Свойства моторного масла

Для чего же в двигателе нужно масло? На первый взгляд, ответ очевиден – для уменьшения трения между деталями путём их смазки. Однако, это далеко не единственное свойство моторного масла, а при современных технологиях производства материалов и обработки их поверхностей, возможно, уже и не основное. Все его свойства вытекают из функций, которые масло должно выполнять в моторе, а их, помимо собственно снижения трения деталей, ещё как минимум четыре:

• защита от износа
• очищение мотора от продуктов его «жизнедеятельности»
• охлаждение
• сохранение эластичности резинополимерных деталей

Смазывание.

Пробежимся вкратце по физической сути этих функций: со смазыванием, как наиболее очевидной задачей масла, всё понятно. Уменьшается трение и, как следствие, энергопотери на его преодоление. Здесь нужно понимать, что при замене пары трения металл-металл на пару трения масло-масло трение не станет нулевым. Какая-то часть мощности двигателя всё же будет расходоваться на преодоление трения между слоями масла. И величина этих затрат напрямую зависит от такого свойства, как вязкость. Подробно об этом можно будет почитать в статье по вязкости моторных масел, а в общем, чем больше вязкость, тем больше затраты энергии на её преодоление. Надпись на банке вида 5w-40 как раз и обозначают эту вязкость, в данном случае нам интересна вторая цифра, варьирующаяся в пределах от 20 до 60 (для моторных масел).

Защита от износа.

Весьма близко к функции смазывания относится и функция защиты от износа, поскольку понятно, что при трении двух твёрдых тел эти тела будут изнашиваться, то есть портиться. Менее очевидно свойство современных масел задерживаться на поверхностях даже при выключенном двигателе, что даёт возможность уменьшить износ при запуске двигателя, а большая его часть как раз и происходит в этот момент. Один из всемирно известных брэндов (угадайте кто:)) даже назвал в честь этого свойства линейку своих масел. Это, кстати, не значит, что у масел других производителей этого свойства нет, просто в данном случае было решено выпятить это в рекламных целях. Ну и хорошо, у нас есть наглядное подтверждение вышенаписанному.

Очищение.

Ещё один пример монетизации свойств масел хитрыми маркетологами – рекламная компания другого известного брэнда, акцентирующего внимание на моющих свойствах моторного масла. Но отмыть грязь с двигателя мало, нужно ещё и удержать её от повторного оседания на поверхность. Всем этим и занимается связка моющих и диспергирующих присадок, накапливающих в себе всю отмытую и вновь поступившую в объём масла грязь, не давая ей слипаться и, превращаясь в большие частицы, портить поверхность деталей, а то и закупоривать тонкие масляные каналы. И напрасно некоторые автолюбители бракуют масло, быстро темнеющее в процессе эксплуатации. Это всего лишь показатель активной работы этой свойства масла. Причём потемнеть оно может уже после нескольких километров пробега, ничего страшного в этом нет. Ну, в случае особо запущенного двигателя, в который впервые залили хорошее масло с высокими моющими свойствами, можно сократить пробег до следующей замены в два раза. Гораздо подозрительнее, когда после 5-8 тысяч километров пробега масло такое же светлое, как при заливке. Поскольку в процессе работы любого ДВС неизбежно возникает загрязнение двигателя, получается, раз грязи нет в масле, значит она осталась на двигателе.

Охлаждение.

Очередная польза от масла – охлаждение деталей цилиндропоршневой группы, с ним соприкасающихся. Тоже очень важная функция, поскольку никакого другого охлаждения у поршня и поршневых колец нет. При тепловом расширении этих деталей выше расчётных показателей клина, скорее всего не будет, но зазор между цилиндром и поршнем уменьшится, увеличив вероятность непосредственного их соприкосновения. Чревато повышенным износом. А самое главное, что при неохлаждаемом поршне повышается температура топливной смеси, что способствует появлению детонации, которая ещё больше нагревает поршень, и так далее, по замкнутому кругу…

Сохранение уплотнений.

Последняя из основных функций – сохранение в рабочем состоянии всевозможных резинок, используемых в двигателе. Крайне неприятная картина получится, если вдруг при запуске двигателя в холодную погоду через убитый сальник вытечет всё масло. Поскольку больше о сальниках заботиться «некому», масло специально тестируют на совместимость с материалами уплотнений и добавляют специальные присадки, сохраняющие их эластичность.

Вот такими полезными свойствами обладает масло в моторе, поэтому считаю вполне справедливым утверждение о том, что масло – это ещё одна деталь двигателя, параметры которой, кстати, учитываются при инженерных расчётах этого самого двигателя. Так что заливка масла с «нерасчётными» характеристиками примерно равна по последствиями с установкой некондиционной детали. Существенно уменьшает ресурс двигателя и в перспективе выливается в капитальный ремонт.

masloteka.ru

Характеристики моторных масел

1. Разница между терминами свойств, классификации и характеристик моторных масел.

Любопытно, что по запросу «характеристики моторных масел» Яндекс вываливает кучу статей, где после традиционного сео-обыгрывания ключевой фразы в половине случаев текст уходит в сторону классификации масел по API, ACEA, SAE и всяким другим стандартам оценки качества и применяемости. Тем, кому это и нужно могу посоветовать почитать статью о классификации моторных масел.

Другая половина начинает рассказывать о свойствах, присущих маслам, что тоже близко, но имеет немного другой смысл. Вот статья о свойствах моторных масел.
В моём понимании характеристики — это количественное выражение свойств масла. Так сказать, свойства, выраженные «в попугаях», т.е. физических величинах или коэффициентах, имеющих числовое выражение. Например, вязкость — это свойство масла. А величина кинематической вязкости при 100С (равная, скажем, 14) — это уже характеристика.
В общем доступе мы можем увидеть несколько характеристик моторных масел, как правило, они указываются в так называемых TDS (Technical Data Sheet — лист технических данных). Вот эти характеристики:

• кинематическая вязкость
• динамическая вязкость
• индекс вязкости
• сульфатная зольность
• щелочное число
• температура застывания
• температура вспышки
• плотность

2. Кинематическая вязкость, динамическая вязкость, индекс вязкости.

Вязкость — наверное, основная характеристика, описывающая смазывающую способность масла в работающем двигателе (а для чего же мы его туда льём:)). Вот отдельная статья по вязкости моторного масла для не в меру любознательных:). Остальным вкратце скажу, что в моторных маслах фиксируются два разных вида вязкости: динамическая и кинематическая. Динамическая вязкость используется для характеристики масла в холодном моторе, т.е. при запуске в зимних условиях. Она, кстати, может не указываться в TDS, поскольку о её размере свидетельствует соответствующий класс зимней вязкости (например, 5W, или 10W). Таблицу значений можно найти вcё в той же статье по классификации моторных масел. Чем цифра меньше, тем лучше. Для примера: Динамическая вязкость масла Shell Helix Ultra 5w-40 при -35С равна 19300 сантиПуазам (это такие миллиПаскали, умноженные на секунду в системе СИ)

Кинематическая вязкость — это про масло в работающем моторе. Обычно её дают для температуры 100С (14 сантиСтоксов, плюс-минус) и 150С. Иногда встречаются показатели при 40С (эта температура характерная для показателей гидравлических масел, однако у Мобила я встречался с ней для грузового моторного масла). Здесь наоборот, чем выше цифра, тем лучше смазываемость (правда, за счёт незначительного увеличения расхода бензина).
Индекс вязкости — безразмерный коэффициент, характеризующий то, насколько изменяется вязкость при изменении температуры. В идеале масло должно быть не слишком густое в холоде и не слишком жидкое в нагретом состоянии, т.е. густота масла должна меняться как можно меньше. Так вот, чем выше цифра индекса вязкости, тем ближе масло к этому идеалу. Для синтетических моторных масел эти цифры находятся где-то в районе 150-180.

3. Сульфатная зольность, щелочное число.

Эти характеристики говорят нам о химической составляющей масла. Для начала разберёмся с сульфатной зольностью. Бытует мнение, что эта характеристика говорит о количестве присадок в масле и, соответственно, о его качестве. Строго говоря, это неверно, поскольку сейчас существует немало беззольных присадок. А на самом деле это число обозначает количество неорганических солей (золы), остающихся после сгорания/выпаривания масла. Необязательно это сульфаты, просто ими (читай «серой» в их составе) пугают алюминиевые двигатели с покрытиями, боящимися серной кислоты. Если вкратце, зола портит сажевые фильтры у дизелей и каталитические нейтрализаторы у бензиновых машин, но это если машина жрёт масло. В любом случае количество серы в топливе гораздо более критично, чем в масле. Для полнозольных масел показатель зольности >1% от общей массы.У малозольных 0.5 — 0.9% (они, в свою очередь делятся на собственно малозольные и среднезольные масла с границей около 0.5 — 0.6% от массы).
Общее щелочное число — характеристика того, насколько долго сможет масло нейтрализовывать кислоты. Физически это количество гидроксида калия (KOH) эквивалентного по нейтрализующему воздействию пакету присадок в данном масле. Т.е. eсли TBN (Total Base Number – общее щелочное число) масла равен 7.8, то содержащиеся в нём присадки обладают такой же нейтрализующей способностью, как 7.8 мг KOH на грамм масла. Чем больше это число, тем дольше масло будет сопротивляться процессам окисления (можно проехать побольше до замены масла).

4. Температура застывания, температура вспышки, плотность.

Сразу скажу, температура застывания — величина довольно-таки бесполезная в практическом плане, основной является температура прокачиваемости, которую нам не показывают в явном виде. До того как потерять текучесть (застыть) масло перестаёт прокачиваться через фильтр. Разница между этими двумя температурами должна быть около 5 — 7С. В неявном виде она заложена в показателе зимней вязкости, например, 10W. Соответствие этому классу вязкости предполагает способность масла прокачиваться при температуре -30С. Численно динамическая вязкость для этого должна быть не больше 60000 сПуазов при такой температуре. Класс вязкости 0W обуславливает такую вязкость при -40С.

Интересно, что у Shell Helix Ultra 5W-40 температура застывания, указанная на официальном сайте Shell равна -45С, тогда как у 0W-40 тот же параметр равен -42С. Получается, что в первом случае разница между температурой предельной прокачиваемости и температурой застывания 10С, а во втором только 2С. При этом указаны данные динамической вязкости этих масел для своих классов: 5W-40 – 19300 сПуазов при -35С, 0W-40 – 31900 сПуазов при -40С. Как видим, обе цифры гораздо лучше предписанного стандартом показателя в 60000 сПуазов.

Температура вспышки — это температура, при которой масла испарилось настолько много, что если в эти пары сунуть источник огня, то эти пары загорятся (если источник огня убрать, то погаснут). То есть полезная информация от этой характеристики — это то, как хорошо (или плохо) будет испаряться масло во время работы. В цифрах это показатель гуляет от 210 до 250, плюс-минус лапоть. При нормальной работе масло, конечно же, не должно иметь такую температуру (вспоминаем про вязкость при 150С, как ориентир нормальных температур в современных движках), однако масло с температурой вспышки в 210 градусов при 150С будет испаряться активнее, чем масло с Т вспышки 250 градусов. Испаряясь масло в основном попадает в систему вентиляции картера, оттуда прямиком в камеру сгорания (в лучшем случае через маслоуловитель, который ловит не всё масло). Так что по этой характеристике можно судить о расходе масла «на угар». А ещё испаряются в первую очередь самые лёгкие фракции, так что масло со временем меняет свои физические свойства. Вообще для испаряемости есть отдельный показатель, именуемый Noack, но в обычной ТДСке его не встретишь.
Плотность — говорит нам о том насколько много летучих фракций в масле. При высоком испарении плотность будет увеличиваться. С другой стороны, если мы видим небольшую плотность при высокой температуре вспышки (т.е. низкой испаряемости), можно сделать вывод о том, что в этом масле качественная синтетическая база.

5. Итого.

Так сказать, выводы по статье вкратце:

• Характеристика — количественное выражение того или иного свойства масла. Можно померить и сравнить с другими маслами.
• Вязкость — зимняя, характеризует способность масла обеспечить запуск движка в мороз (динамическая вязкость) и рабочая (НЕ летняя) (кинематическая вязкость), говорит нам о качестве смазывания движка. Гуще — лучше. Индекс вязкости — изменение вязкости от температуры. Число больше — изменение меньше — лучше.
• Зольность плоха для катализаторов и сажевых фильтров у дизелей, щелочное число означает ресурс масла по нейтрализации кислот.
• Температура застывания, как и температура вспышки (и плотность), не имеет практического значения, но позволяет сделать некоторые выводы о составе масла.

masloteka.ru

Состав моторного масла

Для человека, озаботившегося тем, что же он заливает в двигатель своей машины весьма полезной будет информация о составе моторного масла. Эти знания дадут ключ к пониманию того, из чего сделаны масла, стоящие на полках магазинов, и почему одно стоит в полтора раза дешевле другого, хотя на обоих написано «синтетическое масло». Ранее мы уже слегка касались этой темы, теперь настало время поговорить об этой теме более подробно.
Как я уже упоминал в статье о типах моторных масел, в первом приближении масло состоит из базовой основы (базового масла), модификатора вязкости, ответственного за сохранение вязкости в заданных пределах и присадок, обуславливающих наличие у масел различных полезных свойств. Кстати, этот модификатор вязкости порой немало пугает автолюбителей, в случае, когда они пытаются залить в машину масло, хранившееся на морозе.

Базовое масло.

Базовое масло – это основа, определяющая, сколько проработает продукт в двигателе и отвечающая за его смазывающие свойства. Плюс к этому оно служит средой-носителем для присадок. Существует пять основных типов базовых масел:

• минеральное
• минеральное селективной очистки
• гидрокрекинговое (HC)
• полиальфаолефиновое (PAO)
• эфирное (эстеры)

Минеральные базы получают путём отбора соответствующих нефтяных фракций при перегонке нефти. Масла селективной очистки дополнительно очищают с помощью растворителей избирательного действия (отсюда название), которые вымывают из базы наиболее неподходящие молекулы, улучшая состав моторного масла, делая его более однородным.

Гидрокрекинговая база получается также из минерального сырья, но при этом используются процессы синтеза, то есть преобразования в углеводороды необходимой структуры. Поэтому эта основа считается синтетической. К синтетике её, кстати, отнесли не так уж и давно, ещё лет десять-пятнадцать назад у всех ведущих масляных брэндов в линейке продуктов были две полусинтетики, с вязкостью 10w-40 и 5w-40, выше которых шли уже премиум-масла на ПАО-основе. Примерно пять лет назад между ними появилась прослойка масел, заявленных как синтетические, но более дешёвых и не наследующих форму названия премиум-продуктов (например, цифра 1 в названии Mobil, или слово Ultra у Shell, Edge у Castrol и т.д.). Это и был тот момент, когда гидрокрекинг стали считать синтетикой. С точки зрения маркетинга хороший ход: потребители думают, что для них сделали синтетику более дешёвой, а по факту просто стали продавать дороже то, что раньше называлось полусинтетикой. Как говорится, и волки сыты, и овцы целы.

Полиальфаолефины, или, сокращённо, ПАО – дорогая и самая распространённая и синтетическая основа для производства технических масел. Производят её из этилена, синтезируя молекулы заданной формы и свойств. Это даёт ряд преимуществ:

• молекулы одного размера создают меньше сопротивления для трущихся деталей, а значит, увеличивают КПД двигателя. Как следствие, имеем энергосбережение и уменьшенный расход топлива (ненамного).
• отсутствие молекул малого размера даёт практически нулевую испаряемость, значит нет расхода масла на испарение (не путать с угаром, это отдельный момент, рассмотрим в статье про вязкость).
• масло такой структуры обладает отличными низкотемпературными свойствами. Температура застывания гораздо ниже, как следствие, при холодном запуске такое масло будет более жидким и быстрее доберётся до трущихся поверхностей в двигателе. И это без всяких депрессорных присадок, о которых мы поговорим чуть ниже.
• термическая и химическая стабильность позволяют молекулам работать при более высоких температурах и в агрессивной среде не распадаясь. Именно это и является самым важным преимуществом синтетики и обуславливает её больший ресурс относительно минералки, причём с показателями практически как у свежезалитого масла.

  Уменьшение потерь энергии в зависимости от разницы в размерах молекул

На последнем аспекте остановлюсь подробнее. Молекулы масла (любого) при работе в двигателе испытывают большие нагрузки, в результате которых они разрушаются, превращаясь в мусор, загрязняющий масло. Поскольку минеральная основа состоит из разнородных молекул (грубо говоря, мешанина нефтяных фракций в диапазоне температуры перегонки 300-600 градусов, естественно, имеющих различные свойства), то и распадаться они будут по-разному: одни раньше, другие позже. При этом после распада менее устойчивых молекул физические свойства масла в целом меняются в худшую сторону: ведь состав-то масла изменился, плюс добавилось мусора из остатков распавшихся молекул. И этот процесс происходит постоянно с момента заливки нового масла, так что по мере работы уровень эксплуатационных свойств плавно ползёт вниз.

