Маховик двигателя что это такое: двухмассовый, устройство и принцип работы

Маховик двигателя

Функции маховика ДВС

Маховик устанавливается на коленчатый вал и располагается с наружной части двигателя. Таким образом, он конструктивно связан и непосредственно с ДВС, со сцеплением и коробкой передач.

В конструкции двигателя маховик выполняет сразу несколько функций:

1. Демпфирование крутильных колебаний, возникающих во время работы двигателя. Чем лучше маховик гасит вибрацию, тем меньше нагрузка на трансмиссию и тем дольше ее срок службы.
2. Передача момента вращения от коленвала на сцепление. Ведомый диск сцепления соединяется с фрикционной поверхностью маховика.
3. Передача момента вращения на коленвал от стартера. При запуске двигателя стартер входит в зацепление с зубчатым колесом маховика для раскрутки коленвала.
4. Маховик аккумулирует часть энергии вращения и создает инерцию, препятствующую остановке двигателя. Без такой инерционной «подпитки» мотор просто остановился бы в тот момент, когда поршни доходят до мертвых точек.

Конструкция маховика:

1) Сторона двигателя

2) Зубчатый венец маховика

3) Сторона сцепления

4) Монтажный фланец

 

Одномассовый маховик:

Конструкция предыдущего поколения, представляющая собой диск из чугунного сплава, на который по окружности напрессован стальной зубчатый венец. Такие маховики использовались, когда двигатели были еще «медленными» и не развивали такой мощности, как сейчас. Их основной плюс – очень простая конструкция, в которой практически нечему ломаться. Да и цена ниже, чем на более современные модели. Но на современном мощном двигателе простой маховик неэффективен и дает чрезмерную нагрузку на трансмиссию. Даже диски сцепления с демпфирующими пружинами не гасят колебания коленвала на старте и холостом ходу так эффективно, как это требуется.

Двухмассовый маховик:

Он же демпферный, (ZMS, DMF, Dual Mass Flywheel) это современная разработка, направленная на максимальное гашение всех нежелательных колебаний коленвала на мощных двигателях с МКПП, облегчение переключения передач и уменьшение шума двигателя. Он состоит из двух дисков, соединенных через радиальный и упорный подшипники скольжения. Один диск является частью коленвала, а второй диск – частью сцепления. Между дисками расположен пружинно-демпферный механизм, гасящий колебания и защищающий коробку передач от вибрационных нагрузок. В двухмассовых маховиках используются пружины двух типов: менее жесткие поглощают энергию при умеренных колебаниях, а более жесткие задействуются при больших нагрузках. В отличие от пружин в диске сцепления, дуговые пружины маховика имеют большую длину и энергоемкость, что позволяет фрикционному диску маховика отклоняться (поворачиваться) в обе стороны на угол до 100 градусов относительно состояния покоя.

Зубчатый венец маховика:

Зубчатый венец передает усилие стартера через маховик на коленчатый вал. За счет этого начинается процесс запуска двигателя. У двигателей более старых типов зубчатый венец дополнительно передает в блок управления двигателем сигнал о положении ВМТ с помощью датчика положения коленвала.

Что делает маховик и с чем он связан?

Это дополнение к ответу Полстера. Вот анимация Диск в сером — это маховик

Википедия дает хороший общий план —

Маховик — это вращающееся механическое устройство, которое используется для накопления энергии вращения. …
— Обеспечение непрерывной энергии, когда источник энергии прерывистый. Например, маховики используются в поршневых двигателях, потому что источник энергии, крутящий момент от двигателя, является прерывистым.

— Доставка энергии со скоростью, превышающей возможности непрерывного источника энергии. Это достигается путем сбора энергии в маховике с течением времени и последующего быстрого высвобождения энергии со скоростью, превышающей возможности источника энергии. — Контроль ориентации механической системы. В таких случаях угловой момент маховика преднамеренно передается в качестве крутящего момента на механическую систему крепления, когда энергия передается на маховик или от него, тем самым вызывая вращение системы крепления в некотором желаемом положении.

В нашем случае точка 1 служит для более плавной работы двигателя, сводя к минимуму ускорение / замедление коленчатого вала между зажиганиями цилиндра в нейтральном положении.
Точка 2. используется в системах восстановления механической кинетической энергии

Последствия высокого ИМ

1. Медленный отклик двигателя — при отключении от коробки передач. (медленнее для переключения передач в профессиональных случаях)
2. Это дополнительная вращательная масса для ускорения при подключении к коробке передач. Технические характеристики маховика зависят от всех видов вещей, таких как конструкция двигателя, количество цилиндров (при большем, рабочий ход распределяется более равномерно), число оборотов в минуту и ​​т. Д.
   Это также зависит от случаев использования, например, например, в гонках. можно было бы фактически покончить с тем, что минимальное время затрачивается на неподвижное транспортное средство и между передачами.

