Что такое маховик?
- 12018 просмотров
Посмотреть маховик в каталоге «АВТОмаркет Интерком»
Итак, маховик – это это колесо, которое вращается, и накапливает кинетическую энергию. Спешим заметить, что маховики используются не только в изготовлении автомобиля, но и во многих других отраслях промышленного производства. К примеру, был использован ранее принцип работы в изготовлении ветряной мельницы и гончарного круга.
Строение маховика в машине можно найти на той же стороне, где находится коленвал (коленчатого вала) в моторе, укреплен он весьма прочно, несколькими болтами. Внешне это большой металлический круг с «венцом» сверху. «Венец маховика» — это особое зубчатое колесо, которое устанавливается на маховик в спеуиально разогретом для этого состоянии. Затем, маховик должен остыть после и в результате у нас будут 2 детали почти неотделяемые. Своими словами, маховик становится схож на одну большую металлическую шестерню.
Изготавливают маховик из весьма прочного, но не ломкого металла, который способен выдержать значительные нагрузки. Существует две цели, которые выполняет маховик:
Первое. После того как вы завели машину, стартер начнет своей малой шестерней раскручивать большую шестерню маховика. Маховик соединен к коленчатому валу, который приводит в движение поршни двигателя. Поршни будут сдавливать топливо, будет подаваться искра и ваша машина заведется. Таким образом, маховик — это важнейшая часть при запуске двигателя. Без него пришлось бы прокручивать двигатель вручную как в далекие былые времена, «кривым стартером», как называли его водители прошлого века, загнутый ключ который вставлялся в двигатель и выполнял функцию маховика. Но существует еще одна функция маховика.
Второе. Маховик, должен бороться с сторонней энергией двигателя, то есть он гасит колебания двигателя, которые пошли бы в кузов. В результате, наш с вами двигатель функционирует нормально, без излишних детонации (колебаний двигателя).
Маховик можно купить в сети магазинов «АВТОмаркет Интерком» или заказать через интернет-магазин на нашем сайте. Также у нас функционируют в некоторых городах пункты выдачи товара.
Что такое маховик двигателя, для чего он используется в автомобиле?
Маховик представляет собой деталь двигателя, которая служит для регулировки поступления энергии. Он накапливает энергию, когда ее поступает больше, нежели используется машиной, и отдает, когда ее потребление превышает поступление.
Маховик двигателя в автомобиле – что это
Для чего в машине нужен маховик:
• Запускает двигатель;
• Соединяет двигатель с трансмиссией;
• Передает крутящий момент от двигателя к коробке передач;
• Стабилизирует вращение коленвала двигателя.
По внешним признакам маховик представляет собой большой металлический диск с зубчатым венцом по краю. После поворота ключа зажигания стартер входит в зацеп с венцом маховика, поворачивая его, а тот, в свою очередь, вращает коленчатый вал, который приводит в движение сам автомобиль.
Виды маховиков, и где они используются
По своей конструкции маховики бывают трех видов: сплошные, двухмассовые и облегченные.
Сплошной или обычный
Сплошной маховик является самым простым в конструкции и состоит из чугунного диска, покрытого по краю стальным венцом. Его простота говорит о первоначальности использования в автомобилях. Преимущество данного вида маховика – в цене и количестве возможных поломок, что напрямую зависит от простоты конструкции.
Двухмассовый
Двухмассовый или демпферный маховик имеет более сложную конструкцию и используется в современных автомобилях.
Он служит не только для борьбы с вибрацией, но и для гашения крутильных колебаний коленвала.
Облегченный
Облегченный маховик – диск с неоднородным распределением массы, что облегчает его на 1,5 кг. Масса маховика перераспределяется от центра к краям, что дает возможность уменьшить инерцию. Данный маховик используется на дорогих автомобилях с автоматической коробкой переключения передач. Его использование повышает отдачу двигателя примерно на 5%. Облегчение маховика компенсируется весом вращающихся деталей, которые прикреплены к нему.
Устройство и принцип работы маховиков
Устройство обычного маховика очень простое. Это диск диаметром приблизительно 30-40 см с зубчатым краем. С помощью зубьев он входит в зацепление с валом стартера и раскручивает коленвал двигателя при запуске автомобиля. Маховик находится между коленвалом двигателя и корзиной сцепления, к которой он прикреплен болтами.
Что такое маховик и как он работает, рассмотрим на принципе работы игрушечной юлы.
Юлу раскручивают рукой, а маховик раскручивается коленчатым валом автомобиля. Раскрутив волчок, мы видим, что без дополнительного вмешательства он вращается еще длительное время – это и есть тот запас энергии. Но если у юлы она растрачивается впустую, то маховик отдает ее обратно и помогает раскручивать коленчатый вал.
Рассмотрим, что такое двухмассовый маховик и каково его назначение. Этот вид маховика состоит из двух дисков, которые соединены с помощью пружинно-демпферной системы. В основу его работы положен ступенчатый принцип. С помощью мягких пружин первой ступени осуществляется запуск и включение двигателя. Благодаря демпфированию крутильных колебаний обеспечивается движение автомобиля. Данный процесс осуществляется с помощью жёстких пружин второй ступени. Дополнительными функциями двухмассового маховика являются поглощение вибраций и шумов, плавное переключение передач, уменьшение износа синхронизаторов, уменьшение нагрузок на трансмиссию, экономия топлива.
Ремонт маховика
Ремонт венца маховика
Во время вращения шестерня бендикса зацепляется с зубьями венца маховика.
Поэтому вся нагрузка во время работы накрадывается на шестерни. Со временем они стираются. В результате происходит поломка автомобиля, которая проявляется такими симптомами: автомобиль плохо заводится, стартер щелкает, но не крутится. Такие симптомы не постоянны. Автомобиль то заводится, то снова стартер щелкает или трещит. Это свидетельствует о плохом зацеплении шестерней бендикса и маховика.
Необходимо осмотреть венец маховика и шестерню бендикса, и в случае износа произвести замену. Ремонт можно сделать своими руками. Для этого необходимо достать маховик из автомобиля и с помощью молотка и зубила выбить венец. Если новый венец не надевается, его необходимо нагреть с помощью горелки или, даже лучше, электроплитки и, постукивая молотком, равномерно надеть на диск.
Обратите внимание! Венец необходимо разогревать по всей поверхности и не очень сильно. Если разогреть докрасна, то это будет способствовать быстрому износу зубьев в местах разогрева.
Иногда, если зубья не очень износились, венец с маховика снимают и одевают другой стороной. Для этого необходимо пометить несколькими метками диск и венец, чтобы, перевернув его, поставить на то же место. Это максимально сохранит балансировку маховика.
Ремонт двухмассового маховика
Симптомов поломки демпферного маховика может быть много, в зависимости от того, что повреждено. Если при запуске или остановке двигателя вы слышите посторонние звуки, это может быть поломкой демпферного маховика. Особенно это заметно на небольших оборотах двигателя, а при увеличении оборотов посторонние вибрации и звуки пропадают. Разбалансировка маховика сопровождается громким гудением, которое увеличивается с увеличением оборотов двигателя. Если во время разгона автомобиля чувствуются вибрации, то это говорит об износе демпфера маховика.
Как же проверить демпферный маховик? Для этого необходимо провести несложный тест. На высокой передаче замедлиться до 1300-1500 оборотов в минуту, а затем педаль газа нажать максимально возможно в крайнее положение. Если вы не услышали странных звуков и вибраций, то ваш маховик работает, скорее всего, нормально. Данный тест очень перегружает маховик, поэтому не проводите его часто.
Но если вы уверены в поломке демпферного маховика, то приготовьтесь к большим расходам. Правда, некоторые сервисы предлагают разборку и восстановление двухмассового маховика. Но тут необходимо хорошо подумать. Заводы-производители не предусматривают ремонт демпферного маховика, поэтому не поставляют в продажу необходимые детали. Чтобы демпферный маховик служил долго, рекомендуется:
• Не перегружать автомобиль;
• Не бросать педаль сцепления;
• Не начинать движение с повышенной передачи;
• Не пробуксовывать;
• Не водить автомобиль агрессивно.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
Что такое маховик в автомобиле и зачем он нужен
Что собой представляет маховик автомобильный
Автомобильный маховик или маховик ДВС – это компонент моторной системы, предназначенный для настройки энергопоступления. Маховик легко накапливает требуемую энергию, когда она поступает в больших, чем нужно количествах, и раздает, когда это необходимо бывает двигателю. Однако назначение маховика на этом не ограничивается, желательно рассмотреть его принцип работы более подробно.
Итак, что такое маховик в автомобиле? В первую очередь благодаря маховику заводится автодвигатель.
Это основа основ его функций. Помимо этого, именно он является связующим звеном между ДВС и коробкой передач, раздает КМ (крутящий момент) от мотора к КПП, является элементом, стабилизирующим вращение коленвала.
Внешне автомобильный маховик представляет собой железный диск, колесо с зубчиками по всему своему краю. Как только водитель поворачивает ключ в ЗЗ, начинается работа маховика – одного из главнейших, нужных элементов автомобильной системы.
Специальным дискообразным механприспособлением тоже называют этот элемент, служащий для создания инерции вращения коленвала.