Синтетические молекулы за счёт своей одинаковости и стабильности выдерживают все нагрузки двигателя (если они не превышают расчётных), поэтому и не распадаются, соответственно, основа в масле почти весь положенный пробег имеет состояние, как у свежезалитого масла (подчеркну, что речь идёт именно о базе, визуально это никак не проявится, ну или почти никак. Масло всё равно потемнеет из-за работы моющих присадок). Однако ПАО тоже не вечно и изнашивается, поэтому в один прекрасный момент молекулы всё же начнут распадаться. Причём практически одновременно, они же одинаковые, и износостойкость у них тоже одинаковая. Так что очень важно заменить масло до этого момента, поскольку начиная с него ваш двигатель будет работать на отработке, что пагубно отразится на его ресурсе вплоть до выхода из строя.

Эфирная, или эстеровая база делается также путём синтеза, причём более сложного и дорогого, нежели ПАО, поэтому масла на ней не очень распространены. Из компаний, декларирующих производство масел на эфирной основе, на ум приходит только Motul. Конечно, есть ещё куча масел с эфирами, но обычно по одной-двум позициям, да далеко не в каждом брэнде. От ПАО эфиры отличаются наличием отличных смазывающих свойств, но плохой стойкостью к воде. И вот тут нас ждёт откровение: оказывается, идеальной основы для моторного масла не существует, у всех есть свои недостатки (смотрим табличку).

Как видно из таблицы, любой тип базовых масел имеет «двойки» или «тройки». Выход производители видят в смешивании основ для взаимной нейтрализации негативных показателей. Наиболее технически хорош вариант со смесью ПАО и эфиров, но цена в данном случае становится не то что «двойкой» — «единицей». Хотя для многих автолюбителей это не повод лить в любимую машину что-то хуже самого совершенного масла:). Поскольку таких людей немного, для остальных делают всевозможные смеси ПАО, минералки и гидрокрекинга. Основной вывод отсюда таков: даже если на масле написано fully synthetic (что означает «полностью синтетический»), на самом деле оно, скорее всего, синтетическое процентов на пятьдесят +/-. Как я уже упоминал в другой статье, на техническом семинаре представитель одного из мажорных (в смысле, основных) брэндов сказал, что масло у них считается синтетическим, если доля синтетики в нём больше 35%. Так что из соображений альтруизма «лишнего ПАО» нам никто не льёт, будьте уверены.

Присадки в масло.

С базой разобрались, переходим к присадкам, входящим в состав моторного масла. Все присадки делятся на 3 группы:

• модификаторы вязкости
• присадки для защиты масла
• присадки для защиты поверхности двигателя

Модификаторы вязкости.

В эту группу входит собственно модификатор вязкости, отвечающий за сохранение расчётной вязкости при повышении температуры и депрессорная присадка, сохраняющая вязкость в заданных пределах при низкой температуре. Подробнее об этом написано в статье о вязкости моторного масла. Здесь же упомянем, что модификатор вязкости примечателен тем, что его в масле должно быть гораздо больше остальных присадок, как правило, около 10% от общего объёма масла, тогда как все остальные присадки, вместе взятые составляют ещё 10%.

Присадки для защиты масла.

Помимо физического и термического распада с маслом в моторе может случиться две неприятности, которые будут мешать его качественной работе. Это вспенивание и окисление (или химическое разрушение). Поэтому в масло добавляют антипенную и антиокислительную присадку (антиоксидант). Антипенная присадка уменьшает коэффициент поверхностного натяжения масла, поэтому пузырьки, образующиеся при вспенивании тут же лопаются.

С окислением ситуация такая: из школьного курса химии известно, что кислоты нейтрализуются щелочами. Так что для борьбы с окислением (то есть воздействием на масло кислот) в масло добавляют присадки, имеющие щелочную среду и нейтрализующие кислоты. Основным показателем нейтрализующих свойств масла является щелочное число. Обозначается оно аббревиатурой TBN – «total base number», где total – в данном случае означает общее, base – щелочное, так как щёлочи в химии также называют основаниями, кто не помнит:), ну а number – это число. Значение TBN представляет собой количество гидроксида калия (KOH) в миллиграммах, эквивалентного по нейтрализующему действию присадкам, содержащимся в одном грамме масла. Такая вот загогулина, как говорится:). Есть, кстати, очень взаимосвязанная характеристика масла – кислотное число. Выражается в тех же миллиграммах KOH, но уже немножко по-другому. Это количество гидроксида калия, нужное для нейтрализации всех кислот, содержащихся в 1 грамме масла. Чтобы усвоить эти мудрёные сентенции, попробую объяснить «на пальцах». Допустим, у масла в начале использования щелочное число равно 7, а кислотное = 1.5. Это значит, что кислоты полностью нейтрализуются и ещё остаётся большой запас прочности. По мере выработки антиоксидантов щелочное число будет уменьшаться, а кислотное – увеличиваться. Когда они сравняются, у масла не останется запаса прочности и в дальнейшем оно не сможет бороться с процессами окисления, а значит, начнёт активно превращаться в негодную к использованию отработку. Такое масло нужно срочно менять.

Присадки для защиты поверхностей двигателя.

Теперь посмотрим, чем масло защищает наш движок. На страже мотора стоят:

• противоизносные присадки
• модификаторы трения (антифрикционные присадки)
• противозадирные присадки
• детергенты (моющие присадки)
• диспергирующие присадки
• антикоррозионные присадки

Пробежимся по функциям и принципу действия. В качестве противоизносной присадки часто используют соединения серы, которые при больших нагрузках и температурах образуют на поверхности детали плёнку сульфида железа, очень стойкого к износу соединения. Так что сера, от которой пытается избавить автомобильные масла европейская организация с названием ACEA (Association des Constracteurs Europeens des Automobiles – Ассоциация Европейских Производителей Автомобилей) во имя экологии, очень даже нужна в двигателе в разумных количествах, поскольку обеспечивает его защиту от износа. Оговорка про количества есть, поскольку кроме защиты двигателя, она же является компонентом образования серной кислоты, с которой уже приходится бороться антиокислительной присадке. Такая вот взаимосвязь.

Антифрикционные присадки (модификаторы трения) нужны для снижения трения (надо же:)) в двигателе. Широко используется в этом качестве дисульфид молибдена (есть даже масла, которые козыряют этим на этикетке, у Mannol, например, у LiquiMoly…). В масле этот материал оседает на поверхности деталей и при соприкосновении их друг с другом расслаивается подобно графиту (в силу особенностей своего молекулярного строения) при небольших нагрузках, уменьшая, таким образом потери на трение.

Противозадирные присадки работают там, где износ происходит в результате циклического повторения ударных нагрузок (например, пара кулачок-толкатель в ГРМ). Усилие кулачка таково, что верхний слой толкателя разрушается при соприкосновении. Чтобы этого не происходило, на толкателе образуется защитная плёнка из присадки, которая разрушается вместо металла при ударе кулачка, но тут же образуется снова. Применение одновременно противоизносных и противозадирных присадок обусловлено тем, что каждая из них наиболее работоспособна в разных условиях. Одни лучше справляются с высокими напряжениями, другие выдерживают высокие температуры и т. д. ….

Детергенты – это присадки, отмывающие двигатель от отложений на его поверхности и предотвращающие повторное загрязнение. Их молекулы прикрепляются к частицам отложений и образуют электрически заряженную оболочку, которая выталкивает грязь в объём масла. Также они способны прикрепляться к поверхности металлов и отталкивать частички грязи не давая им повторно оседать на двигателе.

Диспергирующие присадки занимаются тем, что вылавливают нерастворимые частицы в масле и обволакивая их, держат во взвешенном состоянии, не позволяя осесть где-нибудь в укромном уголке и образовать слой грязи в моторе. Не буду утомлять перечислением названий этих присадок, лично я с трудом воспринимаю всю эту алкилфенольную и сукцинимидную терминологию, да и ни к чему это нам здесь.

Антикоррозионные присадки предотвращают коррозию цветных металлов в двигателе, образуя на их поверхности плёнку, не разрушаемую при трении, под воздействием детергентных присадок и слабых кислот, образующихся при работе двигателя. Дабы не путать антиокислительное и антикоррозионное действие, достаточно вспомнить, что антиоксиданты защищают масло, а антикоррозионные присадки – детали двигателя. При этом многие присадки совмещают в себе эти два эффекта.

Вот схемка состава пакета присадок.

Многофункциональность и синергия.

Вообще, нужно учитывать, что очень часто присадки обладают комплексным действием, сочетая в себе две и более функций из вышеперечисленных. Например, дитиофосфаты цинка отметились практически во всех описанных свойствах (за исключением вязкостных). Другое дело, что у каждой присадки есть основное действие и второстепенное. В то же время для обеспечения одной и той же функции в разных узлах двигателя может применяться несколько разных присадок. Также нужно учитывать такое явление как синергия и обратную ему антагонистичность. Несколько присадок могут применяясь вместе могут давать дополнительный эффект, превышающий простую сумму отдельных эффектов, это и есть синергетический эффект. Однако может быть и наоборот, две присадки взаимно нейтрализуют действия друг друга. К тому же многие присадки, имея основной положительный эффект, дают проседание по другим параметрам, и для его нейтрализации приходится добавлять ещё что-то. Производители масел тратят много сил и времени на то, чтобы подобрать композицию присадок с оптимальным синергетическим эффектом при умеренной стоимости. Выглядит это как множество экспериментальных замесов с последующим их тестированием и анализом результатов. Именно поэтому никто из производителей категорически не рекомендует добавлять в их масла посторонние присадки/добавки. Неизвестно, какой суммарный эффект будет у этой новой смеси, может оказаться, что вся эта кропотливая работа пошла насмарку. Так что в данном случае имеет смысл послушать их и не искушать судьбу. Хотя, конечно, если есть достаточный багаж знаний, чёткое представление того, что и зачем заливаешь, и понимание возможных негативных последствий, то почему бы и нет. В конце концов дозировка присадок рассчитана с некоторым резервом, который, например, тратится на нейтрализацию несливаемого остатка масла после замены, и в случае чего, может смягчить последствия подобных экспериментов.

masloteka.ru

маркировка моторных масел, расшифровка и характеристики

Каждый автолюбитель знает, что залог эффективной и стабильной работы двигателя внутреннего сгорания – использование качественной моторной смазки. Но широкое разнообразие защитного материала порой вводит в заблуждение и затрудняет выбор. Классификация моторных масел призвана облегчить поиск нужной жидкости.

Попробуем разобраться, какие классификации существуют и о чем их маркировка может поведать автолюбителю.

Классификация моторных масел по химической основе

Первым делом разберемся, какие бывают моторные масла по химическому составу. Выделяют три основные группы автомасел: минеральные, полусинтетические и синтетические.

Сравнение синтетики и минералки

Минеральные полностью состоят из натуральных ингредиентов. Они производятся путем прямого перегона нефтепродуктов. Их использование рационально в новых двигателях, не предназначенных для работы в условиях сильных перегрузок. Минералка идеально подходит для умеренного климатического пояса, где сезонные температурные перепады практически не заметны. Такая особенность объясняется невозможностью масла поддерживать стабильное рабочее состояние в высоко- и низкотемпературных условиях: при отрицательных температурах минеральная основа подмерзает и перестает равномерно циркулировать в силовой установке, при положительных – обретает высокую текучесть и быстро испаряется. Периодичность замены такого масла варьируется в пределах 5-7 тысяч километров пробега (при условии, что автомобиль не подвергается большим перегрузкам). Основные преимущества таких автомасел заключаются в доступности и их низкой стоимости. Отрицательной стороной, помимо невозможности использования жидкости в условиях повышенных нагрузок, является большое скопление вредных для окружающей среды примесей, содержащихся в выхлопных газах. Обозначение минеральной основы на этикетках канистр указывается редко.

Полусинтетические масла в своем составе имеют натуральные и ненатуральные элементы. Они производятся путем синтеза нефтепродуктов и специальных химических присадок, основная роль которых заключается в повышении ресурса силового агрегата автомобиля.

Присадки позволяют сохранять первоначальные свойства горюче-смазочного материала в течение продолжительного времени, а также позволяют ему противостоять температурным перепадам. К основным недостаткам полусинтетики относится ее “минеральная сторона”: нефтепродукты могут давать осадок или нагар, загрязняя тем самым рабочую площадь. Масло подходит для новых бензиновых и дизельных двигателей. Также его использование допустимо и в моторах, которые выработали небольшой ресурс.

Этапы производства моторного масла

Синтетическая основа состоит из ингредиентов, которые не встречаются в чистом виде в природе. Процесс производства синтетики подразумевает проведение сложного молекулярно-химического синтеза, направленного на повышение эксплуатационных свойств защитного материала. Такое масло не оставляет нагара и не загрязняет рабочую смесь. Более того, в его составе присутствуют моющие присадки, которые бережно очищают двигатель от грязи и сажи. Если вы привыкли к спортивному стилю вождения или проживаете в регионе, славящемся резкими температурными перепадами, то “баловать” своего железного друга лучше качественной синтетикой. Она не разжижается, не густеет от времени и климатических скачков, а позволяет повышать ресурс мотора там, где обычная минералка уже полностью бы “потеряла над собой контроль”. Периодичность замены синтетики может доходить до 15 тысяч километров пробега. При этом ее использование допустимо как в новых, так и старых силовых агрегатах. О том, что жидкость в канистре относится к синтетике, информирует соответствующая надпись на этикетке.

Определяющим параметром при выборе моторной жидкости по химической основе должно выступать техническое состояние мотора.

Классификация моторных масел по SAE

Характеристики моторных масел напрямую зависят от степени их вязкости. В связи с этим была разработана международная классификация моторных масел SAE. Она позволяет создавать градацию автомобильных жидкостей на основании степени их текучести и устойчивости к высокотемпературным условиям.

Согласно такой классификации, все автомасла разделяются на три группы: зимние, летние и всесезонные.

Усредненные диапазоны работоспособности масел

Обозначения зимней группы включают в себя цифру и букву W рядом с ней. Сама цифра идентифицирует низкотемпературный предел, до достижения которого ГСМ сохраняет свои потребительские свойства. Буква W символизирует зимнее время года. Такие жидкости имеют высокую степень текучести, которая позволяет им мгновенно распределяться по рабочей поверхности холодного мотора, обеспечивая ему легкий запуск. При температурах выше 0 градусов по Цельсию использовать такую жидкость нельзя – перегрев вызовет еще большую текучесть, в результате чего жидкость просто начнет просачиваться сквозь сальники и прокладки, оставляя двигатель без должной защиты.

Летнее моторное масло в своей маркировке содержит только двузначные цифры. Данные цифры условно обозначают высокотемпературный предел, после достижения которого наступает ухудшение технических параметров масла. Летняя группа имеет высокую степень вязкости, что позволяет предотвращать чрезмерную текучесть ГСМ в условиях положительных температур. При температуре ниже 0 происходит увеличение индекса ее тягучести, поэтому использование летнего масла в зимний период попросту невозможно.

Международными стандартами предусмотрена и третья группа горюче-смазочных жидкостей – всесезонная. Данная категория является наиболее рациональной с точки зрения ее использования: автолюбителям не придется изучать прогноз погоды на ближайшие дни, чтобы подгадать, когда производить сезонную замену.

Распознать универсальное автомасло просто: на его этикетке указывается маркировка, содержащая два числа и букву между ними. Объединение летнего и зимнего значений информирует автовладельца о возможности круглогодичного использования масляной жидкости: первая цифра указывает на диапазон отрицательных температур, вторая – на диапазон положительных.

Зная, какая расшифровка у моторных масел, вы сможете безошибочно распознавать их на прилавках автомагазинов.

Классификация моторных масел по API

Маркировка моторных масел по классификации API выполняет сразу три роли:

1. Она информирует автовладельца о том, к какому типу двигателя применима жидкость.
2. Сообщает об эксплуатационных характеристиках моторного горюче-смазочного материала.
3. Предупреждает, в двигателях какого года выпуска может использоваться такая смазка.

Маркировка моторных масел состоит из следующих обозначений:

Стандарт API

• буквенный код ЕС (может не прописываться), стоящий после наименования классификации API, указывает, к какому классу энергосберегающих моторных жидкостей относится данный продукт.
• римская цифра после аббревиатуры информирует о возможности экономии топлива.
• буквы “С” или “S” подразумевают дизельные и бензиновые движки, соответственно.
• после букв “С” или “S” идут буквы от А до N, характеризующие класс качества моторной жидкости. И чем дальше классификатор удален от начала алфавита, тем выше качество горюче-смазочного материала.