Маховики и смысл их существования

У большинства современных иномарок с «механикой» между мотором и сцеплением стоит двухмассовый маховик. Разберемся в особенностях этого недешевого узла, способного доставить немало проблем автовладельцу в случае поломки

Если к концу 20 столетия автопромышленность Западной Европы только начинала внедрять в конструкцию некоторых автомобилей двухмассовые маховики (ДММ), то сейчас уже более 70 % выпускаемых европейских автомобилей с механической коробкой передач оснащаются этим узлом. Смысл внедрения сложного и весьма дорогостоящего механизма, вопреки расхожему мнению, вполне обоснован. Главной целью при создании ДММ была защита трансмиссии от генерируемых маховой массой двигателя крутильных колебаний, противостоять которым демпфер крутильных колебаний, расположенный на ведомом диске сцепления, в полной мере уже не мог. Для этого было много причин: рост мощностей и крутящих моментов современных двигателей, повышение требования к комфорту при запуске мотора, переключении передач и ускорении, снижение износа синхронизаторов КП, снижение общей вибронагруженности в салоне и т. д. На все это, помимо конструкции прочих элементов автомобиля, влияли демпфер крутильных колебаний и максимальный угол, на который мог отклониться фрикционный диск от ступицы. И если демпфер диска сцепления позволял отклоняться лишь на 30 градусов относительно положения покоя, то ДММ расширил предел этого значения до 100 градусов в каждом направлении.

Первым производителем в Европе, которому удалось создать и начать крупносерийное производство двухмассовых маховиков, в которых был реализован этот физический принцип стала фирма LuK. Так, одна часть маховика по-прежнему была жестко связана с коленчатым валом двигателя, в то время как другая повышала момент инерции коробки передач. Обе массы при этом связаны демпфирующей системой пружин, которых в свою очередь лишился диск сцепления. Но помимо многочисленных достоинств данный узел до сих пор имеет ряд недостатков, главные из которых — повышенные требования к эксплуатации, дороговизна узла и высокие требования к сервису при его замене. Эта специфика вызывает немало вопросов у автовладельцев. Мы ответим на самые волнующие из них.

Каковы отличия в ресурсе маховика на разных автомобилях и в разных условиях эксплуатации? Есть ли примеры максимального срока службы узла?

В первую очередь, на ресурс влияет тип двигателя — дизельный или бензиновый, т.к. значения крутящего момента у них значительно расходятся. По опыту, на дизельных двигателях применяют более массивные конструкции, которые рассчитываются на повышенные нагрузки в режиме малых оборотов коленчатого вала. Второй фактор — это как раз эксплуатация. Так, например, в режиме маршрутного такси ресурс естественно снижается: здесь приходится говорить о необходимости менять двухмассовый маховик одновременно со сцеплением. С другой стороны, в режиме пригорода пробег до выхода из строя может достигать и 700 000 км, как это было с некоторыми VW Caddy 1.9 TDI.

Повысился ли ресурс маховиков за последние 10 лет?

К сожалению, в современных тенденциях снижения массы и габаритов силовых агрегатов и трансмиссии нет места для увеличения ресурса данных узлов, и мы вынуждены констатировать, что чем современнее и экологичнее автомобиль, тем меньше ресурс всех силовых агрегатов. Производители маховиков не в силах влиять на всю конструкцию автомобиля и техническое задание к нему как к конечному продукту — ресурс автокомпонентов задают сами автопроизводители, поэтому вопрос больше к ним.

Как диагностировать поломку, и чем чревато ее несвоевременное устранение?

Практика общения с сервисными станциями показывает, что в странах бывшего СНГ предпочитают ездить «до конца», не пытаясь предотвратить проблемы заранее. Поэтому, как правило, вся диагностика сводится к констатации факта — маховик разрушен. Тем не менее существуют официальные методы диагностики, в частности — комплект специального инструмента , который позволяет при замене сцепления, например, промерить контрольные параметры маховика, чтобы предупредить клиента о надвигающейся проблеме в трансмиссии. Последствия пренебрежения грозят как минимум дискомфортом при езде, как максимум — выходом из строя узла сцепления и повреждением сопрягаемых деталей.

Каковы основные рекомендации по продлению службы маховика?