Разновидности маховиков
Существует несколько видов элемента. Различают маховики сплошного типа, облегченные и 2-массовые. Каждый из них отличается собственными характеристиками, интересен для рассмотрения.
Сплошной или классический
Сплошной обычный маховик
Является стандартным маховиком, устанавливаемым на автомобили. Невероятно прост в конструкции, состоит лишь из колеса-чугуна и стального обода.
Простота конструкции свидетельствует о первоначальности применения этого вида маховика в автомобильной промышленности.
Преимущество сплошного маховика заключено также в его простоте – минимум возможных поломок, ну и конечно, в стоимости, которая сравнительно ниже.
Облегченный
Эта разновидность представляет собой колесо с неодинаковым распределением массы. Таким образом, уменьшается инерция, ведь масса элемента перераспределяется от середины к краям.
Облегченный маховик часто применяется на дорогих иномарках, оснащенных АКПП. Благодаря использованию облегченного маховика удается повысить отдачу ДВС аж на целых пять процентов.
2-массовый или демпферный
Двухмассовый маховик фирмы Саш
Наверное, лучший из маховиков, однако и самый сложный. Используется он тоже, как и облегченный, в современных авто, предназначен для противодействия не только колебаниям, но и для подавления ККК (коленвальных вибраций).
2-массовый маховик оснащается помимо всего прочего еще и пружинами.
Правда, они гораздо усложняют конструкцию, влияют на стоимость конечного изделия, часто становятся причиной для ремонта.
Конструкция и принцип функционирования
Маховик, как и говорилось, выше, не является чем-то слишком сложным. Простой элемент, являющий собой 35-сантиметровый диск и имеющий зубчатый край. Однако, благодаря этим самым зубчикам маховик входит в зацепление с валами.
Принцип работы маховика
Фиксация маховика осуществляется при помощи болтов, располагается элемент между коленвалом и сцеплением (корзиной).
Чтобы полнее понять, что такое маховик, рекомендуется принцип его функционирования сравнить с кручением игрушечной юлы. Если игрушку раскручивают рукой, то маховик – коленвалом, т.е., просто мотором. На примере юлы мы видим, что раскрученная игрушка может совершать обороты без добавочной интерцессии еще некоторое время. Это самое время и называется запасным, накопленным. Если у игрушки эта сила расходуется понапрасну, то у маховика – посылается обратно, помогать раскручивать коленвал.
Более полезен к рассмотрению 2-массовый вариант маховика, так как он усложнен, состоит из 2-х дисков, соединенных между собой с помощью пружин. Такой маховик намного эффективнее, чем аналоги, а в основу его функционирования задействован канон последовательности или ступенчатости.
Например, завод автомотора совершается с помощью эластичных пружин, а за счет демпферной системы обеспечивается эффективное движение автомашины.
Ступенчатость маховика 2-массового объясняется тем, что установлены пружины 1 и 2 ступени. 2-ступенчатые пружины более жестки, они легко гасят ККК, обеспечивая равномерное вращение.
Утрирование флаттерных сил и различных шумов – второстепенная задача маховика. Сюда же относится функция легкого перевода скоростей, уменьшение нагрузки на КПП, минимизация сработки синхронизаторов, утрирование расхода горючего и многое другое.
Схема функционирования маховика
Маховик специально изготовлен тяжелым (не считая облегченного его варианта, хотя и там масса компенсируется другими компонентами), чтобы не давать при вращении поршням автодвигателя оставаться в ВМТ, как бы подталкивая их.
Доработка (переделка) маховика
При доработках мотора любители часто задают вопрос, а насколько эффективно будет облегчать маховик, даст ли это пользу? Ясно, что маховик останется штатный, не будет лишен своих прочностных характеристик.
Модернизация маховика
Мотор, естественно, при облегчении маховика начнет набирать обороты резче, ведь станет меньше инерционных сил для преодоления. Повысится и экономия горючего, хотя и незначительно. Особенно явно виден прогресс по экономии в городских условиях езды, когда нужны частые разгоны.
Итак, главная разница между штатным и облегченным видом маховика заключена в массе (штатный весит 7 кг, облегченный – меньше 4 кг).
Доработка маховика сводится к снятию максимума веса снаружи, то есть, по краям. Сама основа элемента получается значительно тоньше, однако привалочные плоскости с обеих сторон не трогаются. Подвергаются модернизации исключительно внешние части маховика.
Лишняя масса убирается так, чтобы это не сказалось на уменьшении жесткости элемента.
Визуальных отличий между облегченной версией маховика и штатной практически нет. Однако, если приглядеться, то разница в толщине сразу бросается в глаза.
Изменения в толщине никоим образом не сказываются на работе сцепления. Если бы облегчение элемента было проведено неправильно, без соответствия просчитанной схеме, то да, это бы отрицательно сказалось на работе сцепления, а так нет.
Облегченный маховик
Привалочная плоскость усовершенствованного варианта маховика делается без каких-либо рытвин и неровностей. Она полностью гладкая.
Преимуществ у переделанного маховика немало. И самое главное, что не нужно ничего менять в автомобильной системе. Снял штатный вариант, а вместо него поставил новый. Минимум работы, зато много пользы. При этом остаются прежними: прочность, функциональность, эффективность штатного варианта.
Не стоит верить тем, кто утверждает, что якобы облегченный вариант маховика рассыпется на высоких оборотах. Конечно же, это не так.
Масса облегченного маховика самодостаточна: другими словами, машина будет хорошо тянуть на низких оборотах, и адекватно вести себя на ВО.
Маховик – важнейшая деталь автомобиля, без которого невозможно представить себе эффективную работу двигателя и трансмиссии. Это конструктивный элемент, который нередко подвергается модернизации в целях повышения отдачи от двигателя. Зная, что такое маховик, опытный автомобилист выделяет его из других компонентов системы, внимательно с ним обращается.
Маховик двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип действия
Маховик является важной деталью автомобильного двигателя, которая предназначена для выполнения таких сложных задач, как:
- Осуществления своевременного запуска двигателя автомобиля, путем передачи вращательных движений от стартера на коленчатый вал.
- Обеспечения крутящего момента от двигателя автомобиля к коробке передач (КПП).
- Снижение вибрационных шумов двигателя (уменьшение неравномерных движений вала).
Принцип действия маховика двигателя
Маховик закреплен с торцевой части коленвала, непосредственно у заднего подшипника коренного типа. Коренной подшипник не только удерживает маховик в одном положении, но и снижает его рабочие нагрузки.
Принцип действия самого маховика заключается в снижении вибрации при вращательном моменте коленчатого вала. При интенсивной работе двигателя на такте движения идет накопление энергии, которая передается коленвалу. В других рабочих тактах происходит обратный процесс – сброс энергии.
Маховик позволяет аккумулировать энергию, обеспечивая равномерное движение коленчатого вала от одного такта к другому.
Как устроен маховик и основные его виды
Как уже было сказано ранее, маховик – важная деталь автомобильного двигателя, относительно небольшой, но весьма увесистый диск, диаметр которого может составить 30-40 см. Торец маховика имеет зубчатые края, что позволяет ему соединяться со стартерным валом для передачи вращательной энергии коленвалу двигателя.
Виды маховиков
По типу конструкции маховики двигателя могут быть двухмассовыми, сплошными и облегченными. Наиболее распространенным и широко используемым является сплошной маховик. Мы рассмотрим каждый из этих видов.
Двухмассовый маховик (демпферный)
Это часто используемый вид маховика в современном автомобильном двигателе. Двухмассовый маховик – устройство, состоящее из двух дисков, соединенных специальным пружинно-демпферным устройством. Основными элементами двухмассового маховика являются: маховик, подшипник, пружина-дуга с наружными демпфером, нажимная пружина с внутренним демпфером и приводная пластина.
Подобное устройство выполняет ряд важных функций и задач:
- принимает на себя все избыточные вибрации коленвала;
- защищает трансмиссию от лишних вращательных движений и перегруза;
- уменьшает возможный износ синхронизирующих элементов;
- обеспечивает плавное переключение передач;
- позволяет экономить расход топлива в двигателе.
Однако чрезмерно интенсивна работа такого вида маховика в конечном итоге может привести к быстрому износу пружинно-демпферного механизма или выходу из строя отдельных его элементов, например, пружины.
Сплошной маховик
Такой вид маховика является более эффективным для использования в автомобильных двигателях современного образца. Сплошной маховик – тяжеловесный чугунный диск, диаметр которого составляет 35-40 см. На внешней поверхности маховика находится стальной венец с зубьями, который обеспечивает движение коленчатого вала при запуске стартера. Одна сторона маховика оснащена ступицей, при помощи которой маховик соединяется с фланцем коленвала, противоположная сторона работает как диск сцепления.
Облегченный маховик
Данный вид маховика часто используют для проведения тюнинга двигателя автомобиля. Облегченный маховик — диск, на который надевается предварительно разогретое зубчатое колесо, после остывания которого, маховик приобретает вид шестерни.
Облегченный маховик имеет небольшую массу, в среднем в полтора раза меньше, чем у обычного маховика. Облегченный маховик позволяет автомобильному двигателю достигать максимальных рабочих оборотов, увеличивать мощность на 5-7 %, улучшать разгонную динамику автомобиля.