Узнать, что означают буквенные коды классификации моторных масел API, можно из приведенной ниже таблицы.

Классификация моторных масел по ACEA

Еще одна классификация моторных масел была разработана Ассоциацией европейских производителей автомобилей. Стоит отметить, что производители моторных жидкостей перед стартом продаж нового продукта на европейском рынке должны в обязательном порядке получить сертификат ACEA.

Маркировка моторных масел дает представление не только о том, в каком типе двигателя оно может применяться; расшифровка показывает, экономит ли смазка расход топлива или нет.

На емкостях двигательной жидкости можно найти обозначения с буквами А, В, С или Е:

Моторное масло в двигателе

• Буква “А” означает, что применение масла рассчитано на бензиновый двигатель.
• Буква “В” говорит о том, что заливается жидкость в дизельные моторы легковых автомобилей.
• Буква “С” указывает на использование масла в двигателях (бензиновых и дизельных), с установленным катализатором.
• Буква “Е” означает, что ГСМ применим для грузовых авто, оснащенных дизельной силовой установкой.

Помимо буквы в маркировке ACEA присутствуют также и цифры.

Выделяют десять основных классов моторных продуктов по классификации ACEA:

• А1/В1 – данная группа используется в тех моторах, которые допускают использование масловязкой защитной пленки при высокой температуре и высокой скорости сдвига.
• А3/В3 – основными свойствами данного класса являются большой межзаменный интервал, высокая устойчивость к деструкции и мгновенная адаптация к температурным перепадам. Такие преимущества позволяют использовать масла второй группы в моторах, подвергающихся регулярным перегрузкам.
• А3/В4 – третья группа также обладает высокими техническими характеристиками, с той лишь разницей, что используются такие масла в высокофорсированных бензиновых установках и дизельных агрегатах с непосредственным впрыском топливной смеси.
• А5/В5 – отличительная особенность ГСМ четвертого класса – значительная экономия топлива.
• С1 – масла, обладающие высокой степенью экологичности. В их составе содержится низкое содержание серы и фосфора, что существенно снижает токсичность выхлопных газов.

Моторное масло

• С2 – моторные масла группы заливаются в моторы, оборудованные сажевыми фильтрами и трехкомпонентными катализаторами. Благодаря уникальности масляного состава, ресурс данных деталей, при использовании жидкостей с маркировкой С2, существенно увеличивается. Также происходит значительная экономия топливного расхода.
• С3 – группа масел, предназначенная для современных силовых агрегатов, отвечающих последним нормам экологической безопасности.
• С4 – класс ГСМ, разработанный в 2004 году. Согласно требованиям ACEA, заливается масло с классификатором С4 в движки Euro-4. Из положительных сторон стоит отметить низкое содержание вредных примесей и способность повышать ресурс трехкомпонентного катализатора автомобиля.
• Е6 – моторные масла девятого класса обладают не только высокой стойкостью к механической деструкции, но и “имеют отличный иммунитет” перед старением. Заливать такую жидкость нужно в дизельные моторы грузовых автомобилей, эксплуатирующихся в условиях больших перегрузок.  Несмотря на постоянные температурные перепады, ГСМ отлично сохраняет свои потребительские свойства и эффективно защищает мотор от износа.
• Е7 – класс, применимый в моторах дизельных “грузовиков”, отвечающих требованиям Euro-1, 2, 3 и 4.

Классификация моторных масел по ILSAC

Ilsac – классификация, разработанная инженерами Америки и Японии. Она включает пять групп моторных масел, технические характеристики которых соответствуют классификации API:

• маркировка GF-1 в настоящее время не используется. Соответствует классификатору API SH, т.е. предназначена для двигателей, выпущенных с 1995 по 1996 гг.,
• маркировка GF-2 является аналогом API SJ, т.е. моторное масло данного стандарта может заливаться в мотор, выпущенный в период с 1997 по 2000 гг. Вязкостные характеристики группы соответствуют маслам 0W-20 и 5W-20,
• маркировка GF-3 – “отражение” API SL. Использование ГСМ с таким классификатором допустимо в движке, произведенном с 2001 по 2003 гг.,
• маркировка GF-4 соответствует API SM, т.е. подходит для двигателей, выпущенных после 2004 года,
• маркировка GF-5 является аналогом API SN и предназначается для современных автомобильных моторов, оборудованных новейшими системами нейтрализации выхлопных газов.

Моторное масло, заливаемое в турбированный двигатель, по классификации Ilsac имеет маркировку DX-1.

Отличительная особенность американско-японского стандарта заключается в том, что вся продукция, попадающая в вышеперечисленные классы моторных масел, обладает энергосберегающими свойствами и может использоваться в любое время года.

Классификация моторных масел по ГОСТ

В соответствии с ГОСТ 17479.1-85, обозначение моторных жидкостей включает в себя заглавную букву “М”, цифры, характеризующие класс кинематической вязкости ГСМ, и заглавные буквы, указывающие на принадлежность смазки к той или иной группе по эксплуатационным параметрам.

Бренды моторных масел

Для обозначения зимних автомасел используются цифры 3, 4, 5, 6; для летних – 6, 8, 10, 12, 14, 16,20 и 24. При этом, чем больше цифра, тем выше вязкость защитной пленки. Универсальные смазки в своей маркировке имеют показатели обоих сезонов, прописанные через дробную черту (например, 3/8).
ГОСТом предусмотрено 6 групп, классифицируемых по сфере использования. Обозначения включают в себя букву А, Б, В, Г, Д или Е и цифру. Индекс 1 подразумевает применение в бензиновых силовых установках, индекс 2 – в дизельных. Если рядом с буквой отсутствует числовой показатель, значит, средство является универсальным для всех моторов.

Итог

Расшифровка моторных масел может о многом сказать автолюбителю. Главное, запомнить основные параметры, по которым в дальнейшем будет произведен выбор качественного материала.

Следует помнить, что, несмотря на огромное количество рекомендаций в сфере применения того или иного вида моторной смазки, основное предпочтение следует отдавать требованиям производителя транспортного средства. Перед тем, как выпустить модель  в продажу, компании-производители опытным путем подбирают наиболее эффективный горюче-смазочный материал, способный продлить эксплуатационный период силовой установки.

Какими бы ни были моторные масла, их характеристики могут отрицательно повлиять на состояние двигателя вашего средства передвижения. Поэтому прежде, чем ставить эксперименты на своей машине, загляните в ее руководство по эксплуатации.

proavtomaslo.ru

Моторные масла: технические особенности

Моторные масла – жидкие смазочные материалы, предназначенные для использования в автомобиле. Моторные масла играют важную роль в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), обеспечивая его работоспособность и защиту.

То, что двигателю жизненно необходима смазка, понимал еще отец-основатель ДВС Этьенн Ленуар. Все попытки Ленуара и его последователей создать конструкцию, не предусматривающую использование масла и охлаждающей жидкости, окончились неудачей. И лишь после доработки конструкции ситуация изменилась.

Главная задача моторного масла – формировать защитную пленку на металлических поверхностях, снижая трение и предотвращая задиры соприкасающихся элементов.

Смазывание уменьшает износ и внутреннюю рабочую температуру. Отсутствие масла в двигателе приводит к заклиниванию поршней и выходу из строя мотора. Помимо смазывания у масла есть и другие задачи: удаление отработанных продуктов (стружка, элементы несгоревшего топлива) с рабочих поверхностей, охлаждение элементов двигателя, антикоррозионная защита.

Автомобильные масла работают в сложных условиях: механические и тепловые нагрузки, агрессивное воздействие кислорода и прочих газов, топлива, продуктов сгорания топлива. Таким образом, современное моторное масло должно соответствовать высоким требованиям качества и экологической безопасности.

 

Состав моторного масла

Современное моторное масло состоит из двух частей: основа (базовое масло) и пакет присадок. Вязкостно-температурные свойства масла зависят от химического состава основы. Присадки же выполняют функцию дополнения, усовершенствования показателей моторного масла. В частности, они отвечают за моющие, антикоррозионные свойства масла.

C помощью присадок можно повысить качество масла, даже если оно изначально произведено не из лучшей основы.

Базовая основа – составляет 70–80% моторного масла, оставшаяся часть – 20–30% — содержание присадок. Однако, со временем состав меняется. Продолжительная эксплуатация, тяжелые нагрузки разрушают присадки, и после того как масло вырабатывает свой рабочий ресурс на 50-60 %, его показатели начинают определяться составом основы.

Базовые масла (основа) могут быть:

• минеральными (производятся из очищенной нефти (продукт перегонки нефти))
• синтетическими (производятся благодаря каталитическому синтезу из газов)
• полусинтетическими (комбинация минеральных и синтетических (не менее 25 %!) базовых масел; такие базовые масла отличаются более высокими качествами чем минеральные, но уступают синтетическим)

 

Присадки

В моторном масле основа отвечает за смазывающие свойства, а специальный пакет присадок обеспечивает продукту прочие качества. Присадки могут быть модифицирующими (изменяют свойства масел), для защиты механизмов и для защиты самого масла. Их количество может достигать 20-25% от объема.

С течением времени присадки вырабатывают свой ресурс и разрушаются. Следует отметить, что современное моторное масло уже содержит весь пакет необходимых присадок, так что нежелательно в него заливать различные «чудодейственные» средства и добавки.

Типы присадок:

• Вязкостно-загущающие присадки. Позволяют маслу изменять макромолекулы полимеров исходя из температуры. Благодаря этому, при повышении температуры масло сохраняет вязкость, не становясь слишком жидким. Если масло содержит до 10% вязкостных присадок, то его называют загущенным.

  Варьируя количество вязкостно-загущающих присадок можно создавать масла, обладающие разной вязкостью. Чем больше вязкость, тем меньше нужно добавлять присадок. Современные научные разработки позволяют создавать моторные масла с небольшим вязкостным диапазоном. Это экономит топливо и снижает нагарообразование.

• Моющие присадки (детергенты, дисперсанты). Добавление моющих присадок в масло предотвращает лако- и нагарообразование в двигателе. Принцип действия таких присадок описан в самом названии: они смывают продукты окисления и выносят их к фильтру, дробя крупные частицы на мелкие. Детергенты действуют так же как и бытовые моющие средства, нейтрализуя кислоты и обеспечивая антикоррозионную защиту. Дисперсанты растворяют частицы грязи и в дальнейшем поддерживают их в растворенном виде, препятствуя образованию отложений в жиклерах, на внутренних поверхностях двигателя.

  Действие моющих присадок легко увидеть через некоторое время после заливки масла. Для этого нужно проверить состояние свежего масла – оно потемнеет. Но это не повод для паники, это лишь означает, что моющие добавки смыли грязь и поддерживают ее в мелкодисперсном состоянии, не давая ей осесть на двигателе.

• Противоизносные присадки. Снижают износ пар трения двигателя.  Противоизносные присадки  проникают в труднодоступные металлические поверхности, абсорбируются и вступают в химическую реакцию с металлом. При этом формируется специальная защитная пленка.
• Ингибиторы окисления (антиокислительные присадки). Присадки, защищающие само масло в процессе работы. Дело в том, что моторное масло работает в тяжелых условиях: высокие температуры, действие газов (кислород, азотные соединения), из-за чего происходит окисление масла, ослабление и разрушение присадок. Благодаря противоокислительным присадкам, окисление масел протекает медленнее. Присадки при нагревании вступают в химическую реакцию с окисляющими веществами.
• Ингибиторы коррозии и ржавления. Защищают внутренние поверхности двигателя от коррозии и окислительных процессов. Формируют защитную пленку и нейтрализуют кислоты. Принцип действия схож с противоокислительными присадками, но в отличии от них, защищают не само масло, а металлические поверхности двигателя.
• Антипенные присадки. Препятствуют образованию пены в процессе эксплуатации двигателя (движения коленвала вызывает пенообразование масла в картере). Пена образуется при взаимодействии масла с воздухом и сильно вредит смазывающим свойствам масла, приводя к интенсивному изнашиванию и ухудшению охлаждающих качеств. Содержание противопенных присадок в масле крайне мало, но они выполняют очень важную функцию, разрушая воздушные пузырьки.
• Модификаторы трения. Данный тип присадок снижает трение между соприкасающимися поверхностями для получения энергосберегающих масел. Известными модификаторами трения являются графит и дисульфид молибдена. Однако, в современных моторных маслах их использование затруднено в силу нерастворимости. В роли модификаторов трения применяются эфиры жирных кислот – они хорошо растворяются в маслах, имеют высокую адгезию к металлическим элементам, уменьшают трение.

Основные характеристики моторных масел

• Вязкость. Один из главных показателей масла. Моторное масло изменяет вязкость исходя из температуры – чем она ниже, тем гуще становится масло и, напротив, при повышении температуры вязкость должна уменьшаться. Качественное масло должно обеспечивать бесперебойную работу двигателя как в зимних условиях (холодный пуск двигателя), так и при высоких температурах. В первом случае масло не должно иметь низкую вязкость, чтобы стартер мог провернуть коленвал, а во втором масло должно иметь подходящую вязкость для формирования защитной масляной пленки между парами трения.
• Температура вспышки. Эта характеристика показывает степень испаряемости масла при работе. Качественные моторные масла имеют температуру вспышки выше 225°С. Если в масле присутствуют легкоиспаряющиеся фракции, то в процессе эксплуатации они быстро выгорят, что приведет к повышенному расходу.
• Температура застывания. Это температурная отметка, при которой масло утрачивает текучесть. Температура застывания указывает на момент повышения вязкости при отрицательных температурах, приводящий к тому, что масло отвердевает.
• Щелочное число (TBN). Указывает на общий показатель щелочности масла. Щелочными свойствами обладают моющие и диспергирующие присадки. Высокое щелочное число означает свойство масла препятствовать образованию отложений и нейтрализовывать агрессивное действие кислот, образующихся при работе двигателя. Щелочное число (TBN) моторных масел – 8-9 единиц, масел для дизельных двигателей – 11-14. В процессе эксплуатации показатель TBN снижается, нейтрализующие свойства сходят на нет.
• Кислотное число (TAN). Определяет содержание в моторном масле продуктов окисления. Чем этот показатель ниже – тем лучше для масла и двигателя. Увеличение кислотного числа указывает на окислительные процессы, что происходит из-за повышения содержания в составе кислых продуктов сгорания топлива. Это означает, что масло работает уже достаточно долго.

 

Классификация масел

Прошло уже более полутора веков с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания. С тех пор увидели свет множество автомобилей, двигателей разного типа и смазочных материалов для них. Чтобы ориентироваться в мире моторных масел для различного типа двигателей, разработаны специальные системы классификации:

• API – Американский Институт Нефти (American Petroleum Institute),
• ILSAC – Международный комитет стандартизации и апробации моторных масел (International Lubricant Standardization and Approval Committee),
• ACEA – Ассоциация Производителей Автомобилей Европы  (Association des Cunstructeurs Europeens d’Automobiles). 

Согласно каждой из этих систем моторные масла делятся на ряды и категории в зависимости от уровня качества и предназначения. Перечень рядов и категорий установлен национальными и международными организациями нефтеперерабатывающих компаний и автопроизводителей.

Кроме того, действуют и требования (спецификации) автопроизводителей. Сегодня в мире есть одна официально признанная система классификации моторных масел — спецификация SAE J300. SAE – Society of Automotive Engineers (Общество Автомобильных инженеров). Классификация SAE делит моторные масла на 12 классов вязкости от 0W до 60: 6 зимних (0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W) и 6 летних (10, 20, 30, 40, 50, 60).

Вязкость масла определяется при условиях, приближенных к реальным. Литера W указывает на слово «winter» — «зимний», т.е. что масло подходит для эксплуатации при низкой температуре. Спецификация масел по SAE дает потребителю информацию о температуре застывания масла. «Зимний» индекс показывает температурную отметку, до которой можно применять масло.

• Летнее масло обозначается числом: SAE 20, 30, 40, 50, 60.
• Всесезонное масло –  комбинация летнего-зимнего вида (пример: SAE 5W30, SAE 10W40).

Высоковязкостные летние масла предназначены для работы в теплое время года. Они обеспечивают качественное смазывание двигателя в весенне-летний период, однако с наступлением холодов летние масла загустевают. Автолюбитель чувствует это, когда у него появляются проблемы с пуском двигателя.

Зимние масла имеют малую вязкость и рекомендованы для применения при отрицательных температурах. Но в летний период они не могут надежно защищать двигатель. По этой причине в настоящее время наиболее популярны среди автолюбителей всесезонные масла, пригодные для «летней» и «зимней» эксплуатации. Маркируются такие масла комбинацией зимнего и летнего ряда: 5W-30, 10W-40.