Первая рекомендация для дизельного двигателя — удерживать во время езды рабочие обороты двигателя и не эксплуатировать автомобиль в зоне низких оборотов. Исключить буксирование транспортных средств совокупного веса на гибкой сцепке, равно как и запуск автомобиля «с веревки». Для любых автомобилей есть общая рекомендация: запуск двигателя производить только с выжатой педалью сцепления, глушение двигателя — аналогично. Также cледует во время ежегодного ТО контролировать стартовые характеристики АКБ, т.к. это напрямую влияет на вращение маховика во время запуска.

Из-за дороговизны узла многие предпочитают устанавливать комплект сцепления с одномассовым маховиком. Чем это чревато?

Отвечу на вопрос вопросом: что будет, если поставить вместо амортизатора подвески просто металлическую трубу-имитатор? Жестковато, но, как многие говорят, «ездить же можно…»

В последнее время стали появляться сервисы, занимающиеся ремонтом двухмассовых маховиков. Что вы об этом думаете?

Такие сервисы и к нам постоянно обращаются с просьбой продать им все необходимые детали в виде отдельных опорных подшипников и дуговых пружин. Также открытым остается вопрос с дуговыми пружинами, которые в процессе восстановления ставятся оригинальные (при их наличии и наличии необходимого оборудования), их испытания, под конкретную модель автомобиля проходят также в заводских условиях ,если конечно такое оборудование имеется у данного сервиса поэтому лучше уточнять есть ли оборудование для проведения всех регламентных работ и детали, наличие чего крайне маловероятно в условиях обычного автосервиса. Для этого нужна научно-исследовательская база. Поэтому если у сервиса есть все необходимое оборудование, то вполне возможен и ремонт данного агрегата .

Будут ли глобальные перемены в конструкции двухмассового маховика в ближайшем будущем?

Такие перемены уже наступили: активно внедряются маятниковые гасители крутильных колебаний внутри классической конструкции маховика, происходит «модулизация» узлов сцепления. Но это  отдельная тема для обсуждения.

Маховик двигателя

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

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

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

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

Существует несколько разновидностей конструкций маховика:

• Облегченный
• Двухмассовый
• Сплошной

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

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

Устройство двухмассового маховика

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

Двухмассовый маховик имеет несколько весомых преимуществ, среди которых:

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

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

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

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

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

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

Маховик: сплошной, двухмассовый, облегченный

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

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

Маховик одновременно выполняет несколько функций.

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

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

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

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

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

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

• сплошной маховик;
• двухмассовый маховик;
• облегченный маховик;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Читайте также

Маховик, назначение и принцип работы

Есть в конструкции каждого современного автомобиля деталь, которая, несмотря на кажущуюся простоту, играет критически важную роль в работе силовой установки и всего ТС в целом. 

Речь идет о маховике, внешне похожем на обычный диск, обладающий, правда, внушительным весом. Что такое маховик, каково его предназначение, а также каковы признаки неисправности этого элемента конструкции – об этом пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

Назначение и принцип работы маховика

Читайте также: Карданный вал для привода задних колес

Маховик двигателя – это литой, отлично сбалансированный тяжелый диск, выполненный из чугуна и имеющий на кромке стальные зубья, которые предназначены для сцепления со стартером. Называются они венцом маховика или зубчатым венцом. 

Деталь, ставшая темой этой статьи, служит для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии. В том случае, если КПП механическая, на маховике находится корзина сцепления, а если речь идет об авто с «автоматом», на нем крепится гидротрансформатор. 

Как уже говорилось выше, маховик – деталь крупная, непосредственное влияние на ее точный вес оказывает мощность движка и число цилиндров. Данный элемент конструкции призван накоплять энергию, поступающую от коленвала, и создавать при этом требуемую инерцию. 

Из 4-хтактов двигателя внутреннего сгорания полезное действие, то есть рабочий ход, выполняет лишь один. Все остальные такты выполняются по инерции, а для этого как раз необходим маховик, который крепится на конце коленчатого вала. 

Опишем роль маховика конкретнее:

• Плавная работа силовой установки.
• Передача крутящего момента.
• Нормальное функционирование сцепления.
• Запуск мотора. Для этого надо, чтобы крутящий момент передался на упомянутый нами выше зубчатый венец.

Когда сжатие достигло требуемого показателя, крутящий момент поступает на второй диск. Продуманная конструкция подавляет значительные колебания от силового агрегата и тем самым заметно снижает нагрузку на трансмиссию. 

Разновидности маховиков

Сейчас используется 3 вида комплектующих: 

•  сплошной;
•  облегченный;
•  двухмассовый.