Маховик облегченного типа изготавливается из износостойкого металла, который способен выдерживать чрезмерные нагрузки при работе двигателя, при этом работать быстро, бесшумно и эффективно.
Маховик двигателя видео:
Маховик — это… Что такое Маховик?
Маховик со сферическими грузами, построенный по чертежам Леонардо да Винчи. Кадр из видео.Маховик (Маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии.
Также маховиком называют регулировочное колесо, похожее по форме.
Использование
Используется в машинах, имеющих неравномерное поступление или использование энергии, накапливая энергию, когда поступление энергии выше чем расход, и отдавая её, когда потребление превышает поступление энергии.
Также используется в гибридном двигателе в качестве накопителя энергии и для рекуперативного торможения.
Часто функцию маховика выполняет массивный вращающийся элемент механизма. Такие как гончарный круг, массивные колеса водяной мельницы или массивные зубчатые колеса.
Помимо энергии, вращающийся маховик (как и любое вращающееся тело) обладает ещё и моментом импульса , с чем связано наблюдение гироскопического эффекта, заключающегося в прецессии оси вращения вокруг своего первоначального направления при появлении внешней силы, не совпадающей с направлением оси вращения.
Первым примером использования гироскопического эффекта можно считать изобретение игрушки «волчок» («йо-йо»).
Одним из первых применений гироскопического эффекта стал переход от стрельбы круглыми ядрами к продолговатым снарядам, вращение которых позволило сохранять их ориентацию в пространстве, а продолговатая форма -значительно увеличить их массу (болванка) или же разрывной заряд.
Маховиком является и ротор гироскопа, используемого в гирокомпасах и вообще в гироскопических устройствах ориентации в пространстве , в частности торпед (прибор Обри), ракет и космических аппаратов. Наиболее привычные примеры маховика- велосипедное колесо или вращающийся диск электро-проигрывателя виниловых пластинок.
Свойство маховика сохранять направление оси вращения используется в успокоителях качки корабля.
Физика
Кинетическая энергия вращения, накопленная во вращающемся теле (маховике), может быть рассчитана по формуле:
Маховик фабричной стационарной паровой машиныгде:
Для простых форм маховика, известны конечные выражения момента инерции
Заменив в формуле для полого цилиндра, угловую скорость — на частоту вращения — по формуле
получим
История
Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, ветряных мельницах. Вероятно, одним из древнейших примеров использования маховика стала археологическая находка из Междуречья (в районе города Ур) — гончарный станок с диском из обожжённой глины, около метра в поперечнике и весом не менее центнера. Подобные изобретения неоднократно появлялись и в Китае.[1]
Согласно американскому медиевисту Линну Уайту немецкий монах Теофил упоминает в своём трактате «О различных искусствах» несколько машин, в которых применяется маховик.[2]
Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине для выравнивания движения и преодоления мертвых положений поршня[3], и его современник Джеймс Пикард использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное[4].
Использование маховика в качестве аккумулятора энергии ограничивается тем, что при превышении допустимой окружной скорости происходит разрыв маховика приводящий к большим разрушениям. Это вынуждает создавать маховики с очень большим запасом прочности, что приводит к снижению их эффективности.
Следствием этого является малая (по сравнению с другими видами аккумуляторов) удельная энергоёмкость.
В мае 1964 года Гулия Нурбей Владимирович подал заявку на изобретение супермаховика — энергоёмкого и разрывобезопасного маховика.
См. также
Ссылки
Примечания
- ↑ Родионов В. Г. Оптимизация структуры генерирующих мощностей. Аккумуляторы – накопители энергии // Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. — М.: ЭНАС, 2010. — С. 65. — 352 с. — ISBN 978-5-4248-0002-3
- ↑ Lynn White, Jr., “Theophilus Redivivus”, Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224-233 (233)
- ↑ Элла Цыганкова У истоков дизайна
- ↑ Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine (англ.)
Маховик — что это, как устроен, где находится — Словарь автомеханика
Маховик — это часть кривошипно-шатунного механизма, системы сцепления и системы запуска двигателя, в виде диска большой массы с зубчатым венцом.
Некоторые модификации маховиков имеют свои аббревиатуры – о них читайте в разделе “виды маховиков”.
Зачем нужен и где находится маховик в современном автомобиле
Маховик в автомобилях с ДВС выполняет следующие функции:
- придает равномерность вращению коленчатого вала. Его большая масса накапливает кинетическую энергию на протяжении такта рабочего хода. Остальные три такта отведены для отдачи аккумулированной энергии коленвалу. Таким образом выравнивают и поддерживают стабильной угловую скорость коленвала. При большем количестве цилиндров достигается повышение продолжительности рабочего хода поршня, равномерность крутящего момента и возможность снижения массы самого маховика;
- передает крутящий момент от силового агрегата к механизму сцепления — и потом, к коробке передач и ведущим колесам;
- передает крутящий момент от стартера на коленвал двигателя при запуске двигателя;
- выводит поршни из ВМТ, НМТ при помощи возникающих сил инерции;
- гасит (демпфирует) крутильные колебания, вибрации.
Маховик крепят к торцу коленвала. По отношению к двигателю маховик находится снаружи, между мотором и коробкой передач.
Виды маховиков и особенности конструкции
Есть два основных его вида — одномассовый и двухмассовый. Их главное отличие в том, из скольких компонентов состоит сам маховик. Одномассовый — это цельнолитая деталь (одна масса), которая выполняет свои функции. А в двухмассовом массы две — это два диска в корпусе, которые приходят в зацепление друг с другом с использованием сложной демпфирующей системы между ними.
Устройство двухмассового маховика: 1 — ступица; 2 — радиальный подшипник; 3 — первичный диск; 4 — дуговая пружина; 5 — фланец; 6 — зубчатый венец; 7 — вторичный диск; 8 — вентиляционное отверстие; 9 — уплотнительная мембрана; 10 — кольцевая камера, заполненная смазкой.
Одномассовый маховик
Он устроен проще всего, поэтому надежен и наиболее распространен. В центре диска из чугуна или стали, диаметр которого составляет 300-400 мм, находится посадочное место для установки на хвостовик коленвала.
Оно представляет собой расширение (ступицу). В центре — большое отверстие, а 4-12 отверстий под болты помещены на окружности для фиксации.
Одномассовый маховик
Противоположной стороне отводится роль ведущего диска сцепления. Наружную поверхность оснастили местом под установку сцепления и кольцевой контактной площадкой — под ведомый диск сцепления. По окружности внешней стороны напрессовали зубчатый венец из стали.
Простота конструкции, относительная дешевизна производства обусловили массовое распространение такого вида маховиков Существенный недочет конструкции — она не способна в достаточной степени погасить крутильные колебания, возникающие в современных более мощных, но при этом менее объемных моторах. Поэтому на таких автомобилях зачастую устанавливают двухмассовые маховики.
Двухмассовый (демпферный) маховик
Между двумя дисками конструкции (ведущим и ведомым), которые соединены подшипником, расположена особая пружинно-демпферная система.
Ее применение позволило отказаться от использования в ведомом диске сцепления демпфирующего устройства. Ведущий диск двухмассового маховика непосредственно соединен с фланцем коленвала. Крутящий момент передается на ведомый диск, но благодаря пружинно-демпферной системе внутри это происходит с задержкой и с гашением вибраций и крутильных колебаний.
Двухмассовые маховики имеют ряд преимуществ:
Двухмассовый маховик
- лучше справляются с колебаниями, вибрациями, толчками;
- способствуют тому, чтобы удобнее переключались передачи;
- уменьшают износ синхронизаторов;
- защищают трансмиссию;
- помогают сэкономить топливо.
Но есть и недостатки:
- они дороже в производстве, обслуживании и при замене;
- более требовательны к условиям эксплуатации — не любят сильных вибраций, езды на низких оборотах, перегрева.
Двухмассовые маховики имеют ряд названий, которые по сути являются аббревиатурами: DMF (Dual-Mass Flywheel на английском) или ZMS (ZweiMassenSchwungrad на немецком).
Двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний
Двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний
Эта новая разновидность двухмассового маховика. Пружинно-демпферная система получила дополнение – центробежный маятник в виде грузов по окружности махового колеса. Низкие обороты двигателя вызывают раскачивание грузов ввиду незначительной центробежной силы. Вызванные колебания находятся в противофазе с теми, что частично сгладили пружины, что позволяет окончательно их погасить. При возросших оборотах амплитуда центробежного маятника уменьшается, как и значение в демпфировании.
Главное достоинство конструкции — помощь в устранении неравномерности вращения коленвала на низких оборотах. Его распространение связано с доминирующими в автомобилестроении тенденциями:
- сделать мотор меньшим по объему и легче, сохранив мощность;
- расширить диапазон крутящего момента, используя низкие обороты.
Неисправности и их признаки
Ввиду немалых нагрузок со временем маховик деформируется и разрушается.
В одномассовом маховике проблемным местом может быть зубчатый венец, который может разрушаться со временем. Его демонтируют механическим способом. При установке нового – приходится прибегать к нагреву и заменять болты. Также возможно появление трещин и поломок диска. Решается только заменой детали целиком.