 

Кратко о…

…минеральном моторном масле

Является продуктом перегонки нефти. Наиболее дешевый вид моторных масел по сравнению с синтетическим и полусинтетическим маслами. Отличается меньшей химической стабильностью, низкой окислительной стойкостью и высокой испаряемостью из-за присутствия в составе молекул разной длины и структуры. Минеральное моторное масло имеет частый интервал замены и более короткий срок службы по сравнению с другими типами масел. К минеральному базовому маслу добавляются присадки, направленные на улучшение технических свойств минерального масла. Пакет присадок позволяет «подтянуть» общее качество масла, придав «минералке» моющие, антикоррозионные и противоизносные свойства.
В целом, минеральные масла проигрывают «синтетике» и «полусинтетике». Слабая окислительная стойкость и высокая испаряемость обуславливают небольшой срок службы «минералки».  Использовать минеральное масло рекомендовано на старых моделях автомобилей и автомобилях со сроком эксплуатации свыше 10 лет.

Примеры минеральных моторных масел: G-Energy Expert G 20W-50, Gazpromneft Super 10W-30 API SG/CD.

…синтетическом моторном масле

Синтетическое моторное масло производится из синтетических базовых масел, полученных благодаря химическому синтезу, глубокой переработке нефти или иным процессам, благодаря которым достигается высокая однородность молекул, что не может быть достигнуто в результате обычной переработки нефти. Это позволяет синтетическому маслу демонстрировать высокие результаты в тяжелых рабочих условиях.
Синтетические моторные масла отличаются высоким уровнем защиты при отрицательных температурах (безотказный холодный пуск двигателя) и высоким верхним пределом рабочих температур, малым расходом масла на угар, крайне низким нагароотложением. Помимо этого, «синтетика» имеет хорошие антиокислительные показатели, малую испаряемость. Синтетические моторные масла более текучи, чем минеральные, что позволяет им экономить топливо и лучше охлаждать двигатель.

Примеры синтетических моторных масел: Gazpromneft Premium 5W-40 API SM/CF, G-Energy F Synth 0W-40.

…полусинтетическом моторном масле

Полусинтетические моторные масла являются смесью минеральных и синтетических базовых масел. Процентное содержание «синтетики» может составлять 30-35%, хотя специальных требований относительно количественного содержания синтетических базовых масел нет.

По своим техническим показателям полусинтетическое масло находится между «минералкой» и «синтетикой», сочетая достаточно хорошие эксплуатационные свойства и доступную стоимость. Вязкостно-температурные свойства полусинтетических масел превосходят свойства минеральных масел, но уступают синтетическим маслам.

Тем не менее, полусинтетика хорошо себя проявляет в умеренных рабочих условиях и средних нагрузках. Использование полусинтетики в б/у автомобилях, автомобилях средней ценовой категории вполне оправдано.

Примеры полусинтетических моторных масел: Gazpromneft Premium 10W-40 API SL/CF, G-Energy Expert L 5W-30.

mitlis.ru

Основные свойства масел

Плотность и удельный вес

Плотность вещества — это соотношение его массы к объему (кг/м3), а удельный вес — соотношение массы определенного объема вещества к массе соответствующего объема воды при 20°С. Плотность и удельный вес зависят от температуры.

Вязкость

Вязкость — это одна из важнейших характеристик масел, которая характеризует внутреннее трение, определяет текучесть и способность обеспечить гидродинамический (жидкостной) режим смазывания. Вязкость зависит от температуры, в диапазоне рабочих температур (обычно от минус 30°С до 150°С) вязкость минеральных масел изменяется в тысячи раз.

Различают кинематическую и динамическую (абсолютную) вязкость. Первая, характерная для простых масел при положительных температурах, определяется в капиллярных вискозиметрах, а вторая — для загущенных (всесезонных) масел и масел при отрицательных температурах, определяется в ротационных вискозиметрах, ее величина зависит не только от температуры, но и от градиента скорости сдвига.

Кинематическую вязкость в технической системе единиц измеряют в Стоксах (Ст) или сантистоксах (сСт), а в системе СИ в м2/с или в мм2/с.

Динамическая вязкость представляет собой произведение кинематической вязкости на плотность жидкости, в технической системе ее измеряют в сантипуазах (сП), а в системе СИ — в миллиПаскаль-секундах (мПас), где 1 сП= 1 мПа-с.

Моторные масла, как и большинство смазочных материалов, изменяют вязкость в зависимости от своей температуры. Чем ниже температура, тем больше вязкость и наоборот.

Всесезонное масло работает в диапазоне температур от -35 (холодный пуск зимой) до 150-180ºС (работа двигателя летом под полной нагрузкой), что соответственно вызывает многократное изменение его вязкости.

Чтобы обеспечить холодный пуск двигателя (проворачивание коленвала стартером и прокачивание масла по системе смазки) при низких температурах, вязкость не должна быть очень большой.

При высоких температурах масло не должно иметь очень малую вязкость, чтобы создавать прочную масляную пленку между трущимися деталями и необходимое давление в системе.

Для обеспечения необходимой вязкости во всем диапазоне рабочих температур всесезонные моторные масла изготавливают из маловязкой основы и полимерных загущающих присадок (модификаторов вязкости). Основа, имеющая небольшую вязкость, обеспечивает нужные низкотемпературные характеристики. Молекулы загущающих присадок представляют собой “клубки” полимеров (веществ, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев), “набухающие” при нагревании, что сохраняет достаточную вязкость при высокой температуре.

Вязкость загущенного всесезонного масла зависит также и от скорости перемещения его слоев относительно друг друга. С ее увеличением вязкость временно снижается, поскольку “клубок” полимерной присадки “растягивается” и оказывает меньшее сопротивление перемещению слоев.

Способность снижать вязкость в зависимости от скорости уменьшает потери на внутреннее трение в масле и, соответственно, потери мощности двигателя. Например, при движении поршня от верхней или нижней мертвой точки его скорость возрастает и в определенный момент возникает гидродинамический режим смазки (масло полностью разделяет поверхности деталей). Полимерная загущающая присадка в это время понижает вязкость масла, тем самым снижая потери мощности, развиваемой двигателем.

Индекс вязкости

Индекс вязкости (сокращенно VI, от английского Viscosity Index) безрамерный показатель характеризует зависимость вязкости масла от изменения температуры. Чем больше индекс вязкости, тем меньше вязкость масла изменяется при колебании температуры. Он зависит от углеводородного состава масла, наличия вязкостных (загущающих) присадок, глубины очистки масляных фракций. Для минеральных масел без вязкостных присадок индекс вязкости составляет 85-100, масла с вязкостными присадками и синтетические масла-компоненты могут иметь индекс вязкости 120-150. У маловязких глубокоочищенных масел индекс вязкости может достигать 200.

Температура вспышки

При повышении температуры из масла выделяются пары, которые при поднесении открытого огня вспыхивают. Эта температура называется температурой вспышки, которую можно измерять либо в открытом (Cleveland), либо закрытом тигле (Pensky-Martens). Показатель характеризует наличие в масле легкокипящих фракций, он связан с испаряемостью масла в процессе эксплуатации.

Температура застывания

Температура застывания — это самая низкая температура, при которой масло еще полностью не потеряло текучесть при наклонении пробирки, в которой его охладили. Температура застывания характеризует момент резкого увеличения вязкости при снижении температуры, или кристаллизации парафина вместе с повышением вязкости в такой степени, что масло становится твердым.

Щелочное число (TBN) и кислотное число (TAN)

В процессе эксплуатации в смазочных маслах накапливаются кислые и/или щелочные продукты, которые образуются в результате окисления, разрушения молекул базового масла и присадок, загрязнения масел, в том числе, накопления в них продуктов неполного сгорания топлива, сажи. Общее щелочное число (TBN) и общее кислотное число (TAN) анализируются в лабораторных условиях. TBN выражается через количество гидроокиси калия в миллиграммах, эквивалентное количеству всех щелочных компонентов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г). TAN выражается через количество гидроокиси калия в мг, необходимое для нейтрализации кислых продуктов, содержащихся в 1 г. масла (мг КОН/г).

autolubricants.info

Синтетическое моторное масло для автомобиля

С развитием и продвижением новых технологий нефтеперерабатывающей отрасли, синтетические автомасла обрели широкую популярность, и в подавляющем большинстве случаев пришли на смену минеральным. Это объясняется тем, что синтетика по многим характеристикам превосходит минеральную базовую основу.

Автомасла, получаемые путем синтеза углеводородов и органических соединений, относятся к синтетической группе смазочных материалов. Синтетическое отличается от минерального тем, что такое моторное масло имеет более стабильные характеристики. Получают смазочный материал из компонентов нефти, природного газа и углеводородных соединений.

Характеристики и виды

Синтетическое масло получают путем перегонки нефти, в результате которой базовый компонент проходит несколько ступеней переработки до молекул вещества. На этапе производства продукту задаются основные свойства, которые в процессе эксплуатации способны сохраняться длительное время. Уникальность присадок, добавляемых к базовой основе, высокие защитные свойства.

Основные характеристики синтетических масел:

• облегченный холодный запуск двигателя;
• высокие показатели вязкости;
• низкая испаряемость;
• обеспечение износоустойчивости деталей мотора;
• термоокислительная стабильность.

Виды синтетических смазок подразделяются в зависимости от состава и особенностей химического синтеза. Нужно учесть, что у производителей разных стран свой подход к производству масел и количеству присадочных компонентов в их составе (их может быть от 30 до 50% от общего объема).

Наиболее популярные виды синтетических смазочных материалов по способу производства:

Новое слово в производстве смазочных материалов — масло на основе полигликоля. Такие продукты пока еще недостаточно распространены, и стоимость их очень высока, но по износоустойчивости и моющей способности им нет равных. Недаром полигликоль используется в качестве модификаторов трения в пакете присадок.

Классификация моторных масел на синтетической основе подразделяет их согласно основным техническим показателям. Толщина масляной пленки на поверхности деталей и способность сохранять текучесть в определенных температурных границах характеризует вязкость смазочного материала. От индекса вязкости зависит стабильность образуемой защитной пленки, противостоящей негативному воздействию трения. Обычно синтетика имеет индекс вязкости от 120 до 150.

Обозначение класса вязкости моторных масел соответствует стандартам SAE, указывающим на температурный диапазон, в условиях которого продукт сохраняет свои рабочие характеристики.

Классификация по SAE J300 делит синтетические автомасла на 6 зимних и 5 летних типов. Согласно принятым стандартам маркировка моторного масла должна содержать цифровые индексы и буквенное обозначения для зимних и всесезонных смазок:

• первая цифра указывает на вязкостные характеристики в зимний период;
• буква W (от winter — зима) говорит о том, что масло используется зимой;
• последнее числовое значения показывает максимум плюсовой температуры, допустимый для применения продукта.

На примере маркировки рассмотрим масло 5W-40. Литера W указывает на то, что оно пригодно для применения в зимнее время, и поскольку цифровых индекса два, то смазочный материал относится к так называемым всесезонным.

Первая цифра 5 — показатель вязкости в зимнее время. Для расчета минимума температур используют простую формулу: ЧП — 35 = Т, где ЧП — числовой показатель, стоящий первым в маркировке, 35 — const. (постоянное значение), Т — температура, при которых сохраняются основные эксплуатационные свойства. Несложный расчет: 5 — 35 = —30, и мы получили минусовой предел в —30℃.

Последняя цифра в неизменном виде указывает на максимум летних температур, или вязкость при разогретом двигателе. Итак, масло с маркировкой 5W—40 можно использовать в границах температур
от —30℃ до +40℃.

Выбирая смазочный материал обратите внимание на маркировку. Производитель всегда обозначает базовую основу (минеральное, полусинтетическое, синтетическое масло).

Особенности производства

В отличие от минералки, которая производится из сырых нефтепродуктов, синтетика получается путем синтеза. Технология производства заключается в изменении структурного состава и направления молекул вещества. Выравнивая цепочки углеводородов, в результате этого процесса получают однородный состав с максимальной термической и химической стабильностью. Сложность технологического процесса отражается на стоимости конечного продукта: минеральные масла в несколько раз дешевле синтетики.

Основные различия синтетических масел по способу производства:

Гидрокрекинговое

Его получают путем глубокой очистки и гидрообработки минеральной основы. Гидрокрекинг воздействует на молекулярную структуру базы, удаляя лишние примеси (сера, фосфор, азот). За счет подобных метаморфоз полученная смесь обладает теплоустойчивостью, стойкостью к химическому и механическому воздействию. Благодаря глубокой переработке получается продукт по качеству выше, чем минеральное масло. Необходимые свойства придает пакет уникальных присадок.

Полиальфаолефиновые (ПАО) синтетические масла

Особенности таких смазочных материалов в том, что 100% ПАО даже без дополнительных компонентов в составе имеют низкую температуру замерзания и сохраняют текучесть в переделах —50℃. Технология производства ПАО масел достаточно сложная: альфаолефины проходят несколько этапов (олигомеризация, двойная дистилляция и гидрогенизация с помощью катализаторов). В результате получают продукт с более однородным составом. Преимущества данных смазочных материалов: низкая испаряемость, легкий холодный запуск, высокая вязкость, увеличение интервала замены, оптимальные антиоксидантные свойства и термическая стабильность.

Эстеровые синтетические моторные масла

Этот вид продукции отличает высокая стоимость. Эстеровые смазки производят из сложных эфиров растительной природы. Если остальные делают из переработанных нефтепродуктов, то эти жидкости уникальны по своему происхождению. Получают эстеры путем эрификации карбоновых кислот спиртами. Полярность молекул способствует смещению электронной плотности к атому кислорода, который в свою очередь стремится к металлическим узлам двигателя. За счет поляризации смеси образуют стабильную смазывающую пленку. Преимущества синтетики данного класса: наличие стабильной пленки, легкий запуск в морозную погоду, оптимальные экологические показатели, простота утилизации, уникальные диспергирующие свойства, увеличение показателя пиковых нагрузок.

Преимущества синтетических моторных жидкостей

Отличительные характеристики синтетики отображены в таблице ниже:

Технические показатели	Отличительные особенности	Свойства	Преимущества
Индекс вязкости	Высокий	Наиболее оптимальная толщина смазывающей пленки в условиях высоких и низких температур	Износоустойчивость двигателя даже в экстремальных условиях и при повышенных нагрузках
Зимняя эксплуатация	Оптимальные низкотемпературные характеристики	Сохранение текучих свойств в зимний период	Максимальное снижение трения при запуске за счет быстрого проникновения в узлы и детали двигателя
Испаряемость	Низкая	Снижение расхода смазочного материала	Увеличение периода замены
Коэффициент трения	Низкий	Снижение трения за счет равномерности структуры вещества на молекулярном уровне	Эффективная работа силового агрегата и снижение нагрева масла
Термоокислительные свойства	Усиленные	Замедление процесса старения смазки	Образование шламов сведено к минимуму, стабильность вязкостных показателей в широком диапазоне температур

Ложка дегтя в бочку с синтетикой

У рассматриваемых смазочных материалов имеются и недостатки. Синтетическое моторное масло заметно дороже смазок на минеральной основе. Причина тому — более сложный процесс производства.

Владельцы автомобилей со значительным износом двигателя вынуждены выбирать продукты минерального происхождения. В синтетических смазках используются моющие присадки, которые агрессивны по отношению к резиновым прокладкам. В двигателях старого образца высок риск протекания уплотнителей.

Еще один недостаток, особенно актуален при выборе, популярные моторные жидкости чаще фальсифицируют. Внимательно подойдите к выбору, и приобретайте горюче-смазочные материалы у надежных поставщиков.

Синтетические моторные жидкости обладают оптимальными характеристиками, способны уменьшить расход масла и топлива. Сопоставляя качества и свойства, можно сделать вывод: относительно высокая стоимость синтетики оправдывает себя. Она обеспечивает надежную защиту двигателя, чистоту узлов и деталей, способствует увеличению периода замены.

oavtomasle.ru

3.2.3.3 Маховик и его физический смысл

В установившемся режиме работают очень многие машины – станки, прессы, прокатные станы, лесопильные рамы, текстильные машины, генераторы электрической энергии, компрессоры, насосы и т.д. Наилучшее условие для работы всех этих машин – абсолютно равномерное вращение их главного вала (принимаемого обычно в качестве ведущего звена). Колебания скорости главного вала вызывают дополнительные нагрузки, вследствие чего снижаются долговечность и надежность машин. Но поскольку колебания скорости полностью устранить невозможно, нужно хотя бы по возможности сократить их размах. Иными словами, значение коэффициента неравномерности δ надо сделать приемлемо малым. Рассмотрим, каким образом можно решить эту задачу.

Все звенья механизма обладают инертностью. Чем инертнее материальное тело, тем медленнее происходят изменения его скорости.