Согласно другой классификации, детали подразделяют на два вида – одно- и двухмассовые. Поговорим о них более подробно. 

Одномассовые

Одномассовый маховик представляет собой цельнолитое изделие, характеризующееся простотой конструкции. Оно получило наиболее широкое распространение благодаря высокой надежности и доступности с финансовой точки зрения. 

Центральную часть детали занимает диск размером около 30-40 см, посередине находится отверстие – посадочное место для монтажа. Это посадочное место выполнено в виде ступицы с крупным отверстием по центру и более мелкими по всей окружности для максимально надежной фиксации с помощью болтов. 

На наружной стороне предусмотрено место для монтажа сцепления и т.н. контактная кольцевая площадка. Внешняя сторона окружности – это множество стальных зубцов, полученных методом прессования.

Именно одномассовые маховики используются в автомобилях чаще всего по причине их дешевизны, однако значительным недостатком этих моделей является неспособность в должной мере погасить крутильные колебания. 

Двухмассовые

Этот вид маховиков используется в автомобилях, оснащенных мощными моторами. С конструкционной точки зрения они представляют собой два диска, расположенных в одном корпусе и приходящих в зацепление посредством демпфирующей системы.

Двухмассовый маховик еще называют демпферным, т.к. между дисками, соединенными подшипником, находится пружинная система, наличие которой исключило необходимость привлечения демпфирующего устройства на том диске сцепления, который является ведомым. Передача крутящего момента происходит с небольшой задержкой, что позволяет минимизировать толчки и вибрации.

По сравнению с одномассовыми у двухмассовых маховиков есть целый ряд плюсов:

•  подавление колебаний и толчков;
•  обеспечивают более удобное и легкое переключение передач;
•  продлевают срок службы синхронизаторов и уменьшают износ трансмиссии;
•  способствуют экономии топлива. 

Что касается недостатков двухмассовых маховиков, то они сводятся к более высокой цене и определенным сложностям в процессе обслуживания. Также эти детали не любят езды на низких оборотах двигателя и боятся перегрева. 

Облегченные

Как правило, такие варианты устанавливают во время проведения тюнинга авто. Они отличаются небольшим весом, который способствует повышению производительности мотора и снижению инерции. 

Машина становится динамичнее, чутко отзывается на педаль акселератора, но важно помнить о том, что использование такого маховика возможно лишь с учетом показателей мотора, а ставить его следует в комплексе с другими работами по совершенствованию технических показателей силовой установки.

В числе неоспоримых достоинств подобной конструкции следует упомянуть устранение проблемы неравномерного вращения коленвала на минимальных оборотах, способность сделать силовую установку меньшей в плане объема и легче без малейшего ущерба ее мощности.

Неполадки и способы их устранения

Деталь, которой посвящен наш сегодняшний разговор, испытывает серьезные нагрузки, поэтому со временем она приходит в негодность и деформируется. В одномассовых моделях чаще всего из строя выходит венец, который в процессе продолжительной эксплуатации попросту разрушается. 

Отвечая на вопрос о том, как снять маховик, отметим, что делается это механическим способом, а вот когда нужно установить новую деталь, ее нагревают, заменив при этом не только комплектующую, но и болты-фиксаторы. 

В том случае, если на поверхности появились трещины, или же разломался сам диск, выполнить ремонт маховика невозможно – его придется полностью заменить. 

Наиболее распространенными признаками неисправности одномассового диска являются:

•  проблемы с работой сцепления;
•  двигатель запускается с трудом и не с первого раза;
•  во время езды наблюдаются сильные вибрации, шумы и прочие посторонние звуки. 

Двухмассовые модели характеризуются поломками, устранить которые будет куда сложнее. Речь идет о выходе из строя либо полном разрушении пружин, об износе подшипников и прочих деталей, часто подвергаемых трению. 

О том, что этот элемент конструкции пришел в негодность, свидетельствуют вибрации в момент запуска двигателя (появляются толчки, которые передаются на КПП и отчетливо ощущаются, если положить ладонь на рычаг).

Когда мотор работает на холостых, появляется стук, при разгоне ощущаются вибрации, а при переключении скоростей – толчки. Теоретически двухмассовый маховик поддается ремонту, но в реальности его чаще всего меняют.

Заключение

Как следует из всего, изложенного выше, можно сделать вывод о том, что маховик – это важнейшая деталь силовой установки и трансмиссии, от которой напрямую зависит работоспособность транспортного средства, а также комфорт и безопасность езды.