Повреждение зубьев венца
Замена венца на одномассовом маховике
Чтобы своевременно выявить неисправности одномассового маховика, обращайте внимание на:
- возросший уровень вибраций, шумов;
- ухудшение работы сцепления;
- проблемы при запуске двигателя.
Что касается двухмассового маховика, то его более сложная конструкция подразумевает возникновение неисправностей, которые устранить труднее. В нем могут:
- поломаться, полностью разрушиться дуговые пружины;
- износиться подшипники, детали, подвергающиеся трению.
Поломка пружин в двухмассовом маховике
Признаки проблем с двухмассовым маховиком следующие:
- Ощущение вибрации при пуске двигателя, возможно с толчками, которые чувствуются даже в рычаге КПП.
- Мягкий стук при работе двигателя на холостых оборотах.
- Вибрация во время разгона.
- Толчки при переключениях передач.
- Вибрация, возникающая даже после глушения двигателя.
В теории двухмассовый маховик можно перебрать, но на практике его только меняют.
Подбор и покупка деталей
Маховики подбирают по VIN-коду или модели/марке автомобиля или коду двигателя. Выбирая между оригинальными деталями и аналогами от ведущих мировых производителей, учитывайте тот факт, что такие производители как LUK и Sachs изобрели конструкцию двухмассового маховика и чаще всего с завода в машинах стоят именно их детали. Поэтому при разнице в стоимости между оригиналом и продукцией LUK/Sachs выбирайте то, что будет дешевле — в коробке будет одно и то же.
Одномассовый маховик меняется только на деталь такой же конструкции. Для тюнинга автомобилей применяют облегченные маховики, но его нельзя просто установить — нужно менять или компоненты двигателя, или хотя бы настройки его работы.
Двухмассовый маховик следует менять на аналогичную деталь. Но некоторыми производителями предлагается замена двухмассовых маховиков на более надежную конструкцию одномассового маховика с определенными доработками. Такие conversion kits (комплекты для переоборудования) предлагает компания Valeo — еще один крупнейший мировой производитель автозапчастей и двухмассовых маховиков. Такая замена до сих пор остается спорным вопросом — такие производители как LUK и Sachs утверждают, что так делать нельзя — никакой одномассовый маховик не справится с задачами двухмассового (в первую очередь вибрациями и крутильными колебаниями), поэтому вы снижаете ресурс коробки передач и других смежных деталей. Valeo, который и предлагает подобную замену, утверждает, что его инженеры все продумали и такая замена допускается только для определенных моделей двигателей (VAG 1,9, 1,8 турбо, Passat B5, Caddy, Audi A3, Audi TT, Golf5, Golf6, Skoda Octavia в первом кузове, практически все модели группы VAG с 2000-х по 2009 год с двигателями 1,8).
Связанные термины
Что такое маховик двигателя? Виды маховиков в ДВС
Части современных двигателей внутреннего сгорания состоят из множества различных деталей, каждая из которых играет свою роль. Одной из таких деталей является маховик. Он имеет довольно простую конструкцию, но несет важную функцию.
Маховики устанавливают на торцевые части коленчатых валов рядом с задними коренными подшипниками.
Многие автовладельцы не имеют представления о том, что такое маховик. В статье мы постараемся осведомить вас о том, что он собой представляет и каковы его функции в механизме.
По виду маховик напоминает диск. Он прикрепляется к задней части коленчатого вала.
Маховик имеет довольно внушительный вес, благодаря которому, согласно законам физики, он накапливает и отдает кинетическую энергию. Это свойство позволяет узлам использоваться современными двигателям внутреннего сгорания в качестве конструкций, которые сглаживают неравномерность вращения коленчатого вала.
Когда поршень работает, маховики скапливают энергию крутящего момента, а когда поршни «спят», выводят эти детали из них, отдавая при этом энергию.
Важным является тот факт, что, чем больше цилиндров имеет двигатель внутреннего сгорания, тем более его крутящий момент равномерен. По этой причине в подобных ДВС можно применять маховики небольшого веса.
Важнейшей функцией маховика считается трансляция крутящего момента на коленчатый вал от стартера. Она производится следующим образом: на внешнюю окружность узла прикрепляется зубчатый стальной ободок. Он расположен в месте зацепления с валом, который проходит от стартера. При включении водителем зажигания, стартер начинает проворачивать этот вал, а тот, в свою очередь, крутит маховик, приводящий в движение коленчатый вал. Таким образом осуществляется запуск двигателя.
Помимо всего этого, маховик играет важную роль в действии трансмиссии машины. Он выполняет в ней роль ведущих дисков сцепления. Вращательный момент коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания передается коробке переключения передач, а от них идет трансляция к ведущим колесам.
Виды маховиков в ДВС
Маховики современных ДВС имеют следующее подразделение:
- Одномассовые (сплошные). Считаются самым распространенным видом. Одномассовый маховик ДВС представляет собой сплошную конструкцию и диск внушительного размера диаметром от 300 до 400 миллиметров. Изготавливают одномассовые маховики чаще всего из высококачественного чугуна. По всей окружности сплошного маховика проводят венец – стальное зубчатое кольцо. Монтаж производится по технологии напрессовки, благодаря чему кольцо крепится прочно. Для закрепления одномассового маховика на коленчатый вал нужно с одной стороны детали выполнить ступицу. Противоположная же плоскость сплошного маховика выполняет роль ведущего диска сцепления. Выходит, что конструкция одномассового маховика не представляет собой особой сложности. Также, данный маховик имеет сравнительно невысокую стоимость, поэтому он широко применяется в современных ДВС. Минус сплошного маховика заключается в том, что он плохо гасит крутильные колебания. Есть разновидности маховиков, которые справляются с этой задачей лучше;
- Двухмассовые маховики. Двухмассовый маховик – это конструкция из двух дисков, соединенная между собой пружинно – демпферной системой. Функция этой системы состоит в том, чтобы избавлять трансмиссию машины от непрерывно возникающих крутильных колебаний силового агрегата, уравновешивать ее работу. Применяя двухмассовый маховик вместо одномассового, можно не использовать в ведущем диске сцепления демпфирующее устройство, что повысит надежность и долговечность системы. Также двухмассовые маховики позволяют делать следующее:
Есть разновидности маховиков, которые справляются с этой задачей лучше;- Снижать вибрации, которые передаются от двигателя к трансмиссии;
- Снижать уровень шума;
- Делать коробку передач более «удобной» в использовании;
- Защищать трансмиссию от перегруза.
Некоторые исследования показывают, что двухмассовые маховики способны снизить потребление двигателем топлива. К недостаткам можно отнести не столь высокую надёжность, какую имеют, к примеру, одномассовые маховики.
Это связано с нагрузкой, которая «ложится» на пружинно – демпферную систему. По этой же причине двухмассовые маховики не так часто эксплуатируются автовладельцами. Однако сейчас активно разрабатывают новые усовершенствованные конструкции этих узлов, ведь появляются новые модели двигателей, которые функционируют на низких оборотах, а также моторы довольно большой мощности при скромном рабочем объеме. Такие двигатели внутреннего сгорания «ждут» от маховиков высокого уровня гашения колебаний, над чем конструкторы и работают;
- Облегченные маховики. Применяются при тюнинге силовых агрегатов. В таких маховиках масса распределяется от центра к краям, что уменьшает общий вес конструкции и момент инерции. Машины, оснащенные облегченными маховиками, обладают улучшенной разгонной динамикой.
Видео принцип работы маховика в двигателе
На информационном сайте для автолюбителей «FORAM» вы сможете найти много полезной информации, касающейся ремонта и обслуживания автомобилей.Двигатель
— Что делает маховик и с чем он связан? Двигатель
— Что делает маховик и с чем он связан? — Обмен стеков по обслуживанию и ремонту автомобилейСеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 177 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange- 0
- +0
- Авторизоваться Зарегистрироваться
Motor Vehicle Maintenance & Repair Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для механиков и энтузиастов-любителей автомобилей, грузовиков и мотоциклов.
Регистрация займет всего минуту.
Кто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено 113k раз
Я примерно понимаю, как работает двигатель, и что есть коленчатый вал, который может вращать маховик за счет внутреннего сгорания.
Я только что понял, что совершенно не понимаю, как кинетическая энергия (энергия движения) коленчатого вала может заставлять колеса вращаться, а также изменять скорость колес в зависимости от действий водителей. Я знаю, что где-то есть сцепление, коробка передач и «дифференциал», который позволяет колесам вращаться с разной скоростью (например, при повороте).
Все это слетает с маховика?
Что именно делает маховик и с чем он связан, кроме коленчатого вала?
Как это связано с другими вещами?
Создан 11 янв.
Макс Гудридж7,8471717 золотых знаков4545 серебряных знаков102102 бронзовых знака
0Маховик служит для четырех основных целей (в большинстве автомобилей):
- Обеспечивает массу для инерции вращения, чтобы двигатель оставался в движении.
