счет периодического накопления и отдачи маховиком кинетической энергии. Данная энергия накапливается в процессе рабочего хода поршня, а тратится при других тактах мотора, в частности при выводе поршней из мертвых точек. Стоит отметить, что, чем больше цилиндров имеет силовой агрегат, тем больше времени занимает рабочих ход поршня в каждом из них. Поэтому крутящий момент такого мотора более равномерный, при этом масса маховика может быть снижена.

Маховик фиксируется в торце коленвала возле заднего коренного подшипника – обычно, самого мощного в силовом агрегате. Обусловлено это тем, что он должен выдерживать не только вес маховика, но и нагрузку, которая образуется в результате его работы.

Существует несколько разновидностей конструкций маховика:

Облегченный
Двухмассовый
Сплошной

Наиболее распространенным является сплошной маховик. Его конструкция представляет собой чугунный диск, имеющий диаметр 30–40 см. На его внешней поверхности находится стальной зубчатый венец, который обеспечивает проворачивание коленвала при запуске мотора стартером. У маховика с одной стороны предусмотрена ступица для крепления к фланцу коленвала, обратная сторона является ведущим диском сцепления.

В процессе работы силового агрегата на разных оборотах коленвал все время закручивается и раскручивается, другими словами подвергается крутильным колебаниям. В силовом агрегате используются гасители крутильных колебаний разной конструкции. Таким устройством, в том числе, является демпферный (двухмассовый) маховик. Он используется на автомобильных моторах с 1985 года.

Устройство двухмассового маховика

Конструкция данного элемента состоит из двух дисков, которые соединены посредством пружинно-демпферной системы. Эта система позволяет в полной мере изолировать коробку передач от крутильных колебаний, а также гарантировать равномерную работу ее элементов. При использовании двухмассового маховика потребность демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления отпадает.

Двухмассовый маховик имеет несколько весомых преимуществ, среди которых:

Гашение колебаний.
Изоляция шумов.
Снижение вибраций.
Снижение износа синхронизаторов.
Более удобное переключение передач.
Экономия горючего.
Защита КПП от перегрузки.

Однако, следует сказать несколько слов о недостатках. В частности, при интенсивной работе маховика происходит повышенный износ пружинно-демпферной системы. Кроме того, существует вероятность поломки основного элемента данной системы – дуговой пружины. Эти факторы ограничивают массовое внедрение демпферного маховика на автомобильных силовых установках.

Современные тенденции развития силовых агрегатов, такие как даунспидинг (расширение диапазона крутящего момента мотора с возможностью работы на низких оборотах) и даунсайзинг (снижение объема и массы мотора с сохранением мощности), потребовали нового уровня снижения колебаний. Таким образом, с 2008 года на автомобильные моторы устанавливается двухмассовый маховик, имеющий маятниковый гаситель колебаний.

Чтобы устранить пульсации вращения коленвала на низких оборотах, на маховик дополнительно устанавливают центробежный маятник. Данный маятник создает собственные колебания, которые накладываются в противофазе на уже сглаженные колебания, таки образом полностью погашая их.

Центробежный маятник представляет собой грузы, которые расположены по окружности маховика. Когда мотор работает на низких оборотах, грузы маятника раскачиваются сильнее, поскольку центробежные силы, которые действуют на них, достаточно малы. Когда обороты увеличиваются, амплитуда колебаний грузов уменьшается, соответственно, их роль в гашении колебаний снижается.

Маховик облегченной конструкции применяется при тюнинге силовой установки. Масса маховика переносится к краям диска, что позволяет снизить массу детали до 1.5 кг. Кроме того, это дает возможность уменьшить момент инерции. Облегченный маховик позволяет мотору значительно быстрее достигать максимальных оборотов, поэтому он имеет лучшую разгонную динамику. Благодаря подобной конструкции увеличивается мощность двигателя до 5%.

nivus.ru

Маховик: сплошной, двухмассовый, облегченный

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

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

Маховик одновременно выполняет несколько функций.

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

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

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

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

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

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

сплошной маховик;
двухмассовый маховик;
облегченный маховик;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

типы, преимущества, недостатки и требования

В статье расскажем про маховик — накопитель энергии, расчеты и требования к ротору, типы маховиков, его преимущества недостатки и применение.