Двухмассовый маховик двигателя

Поиск запроса «маховик» по информационным материалам

Маховик — что это, как устроен, где находится

Маховик двигателя считается одним из важнейших элементов без которого невозможна полноценная работа силовой установки и транспортного средства в целом. Представляет собой маховик литой и хорошо сбалансированный чугунный диск с напрессованными стальными зубьями для зацепления со стартером мотора. Передает маховик крутящий момент от двигателя на коробку передач автомобиля. Если на авто механическая коробка передач, то на маховике крепится корзина сцепления, а при автоматике гидротрансформатор. Представляет собой маховик довольно массивную деталь. Его масса в основном зависит от мощности мотора и количества цилиндров в нем. Основное назначение маховика лежит в аккумулировании кинетической энергии от коленвала и в создании полезной инерции. Исходя из всего сказано можно обобщить, что основные функции маховика входит обеспечение плавной работы мотора, передача крутящего момента от двигателя на КПП и обеспечение работы сцепления, а также передачу крутящего момента от стартера на венец маховика для запуска мотора.

Назначение и функции

Обычный маховик представляет собой литой, хорошо отбалансированный чугунный диск, на котором напрессованы стальные зубья для зацепления со стартером двигателя, так называемый зубчатый венец. Маховик передает крутящий момент от двигателя на коробку передач. Соответственно, он располагается между двигателем и трансмиссией. В случае использования механической коробки передач на маховике крепится корзина сцепления, а в АКПП – гидротрансформатор.

Сплошной маховик

Сам по себе маховик – это довольно массивная деталь по весу и его масса будет зависеть от мощности двигателя и количества цилиндров. Объясняется это тем, что основное назначение маховика – аккумулировать кинетическую энергию от коленчатого вала и создавать необходимую инерцию. Дело в том, что у ДВС из четырех тактов только один совершает полезную работу – рабочий ход. Остальные три такта КШМ и поршневая группа должны совершить по инерции. Именно для этого и нужен маховик, закрепленный на конце коленвала.

Резюмируя описанное выше, назначение маховика и основные функции у него следующие:

• обеспечение плавной работы двигателя;
• передача от двигателя крутящего момента на КПП и обеспечение работы сцепления;
• передача крутящего момента от стартера на венец маховика для запуска двигателя.

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.

Разновидности маховиков

На текущий момент можно выделить три разновидности маховиков:

Сплошной

Наиболее распространенная и простая конструкция. Представляет собой чугунный литой диск, устройство которого было описано выше. Маховик для АКПП гораздо легче обычного, поскольку рассчитан на использование совместно с гидротрансформатором.

Облегченный

При тюнинге автомобиля, трансмиссии и двигателя часто устанавливают облегченный маховик. Его небольшой вес уменьшает инерцию и повышает производительность двигателя на 4-5%. Автомобиль быстрее откликается на педаль газа, становится более динамичным. Однако, установку облегченного маховика нужно делать только в комплексе с другими работами по улучшению характеристик двигателя и трансмиссии.

Использование облегченных маховиков без доработки поршневой и КШМ приведет к нестабильной работе двигателя на холостых оборотах.

Двухмассовый

Двухмассовый или демпферный маховик более сложен по конструкции и устанавливается на современные модели автомобилей. Он может применяться на автомобилях с механической и автоматической трансмиссиях без гидротрансформатора. В случае с МКПП используется ведомый диск сцепления без демпфера крутильных колебаний.

Двухмассовые маховики получили широкое распространение благодаря улучшенным характеристикам подавления вибраций, шума, защите трансмиссии и синхронизаторов. Именно этот вид стоит рассмотреть более подробно.

Выбор материала

Маховики изготавливаются из самых разных материалов; приложение определяет выбор материала. Маленькие маховики из свинца встречаются в детских игрушках.[нужна цитата

] Чугунные маховики используются в старых паровых двигателях. Маховики, используемые в автомобильных двигателях, изготавливаются из чугуна или чугуна с шаровидным графитом, стали или алюминия.[11] Маховики, изготовленные из высокопрочной стали или композитов, были предложены для использования в системах аккумулирования энергии и тормозах транспортных средств.

Эффективность маховика определяется максимальным количеством энергии, которое он может хранить на единицу веса. Когда частота вращения или угловая скорость маховика увеличивается, запасенная энергия увеличивается; однако напряжения также увеличиваются. Если кольцевое напряжение превышает предел прочности материала, маховик развалится. Таким образом, предел прочности на разрыв ограничивает количество энергии, которое может хранить маховик.