- Специально утяжелен для обеспечения балансировки коленчатого вала
- Обеспечивает запуск двигателя (стартерное кольцо)
- Он обеспечивает соединение для передачи мощности между двигателем и трансмиссией (наряду со сцеплением он также обеспечивает средство для прерывания потока мощности)
Еще один такой элемент, как маховик, — это гибкая пластина.Это тонкая пластина, которая соединяет двигатель с преобразователем крутящего момента в автоматических трансмиссиях. Хотя он обеспечивает запуск, соединение и балансировку маховика, он сам по себе не обладает достаточной массой, чтобы обеспечить инерцию вращения. В этом случае гидротрансформатор обеспечивает это двигателю.
Создан 11 янв.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 ♦ Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ21,977 11 золотых знаков217217 серебряных знаков428428 бронзовых знаков
10 Это дополнение к ответу Полстера.
Вот анимация
Диск в сером маховик
Википедия дает хорошее общее описание —
Маховик — это вращающееся механическое устройство, которое используется для хранения энергии вращения. …
— Обеспечение непрерывной энергии, когда источник энергии прерывается. Например, маховики используются в поршневых двигателях, поскольку источник энергии — крутящий момент двигателя — непостоянен.
— Подача энергии со скоростью, превышающей возможности непрерывного источника энергии.Это достигается за счет накопления энергии в маховике с течением времени, а затем быстрого высвобождения энергии со скоростью, превышающей возможности источника энергии. — Контроль ориентации механической системы. В таких приложениях угловой момент маховика преднамеренно передается в виде крутящего момента на механическую систему крепления, когда энергия передается на маховик или от него, тем самым заставляя систему крепления вращаться в желаемое положение.
В нашем случае точка 1 служит больше для обеспечения плавности работы двигателя за счет минимизации ускорений / замедлений коленчатого вала между зажиганиями цилиндров в НЕЙТРАЛЬНОМ режиме.
Пункт 2. Используется в системах рекуперации механической кинетической энергии
Последствия высокого MI
- Более медленная реакция двигателя — при отключении от коробки передач. (медленнее для переключения передач для профессиональных случаев)
- Является дополнительной массой вращения для ускорения при подключении к трансмиссии.
Технические характеристики маховика зависят от множества факторов, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров (при большем количестве цилиндров рабочий ход распределяется более равномерно), число оборотов в минуту и т. Д.
Это также зависит от сценариев использования, например, как в гонках, с этим можно практически покончить, поскольку на неподвижное транспортное средство и между передачами тратится минимальное время.
Создан 14 янв.
Chilljeetchilljeet2,18622 золотых знака1313 серебряных знаков2626 бронзовых знаков
Маховик — это вращающееся механическое устройство, которое используется для хранения энергии вращения.
… — Обеспечение непрерывной энергии, когда источник энергии прерывается. Например, маховики используются в поршневых двигателях, поскольку источник энергии — крутящий момент двигателя — непостоянен.
Создан 28 мар.
Очень активный вопрос .Заработайте 10 репутации, чтобы ответить на этот вопрос. Требование репутации помогает защитить этот вопрос от спама и отсутствия ответов. Обмен стеков по обслуживанию и ремонту автомобилей лучше всего работает с включенным JavaScriptВаша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie Настроить параметры
Удивительный эффект маховика. Вы хотите бизнес, который ускоряется… | Лэнс Пепплер | Стартап
Хотите, чтобы бизнес ускорялся и рос практически сам по себе? Хорошая новость в том, что есть нечто подобное — это называется эффектом маховика.
Что такое эффект маховика?
Концепция эффекта маховика была названа Джимом Коллинзом в его книге «От хорошего к великому». Маховик — это массивный металлический диск или колесо, которое часто весит более 2000 кг. Чтобы запустить его, требуется много усилий, но как только оно начинает вращаться, с внешней стороны колеса начинают действовать противовесы, и оно начинает набирать обороты почти само по себе.
С этого момента такое же усилие можно приложить к маховику, и он начнет вращаться все быстрее и быстрее.
Джим Коллинз в своей книге рассказывает о том, как люди могут приложить много усилий в своем бизнесе без особого заметного эффекта, пока однажды маховик не начнет вращаться. Это называется моментом прорыва, и как только маховик начинает вращаться все быстрее и быстрее с увеличением прибыли для бизнеса.
Секрет маховика
Amazon — одна из самых успешных компаний, использующих концепцию маховика.
Ниже приведена диаграмма, которую, как гласит легенда, Джефф Безос написал на салфетке.
Вот как это работает:
- Качество обслуживания клиентов является ключевым, и все сотрудники Amazon придерживаются этого принципа номер один.
- Отличное качество обслуживания клиентов привлекает трафик на Amazon.com.
- Продавцов привлекает размещение своих товаров на Amazon.com.
- Это позволит расширить выбор товаров для клиентов. В то же время рост продаж на Amazon.com позволяет Amazon снизить структуру затрат и снизить цены, что, наряду с улучшением качества обслуживания клиентов, увеличивает трафик на Amazon.com.
Как только цикл продаж — или Маховик — начинает действовать, каждый элемент начинает увеличиваться, и он начинает жить своей собственной жизнью. Увеличение трафика приводит к увеличению продаж, снижению цен и т. Д. Все это приводит к ускоренному росту Amazon.com.
Amazon взяла концепцию Flywheel и использует ее во всех своих компаниях. Amazon Web Services (AWS), например, использовал его для ускорения роста своего бизнеса.
Из таблицы видно, что общий рост AWS увеличился с 35% в 2016 году до 47% в 2019 году.Помните, что эта база не растет, и в 2018 году выручка AWS составила 26,6 миллиарда долларов. Что произойдет, если в будущем AWS будет расти еще быстрее? Какой будет их доход в 2025 году?
Колесо внутри колеса
Итак, мы увидели, как компания, использующая подход Маховика, может совершить прорыв, а затем начать увеличивать свои доходы. Это только начало. Могут быть десятки маховиков, которые влияют на компанию или группу компаний, которые не только ускоряются сами по себе, но и положительно влияют на другие маховики внутри компании или группы.
Я хотел бы снова использовать в качестве примера Amazon Web Services. Компания работает на территориях и в странах по всему миру и предлагает множество продуктов и услуг. Я слушал Джеффа Брауна, управляющего директора AWS для стран Африки к югу от Сахары, у которого брали интервью в подкасте Cloud Over Africa. Джефф сказал, что развитие AWS в Южной Африке происходит по той же траектории, что и AWS в других странах по всему миру. Глядя на AWS в Южной Африке, можно ясно увидеть эффект маховика.
В примере из Южной Африки Маховик выглядит примерно так:
- AWS запускается в Южной Африке и привлекает партнеров, исходя из их производительности в других странах.
- У этих партнеров есть сотрудники, получившие сертификат AWS и развивающие навыки внутри страны.
- Клиенты переходят на AWS. В ЮАР и Standard Bank, и Vodacom в последние несколько месяцев объявили о переходе на AWS.
- Это приводит к увеличению спроса на навыки, что привлекает все больше компаний, которые становятся партнерами или существующими партнерами для повышения своей базы навыков.
Мало того, что разные страны ускоряют свои маховики, это также влияет на другие маховики Amazon. AWS обеспечивает Amazon.com прибыль для дальнейшего снижения цен. Amazon Prime увеличивает свою базу подписчиков и направляет продажи на Amazon.com.
Как заставить маховик вращаться?
Вопрос на миллион или миллиард долларов заключается в том, как заставить маховик занять первое место.
Мне кажется, что наиболее важным является определение ваших противовесов.Что находится по обе стороны от маховика, которые будут входить друг в друга, заставляя маховик вращаться. Вернитесь к примеру Джеффа Безоса в начале этого блога.
По словам Джима Коллинза, есть три области, на которых нужно последовательно сосредоточиться, чтобы заставить Маховик начать вращаться:
- Дисциплинированные люди:
- Лидерство 5 уровня: наличие правильного лидера.
- Нужные люди работают в вашей компании.
2. Дисциплинированная мысль:
- Противостояние жестоким фактам о ситуации и их исправление.
- Внедрение концепции «Ежик» — вкратце, это означает принятие решения о том, что ваша компания делает лучше всего в мире (или стране), а затем придерживаться этого.
3. Дисциплинированные действия:
- Культура дисциплины: фанатичная приверженность концепции ежа и отказ делать что-либо, что не соответствует этой концепции, или использовать другие возможности, которые могут отвлечь компанию.
- Технологические ускорители: они ищут новые технологии, которые могут повысить их производительность.
Более подробную информацию об этом можно найти в книге Джима Коллина «Вращая маховик», доступной на Amazon.
У Джима Коллинза также есть веб-сайт, на котором можно загрузить набор инструментов, который называется «Набор инструментов для диагностики от хорошего до отличного». В этом наборе инструментов есть рабочие листы, которые помогут вам определить свои сильные и слабые стороны и, надеюсь, определить, что нужно сделать, чтобы маховик повернулся.
Что останавливает маховик
Самый лучший способ остановить импульс маховика — это изменить направление.Маховик может немного изменить направление, но чтобы двигаться в совершенно новом направлении, импульс Маховика должен либо замедлиться, либо полностью остановиться.
Вы, должно быть, слышали о компании или в настоящее время работаете на нее, которая регулярно меняет свою стратегию, каждый год уделяет новое внимание, проводит ежегодную реструктуризацию, подбирает и меняет свои отделы продаж и людей и т. Д.