Уравнения (3. 69) показывают, что при уменьшении величины δ возрастает приведенный момент инерции J_пр механизма, а, следовательно, его масса и кинетическая энергия. Поэтому увеличение равномерности движения ведущего звена может быть достигнуто за счет увеличения приведенного момента инерции механизма. Увеличение приведенных масс или приведенных моментов инерции ведет за собой увеличение масс отдельных звеньев механизма. На практике это увеличение производится посадкой на один вал машины добавочной детали, имеющий заданный момент инерции. Эта деталь носит названиемахового колесаилимаховика.

Задачей маховика является уменьшение амплитуды периодических колебаний скорости ведущего звена, обусловленных свойствами самих механизмов или периодическим изменением соотношений между величинами движущих сил и сил сопротивлений. Подбором массы и момента инерции маховика можно заставить ведущее звено двигаться с заранее заданным отклонением от некоторой его средней скорости.

Маховик является аккумулятором кинетической энергии механизма. Он накапливает ее во время ускоренного движения и отдает обратно во время замедления механизма. Такая аккумулирующая роль маховика позволяет использовать накопленную им энергию для преодоления повышенных полезных нагрузок без увеличения мощности двигателя.

Физически роль маховика в машине можно представить следующим образом. Если в пределах некоторого угла поворота ведущего звена работа движущих сил больше работы сил сопротивления (А_дв.с.>А_с.с), то ведущее звено вращается ускоренно и кинетическая энергия увеличивается. При наличии в машине маховика приращение кинетической энергии распределяется между массами звеньев механизма и массой маховика, а при его отсутствии все приращение кинетической энергии должно быть отнесено к массам звеньев механизма. Если же А_дв.с.< А_с.с, то ведущее звено вращается замедленно и кинетическая энергия уменьшается.

Форма маховика может быть любой. Но по конструктивным соображениям наиболее удобной является форма в виде диска с тяжелым ободом, колесо со спицами (рисунок 3. 20) или другая форма, симметричная относительно главных осей инерции. Это позволяет избежать дополнительных давлений на вал подшипника, на который насажен маховик.

Итак, чтобы определить размеры махового колеса, нужно знать его массу, а та, в свою очередь, зависит от момента инерции маховика. Существует несколько способов определения момента инерции маховика. Мы остановимся только на двух.

Маховик. Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

Маховик. Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

ВикиЧтение

Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы
Мельников Илья

Маховик

Маховик – чугунный диск с тяжелым ободом. Он служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления двигателем повышенных нагрузок при трогании с места и во время работы. Маховик выводит поршни из мертвых точек, повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя. На ободе маховика 6 напрессован зубчатый венец 7 для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят установочными штифтами и несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140-150 н .м (14-15 кгс м). У некоторых двигателей имеется фланец, в котором просверлены отверстия для крепления маховика болтами. Иногда с задней стороны маховика некоторых двигателей предусмотрена выточка для размещения сцепления.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Маховик берется за дело

Маховик берется за дело Средневековая Европа. Процветает схоластика, алхимия, не сидят без работы и астрологи. Странный и страшный период в истории Европы, когда на несколько веков она погрузилась во мрак отсталости и невежества.О маховиках тогда, конечно, никто и не

Маховик перебирается на транспорт

Маховик перебирается на транспорт Наступил XIX век – век настоящего расцвета машиностроения. Неизменный спутник машин – маховик завоевывал все более прочное место на транспорте. А впервые он был использован на транспортном средстве в 1791 году гениальным русским

Возможен ли «мягкий» маховик?

Возможен ли «мягкий» маховик? Что касается супермаховиков, у которых энергия отбирается электрическим или гидравлическим путем, то тут все ясно. Электро– и гидроприводы можно регулировать «мягко», так что «потребитель» и не догадается об изменении скорости

Дмитрий Рогозин на «Иркуте»: «Выгоднее не сдвигать размещение гособоронзаказа, а наоборот, раскручивать маховик производства!»

Дмитрий Рогозин на «Иркуте»: «Выгоднее не сдвигать размещение гособоронзаказа, а наоборот, раскручивать маховик производства!» Рабочий визит вице-премьера Дмитрия Рогозина на Иркутский авиазавод начался с обхода цехов предприятия, где он ознакомился с ходом работ по

Маховик

В двигателях с небольшим числом цилиндров маховик служит для выравнивания скорости вращения вала, вывода из мертвых точек кривошипно-шатунного механизма и осуществления вспомо­гательных тактов рабочего процесса. При шести и большем числе цилиндров двигатели работают с некоторым, иногда значительным перекрытием рабочих ходов в отдельных цилиндрах, поэтому упомя­нутые функции маховика для них не столь существенны. Однако кинетическая энергия маховика в многоцилипдровых двигателях облегчает их пуск и необходима для обеспечения плавного трога-иия автомобиля с места.

Маховики отливают из чугуна в виде диска 7 с массивным ободом (см. рис.) и подвергают динамической балансировке в сборе с коленчатым валом. Недостаточная сбалансированность маховика порождает неуравновешенные центробежные силы, вызывающие нежелательную вибрацию двигателя на опорах.

В автомобильных двигателях маховик крепится к хвостовику вала, имеющему форму фланца. Болты 14 крепления маховика ввертывают во фланец 1 или вставки 12 и затягивают динамометри­ческим ключом и тщательно фиксируют (шплинтуют шайбами 13). Маховик центрируется по наружной поверхности фланца 1 с помо­щью выточки, а положение его относительно коленчатого вала фиксируется установочным штифтом 8. Для этой цели используют также несимметричное расположение самих болтов крепления маховика (двигатели ГАЗ, ЗИЛ-130 и др.).

Для прокрутки вала при пуске двигателя электрическим стар­тером на обод маховика напрессовывают зубчатый венец 6. На ци­линдрической поверхности маховика наносят метки и надписи, определяющие момент прохождения в. м. т. поршнем первого цилиндра, а часто и принятое для данного двигателя исходное опережение зажигания (момент подачи искры в цилиндры).

На торцовую шлифованную поверхность маховика опирается фрикционный диск сцепления, кожух которого прикрепляют к махо­вику. Сцепление предназначено для быстрого отключения двигателя от трансмиссии автомобиля в процессе переключения шестерен в коробке перемены передач и последующего плавного соединения трансмиссии с валом двигателя.

В силовых передачах автомобилей с гидротрансформатором или гидромуфтой маховик отсутствует, а функции его выполняет маховая масса колеса гидротрансформатора.

 

 

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

---

Newer news items:

Older news items:

---

Меньше шума и вибраций — больше комфорта на дороге

 

Многие из нас помнят, как в детском возрасте гордились умением ездить на велосипеде. Со временем подрастающее поколение пересаживается с простых велосипедов на многоскоростные, а затем, когда позволит возраст, — на автомобили.

В транспортных средствах широко используются зубчатые передачи. Интересно, кто впервые начал их применять? Историки считают, что механизмы, передающие вращение, изготавливались еще в XXVII веке до нашей эры: до нас дошли сведения об их использовании в колесницах в древнем Китае. Древние греки, в том числе Аристотель, также писали о прообразах современных зубчатых колес. В 50 году нашей эры греческий математик и механик Герон Александрийский стал первым, кто в ясных терминах изложил элементы теории зубчатых передач.

 

 

Зубчатые передачи — это механизмы, в которых два подвижных звена являются зубчатыми колесами и находятся в состоянии зацепления. Вращение ведущего колеса передается ведомому. Зацепление между сопряженными зубьями должно быть плавным, однако из-за производственных ограничений фактические размеры основных шагов ведущего и ведомого колес различны.

Это приводит к ударам, когда зубья входят в зацепление. На слух такие удары воспринимаются как повышенный шум или даже стук. У всех, кто находится в транспортном средстве, стук и сопровождающие его вибрации вызывают раздражение. Подобный шум и вибрации становятся особенно заметны, в частности, на низких или холостых оборотах у дизельных транспортных средств (автобусов, грузовиков), стоящих в пробке.

 

 

Для более плавной передачи мощности в двигателях используют маховики. В последнее время защита трансмиссии от вибраций, исходящих от двигателя, осуществляется с помощью двухмассовых (их еще называют двухсекционными) маховиков. Это увеличивает момент инерции трансмиссионного вала и снижает степень вибрации как на холостом ходу, так и в движении.

 

Как правило, шум зубчатых колес количественно оценивается по амплитудам угловых ускорений коленчатого вала. На примере нашей модели концепт-кара «Bleu» мы хотим продемонстрировать, как можно смоделировать описанную задачу в продукте SIMULIA Simpack.

 

 

Специалисты построили виртуальную модель Bleu и провели для нее несколько быстрых проверок целостности, чтобы проконтролировать достоверность рабочих данных и результатов. Затем модель была помещена на виртуальный испытательный стенд для исследования процесса набора скорости. Исходными условиями в задаче служили такие параметры, как начальная и конечная скорости коленчатого вала, продолжительность разгона, габариты стенда и т.д. Анализ работы двигателя выполнялся на основе спектров собственных колебаний маховика, нагрузок на подшипники, расположения подвески и угловых ускорений коленчатого вала.

 

 

Была проведена оптимизация инерционных характеристик дисков двухмассового маховика. Жесткость пружины кручения инженеры подобрали таким образом, чтобы избежать вхождения в резонанс. Угловые ускорения снизились на 34%, что было признано успешным результатом.

Снижение уровня вибрации делает поездку намного более комфортной для водителя и пассажиров.

С нашими решениями Vehicle Dynamics для динамического моделирования транспортных средств можно ознакомиться по адресу https://www.3ds.com/products-services/simulia/solutions/transportation-mobility/vehicle-dynamics-performance/

Супермаховик Нурбея Гулиа – механический накопитель энергии.

Ч.1 | Невероятные Механизмы

Часть 1. Читать часть 2 на «НМ»

Этот материал подтолкнул написать один из комментариев под статьей на «НМ». Спасибо Дмитрию Белову за интересную идею.

Решение проблемы создания емкого, легкого, компактного аккумулятора можно назвать одной из самых востребованных задач в современном мире. И мнение профессора, изобретателя, доктора технических наук Нурбея Гулиа заметно отличается от общепринятого – не химические, электрические, термические, а механические накопители – вот за чем настоящее будущее!

Нурбей Гулиа

Началом своих исследований Нурбей Гулиа называет задачу, поставленную им самим перед собой в пятнадцать лет – создание «энергетической капсулы»: энергоемкого накопителя безвредной для человека и окружающей среды энергии. С тех пор он изучил множество способов решения, пока не остановился на маховике, известном с начала времен – гончарный круг, что как не маховик?

монолитный (а)и «навитой» (б) маховики

Накапливать и отдавать энергию в такой системе просто – разгон-«зарядка» и остановка-«вывод мощности». А проблемой такого способа – в энергоемкости, вернее в недостаточной плотности запасаемой энергии. Увеличить ее можно двумя способами: сделать больше габариты устройства или повысить скорость вращения маховика. В первом страдает компактность, во втором – безопасность использования.

Схема супермаховика Нурбея Гулиа

Тогда-то Гулиа и высказывает предположение – а почему маховик должен быть монолитным? Ведь можно сделать его «навитым»: из металлической ленты или троса. В случае разрушения, такой не разлетается на мелкие части, а наоборот – тормозится. При этом, такая конструкция не теряет энергоемкость в сравнении с монолитными. В 1964 году Гулиа получает патент на свою конструкцию, так называемого, супермаховика.

Нурбей Гулиа и один из его супермаховиков

Надо сказать, что «обычные» маховики могли иметь (в теории) энергоемкость порядка 30−50 кДж на килограмм массы. В то же время обычные свинцово-кислотные аккумуляторы имели 64 кДж/кг, а щелочные еще выше — 110 кДж/кг. На деле же энергоемкость маховиков была раза в три ниже возможной, 10−15 кДж/кг, из-за необходимости увеличения запаса прочности при изготовлении.

Гибридный автомобиль Гулиа. Передние колеса имели привод от ДВС, а задние от вариатора и маховика

Первые испытания супермаховика Гулиа показали, что даже первая не самая совершенная конструкция, способна обогнать по плотности энергии свинцово-кислотные аккумуляторы при достаточной безопасности: разрыв ленты наступал при разгоне обода до 500 м/с (плотность составляла 100 кДж/кг). Тогда же было выдвинуто предложение использовать его на автомобиле и разработан первый гибрид на базе УАЗ-450Д.

Фрагмент киножурнала НАУКА И ТЕХНИКА 1990 № 8

Часть 1. Читать часть 2 на «НМ»

Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития «НМ». А еще нам нужны репосты в соцсети!

Двухмассовый маховик (ZMS) и причины выхода его из строя

это пока что только ЧЕРНОВИК статьи !

как говорил наш шеф-тренер, господин Wolf-Peter Moritz, «сцепление — это заведомо слабый узел«. то есть он разработан и создан так, что бы, кроме передачи крутящего момента,  брать на себя вредные для мотора и трансмиссии вибрации и нагрузки. Но время и инженерная мысль не стоят на месте, и на смену демпферным пружинам, размеры и количество которых ограничено размером диска сцепления, пришел двух-массовый маховик.

Необходимость применения ДММ так же вызвано увеличением крутящего момента современных моторов, повышение степени сжатия в них, борьба за снижение расхода топлива и за комфорт (стремление уменьшить шумы и вибрации)

«А теперь — слайды!«(с)РНА

наглядные картинки, отображающие возможности по гашению вибраций классическим сцеплением, и сцеплением вкупе с ДММ

 

Производители (что LUK что SACHS ) заявляют, что нет фиксированной расчётной цифры ресурса маховика, он зависит от множества факторов. Исходя из многолетних практических наблюдений можно осторожно утверждать, что подавать тревожные симптомы неисправности он должен не раньше, чем через 100 000 км пробега. И если это происходит раньше, нельзя ограничиваться просто заменой на новый маховик, обязательно нужно выявить и устранить причины, сократившие жизнь ZMS.  Ниже я перечислю основные из них:

-частое глушение мотора

-езда на неоправданно низких оборотах мотора

-пропуски зажигания или неравномерное воспламенение смеси, неисправность систем питания и управления топливом/зажиганием

-разброс компрессии по цилиндрам

-езда с вибрацией, вызываемой прочими, неисправными,  компонентами трансмиссии

-перегрев

-ошибки при монтаже или подборе комплектующих

-долгий запуск (например, неисправности стартёра)

Теперь немного подробнее:

-ДМ маховик, естественно,  призван гасить колебания и вибрации, но его ресурс не бесконечен. И измеряется он не столько километрами, сколько нагрузкой и рабочими оборотами. При запуске, глушении и холостых оборотах амплитуда движения частей маховика относительно друг друга больше всего. Если на пальцах, то маховик, на долю которого пришлось три запуска и глушения двигателя на 100 км проживёт меньше,чем ДММ на один раз/100 км заведённом и заглушенном моторе.

К этим же вредным факторам можно отнести и некоторые неисправности. например, разброс компрессии по цилиндрам, не качественный распыл топлива, а-синхронизация валов. Например, для дизельных моторов VAG  допускается расхождение в положении распредвала относительно коленчатого до 6°. А для маховика это уже фактор, существенно снижающий ресурс. Как пример рассматривали мотор с насос-форсунками. Система управления подачей топлива автоматически вносит коррекцию в работу каждой форсунки, допустимый разброс (по версии VAG) +3/-3

Однако для ресурса ДММ критичным уже является превышение разброса на 1

Долгий запуск из-за неисправного стартёра, слабого аккумулятора или силовых проводов, как ни прискорбно, тоже способны укоротить срок жизни ДММ

Ко вредным факторам эксплуатации можно отнести езду с полной нагрузкой или буксировкой прицепа, «старт/стоп» (то есть езда в пробках), неправильная работа педалью сцепления, пробуксовка, перегрев.

 

 

—

Андрей Морозов: Государству нужно создать внутренний инвестиционный маховик

05.07.2006, Ср, 10:07, Мск

На российском телекоммуникационном рынке начались активные изменения в сторону консолидации. Все это приводит к усилению лоббирования интересов отдельных компаний. О проблемах рынка биллинговых систем, о развитии бизнеса в этих условиях и о работе компании в интервью корреспонденту CNews рассказал президент «Ассоциации CBOSS» Андрей Морозов.

страницы:   1   |   2    |   3    |  следующая

CNews: Как Вы оцениваете динамику и развитие отечественного ИТ-рынка в 2006 году? Какие ключевые особенности российского ИТ-рынка Вы могли бы выделить?