В этом контексте использование свинца в качестве маховика в детской игрушке неэффективно; однако скорость маховика никогда не приближается к своей взрывной скорости, потому что предел в этом случае — тяговое усилие ребенка. В других приложениях, таких как автомобиль, маховик работает с заданной угловой скоростью и ограничен пространством, в котором он должен поместиться, поэтому цель состоит в том, чтобы максимизировать запасенную энергию на единицу объема. Поэтому выбор материала зависит от области применения.[12]

В таблице ниже приведены расчетные значения материалов и комментарии по их применимости для маховиков. CFRP означает полимер, армированный углеродным волокном, а GFRP означает полимер, армированный стекловолокном.

Материал	Удельная прочность на разрыв ( k J k грамм ) { displaystyle left ( mathrm { frac {kJ} {kg}} right)}	Комментарии
Керамика	200–2000 (только сжатие)	Хрупкие и слабые при растяжении, поэтому устраните
Композиты: углепластик	200–500	Лучшая производительность — хороший выбор
Композиты: стеклопластик	100–400	Практически не хуже углепластика и дешевле
Бериллий	300	Лучший металл, но дорогой, сложный в работе и токсичный для станка
Высокопрочная сталь	100–200	Дешевле, чем сплавы Mg и Ti
Высокопрочные алюминиевые сплавы	100–200	Дешевле, чем сплавы Mg и Ti
Высокопрочные магниевые сплавы	100–200	Примерно равные характеристики стали и алюминиевых сплавов
Ti сплавы	100–200	Примерно равные характеристики стали и алюминиевых сплавов
Свинцовые сплавы	3	Очень низкий
Чугун	8–10	Очень низкий[13]

В приведенной ниже таблице показаны расчетные значения массы, радиуса и угловой скорости для хранения 250 Дж. Маховик из углеродного волокна на сегодняшний день является наиболее эффективным; однако он также имеет самый большой радиус. В приложениях (например, в автомобиле), где объем ограничен, маховик из углеродного волокна может быть не лучшим вариантом.

Материал	Накопление энергии (Дж)	Масса (кг)	Радиус (м)	Угловая скорость (об / мин)	Эффективность (Дж / кг)	Плотность энергии (кВтч / кг)
Чугун	250	0.0166	1.039	1465	15060	0.0084
Алюминиевый сплав	250	0.0033	1.528	2406	75760	0.0421
Мартенситностареющая сталь	250	0.0044	1.444	2218	56820	0.0316
Композит: углепластик (40% эпоксидной смолы)	250	0.001	1.964	3382	250000	0.1389
Композит: стеклопластик (40% эпоксидной смолы)	250	0.0038	1.491	2323	65790[14]	0.0365

Устройство и особенности двухмассового маховика

Двухмассовый маховик
В конструкции двухмассового варианта не один, а два диска. Один диск соединён с двигателем, а второй с трансмиссией. Оба они могут работать независимо друг от друга. На первичном диске также имеется венец маховика с зубцами для зацепления со стартером. Два подшипника (осевой и радиальный) обеспечивают соединение двух корпусов.

Внутри дисков находится усовершенствованная пружинно-демпферная система. Она состоит из мягких и жестких пружин. Мягкие пружины обеспечивают плавность работы на низких оборотах при запуске и остановке двигателя. Жесткие пружины гасят колебания на высоких оборотах. Внутри находится специальная смазка.

Дизайн

В оправе

Маховик с ободом имеет обод, ступицу и спицы.[20] Расчет момента инерции маховика легче анализировать, применяя различные упрощения. Например:

• Предположим, что спицы, вал и ступица имеют нулевой момент инерции, а момент инерции маховика исходит только от обода. {2}}

Без вала

Маховик без вала устраняет отверстия в кольцевом пространстве, валу или ступице. Он имеет более высокую плотность энергии, чем обычная конструкция[21] но требует специального магнитного подшипника и системы управления.[22]

Удельная энергия маховика определяется

• E M = K σ ρ { displaystyle { frac {E} {M}} = K { frac { sigma} { rho}}}

В котором K { displaystyle K} коэффициент формы, σ { displaystyle sigma} прочность материала на разрыв и ρ { displaystyle rho} плотность. Типичный маховик имеет коэффициент формы 0,3. Лучшие конструкции, такие как маховик без вала, имеют коэффициент формы, близкий к 0,6, теоретический предел составляет около 1.[23]

Супер маховик

Первый супермаховик был запатентован в 1964 году советско-российским ученым. Нурбей Гуйлиа.[24][25]

Супермаховик состоит из твердого сердечника (ступицы) и нескольких тонких слоев высокопрочных гибких материалов, таких как специальные стали, композиты из углеродного волокна, стекловолокно или графен, намотанных на него.[26] По сравнению с обычными маховиками супермаховики могут накапливать больше энергии и более безопасны в эксплуатации.[27]

В случае выхода из строя супермаховик не взрывается и не разрывается на большие осколки, как обычный маховик, а вместо этого распадается на слои. Затем разделенные слои замедляют маховик за счет скольжения по внутренним стенкам корпуса, таким образом предотвращая дальнейшее разрушение.