Вышеуказанные рекомендации к тому, что Джим Коллинз называет петлей судьбы.
Элементы Doom Loop говорят сами за себя, но пугает то, что они либо приводят к плоским, либо к разочаровывающим результатам.Подобно Эффекту Маховика, Петля Рока также может ускоряться, но в этом случае за короткий промежуток времени компания может ускориться и приблизиться к катастрофе.
Заключение
Что вы думаете о концепции «Эффект маховика»? Используете ли вы сейчас этот принцип и видели ли вы результаты? Или ваша компания попала в петлю судьбы?
Что абсолютно верно, так это то, что эффект маховика реален и может быть использован для повышения эффективности и доходов вашей компании!
Как и во всех моих блогах, ваши комментарии всегда приветствуются.
Мнения, выраженные в этом блоге, являются моими собственными, а не взглядами компании, в которой я работаю.
Как маховики накапливают энергию?
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 4 апреля 2021 г.
Стоп … старт … стоп … старт — это не способ привод! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы тратить наработанный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые в то время пользовались огромной популярностью в гигантских двигателях и машинах. во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!
Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.
Зачем нужны маховики
Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, научном музее в Бирмингеме, Англия.
Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они производят мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях и иногда необходимо полностью остановиться.Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины это вождение, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие поворота) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать муфты и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете его позже. Это работа маховика!
Что такое маховик?
Маховик — это очень тяжелое колесо, которое требуется много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В виде в результате, когда он вращается на высокой скорости, он имеет тенденцию продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как о чем-то вроде «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.
Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес хранят больше энергии, чем колеса меньшего размера и лёгкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.
Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.
Физика маховиков
Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что они то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они сделаны из и как они распределяются) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.
Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:
E = ½mv2
(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалентный кинетический энергия вращающегося объекта дается этим:
E = ½Iω2
(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).
«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы подумать. считать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и импульса эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько у него фактической массы, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка вращается вокруг. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.
Законы о сохранении
Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного, прямолинейного, линейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если не сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.
Когда фигурист протягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр, они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но закон сохранения углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).
Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоя на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).
Какая лучшая конструкция для маховика?
Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (больше массы или массы, расположенной дальше от ее центра), или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если вы возьмете маховик с ободом из тяжелого металла и замените его на обод, который вдвое тяжелее (вдвое больше его момента инерции), он будет накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, быстроходные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)
Сила на маховике увеличивается с увеличением скорости, а энергия, которую может накапливать колесо, равна ограничено прочностью материала, из которого он сделан: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на осколки.Прочные и легкие материалы оказываются лучшими для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые из них специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.
Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.
Как маховик может сохранять свою энергию?
Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.
Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы могли подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на низкофрикционные подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергия на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трением) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).
Что делает маховик?
Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора. Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).
Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производит мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге. Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое.Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.
Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно от поршня и цилиндр).
Во-вторых, маховик можно использовать для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, который поглощает энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы вдруг захотите остановиться. Ты может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом энергия будет передаваться от транспортного средства к маховику, который будет набирать скорость и удерживать спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы воспользуетесь сцеплением, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик отдайте двигателю большую часть поглощенной им во время торможения.
В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите догнать медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен к ни двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.
Краткая история маховиков
Древние маховики
Вы можете возразить, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку у них был высокий момент инерции, работали как маховики, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться сам по себе пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.
Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимого в движение рекой, протекающей под ним).
Маховики промышленной революции
Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые двигатели и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.
После работ таких пионеров электричества XIX века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, дорожные транспортные средства, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховиков несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.
Современные маховики
С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялась, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10 000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается передает энергию трансмиссии, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии примерно на треть или больше. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может прослужить в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.
Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно поясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).
За последние несколько лет болиды Формулы-1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Система восстановления) и состоит из очень компактного маховика с очень высокой скоростью вращения. (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона требуется дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы он не повредил драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)
Фото: ультрасовременный маховик G6, разработанный НАСА, может накапливать и выделять кинетическую энергию в течение трехчасовой период. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).
Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии.Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день. Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение это. Иногда, когда предложения электроэнергии больше, чем спроса (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности.На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики для накопления энергии до 20 мегаватт для удовлетворения временных пиков потребления энергии. требовать. Они также используются в таких местах, как компьютерные центры обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.
Преимущества и недостатки маховиков
Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения первоначальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), безвредны для окружающей среды (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от аккумуляторов, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть, 80 процентов или более) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).
Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, вырабатываемой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL
Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к весу автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для пилотов Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управление транспортным средством (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на насколько быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на открытом воздухе современные чаще используют композиты или керамика с высокими эксплуатационными характеристиками, которые должны быть запечатаны внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.
Что такое маховик на велотренажере? — Обзоры беговых дорожек 2021 — Сравнение лучших беговых дорожек
Кристен Нельсон* TreadmillReviewGuru помогает потребителям найти лучшие товары для домашнего фитнеса. Когда вы покупаете продукт, который мы рекомендуем, мы можем получать комиссию.
Последнее обновление: 3 февраля 2020 г.
Конструкция маховика
Встречали ли вы термины, описывающие велосипедные маховики как: с усилением по инерции, с отягощением по периметру или с муфтой свободного хода? Давайте рассмотрим конструкцию, вес и характеристики маховика, чтобы помочь вам понять, как они работают на велотренажере.
Как работает маховик
Маховик — это тяжелое колесо домашнего велосипеда, которое вращается, когда вы крутите педали. Маховик можно разместить спереди велосипеда под рулем или сзади под седлом. Для велотренажера подойдет любое положение.
Ремень (или цепь) оборачивается вокруг кривошипа педали и соединяется с маховиком, поэтому, когда вы поворачиваете педали, он вращает колесо. Маховик создает ощущение вращения педалей, как на открытом воздухе; маховик будет вращаться пропорционально мощности, генерируемой вашим ходом педали.Когда вы крутите педали сильнее, колесо вращается быстрее.
Вес маховика
В целом, чем тяжелее маховик, тем большую скорость он сохраняет при вращении. Эта инерция обеспечивает плавное вращение на протяжении всего хода педали. Коммерческие велотренажеры, которые можно найти в спортзалах или фитнес-центрах, могут иметь маховики, которые весят около 50 фунтов.
могут весить более 30-45 фунтов. Менее дорогие велосипеды и складные велосипеды часто имеют более легкие маховики.Как правило, вам нужен велосипед с маховиком весом от 30 до 50 фунтов. Если меньше этого значения, это повлияет на ход педали.
Диаметр маховика
Диаметр маховика также влияет на его оборот. Маховики большего диаметра имеют большую площадь поверхности, поэтому они приобретают и сохраняют большую инерцию, чем маховики меньшего диаметра, даже если они весят столько же. Мы рекомендуем искать маховики диаметром примерно 17 дюймов или больше.
Inertia-Enhanced
Этот термин означает, что маховик спроектирован таким образом, чтобы сохранять инерцию.Поскольку движущийся объект остается в движении, маховик с усилением инерции будет поддерживать плавное вращение без рывков или дисбаланса в движении. Маховики с усилением инерции имеют размер, балансировку и вес для оптимального вращательного движения.
Взвешенный по периметру
Маховик с отягощением по периметру тяжелее по краю. Иногда есть видимый обод или выступ на внешней стороне колеса, где оно утяжеляется. Еще раз, это работает для создания и поддержания плавного вращения.Вес по периметру увеличивает центробежную силу прялки. Маховик с отягощением по периметру — еще один признак усовершенствованной конструкции маховика.
Freewheel
Freewheel — это маховики, которые не имеют большого веса, если вообще имеют. В конструкции с муфтой свободного хода само колесо не поддерживает движение, вместо этого все вращение определяется силой хода педали. Если вы перестанете крутить педали, обгонная муфта остановится почти мгновенно; он больше не будет вращаться. Преимущество свободного хода в том, что колесо никогда не крутится впереди вас.Кроме того, требуется больше усилий для того, чтобы колесо продолжало вращаться, поэтому вы не можете полагаться на вес маховика, чтобы компенсировать часть работы. Однако, поскольку за вращением нет импульса, ход педали иногда может ощущаться несбалансированным из-за сильного движения вниз, а затем импульс не возвращается вверх. Это создает ощущение, что педалирование — это движение вниз / вверх, а не круговое вращение, которое сильно сказывается на суставах и вызывает большую нагрузку на колени. Механизм свободного хода обычно встречается на менее дорогих байках.
Лопасти вентилятора
На некоторых велосипедах вообще нет колеса — вместо этого лопасти вентилятора внутри большого вентилятора поворачиваются, когда вы крутите педали, чтобы создать воздушный поток обратно на велосипедиста.В такой конфигурации лопастям вентилятора трудно добиться плавного хода педали, поскольку они, как правило, не очень тяжелые. Велосипеды с вентилятором часто включают ручки, которые вращаются вперед и назад, чтобы увеличить мощность педалирования.
Как работает маховик? Объясняется простыми словами
Маховик — это машина, которая резервирует энергию вращения, сопротивляясь изменениям скорости вращения. Запасенная энергия пропорциональна квадрату скорости вращения. Вы можете изменить сохраненную мощность машины, приложив крутящий момент для увеличения или уменьшения ее скорости вращения.Машина или транспортное средство теряет импульс каждый раз, когда замедляется или останавливается. Маховик восполняет потерянный импульс за счет зарезервированной мощности. В этом кратком руководстве мы обсудим , как работает маховик и для чего он нужен.