Техника накопления энергии с использованием маховика насчитывает тысячи лет. Просто возьмите пример колеса Поттера и подумайте, что оно делает. Он просто использует инерцию колеса и продолжает вращаться с минимальными усилиями. Концепция маховика, который будет использоваться в качестве устройства накопления энергии, используется с 1950-х годов. Их можно было легко заметить на автобусных остановках для зарядки общественного транспорта. Однако эта идея не может быть широко принята ввиду ее громоздкости и излишнего веса.

Расчет накопления энергии в маховике

Запас энергии в Маховике можно рассчитать:

E = ½ Iω ²

или же

E = ½ (kMr ² )ω²

где:

I выступает за момент инерции махового колеса
ω обозначает вращающуюся скорость. Он измеряется в радианах в секунду.
M обозначает масса маховика
R обозначает Радиус Маховика
K обозначает инерционную постоянную

Примечание. Значение «k» зависит от формы маховика. Например, если маховик вращается вокруг своей оси (например, велосипедное колесо или полый цилиндр), значение k будет равно 1. Однако, если колесо маховика имеет сплошную цилиндрическую форму, то значение k будет ½ .

Требование маховика (ротор)

Постепенно с развитием технологий маховики стали более совершенными. В наши дни современные маховики содержат кинетическую энергию в быстро движущемся, вращающемся барабане, который действует как ротор генератора. В то время, когда дополнительная энергия остается неизрасходованной, она используется для увеличения скорости вращающегося барабана. Всякий раз, когда есть потребность в энергии, этот барабан приводит в движение генератор.

Картинка маховика с внутренними элементами

Роторы этих супер маховиков изготовлены из материала с очень высокой прочностью и плотностью, например, из углеродного волокна. Для ротора требуется высокопрочный материал, так как он обычно вращается со средней скоростью 100000 оборотов в минуту и должен выдерживать воздействие высокой центробежной силы. Эти роторы установлены в вакуумной полости, чтобы минимизировать потери из-за трения воздуха. Эти потери на трение могут быть дополнительно сведены на нет с помощью подшипников с магнитной левитацией.

Тип маховиков

На рынке представлены два типа маховиков в зависимости от их функций и областей применения. Преимущества маховика делают их жесткими конкурентами в приложениях электросети.

Есть в основном два типа маховиков, доступных на рынке. Далее мы рассмотрим их

Высокоскоростной маховик

Угловая скорость маховиков этого типа находится в диапазоне от 30000 до 60000 об/мин, что может быть доведено до 100000 об/мин. Они содержат подшипники с магнитной левитацией и требуют меньшего ухода. Они легче по весу, если сравнивать размер/мощность с маховиками с низкой скоростью. Они дорогостоящие по сравнению с маховиками с низкой скоростью.

Маховик с низкой скоростью

Угловая скорость этого типа маховиков достигает 10000 об/мин. Они громоздкие и тяжелые по сравнению с высокоскоростными маховиками. Они нуждаются в периодическом обслуживании и не используют подшипники с магнитной левитацией. Их установка требует специальной бетонной конструкции, чтобы выдержать ее вес. Они дешевле по сравнению с высокоскоростными маховиками.

Преимущества маховика

Эти типы маховиков более эффективны, чем обычные батареи (только если мы пренебрегаем стоимостью установки), и поэтому им отдают предпочтение перед обычными батареями. Вот список немногих преимуществ Маховика перед аккумуляторами:

Большая способность хранить энергию
Большая продолжительность жизни
Способность хранения не зависит от цикла зарядки/разрядки
Меньше технического обслуживания
Меньшие тепловые потери
Более высокая эффективность в оба конца
Больше пиковой нагрузки
Простота эксплуатации

Применение маховиков

в ветряных турбинах
наряду с двигателем с приводом от генератора для хранения энергии
в автомобильных двигателях
в электромобилях для ускорения (на экспериментальной стадии)
В современных локомотивах
В передовых технологиях транзитных автобусов
В спутниках контролировать направление
В Большие электрические сети для защиты от перебоев

meanders.ru

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.

fb.ru

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

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.^[1]

$E = m(\pi S)^2(r^2+r_o^2)$ 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.^[2]

Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине для выравнивания движения и преодоления мертвых положений поршня^[3], и его современник Джеймс Пикард использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное^[4].

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.

См. также

Ссылки

Примечания

↑ 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
↑ Lynn White, Jr., “Theophilus Redivivus”, Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224-233 (233)
↑ Элла Цыганкова У истоков дизайна
↑ Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine (англ.)

dic.academic.ru