Хотя точное значение плотности энергии супермаховика будет зависеть от используемого материала, теоретически оно может достигать 1200 Втч (4,4 МДж) на килограмм массы для графеновых супермаховиков.

Принцип работы

Одними из первых двухмассовые маховики получили автомобили с автоматической КПП. Для роботизированной коробки характерна быстрая и частая смена передач. С этим он хорошо справляется. Затем в силу своих преимуществ их стали устанавливать на автомобили с механикой.

Принцип работы довольно прост. Крутящий момент от коленвала передается на первичный диск, который отклоняет пружинную конструкцию внутри. {2} }

куда:

• σ т { displaystyle sigma _ {t}} — растягивающее напряжение на ободе цилиндра
• ρ { displaystyle rho} плотность цилиндра
• р { displaystyle r} — радиус цилиндра, а
• ω { displaystyle omega} это угловая скорость цилиндра.

Маховик с приводом от электрической машины — обычное дело. Выходная мощность электрической машины примерно равна выходной мощности маховика.

Выходная мощность синхронной машины составляет:

п = ( V я ) ( V т ) ( грех ⁡ ( δ ) Икс S ) { Displaystyle P = (V_ {i}) (V_ {t}) left ({ frac { sin ( delta)} {X_ {S}}} right)}

куда:

• V я { displaystyle V_ {i}} напряжение на обмотке ротора, создаваемое полем, взаимодействующим с обмоткой статора.
• V т { displaystyle V_ {t}} напряжение статора
• δ { displaystyle delta} угол крутящего момента (угол между двумя напряжениями)

Симптомы неисправности

Маховик испытывает сильные перегрузки, поэтому, рано или поздно, он выходит из строя. Признаком его поломки может быть скрип и посторонние звуки при запуске и остановке мотора.

Ощущение сильной вибрации также может указывать на неисправность. Многие списывают это на «троение» двигателя. При переключении на более высокие передачи вибрации обычно исчезают. Щелчки при старте и разгоне также могут указывать на неполадки.

Но не стоит сразу торопиться с заменой маховика, ведь эти симптомы могут указывать и на другие проблемы. Например, с опорами двигателя, КПП, навесным оборудованием, выхлопной системой и другим.

Более точный диагноз может поставить непосредственный осмотр детали. Но чтобы до неё добраться, нужно будет демонтировать коробку передач, а это потребует специальных навыков и средств.