Андрей Морозов: В последние годы отмечается общий подъем экономики, и, прежде всего, в сырьевых отраслях. Это способствует как формированию мощного спроса, который активно прогрессирует, так и росту платежеспособности компаний корпоративного сегмента. Однако чем больше консолидируется бизнес в нашей стране, тем меньше в нем остается собственно рынка. Если в условиях рыночных отношений в мире продвинутые компании используют механизмы по-настоящему тендерных закупок, то на «нашем поле» многие фирмы при продвижении продуктов активно применяют банальное лоббирование своих интересов. А это противоречит рыночным отношениям и в целом тормозит развитие ИТ-рынка в России.

CNews: С какими проблемами сталкиваются сегодня российские ИТ-компании? Как Вы оцениваете политику государства в России в области ИТ?

Андрей Морозов: Именно недостаточность, дефицит рынка как такового и является одной из основных проблем. К сожалению, в определенном смысле эта ситуация только ухудшается, в значительной степени стараниями недобросовестных крупных, претендующих на монополию и даже узурпацию рынка, игроков. Если в девяностых годах рынок был более стихийным, то сейчас он довольно “политизирован”. Тому, кто старается придерживаться правил цивилизованного рынка, становится намного сложнее работать. В настоящий момент тренд на рынке достаточно четко направлен в сторону его дальнейшей консолидации и монополизации.

#gallery#

Если говорить о государственной политике в области информационно-коммуникационных технологий, то, на мой взгляд российского бизнесмена, она не носит деятельного характера, недостаточно эффективна на практике. Скажем, в США, похоже, перед государством стоят реальные задачи по развитию бизнеса компаний вне зависимости от формы их собственности и связей руководства фирм с влиятельными чиновниками. Речь, прежде всего, идет о создании рынка сбыта. Если Вы спросите, станет ли Госдеп активно защищать интересы американского производителя информационных технологий за пределами Штатов, ответ будет однозначным: еще как станет! И мы, российские производители, ой как чувствуем это на своей шкуре. Тогда как многие отечественные чиновники, в чем у нас была возможность неоднократно убедиться, поступают прямо противоположным образом.

Хотя в целом положения принятых на государственном уровне нормативных документов «по теме» ИТ заслуживают высокой оценки. Жаль только, что эти императивы у нас зачастую не работают, а носят лишь декларативный характер. Скажем, несет ли наш чиновник “на местах” ответственность за то, что он предпринимает действия и принимает решения, которые прямо или косвенно противоречат государственной политике? Как правило, нет. Что уж говорить о бездействии таких облеченных властью «слуг народа»?

CNews: Считаете ли Вы, что создание технопарков сможет поднять отрасль?

Удаленный доступ: виртуализируем по-новому

Бизнес

Андрей Морозов: Не возьмусь утверждать, что это планомерное, законченное, конструктивное решение, соответствующее политике, так как конечная практическая цель создания технопарков, насколько я могу судить, не анонсирована. Возникает ощущение, что технопарки надо строить, чтобы построить технопарки. А успешный серьезный бизнес, в том числе, в рамках государства, не стоит создавать без предварительного, тщательно продуманного бизнес-плана. Допустим, компания CBOSS имеет все необходимые технические мощности: разнообразное и самое современное оборудование, лаборатории для тестирования, новейшие технологии. К нам на стажировку и обучение постоянно приходят студенты из различных институтов, и мы даем им неограниченный доступ к передовым инструментальным технологиям индустрии и нашим новым разработкам. Но можем ли мы при этом считать CBOSS технопарком? Де-факто – да, де-юре – нет, так как инфраструктура принадлежит коммерческой организации. А технопарк — ОЭЗ, согласно законодательству, может быть создан только на земле, находящейся в муниципальной или федеральной собственности, и статус его должен быть подтвержден властью де-юре. Мы дислоцируемся в некогда «научном» районе столицы. Наш головной офис находится в здании Московского государственного проектного института, где после перестройки ютились в основном мелкие торговые фирмы. В 1999 г. мы выкупили и переоборудовали здание, фактически вернув ему статус высокотехнологичного предприятия. Но под определение технопарка, к сожалению, не попали, поскольку для этого пришлось бы базироваться на построенной заново инфраструктуре. И это, на мой взгляд, не очень-то по-хозяйски.

Правда, нас приглашали в качестве резидента участвовать в технопарке в Дубне. При этом перед нами поставили «заманчивые» условия: инвестировать значительную сумму на начальном этапе и в дальнейшем также продолжать ежемесячно втридорога вкладываться в аренду и строительство возводимого жилья. В результате сейчас мы ведем строительство де-факто технопарка в Хельсинки.

Для того чтобы поднять отрасль, не стоит бездумно отдавать деньги на невнятные сырые проекты: нужно просто дать ей возможность свободно развиваться в экономических условиях. Государству, возможно, следует создать внутренний инвестиционный маховик, обеспечить рыночные условия внутри страны и внутри отрасли. И тогда ее не придется поднимать домкратом в виде многомиллионных вливаний – она сама поднимется.

Давайте вспомним про коллективизацию и раскулачивание. До революции, когда на земле были крепкие хозяева, Россия была крупнейшим экспортером зерна. После раскулачивания и коллективизации Россия стала крупным импортером зерна. Вам идея технопарков ничего не напоминает?

Другой пример. От некоторых финских коллег, удивлявшихся российскому акценту на создание технопарков, я слышал сравнение технопарка в его российском понимании с общежитием. Теперь давайте спросим себя – действительно ли мы сможем решить демографическую проблему России, если, скажем, понастроим на средства стабфонда много-много общежитий?

страницы:   1   |   2    |   3    |  следующая

Накопитель энергии на маховике

Накопитель энергии на маховике

Бенджамин Уиллер

24 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

В настоящее время используется много возобновляемых источников энергии и в разработке по всему миру. Некоторые из этих методов включают использование солнечной, ветровой, гидро- и тепловой энергии. Единственная проблема нет эффективных способов хранения. Чтобы иметь возможность конвертировать и использовать возобновляемая энергия, так как электричество должен быть в процессе хранения Это.Основное внимание в этом отчете уделяется возможности использования маховиков для хранить энергию вращения и преобразовывать ее в электрическую энергию, когда нужно. Я решил подойти к этому с небольшого автомобиля перспективу, а не определять, могут ли маховики накапливать энергию необходимо для снабжения города или страны. Если маховики способны плотность энергии для эффективного питания транспортного средства для среднего гражданина тогда потребуется огромная часть спроса на нефть и загрязнение окружающая среда может быть поднята.

Для упрощения расчетов возможности и выводы Tesla Roadster будут использованы, чтобы судить, что такое маховик должен уметь. Большинство водителей здесь, в США, будут больше чем доволен 200-мильным диапазоном 450 кг Roadster, 53 кВтч Литий-ионный аккумулятор. [1] Таким образом мы определим, есть ли у маховика аналогичного масса может хранить энергию, эквивалентную этой батарее. Следующее уравнения можно найти в большинстве учебников физики и книг по маховикам.

Сначала определите выражение для энергии ротационная система.Наш маховик будет представлять собой полый цилиндр, что дает us Mr ² для момента инерции. Электронная энергия. I-инерция. М-масса. r-радиус. w-угловая скорость.

Во-вторых, определить пределы угловой скорости из-за к используемому материалу: ρ = плотность, r = радиус, ω = угловой скорость, σ = растягивающее напряжение (максимальное до разрушения).

В-третьих, подставьте максимальную угловую скорость в уравнение энергии.

Материал M (кг) σ (паскали) ρ (кг / м 3 E макс (джоули) E макс (кВтч) E макс / M (Дж / кг) Титан 450 8.8 х 10 8 4506 4,4 х 10 7 12 9,8 х 10 4 Углеродное волокно 450 4,0 х 10 9 1799 5,0 х 10 8 139 1,1 х 10 6 Сталь 450 6. 9 х 10 8 8050 1,9 х 10 7 5 4,3 х 10 4 Алюминий 450 5,0 х 10 8 2700 4,2 х 10 7 12 9,2 х 10 4

Таблица 1: Максимальный запас энергии маховика различные материалы.(Свойства материала, полученные из поставщики коммерческих материалов. [3-5])

Эти расчеты не учитывают трение потери или эффективность преобразования электрической энергии в кинетическую и назад. Даже если маховик из углеродного волокна эффективен только на 50%, он имеет способность хранить и обеспечивать больше энергии, чем литий-ионный аккумулятор Tesla с сопоставимой массой. Также потребуется дополнительная масса для маховик и механизмы, но они должны быть небольшими по сравнению с максимальный предел хранения энергии.Пока металлические маховики не соответствовать стандартам, маховик из углеродного волокна является жизнеспособным вариантом для хранение электроэнергии для автомобилей и многих других приложений, таких как резервное питание от сети.

© Бенджамин Уиллер. Автор дает разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] Г.Бердичевский и др. , г. «The Система аккумуляторов Tesla Roadster, «Tesla Motors», август 2006 г.

[2] Books LLC, Tesla Motors Транспортные средства: Tesla Roadster (Книги LLC, 2010), стр. 1-40.

[3] Джеймс Зербе, Практическая механика для мальчиков (M.A. Donohue & Company, 1914), гл. 17.

[4] J. M. Corum et al. , «Основные свойства Ссылка на композит из перекрестно-углеродного волокна «Oak Ridge National» Лаборатория, ОРНЛ / ТМ-2000/29, Февраль 2000 г.

[4] C. Chung, Композиты из углеродного волокна (Баттерворт-Хайнеманн, 1994), стр. 65-66, 102, 164.

Система рекуперации кинетической энергии в велосипеде с использованием маховика

Содержание

1 Введение

2 Конструкция компонентов

3 Изготовление компонентов

4 Сборка и работа

5 Оценка затрат

6 Заключение

7 Библиография

ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ

В этой главе представлены принципы, проблемы и идеи, которые возникли в процессе изготовления.Он также включал предлагаемые действия, ожидаемые результаты

1.1. ОБЗОР И ПРЕДЫСТОРИЯ

Маховик — это вращающееся механическое устройство, используемое для хранения кинетической энергии вращения. Маховики обладают значительным моментом инерции и, таким образом, противостоят изменениям скорости вращения. Количество энергии внутри маховика зависит от скорости вращения, массы и геометрии. Маховики используются для хранения и высвобождения энергии в виде кинетической энергии. Поскольку при хранении и высвобождении не происходит преобразования энергии (например, из механической в ​​электрическую), эффективность высока.Маховики могут действовать как механические батареи в качестве альтернативы химическим батареям.

Тормоза — это устройства, регулирующие движение вращающегося тела или вала. Большинство тормозов представляют собой фрикционные устройства. Эти устройства преобразуют кинетическую энергию в тепловую за счет трения. Это, однако, высвобождает энергию в окружающую среду, что можно рассматривать как трату энергии. Использование и восстановление этой энергии для полезной работы возможно с помощью рекуперативного торможения.

Автомобильная промышленность, в которой используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в качестве побочных продуктов образуются вредные загрязняющие газы. Были предприняты усилия по повышению эффективности автомобилей и снижению вредных выбросов. Альтернативной заменой автомобилям с ДВС являются электромобили, работающие от химических батарей. Электромобиль не выделяет вредных веществ и не выделяет столько тепла в атмосферу. Однако зарядка химической батареи электромобилей может занять несколько часов по сравнению с заполнением топливного бака автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.

Маховики могут накапливать энергию, и если они используются в качестве механической батареи, их можно зарядить до максимальной емкости за минуты или даже секунды.Маховик можно заряжать, увеличивая его скорость вращения. Он высвобождает энергию по мере замедления. При использовании на транспортном средстве внешний источник энергии будет вращать маховик до определенной скорости вращения (оборотов в минуту). Тогда маховик будет сцеплен с колесами, таким образом приводя в движение автомобиль. По мере движения автомобиля маховик замедляется, высвобождая накопленную энергию.

Регенеративное торможение — это процесс торможения с восстановлением кинетической энергии и сохранением ее для использования. Восстановленная энергия может храниться в химической батарее с помощью генератора, а затем извлекаться с помощью электродвигателя для ускорения.Другой способ — использовать сильный момент инерции маховика для торможения, а при ускорении снова использовать его для вращения колес.

Маховик ускоряется при торможении велосипеда и сразу же замедляется при ускорении. Эта работа демонстрирует FKES, но не как хранилище энергии от внешнего источника, а только как временное хранилище восстановленной кинетической энергии. Велосипед — альтернатива транспортному средству, которому требуется источник энергии. Он не имеет выбросов и не загрязняет окружающую среду.Однако его мощность очень ограничена. Возможности водителя определяют производительность транспортного средства. На ровной поверхности человеческой силы достаточно, чтобы продвинуть автомобиль вперед. Однако подъем по склону обычно требует другого соотношения скоростей между колесами и водителем. Дополнительный крутящий момент передается на колесо, жертвуя скоростью. Спуск по склону генерирует большое количество кинетической энергии для велосипеда, но водители, как правило, используют тормоза и регулируют скорость в целях безопасности. Регенеративное торможение позволит водителю накапливать генерируемую кинетическую энергию при спуске, а затем использовать ее для дополнительной мощности при подъеме или ускорении.

Механическая аккумуляторная батарея с маховиком может использоваться в качестве накопителя как для питания автомобиля, так и для рекуперативного торможения. Эта система на транспортном средстве позволит ему накапливать энергию с помощью зарядной станции, которая будет вращать маховик до максимальной скорости. Маховик будет замедляться и ускоряться по мере замедления и ускорения автомобиля с использованием системы рекуперативного торможения. Теоретически кинетическая энергия транспортного средства от маховика не теряется при замедлении. Он будет восстановлен и использован снова.На практике возникают механические потери и потери на трение, поэтому не вся энергия будет восстановлена. По закону сохранения энергии транспортное средство никогда не должно терять кинетическую энергию, но в реальной ситуации компоненты машины, как правило, имеют потери.

1.2. ХРАНЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МАХОВИКА

Транспортному средству требуется источник энергии, обладающий достаточной мощностью, чтобы разогнать транспортное средство и пассажиров. Он также должен иметь достаточную плотность энергии для непрерывной подачи энергии. Накопитель кинетической энергии маховика (FKES) должен иметь достаточную плотность энергии, чтобы приводить в движение его собственную массу, а также весь автомобиль и пассажиров.Он также должен иметь средства передачи требуемой мощности на колеса с различными скоростями, поскольку маховик будет замедляться, отдавая энергию. Это исследование продемонстрировало все эти требования на велосипеде.

Рекуперативное торможение имеет средства для восстановления и повторного использования энергии при замедлении и ускорении. Тормоза должны позволять снижать скорость транспортного средства или останавливать его. Момент инерции маховика должен быть достаточным, чтобы влиять на скорость автомобиля и управлять ею.Накопитель кинетической энергии маховика служит накопителем для рекуперативного торможения. Обе системы объединены в единый механизм.

Велосипед — это платформа для демонстрации как FKES, так и рекуперативного торможения. Механизм будет соединять ведущее колесо с маховиком, установленным на велосипеде. Маховик заряжается с помощью внешнего источника энергии, который вращает его до определенной скорости. Скорость маховика указывает на содержащуюся в нем энергию, поскольку его масса и геометрия постоянны.Велосипед приводится в движение не только маховиком. В этой настройке маховик обеспечивает необходимое ускорение в ситуациях, когда поднимается по склону. Эта установка позволяет транспортному средству получать и накапливать энергию из внешнего источника, а также восстанавливать энергию при торможении и снова использовать ее для ускорения.

1.3. ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

После решения и определения проблем были достигнуты следующие общие и конкретные цели.

1.3.1. Общая цель

Этот проект направлен на разработку, изготовление и демонстрацию FKES и рекуперативного торможения на велосипеде.Конструкция была предназначена, чтобы, во-первых, позволить велосипеду накапливать кинетическую энергию и использовать ее для привода ведущего колеса. Во-вторых, он позволяет маховику восстанавливать кинетическую энергию при включении. Обе системы устанавливаются на обычный велосипед. Прототип демонстрирует как накопление кинетической энергии маховиком, так и рекуперативное торможение.

1.3.2. Конкретные цели

Конкретными целями исследования были следующие:

1. Спроектируйте, выберите и установите на велосипед маховик, обладающий достаточной плотностью энергии и прочностью для хранения энергии для ускорения и питания велосипеда и водителя.Маховик также должен иметь достаточный момент инерции, чтобы влиять на скорость велосипеда.
2. Разработайте и изготовьте механизм, который позволяет педали или задним колесам вращать маховик.
3. Разработайте и изготовьте механизм, который будет передавать мощность между ведущими колесами и маховиком во время зарядки и наддува.

1,4. ЗНАЧЕНИЕ ФКЭС

Преимущества и недостатки ФКЭС продемонстрированы на велосипеде в качестве платформы. Основные механизмы системы FKES проверяются на предмет улучшения системы.