Что такое маховик на автомобиле?
Маховик — это тяжелое колесо, которое требует большого усилия для вращения вокруг своей оси. Когда колесо движется с высокой скоростью, оно будет продолжать вращаться, если вы не остановите его, приложив много усилий.Когда он вращается, он сохраняет большое количество кинетической энергии, которую позже использует для включения транспортного средства или машины во время запуска двигателя или увеличения скорости.
Что такое маховик на автомобиле? Технически объяснение, маховик (если ручной) или гибкий диск (если автоматическая коробка передач) определяется как диск, который прикреплен болтами к коленчатому валу в задней части двигателя. Он служит многим целям:
- На автомобиле с механической коробкой передач дает одну из поверхностей трения для сцепления.К нему прикручен нажимной диск сцепления, и диск сцепления зажат между ними.
- На автомобилях с автоматической коробкой передач он на самом деле известен как гибкая пластина, а гидротрансформатор болтов трансмиссии.
На его внешнем крае есть зубчатое кольцо, которое стартер поворачивает для запуска двигателя. Из-за большого диска (относительно коленчатого вала) это позволяет стартеру иметь больше рычагов воздействия на двигатель.
Он также служит для выполнения определенных задач работы двигателя.Хотя более массивные маховики требуют больше энергии для вращения, при вращении они набирают больше оборотов и помогают двигателю работать более плавно и плавнее переключаться на более высоких оборотах.
Как работает маховик?
Как работает маховик для хранения энергии? Что ж, вы можете сравнить это с механизмом механической батареи. В то время как батарея хранит энергию в химической форме, маховик сохраняет энергию в форме движения или, если быть точным, кинетической энергии.
Маховик может накапливать больше энергии, если он вращается с более высокой скоростью или имеет больший момент инерции, что означает большую громоздкость. Тем не менее, он всегда работает лучше, когда вы вращаете его быстрее, а не увеличиваете его массу. Например, колесо будет производить вдвое больше энергии, чем то, которое весит половину его, при условии, что оба они вращаются с одинаковой скоростью. С другой стороны, вращение колеса зажигалки вдвое быстрее увеличит количество запасенной энергии в четыре раза.
Чем легче маховик, тем больше энергии сохраняетсяСМОТРЕТЬ БОЛЬШЕ
По этой причине всегда лучше использовать более легкие, быстроходные колеса, чем агрегаты, имеющие большой вес.Кроме того, компактные маховики имеют практический смысл в гоночных автомобилях, потому что они должны быть как можно более легкими для движения на высоких скоростях.
Как работает маховик , когда вы постоянно увеличиваете скорость? Это невозможно, потому что есть момент, когда материал колеса не сможет справиться с силой и разбиться на фрагменты.
Каковы функции маховика?
Прежде чем углубляться в принцип работы маховиков для автомобилей , важно знать их функции.Он используется практически во всех типах автомобилей, включая гоночные автомобили, поезда и автобусы. Раньше они были большого диаметра со спицами и громоздким металлическим ободом. Однако современные устройства более компактны, так как сделаны из композитных материалов или углеродного волокна. Вы должны сильно толкать колесо, чтобы оно пришло в движение. В основном он выполняет эти функции в большинстве автомобилей:
1. Запуск двигателя
Зубья шестерни врезаются в опору маховика по окружности, запускающую двигатель. В стартере двигателя небольшая шестерня (называемая шестерней Бендикса) соединяется с маховиком, когда вы поворачиваете ключ.Комбинация шестерни и стартера Bendix раскручивает маховик, поворачивая коленчатый вал и начиная цикл сжатия, необходимый для запуска двигателя. После запуска двигателя шестерня Bendix снимается, позволяя маховику свободно вращаться.
2. Сглаживание оборотов двигателя
После запуска двигателя коленчатый вал преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение. Тем не менее, это движение прерывистое, поскольку мощность вырабатывается только дважды (для четырехцилиндрового двигателя) или четыре раза (для восьмицилиндрового) за один оборот двигателя.Масса маховика обеспечивает инерцию, чтобы коленчатый вал двигателя вращался между каждым из этих срабатываний поршня, поэтому скорость вращения коленчатого вала остается постоянной, а двигатель работает плавно.
Маховик выполняет в автомобиле определенные функции. Источник: Youtube3. Балансировка двигателя
Поскольку поршни смещены относительно центра коленчатого вала, двигатель, следовательно, вибрирует и раскачивается, поскольку каждый поршень срабатывает под разным углом. Большой вес маховика подавляет это движение из стороны в сторону, помогая стабилизировать и уравновесить двигатель на его опорах и снизить вибрацию по всему автомобилю.
4. Снижение напряжения трансмиссии
Стабилизируя движение двигателя и выравнивая его скорость, маховик ограничивает износ других компонентов трансмиссии. Хотя валы двигателя и трансмиссии параллельны друг другу, крепления между осью и трансмиссией — нет; карданный вал использует универсальные шарниры, которые постоянно меняют угол поворота при повороте. Маховики помогают снизить износ таких шарниров.
5. Манипуляции с весом
Вес маховика — это одна из регулировок, которую производители двигателей используют для настройки характеристик своего двигателя для конкретных целей.
- Более тяжелые маховики позволяют двигателям работать при нагрузках, которые могут привести к его застреванию; таким образом, автомобили, постоянно буксирующие тяжелые прицепы, должны иметь больший маховик.
- Двигатели, работающие на высоких скоростях, такие как двигатели гоночных автомобилей, имеют более легкий маховик для лучшего ускорения на скорости; что может затруднить плавную работу двигателя на холостом ходу и затруднить ускорение после полной остановки. Из-за этого гонщикам нужны пит-бригады, чтобы подтолкнуть их к запуску машин.
Топ-5 симптомов неисправного маховика
1. Жгучий запах
Этот запах возникает при неправильном использовании сцепления из-за неисправного маховика или неопытного водителя. Облицовка муфты изготовлена из материалов, снижающих уровень шума, производимого муфтой во время работы. Облицовка сцепления выделяет много тепла из-за трения из-за неправильного использования, что по существу приводит к глянцеванию поверхности от тепла. Следствием этого является сильный резкий, едкий запах, который может стать довольно заметным.
2. Дрожание сцепления
Вместо плавного включения сцепление «проскальзывает» по маховику. Сцепление постоянно захватывает и отпускает, что при отпускании сцепления ощущается как заикание или вибрация. Это может происходить на любой передаче, но наиболее популярно при трогании с полной остановки. В то время как деформированный маховик иногда является причиной, вибрацию сцепления может быть трудно диагностировать, поскольку прижимной диск, диск сцепления или выжимной подшипник часто являются неисправностью, независимо от того, изношены ли детали, сломаны, деформированы или загрязнены маслом из-за двигателя или утечка трансмиссии.
3. Пробуксовка сцепления
Часто, когда вы пытаетесь переключить передачи во время движения, передачи могут проскальзывать. Обычно это происходит, когда вы можете сказать, что на колеса не передается мощность. Часто это прямой результат износа сцепления. Проскальзывающая муфта в конечном итоге приведет к износу и маховика. Вы можете начать слышать скрежет прижимного диска и, в конечном итоге, другие детали маховика в узле сцепления перегреются и вызовут их деформацию или даже трещину.
4. Перемещение сцепления
Противоположно пробуксовке сцепления. Вместо выключения сцепления сцепление просто не выключается полностью. Вы столкнетесь с различными уровнями шлифования шестерен при переключении передач или даже с полным отказом от включения первой передачи при трогании с места.
Торможение сцепления на самом деле не является неисправностью самого маховика. Это подшипник или втулка маховика или коленчатого вала в сборе.
5. Вибрация педали сцепления
Наряду с этим при каждом нажатии на сцепление могут возникать вибрации от педали сцепления или пола вашего автомобиля.Эти вибрации указывают на то, что опоры рессоры маховика вышли из строя. Как вы, возможно, знаете, пружинный механизм обычно снижает вибрации, создаваемые используемым сцеплением.
Джим Коллинз — Концепции — Эффект маховика
Представьте себе огромный тяжелый маховик — массивный металлический диск, установленный горизонтально на оси, около 30 футов в диаметре, 2 фута толщиной и весом около 5 000 фунтов. А теперь представьте, что ваша задача — заставить маховик вращаться на оси как можно быстрее и дольше.Толкая с большим усилием, вы заставляете маховик продвигаться вперед, поначалу двигаясь почти незаметно. Вы продолжаете толкать, и после двух или трех часов настойчивых усилий вы заставляете маховик сделать один полный оборот. Вы продолжаете толкать, и маховик начинает двигаться немного быстрее, и с постоянным большим усилием вы перемещаете его на второй оборот. Вы продолжаете двигаться в последовательном направлении. Три оборота … четыре … пять … шесть … маховик набирает скорость … семь … восемь … вы продолжаете толкать… девять … десять … он набирает обороты … одиннадцать … двенадцать … с каждым поворотом все быстрее … двадцать … тридцать … пятьдесят … сто.