Конструкция и выбор маховика привели к возникновению факторов, которые необходимо учитывать в первую очередь для создания надлежащих FKES для транспортных средств. Конструкция механизма передачи энергии от внешнего источника может быть положена в основу проектирования зарядных станций в случае использования системы ФКЭС в серийных автомобилях. В конструкции механизма передачи мощности между маховиком и колесами исследуются основные методы, которые следует учитывать при разработке аналогичного механизма для других транспортных средств. Использование рекуперативного торможения расширяет диапазон системы FKES. Все полученные знания можно использовать для разработки той же системы для других транспортных средств или приложений, отличных от транспорта.

1,5. ОБЪЕМ И ОГРАНИЧЕНИЯ

Этот проект включал выбор и тестирование маховика, который может накапливать энергию для питания велосипеда. Возможны также дизайн и изготовление. Однако это исследование не было направлено на изобретение нового маховика. Вся информация и знания, которые использовались в настоящее время, существуют, и при проектировании маховика не было получено никаких новых знаний.

Механизм вращения маховика с использованием внешнего источника питания не включает конструкцию для этого внешнего источника. Внешним источником питания служили педали, которые можно было провернуть для предварительной зарядки. Механизм просто позволял заряжать маховик другими способами, помимо рекуперативного торможения.

Этот проект не преследовал цель изобретать велосипед или создавать что-то для массового производства. Велосипед по-прежнему функционировал как транспортное средство, приводимое в движение водителем. FKES просто помог велосипеду достичь большей мощности и скорости и уменьшить вмешательство водителя.Одного FKES было недостаточно для езды на велосипеде на большие расстояния. Оптимизация общей производительности конструкции не была включена. Дизайн трансмиссии не входил в диссертацию.

Использование рекуперативного торможения расширило диапазон FKES. Маховик имел очень ограниченную плотность энергии. Вместо того, чтобы выделять энергию в окружающую среду в виде тепла во время торможения, она возвращалась к маховику. Обычные фрикционные тормоза по-прежнему требовались для безопасности.Он не собирался заменять обычную тормозную систему. Когда маховик достиг максимальной скорости вращения, использовались фрикционные тормоза.

1,6. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Маховик накопителя кинетической энергии и система рекуперативного торможения на велосипеде состоят из трех основных частей: маховика, механизма зарядки и механизма передачи мощности. В этой главе обсуждаются важные факторы, учитываемые при проектировании.

1.6.1. Накопитель кинетической энергии с маховиком

Кинетическая энергия вращающегося маховика зависит от трех факторов: массы, геометрии и скорости вращения.Момент инерции массы относится к сопротивлению объекта изменению углового момента. Момент инерции маховика зависит от его массы и геометрии. Масса и скорость вращения прямо пропорциональны энергосодержанию. Связь между кинетической энергией, моментом инерции и угловой скоростью показана в уравнении (1.1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

Ek = кинетическая энергия, в джоулях

I = момент инерции, кг-м2

ω = угловая скорость, рад / с

Связь момента инерции с массой и геометрией твердого диска или цилиндра с осью, перпендикулярной круговой грани, показана в уравнении (1.2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Связь момента инерции с массой и геометрией тонкостенного цилиндра с осью, параллельной поверхности, показана в уравнении (1. 3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

I = момент инерции, кг-м2

m = масса, кг

r = радиус вращения, в метрах

Плотность энергии относится к содержанию кинетической энергии на массу маховика определенной плотности массы и геометрии.В практических приложениях маховики имеют максимальную скорость вращения в зависимости от материала, прежде чем они начнут деформироваться или расколоться. Центробежные силы могут разорвать маховик. Прочность материала на разрыв ограничивает массу, геометрию и скорость вращения при разработке маховика. Геометрия маховика соответствует геометрическому коэффициенту формы. Плотность энергии определяется уравнением (1.4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

Ek = кинетическая энергия, в джоулях

м = момент инерции, кг

K = угловая скорость, безразмерная

σ = предел прочности при растяжении, Па

ρ = массовая плотность, кг / м2

При разработке FKES на транспортном средстве маховики со слишком большой массой не идеальны. Дополнительный вес автомобиля снижает эффективную движущую силу. Увеличение скорости генерирует большую кинетическую энергию, но это может вызвать большую нагрузку на маховик, и его передаточное отношение к колесам будет слишком высоким. Еще одно соображение — это геометрия маховика, а именно его момент инерции. Тонкостенный цилиндр (как показано в уравнении 1.3) имеет наибольший момент инерции при данной массе. Это означает, что вся масса маховика должна быть сосредоточена на ободе или в точке, наиболее удаленной от центра вращения.

1.6.2. Передача мощности

Всегда должен быть хороший баланс между крутящим моментом и скоростью в любой ситуации. Крутящий момент относится к моменту силы или способности силы создавать вращательное движение тела на оси. По мере ускорения маховика требуется меньший крутящий момент, чтобы поддерживать его вращение при определенной мощности. Соотношение между крутящим моментом, силой и радиусом вращения показано в уравнении (1.5).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

τ = крутящий момент, Н · м

F = сила, в Ньютонах

r = плечо рычага или радиус поворота, в метрах

Взаимосвязь между крутящим моментом, угловой скоростью и мощностью показана в уравнении (1. 6)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где

P = сила, в ваттах

τ = крутящий момент, Н · м

ω = угловая скорость, рад / с

Механизм передачи мощности между маховиком и ведущим колесом может использовать цепную или ременную передачу. Цепной привод обеспечивает равномерное передаточное число, в то время как ременной привод может проскальзывать. Цепной привод является предпочтительным, поскольку стандартные велосипеды используют цепные приводы, а общность деталей снизит сложность конструкции.Трансмиссия также необходима для поддержания равномерного крутящего момента на маховике и колесах при разных скоростях вращения. Передаточное число между маховиком и ведущим колесом должно быть минимизировано при торможении, чтобы минимизировать момент силы на маховике при установке его на более высокую скорость. Это создает более сильное тормозное усилие. Передаточное число при ускорении или ускорении будет зависеть от текущей скорости велосипеда и от того, стоит ли велосипед на ровной поверхности или идет в гору, где требуется больший крутящий момент. При движении в гору, ускорении с очень низкой скорости или из состояния покоя требуется очень большой крутящий момент. Это может быть достигнуто за счет использования высокого передаточного числа. При движении по ровной местности с относительно высокой скоростью необходимо меньшее передаточное число.

Коробка передач имеет ограниченное передаточное число, поэтому маховик также имеет максимальную скорость. На максимальной скорости его больше нельзя использовать для торможения, поскольку на колеса не может быть наведен достаточный крутящий момент. Когда маховик находится на минимальной скорости или в состоянии покоя, его нельзя использовать для наддува.Вместо того, чтобы вести автомобиль вперед, он будет препятствовать его движению. Трансмиссия должна быть максимально простой и компактной, чтобы уменьшить общий вес. Бесступенчатая трансмиссия (CVT) идеально подходит для облегчения плавного торможения и ускорения. CVT допускает бесконечное количество передаточных чисел между двумя пределами, поэтому всегда можно достичь оптимального передаточного числа. Коробку передач с переключателем также можно использовать для простоты и меньшего веса за счет меньшего контроля над торможением и интенсивностью ускорения.

[…]

Проблема удержания аккумуляторной батареи маховика

Образец цитирования: Пичот, М., Крамер, Дж., Томпсон, Р., Хейс, Р. и др., «Проблема удержания аккумуляторной батареи маховиком», Технический документ SAE 970242, 1997 г., https://doi.org/ 10.4271 / 970242.
Загрузить Citation

Автор (ы): М.А. Пичот, Дж. М. Крамер, Р. К. Томпсон, Р. Дж. Хейс, Дж. Х. Бено

Филиал: Центр электромеханики Техасского университета в Остине

Страницы: 12

Событие: Международный конгресс и выставка SAE

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Исследования конструкции электрических и гибридных транспортных средств-SP-1243, Сделки SAE 1997 — Журнал легковых автомобилей-V106-6

Основы маховика

‍

Основы маховика

‍

Каждый год группа предпринимателей приступила к созданию следующего большого онлайн-сообщества. Некоторые пытаются создать большие горизонтальные платформы, на которых пользователи будут заниматься различными темами, от иммунотерапии до Boston Celtics. Reddit подходит под это описание. Другие стремятся создать вертикальные сообщества, ориентированные на конкретную тему и аудиторию, например Wheelwell для автолюбителей.

Есть много причин искать новое великое онлайн-сообщество, будь то инвестор или оператор. Основная причина в том, что победители, как правило, очень большие. Другая причина заключается в том, что успешные онлайн-сообщества, кажется, постоянно растут за счет органического роста, который является святым Граалем в мире стартапов.

Непрекращающийся естественный рост, движимый пользователями, создающими новый контент на платформе, — это то, что часто называют «маховиком». С технической точки зрения маховик — это устройство, накапливающее энергию. Чем больше он разгоняется, тем больше энергии он накапливает и тем дольше может вращаться без посторонней помощи. Это звучит как магия, но этому есть простое объяснение — по крайней мере, такое же простое, как и полагается физике.

Маховик преобразует кинетическую энергию в потенциальную. Кинетическая энергия — это энергия, которой объект обладает благодаря своему движению.Потенциальная энергия — это энергия, запасенная объектом из-за его положения. Стрельба из лука является основным примером. Когда потянешь тетиву назад, можно сказать, что стрела обладает потенциальной энергией. И когда он выпущен, стрела имеет кинетическую энергию.

Еще один важный момент, связанный с маховиками, заключается в том, что чем они больше и чем быстрее вращаются, тем больше энергии они накапливают и тем больше времени требуется для замедления. Интернет-сообщества, которые создали «маховик контента», ведут себя аналогичным образом.

Возьмем для примера Reddit.Запас зарегистрированных пользователей — это версия потенциальной энергии Reddit. Когда эти пользователи создают контент, и этот контент обнаруживается в Google, распространяется через социальные сети или распространяется в Интернете с помощью других средств, тогда, так сказать, «стрела выпущена». По этой аналогии контент, создаваемый пользователем, представляет собой кинетическую энергию. Когда создается новый контент, он привлекает новый трафик и пользователей на платформу, увеличивая размер маховика и ускоряя его вращательную энергию. Он становится самораспространяющимся.И как только это сработает, удачи ему остановить.

Чтобы оценить мощь маховика контента, Reddit недавно заявил о 430 млн активных пользователей в месяц. Ему 15 лет, и он все еще расправляет крылья.

Но как создать такую ​​платформу, движимую постоянным органическим ростом? Ясно, что все это не может быть переработано в простую формулу и разлито в банки для продажи вместе с кетчупом и горчицей. Это не товар. Не существует «секретного соуса», который понимают только итальянские бабушки и несколько исключительных основателей.Тем не менее, я верю, что некоторые ингредиенты можно узнать и повторить. В этом учебнике будет описано, что это за ингредиенты, как они работают и что вы можете с ними поделать, стремясь создать свой собственный стартап, подпитываемый маховиком.

‍

Ингредиенты

‍

Я считаю, что есть семь основных ингредиентов, когда дело доходит до создания маховиков в программном обеспечении. Шесть из них известны, и я подробно расскажу о каждом ниже. Один ингредиент — это то, что можете понять только вы, основатель.Это «секретный соус», который выделяет ваше сообщество среди остальных и является вашим уникальным нововведением.

Вот полный набор из семи компонентов:

1. Базовая конструкция маховика (маховик 1.0): высокоуровневое описание того, как ваше сообщество привлекает пользователей, заставляет их потреблять контент, превращает некоторых пользователей в создателей контента и как этот новый контент приводит к новому трафику и пользователям.
2. Конструкция маховика потребления (маховик 2.0): вторичный маховик, который продукт использует для ускорения скорости потребления контента внутри сообщества.
3. Конструкция маховика создания (маховик 3. 0): третичный маховик, который продукт использует для ускорения скорости создания контента в сообществе.
4. Решение «холодного старта»: стратегия для придания первоначального импульса маховику путем выявления первых последователей и уговора их стать первыми творцами в сообществе.
5. Модерация и контроль качества: человеческие и программные решения, обеспечивающие высокую планку качества создания контента и взаимодействия с пользователем.
6. Плацдармы и вертикальное расширение: стратегия создания вашего первоначального пользователя и плацдарма для контента, а также метод расширения в области смежности пользователей и новые вертикали контента.
7. «Секретный соус»: уникальный «крючок», который делает ваше сообщество привлекательным, веселым и достойным взаимодействия, и который побудит пользователей отказаться от других сообществ в пользу вашего.

Давайте подробно рассмотрим каждый из них, как они работают и что вы можете с ними сделать.

‍

Проектирование маховика контента

‍

Предположим, что вы, основатель, уже определились с типом сообщества контента, которое хотите создать. Это может быть для ученых, любителей спорта, директоров по информационным технологиям или новая горизонтальная платформа в мире для конкуренции с Reddit, Youtube и т. Д. Неважно, какой вариант вы выбрали. Важно то, что вы поклялись оставить брешь во вселенной контента.

Вы начинаете усердно трудиться в предпочитаемом вами инструменте дизайна с прототипами продуктов, начиная с концепций с низким разрешением.После небольшого пользовательского тестирования вы выявили множество сбоев в пользовательском интерфейсе, немного перетасовали стулья и получили прототип, готовый к разработке.

Дизайн превращается в альфу. Вы тестируете это с большим количеством пользователей. Альфа становится бета-версией. Вы тестируете это с большим количеством пользователей. Наконец, вы готовы его запустить. Вы включаете телевизор и воспроизводите культовую сцену из «Поля грез», где дух Босоногого Джо Джексона шепчет: «Если вы построите его, он придет». И, как призраки, появляющиеся из кукурузного поля, пользователи появляются и общаются друг с другом, как давно потерянные друзья.Создаются часы и часы оживленных разговоров, и ваше сообщество переполнено болтовней.

Но это не то, что происходит. Разговоры не зажигаются спонтанно, а взаимодействие происходит шепотом. Вы построили его, но никто не пришел.

Здесь начинается ваш путь к созданию маховика. Путешествие Кевина Костнера началось с проектирования месторождения, но ваше начинается с разработки маховика и отбора первых пользователей.

‍

Маховик 1.0 — The Fundamentals

‍

Не вдавайтесь в подробности. Начните с технологий 2000-летней давности и 500-летней давности; бумага и карандаш. Чтобы спроектировать свой первый маховик, не нужно современное программное обеспечение, поэтому выключите ноутбук.

Я считаю, что маховик 1.0 состоит из четырех элементарных единиц:

1. Получение: того, как пользователи попадают в сообщество (например, они регистрируются)
2. Потребляют: механизмы, управляющие потреблением контента (например, новостная лента )
3. Create: механизмы, побуждающие пользователей создавать контент (например,г. социальный статус)
4. Урожай: как созданный новый контент приводит к большему входящему росту (например, SEO)

Эти элементы представляют собой общие строительные блоки маховика контента.

Все начинается с регистрации посетителя для использования продукта. После того, как пользователь зарегистрируется, он получит доступ к запасу контента, который существует в приложении, который он может начать использовать. Обратите внимание, что запаса контента сначала не будет. Я расскажу об этом в разделе, посвященном решению проблемы холодного запуска.

После потребления достаточного количества контента некоторые пользователи превращаются в создателей контента. Контент, который создает пользователь, ведет к новому трафику, направляющемуся к вам. Типичным примером может быть контент, проиндексированный в поисковой системе или размещенный в социальных сетях, который возвращает больше трафика в ваше сообщество. Наконец, часть недавно собранного трафика конвертируется во вновь приобретенных пользователей, которые регистрируются, чтобы стать частью сообщества.

Используя набросок, подобный этому, вы можете начать с простого концептуального понимания маховика контента для вашего приложения.Предполагая, что ваш продукт запущен и имеет не менее нескольких сотен пользователей, вы можете затем измерить базовые коэффициенты конверсии (CVR) на каждом шаге маховика.

В приведенном выше примере коэффициент конверсии (CVR) для первоначальной регистрации составляет 1,5%. Из числа подписавшихся пользователей 20% из них продолжают потреблять контент в приложении, а 5% потребителей становятся его создателями. Новое содержимое, которое создается, приводит к новому трафику, генерируемому для приложения.

В этом примере я выбрал метрику посещений для каждой части контента в месяц.Практическим примером может быть ответ на вопрос на Quora или в ветке Reddit. В этом случае каждый вопрос на Quora или в ветке Reddit будет получать в среднем 2 посещения в месяц. Наконец, новый трафик, генерируемый контентом, созданным новыми пользователями, приводит к тому, что новые пользователи подписываются на продукт со скоростью 0,2%, что является довольно распространенным коэффициентом конверсии для трафика с длинным хвостом, исходящего от SEO.