Тогда, в какой-то момент — прорыв! Импульс этой штуки идет в вашу пользу, маховик вылетает вперед, поворот за поворотом … свист! … его собственный тяжелый вес работает на вас. Вы не толкаете сильнее, чем во время первого вращения, но маховик движется все быстрее и быстрее. Каждый поворот маховика зависит от ранее проделанной работы, увеличивая ваши затраты на усилия.В тысячу раз быстрее, потом в десять тысяч, потом в сто тысяч. Огромный тяжелый диск летит вперед с почти неудержимой инерцией.
А теперь предположим, что кто-то подошел и спросил: «Что это был за один большой толчок, который заставил эту штуку двигаться так быстро?» Вы бы не смогли ответить; это просто бессмысленный вопрос. Это был первый толчок? Второй? Пятый? Сотый? Нет! Было , все из них сложились вместе в общем накоплении усилий, приложенных в постоянном направлении.Некоторые толчки могут быть сильнее других, но любой одиночный подъем — независимо от того, насколько он велик — отражает небольшую часть всего совокупного воздействия на маховик. … Вот что важно. Мы позволили тому, как переходы выглядят из за пределы , чтобы стимулировать наше восприятие того, что они должны чувствовать тем, кто проходит через них на внутри. Со стороны они кажутся драматическими, почти революционными открытиями. Но изнутри они кажутся совершенно другими, больше похожими на процесс органической разработки.
Представьте себе яйцо, которое просто сидит там. Никто не обращает на это особого внимания, пока однажды яйцо не расколется, и из него не выпрыгнет курица! Все основные журналы и газеты с радостью пишут о мероприятии, пишут тематические статьи — «Превращение яйца в курицу!» «Замечательная революция яйца!» «Потрясающий поворот в Egg!» — как будто яйцо в мгновение ока претерпело метаморфозу, радикально превратившись в курицу. Но как это выглядит с точки зрения курицы? Это совсем другая история.В то время как мир игнорировал это бездействующее на вид яйцо, курица развивалась, росла, развивалась, инкубировалась. С точки зрения цыпленка, разбивание яйца — это просто еще один шаг в длинной цепочке шагов, ведущих к этому моменту — большой шаг, конечно, но вряд ли радикальное, одношаговое преобразование, как это выглядит для тех, кто смотрит. снаружи яйца. Разумеется, это глупая аналогия. Но я использую его, чтобы выделить очень важный результат нашего исследования. Мы все думали, что найдем «одну большую вещь», чудо-момент, который определил прорыв.Мы даже настаивали на этом в наших интервью. Но руководители, которые стали отличными, просто не могли определить ни одного ключевого события или момента времени, которые могли бы служить примером перехода.
В сравниваемых компаниях мы обнаружили совсем другую картину. Вместо тихого, обдуманного процесса выяснения того, что необходимо сделать, а затем просто выполнения этого, компании по сравнению часто запускали новые программы — часто с большой помпой и шумихой, нацеленные на «мотивацию войск» — только для того, чтобы увидеть, как программы не работают. дают устойчивые результаты.Они искали единственное определяющее действие, грандиозную программу, единственное убийственное новшество, чудо-момент, который позволил бы им пропустить трудный этап накопления и сразу перейти к прорыву. Они толкали маховик в одном направлении, затем останавливались, меняли курс и бросали его в новом направлении, а затем останавливались, меняли курс и бросали в еще одном направлении. После многих лет метаний взад и вперед сравнивающие компании не смогли добиться устойчивого роста и вместо этого попали в то, что мы назвали петлей гибели.
Почему маховики важны и какие бывают типы?
Подобно большому тяжелому диску, установленному между коленчатым валом и системой сцепления, маховик играет жизненно важную роль в передаче мощности любому двигателю.
Простое, но эффективное устройство, маховик в вашем автомобиле — жизненно важная часть трансмиссии, которая творит чудеса с передачей мощности от двигателя.Он напоминает большой тяжелый диск, который соединен с концом коленчатого вала и взаимодействует с диском сцепления для включения привода колес.
Физика, лежащая в основе маховика, означает, что ему требуется большой крутящий момент, чтобы заставить его вращаться, но, в свою очередь, ему также нужен большой крутящий момент, чтобы замедлить его, а это означает, что он очень эффективно сохраняет угловой момент. Это делает маховик простым устройством накопления энергии, и когда он применяется на хвостовой части коленчатого вала, он использует эту сохраненную энергию вращения для сглаживания передачи мощности от двигателя.
По мере того как поршни совершают возвратно-поступательное движение, они проявляют разные силы и крутящие моменты на каждой стадии цикла двигателя. Наибольший крутящий момент возникает во время рабочего хода, когда поршень сильно опускается вниз, быстро вращая коленчатый вал.
Без маховика, прикрепленного к концу коленчатого вала, вращение было бы неравномерным, с быстрым вращением во время рабочего хода, за которым следовало бы 540 градусов относительно невысокой скорости вращения каждого поршня. Таким образом, маховик использует свою высокую инерцию вращения (свою устойчивость к изменениям скорости вращения) для выравнивания крутящего момента, так что коленчатый вал вращается более равномерно и плавно.
Фантастический практический эксперимент, демонстрирующий работу двигателя с маховиком
и без него.Поскольку вес маховика является ключевым фактором в его энергосбережении, огромная масса большого комка, находящегося на конце коленчатого вала, оставляет возможности для некоторых изменений. Облегченные маховики стали основным продуктом в автоспорте и гусеничных дорожных автомобилях, сразу изменив динамику двигателя. Облегчение происходит путем удаления излишков материала с существующего маховика (в старых вариантах, сделанных из чугуна) и его балансировки, или путем покупки вторичного маховика (обычно сделанного из стали), разработанного специально для данного автомобиля.
Пониженная масса означает, что маховик легче вращается под действием мощности двигателя.Это делает его идеальным для ускорения на более низких передачах, когда частота вращения двигателя должна быстро меняться, и является популярной модификацией для автомобилей, жаждущих более динамичной трансмиссии.
Облегченный маховик Mazda MX-5 с простыми вырезами для уменьшения массыОтсутствие инерции в облегченном маховике также означает, что частота вращения двигателя очень быстро падает при переключении на более высокую передачу (вместо зависания) и увеличивается при малейшем нажатии педали акселератора для плавного переключения на пониженную передачу за счет согласования оборотов.Хотя плавность оборотов двигателя может быть несколько нарушена в результате уменьшения массы, резкие характеристики оборотов делают это снижение веса общей темой в автомобилях, модифицированных для автоспорта.
Быстрая демонстрация характеристик стандартного и облегченного маховика.Видео через Heywood Jablome
Другой тип — двухмассовый маховик , который работает противоположно облегченному варианту, принося вторичный кусок материала в бой. Так в чем же смысл его добавления?
Когда двигатель совершает возвратно-поступательное движение, циклы создают большое количество нежелательной вибрации, которая может нарушить работу других компонентов на линии.Эти колебания различаются по частоте в зависимости от количества цилиндров под рукой и их ориентации.
Например, балансировка двигателя, задействованная в рядной шестерке, создает очень небольшие неблагоприятные вибрации, поскольку первичные и вторичные силы, создаваемые в двигателе, компенсируют друг друга. С другой стороны, одно- и двухцилиндровые двигатели создают большое количество вибраций из-за присущего им дисбаланса. Возникающие в результате вибрации распространяются по коленчатому валу на трансмиссию и могут мешать переключению передач и общей работе коробки передач.
Внутренности хорошо зарекомендовавшего себя двухмассового маховикаДвухмассовый маховик делает все возможное, чтобы бороться с этими вибрациями, демпфируя их влияние двумя массами и комбинацией пружин.Одна масса соединена с коленчатым валом, а другая — с трансмиссией.
Первичная масса образует большой диск, который вращается вместе с коленчатым валом, а вторичная масса представляет собой меньший диск, который находится внутри него. Пружины физически соединяют две массы, поэтому, когда первичная масса вращается, вторичная масса также находится под влиянием пружин. Пружины являются ключевым компонентом, поскольку они максимально уравновешивают любые неприятные вибрации, прежде чем они достигнут вторичной массы и трансмиссии.
Этот бесшумный, но обучающий ролик показывает внутреннюю работу двухмассового маховика
.Маховикам необходимо было идти в ногу с тенденцией к уменьшению габаритов последних лет из-за отсутствия цилиндров, что приводит к нежелательным отклонениям частоты вращения коленчатого вала и большим уровням вибрации.Это способствовало развитию подобных двухмассовых маховиков со стандартными одномасовыми агрегатами, позволяющими по сравнению с ними иметь громкую и дребезжащую трансмиссию.
К сожалению, более сложная природа компонентов двухмассового маховика означает, что детали изнашиваются и их необходимо заменять, что увеличивает затраты на обслуживание того, что должно быть долговечным и простым компонентом.
Audi A3 TDI Ultra — один из многих продуктов VW с двухмассовым маховиком.У вашего автомобиля двухмассовый или облегченный маховик? Может быть, вы даже ежедневно ездите на машине с доработанным маховиком? Прокомментируйте ниже свой опыт работы с этим жизненно важным компонентом!
.