Коэффициент конверсии этого трафика для подписки обычно ниже, чем трафик, который идет непосредственно на домашнюю страницу приложения, например, если кто-то решает перейти непосредственно на Reddit.com и зарегистрируйтесь. Посетители, переходящие непосредственно на главную страницу приложения, имеют относительно высокие намерения, вероятно, потому, что кто-то рассказал им о продукте, поэтому коэффициент конверсии является самым высоким для прямого трафика с главной страницы.

И вот так у вас появился первый маховик контента, разработанный и оснащенный эмпирическими метриками. Но твое домашнее задание еще не сделано. Вы выполнили только первое из трех заданий. И этот был самым простым, поскольку у большинства онлайн-сообществ почти одинаковый 1.0 маховик. Фактически, вы можете просто скопировать этот маховик, и у вас будет хороший старт.

‍

Продолжить чтение Часть 2: Ускорение загрузки контента Маховик

Проблема удержания аккумулятора маховика в JSTOR

Статья журнала

Проблема крепления аккумуляторной батареи маховика

М. А. Пичот, Дж. М. Крамер, Р. К. Томпсон, Р. Дж. Хейс и Дж. Х. Бено

транзакции SAE

Издатель: SAE International

https://www.jstor.org/stable/44731195

Копировать

Системы накопления энергии с маховиком (FESS), широко известные как аккумуляторные батареи с маховиком, разрабатываются для ряда приложений по усреднению мощности в транспортной отрасли.В большинстве конструкций FESS используются роторы, изготовленные из композитных материалов, опыт эксплуатации которых ограничен, а данные об отказах отсутствуют. Учитывая высокие уровни энергии, присущие этим устройствам, основной задачей разработчика FESS является обеспечение адекватных защитных конструкций для обеспечения безопасной работы в случае отказа маховика. В этом документе обсуждается текущая работа, направленная на лучшее понимание механизмов отказа композитного маховика и разработку методологии безопасного проектирования защитной оболочки.

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

× Закрыть оверлей

Закрыть предварительный просмотр

Маховик для тормозных систем противоскольжения

Это изобретение относится к механизмам маховика для тормозных систем противоскольжения, содержащих вращающийся вал, приспособленный для привода от тормозного колеса, маховик, который может перемещаться под углом относительно вала, кулачковые средства, действующие между упорным элементом и маховик и через который вращение вала передается на маховик от члена тяги, средства кулачкового быть сконструированы и устроены таким, что относительное вращение между маховиком и элементом тяги в результате чрезмерного замедления члена тяги по отношению к маховику сопровождается относительным перемещением между маховиком и упорным элементом в осевом направлении для приведения в действие средства регулирования давления, управляющего давлением тормозной жидкости, и муфты, которая позволяет маховику обгонять вал против крутящего момента муфты. Такой механизм маховика в дальнейшем будет называться «механизм маховика описанного типа».

При использовании механизмов маховика описанного типа важно гарантировать, что муфта не проскальзывает, чтобы допустить перебег до срабатывания кулачкового средства, и, соответственно, на практике было предусмотрено, что муфта проскальзывает с крутящим моментом значительно больше крутящего момента, необходимого для срабатывания кулачкового механизма. Затем это создает трудность, что сцепление не может быть в состоянии предотвратить «опустошение» на быстром повторное ускорение колеса автомобиля, а также чрезвычайно высокого уровне повторного ускорения, которые можно столкнуться во время анти-занос циклы требуют смещений с минимальным сцеплением порог, который часто бывает слишком высоким для обгонной муфты.

В описании GA-A-2 109 494 раскрыт механизм маховика указанного типа, в котором муфта включает фрикционное зацепление с аксиальным смещением между ведущей и ведомой поверхностями муфты, и предусмотрено средство для уменьшения крутящего момента муфты. от его нормального положения после кулачка означает срабатывание.

Уменьшение крутящего момента муфты от его нормального значения после срабатывания кулачкового средства обеспечивает скорость замедления обгонного маховика для получения более надежного аналога скорости вращения колеса.

В конструкции, показанной на фиг. 7 GB-A-2 109 494, муфта содержит два диска муфты, взаимодействующие с упорным элементом кулачкового средства, и крутящий момент муфты уменьшается после расширения кулачкового средства за счет уменьшения силы трения зацепления между одним из дисков муфты и упорный элемент. Это достигается за счет изменения механического преимущества рычага, действующего на маховик, поскольку рычаг компенсирует расширение кулачковых средств, а это, в свою очередь, снижает величину направленной в осевом направлении смещенной силы, которая заставляет маховик и упорный элемент. навстречу друг другу, и один из дисков сцепления входит в зацепление с упорным элементом.

В соответствии с нашим изобретением в механизме маховика описанного типа диск сцепления, который может вращаться вместе с валом, предусмотрен на делительных окружностях большего и меньшего диаметров с внешней и внутренней поверхностями сцепления кольцевого контура, с которыми сопряженная муфта обращена к Механизм маховика может попеременно зацепляться для определения соответственно первого зацепления муфты на делительной окружности большего диаметра, через которую маховик приводится в движение во время раскрутки во время срабатывания кулачкового средства, и второго зацепления муфты на делительной окружности меньшего диаметра во время выбега после кулачка. означает срабатывание.

Таким образом, крутящий момент муфты снижается от более высокого значения крутящего момента во время раскрутки до более низкого значения крутящего момента после срабатывания кулачкового средства, которое действует во время выбега.

Поскольку крутящий момент, доступный при раскрутке, соответственно, больше, чем нижний предельный крутящий момент во время выбега, требуется относительно меньшая сила смещения для нагрузки на муфту в осевом направлении, тем самым повышая чувствительность механизма. Кроме того, не требуется никакого дополнительного механического воздействия для изменения величины силы смещения между первым и вторым зацеплениями муфты.

Удобно наружная поверхность сцепления на диске сцепления зацепляется с комплементарным лицом сцепления на осевом элементе, а внутренняя поверхность сцепления на диске сцепления зацепляется с комплементарным лицом сцепления на промежуточном элементе, который расположен между элементом тяги и диск сцепления, является ключом от вращения относительно элемента тяги, а также выполнен с возможностью осевого перемещения относительно элемента тяги между отведенным положением, в котором наружные поверхности муфты занимаются и внутренние поверхности сцепления разомкнуты, и выдвинутым положением, при этом внутренние поверхности сцепления входят в зацепление, а внешние поверхности сцепления расцепляются.

Относительное осевое перемещение между промежуточным элементом и элементом тяги может быть достигнуто путем в осевом направлении распорки или нажимные стержней, которые действуют между кулачковыми средствами и промежуточным элементом и проектом через отверстие в осевом элементе для того, чтобы ввести два членов против относительного вращения.

Когда кулачковые средство содержит по меньшей мере два шара, а предпочтительно три расположен попарно диаметрально или смещено противоположных выемок в смежных гранях маховика и элемента тяги, а также относительного углового перемещения между маховиком и элементом тяги вызывают шары чтобы подняться по сторонам выемок, которые содержат наклонные плоскости, заставляя маховик и упорный элемент двигаться относительно друг от друга, при максимальной степени их относительного углового перемещения шарики взаимодействуют со стойками или толкателями, чтобы подтолкнуть промежуточный элемент в осевом направлении относительно далеко от упорного элемента, таким образом, вызывая зацепление двух внутренних граней сцепления и расцепления двух внешних граней сцепления.

Один вариант осуществления нашего изобретения проиллюстрирован на единственном чертеже прилагаемого чертежа, который представляет собой осевое поперечное сечение маховикового механизма для гидравлической системы противоскольжения.

Механизм маховика, показанный на чертеже, содержит приводной вал 1, который установлен для вращения в подшипниках в корпусе и который в промежуточной точке по своей длине несет эксцентрик 40 для привода насоса 41, который известным образом , вызывает повторное включение тормозов после отпускания тормоза, производимого маховиком.

Маховик 2 может вращаться и скользить в осевом направлении относительно одного конца вала 1, установленного на валу 1 через втулку 3 ступенчатого внешнего диаметра, а другой конец вала 1 соединен с колесом 42 транспортного средства. который приспособлен для торможения тормозом 43. Маховик 2 смещается к соседнему свободному концу вала 1 посредством пружины сжатия 4, которая окружает вал 1. Пружина 4 упирается одним концом в радиальный заплечик 5. на вал, и на другой конце против радиальной упорной пластины 6, который, в свою очередь, примыкает к радиальному плечу 7 на втулку 3 на стадии при изменении диаметра.Стопорное кольцо 8 предотвращает случайное удаление упорной пластины 6 из втулки 3.

Маховик 2 выполнен с возможностью приводиться от вала 1 через шар и рампа средства 10 кулачковой, и механизм сцепления 11.

Мяч и рампа кулачкового средства 10 состоит по меньшей мере из двух диаметрально противоположных шариков 12, а предпочтительно три, которые получены, известным образом в комплементарном паре наклонных выемок 13, 14, предусмотренных в смежных гранях маховика 2 и кольцевой элемент тяги 15 который расположен между маховиком и диском 16 сцепления.Диск 16 сцепления приводится в движение от вала 1 посредством приводного элемента 17, содержащего тарельчатый пресс, который на его внешнем периферийном крае снабжен двумя диаметрально противоположными выступающими в осевом направлении пальцами 18, которые вставлены в дополняющие друг друга отверстия 19, расположенные под углом. в диске сцепления 16. Приводной элемент 17 имеет центральное отверстие 20 некруглого очертания, которое взаимодействует с приводной частью 21 дополнительного очертания на валу 1. Например, на валу 1 могут быть обработаны две лыски для взаимодействие с дополнительными параллельными краями апертуры 20.

Усилие от пружины 4 передается через вал 1 на приводной элемент 17 через фиксатор 22, который удерживается на валу 1 гайкой 23, причем фиксатор 22 имеет поверхность 24 частично сферической формы, с которой кольцевая наклонная поверхность 25, окружающая центральное отверстие 20, имеет качающееся зацепление. Это позволяет приводному элементу 17 поворачиваться в любой плоскости, перпендикулярной оси вала 1.

Механизм 11 сцепления содержит внешнюю и внутреннюю кольцевые поверхности 30, 31 сцепления на внутренней поверхности диска 16 сцепления, внешнюю поверхность сцепления. 32 на нажимной элемент 15 и внутренней поверхностью муфты 33 на промежуточном элементе 34 кольцевого контура, который расположен между пластиной 16 сцепления и упорного элемента 15. Наружные поверхности 30 и 32 расположены на общей делительной окружности существенно большего диаметра, чем диаметр внутренних поверхностей 31 и 33 муфты. Промежуточный элемент 34 выполнен с возможностью осевого перемещения относительно упорного элемента 15 между втянутым положением, показанным в верхней части одной фигуры чертежа, в котором обращена 30 наружной муфта и 32 занимаются и внутренняя муфта обращена 33 и 31 отсоединяются , и выдвинутое положение, показанное в нижней части, в котором внутренние поверхности 33 и 31 сцепления находятся в зацеплении, а внешние поверхности 30 и 32 сцепления расцеплены.

Положение промежуточного элемента 34 относительно упорного элемента 15 определяются положением шариков 12 в отношении их соответствующих пар углублений 13, 14, и относительной окружности движения между шариками 12 и выемками 14 причин осевое движение, которое должно передаваться промежуточному элементу 34 через расположенные в осевом направлении упорные элементы или распорки 36, количество которых соответствует количеству шариков 12, принимается своими внешними концами в выемках 37 в промежуточном элементе 34 и выступает своими внутренними концами в соответствующие выемки 14 в нажимной элемент 15 через отверстия 38 в нажимной элемент 15. Отверстия 38 предусмотрены в нажимной элемент 15 на периферии крайних концах выемок 14. Таким образом, когда механизм Маховик в расширенном положении, показанном в верхней части фигуры чертежей, шарики 12 отсоединяются от распорки 36, позволяющие промежуточному элементу 34 занять убранное положение.

Теперь будет описана работа механизма маховика. В верхней части единственной ФИГУРЫ чертежа части механизма показаны в положениях, которые они занимают, когда замедление вала 1 не превышает пороговое значение замедления, соответствующее замедлению маховика 2, при котором кулачковое средство 10 расширяется.

При торможении колеса 42 транспортного средства посредством приложения гидравлического давления к тормозу 43 от средства давления прижима тормозов 44 в ситуации потенциального заноса первоначальное замедление вала 1 колесом транспортного средства приводит к соответствующему замедлению маховик 2, тормозной крутящий момент передается от вала 1 через приводной элемент 17 и диск сцепления 16, а также зацепленные внешние поверхности 30, 32 сцепления и зацепления шариков 12 со стенками их соответствующих пары выемок 13 и 14. В этом состоянии поверхности 30, 32 муфты приводятся в полное зацепление под действием нагрузки в пружине 4, чтобы обеспечить максимальный крутящий момент узла муфты и гарантировать, что внешняя муфта 30, 32 не проскальзывает до расширения кулачкового средства. .

Когда замедление вала 1 превышает порог торможения на средствах кулачковых 10, маховик 2 разрешается двигаться под углом по отношению к упорному элементу 15 и кулачковому действию шариков 12, как они перемещаются относительно до пандусов, определенных края выемки 13, 14, приводит к тому, маховик 2, чтобы переместить относительно далеко от упорного элемента 15 и пластиной 16 сцепления с втулкой 3 скольжения на валу 2 с нагрузкой в ​​4 пружины.Это приводит в действие средство 45 управления тормозом механически механически, заставляя средство регулирования давления, встроенное в средство 45 модуляции, изолировать средство 44 давления жидкости, прикладывающее тормоз, от тормоза 43, сбросить давление, приложенное к тормозу 43, и привести в действие насос 41. в эксплуатацию.

Когда кулачковое средство 10 расширилось, шарики 12 зацепляются со стойками 36, чтобы подтолкнуть промежуточный элемент 34 в осевом направлении, как показано на чертеже, в свою очередь, заставляя внутренние поверхности 33 и 31 сцепления зацепляться и влиять на расцепление наружная поверхность муфты 32 с лица муфты 30 путем дальнейшего осевым перемещением маховик 2 от сцепления пластины 16, но в настоящее время сопровождается эквивалентным осевым перемещением упорного элемента 15.

Поскольку диаметр делительной окружности муфты 31, 33 меньше диаметра муфты 30, 32, это снижает эффективный крутящий момент муфты 11 в сборе и, как следствие, позволяет маховику 2 перебегать вал 1 и подвергаться воздействию относительно небольшого тормозящего момента со стороны узла 11 сцепления, теперь образованного за счет зацепления поверхностей 31 и 33.

Поскольку крутящий момент, действующий на упорный элемент 15, передается через распорки 36, которые действуют как ведущие штифты, остается по существу постоянным, чистый крутящий момент узла 11 сцепления уменьшается по сравнению с нормальным значением крутящего момента, и крутящий момент сцепления, действующий на обгонной маховик 2, поэтому меньше, чем нормальный крутящий момент сцепления.

Когда скорость замедляющего маховика 2 снова совпадает со скоростью вала 1, кулачковое средство 10 отключается, и маховик 2 перемещается в осевом направлении относительно вала 1, чтобы вернуться в свое нормальное положение, при этом шарики 12 выходят из зацепления со стойками. 36. Во время этого обратного движения маховика 2 средство 45 модулятора управления тормозом, регулирующее давление, возвращается в исходное положение, при этом тормоз 43 снова приводится в действие давлением насоса 41. Поверхности 31 и 33 сцепления выходят из зацепления, и внешние поверхности 30, 32 сцепления снова входят в зацепление.Это восстанавливает нормальный крутящий момент муфты 11 в сборе, позволяя валу 2 ускорять маховик 2 со значительно большей скоростью, чем предыдущая скорость замедления обгонного маховика 2.

Теория и синтез высокоэффективного маховика с переменным эквивалентом Массовый момент инерции

[1] Нисиока, М. , Современное состояние кулачковых механизмов компенсации крутящего момента, Proc. 9-й Всемирный конгресс по теории машин и механизмов, Милан, Италия: стр. 713-717 (1995).

[2] Б.Демёленер, Дж. Де Шуттер, Синтез кулачков с регулируемой скоростью с инерционной компенсацией, Journal of Mechanical Design, Vol. 125, стр 593-601 (2003).

DOI: 10.1115 / 1.1582502

[3] Г. Шоучун, Д. Редекоп, Мех. Мах. Теория, Vo1. 27, No. 2, pp.121-130 (1992).

[4] Дунер Д. Б., Journal of Mechanical Design, Vol.119, стр 299-306 (1997).

[5] E. Galvagno, M. Velardocchia, A. Vigliani, Mech. Мах. Теория (2008), DOI: 10. 1016 / j. теория мехмач.

[6] A.