Рекомендации

1. «Маховики переходят от технологий эпохи пара к Формуле-1». В архиве из оригинала от 03.07.2012. Получено 2012-07-03.; «Маховики переходят от технологий эпохи пара к Формуле 1»; Джон Стюарт | 1 июля 2012 г., дата обращения 2012-07-03
2. «Прорыв в технологии высокоскоростного маховика второго поколения Ricardo Kinergy». аб
   Линн Уайт-младший, «Теофил Редививус»,
   Технологии и культура
   , Vol. 5, No. 2. (Весна, 1964), Review, стр. 224–233 (233)
3. Летчер, Тревор М. (2017). Энергетика ветра: руководство для наземных и морских ветряных турбин
   . Академическая пресса. С. 127–143. ISBN 978-0128094518 . Ибн Бассал (1038–75 гг. Н. Э.) Из Аль-Андалуса (Андалусия) первым применил маховик в нории и сакии, чтобы сгладить передачу мощности от приводного устройства к ведомой машине.
4. Ахмад и Хасан, Эффект маховика для Сакия
   .
5. «Маховик» (PDF). themechanic.weebly.com
   .
6. Шабир, Асад. «Роль мусульманских инженеров-механиков в современном машиностроении. Посвящается мусульманскому инженеру-механику XII века» (PDF). Международный фонд исламских исследований, Inc.
   .
7. Линн Уайт младший, «Средневековая инженерия и социология знания», Тихоокеанский исторический обзор
   , Vol. 44, No. 1. (февраль 1975 г.), стр. 1–21 (6)
8. «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) из оригинала от 05.01.2012. Получено 2011-12-01.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь) (страница 10, по состоянию на 1 декабря 2011 г., учебное пособие по моменту инерции).
9. «Маховики: железо против стали против алюминия». Fidanza Performance
   . В архиве из оригинала 10 октября 2021 г.. Получено 6 октября 2016.
10. Эшби, Майкл (2011). Выбор материалов в механическом проектировании
    (4-е изд.). Берлингтон, Массачусетс: Баттерворт-Хайнеманн. С. 142–146. ISBN 978-0-08-095223-9 .
11. Тоттен, Джордж Э .; Се, Линь; Фунатани, Киёси (2004). Справочник по проектированию механических сплавов
    . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0-8247-4308-6 .
12. Кумар, Мулисваран Сентил; Кумар, Йогеш (2012). «Оптимизация материалов маховика с использованием генетического алгоритма» (PDF). Acta Technica Corviniensis — Технический бюллетень
    . В архиве (PDF) из оригинала на 1 ноября 2015 г.. Получено 1 ноября 2015.
13. «Накопитель энергии на маховике, ИБП, без батарей, активный магнитный подшипник, магнитные подшипники, кинетическая энергия, магнитный двигатель-генератор, двунаправленный преобразователь мощности — Calnetix». www.calnetix.com
    . В архиве с оригинала на 1 ноября 2021 г.. Получено 2 мая 2018.
14. «Калькулятор энергии маховика». Botlanta.org. 2004-01-07. В архиве из оригинала 2011-07-25. Получено 2010-11-30.
15. «энергетические буферы». Home.hccnet.nl. Архивировано из оригинал в 2010-11-26. Получено 2010-11-30.
16. «Послание кафедры | Физического факультета | Университета острова Принца Эдуарда». Upei.ca. В архиве из оригинала 30.04.2010. Получено 2010-11-30.
17. «Плотность стали». Hypertextbook.com. 1998-01-20. В архиве из оригинала 25.11.2010. Получено 2010-11-30.
18. Разработка ротора маховика и технологии защитной оболочки, 83 финансовый год. Ливермор, Калифорния: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса, 1983. стр. 1–2.
19. Ли, Сяоцзюнь; Анвари, Бахар; Палаццоло, Алан; Ван, Чжиян; Тольят, Хамид (14.08.2018). «Система накопления энергии на маховике с безвальным, бесшумным и высокопрочным стальным ротором». IEEE Transactions по промышленной электронике
    .
    65
    (8): 6667–6675. Дои:10.1109 / TIE.2017.2772205. S2CID 4557504.
20. Ли, Сяоцзюнь; Палаццоло, Алан (7 мая 2021 г.). «Управление множеством входов и выходов безвального маховика накопителя энергии общего назначения с комбинированным магнитным подшипником с пятью степенями свободы». Журнал динамических систем, измерения и управления
    .
    140
    (10): 101008. Дои:10.1115/1.4039857. ISSN 0022-0434.
21. Гента, Г. (1985), «Применение маховиковых систем накопления энергии», Хранение кинетической энергии
    , Elsevier, стр. 27–46, Дои:10.1016 / b978-0-408-01396-3.50007-2, ISBN 9780408013963
22. Егорова, Ольга; Барбашов, Николай (2020-04-20). Материалы симпозиума USCToMM по механическим системам и робототехнике 2020 г.
    . Springer Nature. С. 117–118. ISBN 978-3-030-43929-3 .
23. [1], «Маховик», выпущен 1964-05-15
24. «Технология | KEST | Хранение кинетической энергии». KEST Energy
    . Получено 2020-07-29.
25. Гента, Г. (24 апреля 2014 г.). Накопление кинетической энергии: теория и практика усовершенствованных систем с маховиком
    . Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-1-4831-0159-0 .

• Weissbach, R. S .; Карады, Г.Г .; Фармер Р. Г. (апрель 2001 г.). «Комбинированный источник бесперебойного питания и динамический компенсатор напряжения с использованием маховиковой системы накопления энергии». IEEE Transactions по доставке энергии
  .
  16
  (2): 265–270. Дои:10.1109/61.915493. ISSN 0885-8977.
• «Синхронные генераторы I» (PDF).
• https://pserc.wisc.edu/documents/general_information/presentations/presentations_by_pserc_university_members/heydt_synchronous_mach_sep03.pdf

Ремонт двухмассового маховика

Неисправный двухмассовый маховик
Ввиду высокой стоимости оригинальной запчасти многие водители задумываются о возможности ремонта маховика. Стоит сказать сразу, что производители не подразумевают ремонт этой детали. Она неразборная и лучше ставить новую.

Но все же есть умельцы, которые берутся за работу. Все зависит от уровня поломки. Если вышли из строя пружины, то в сервисе их могут заменить. Они первыми подвержены износу. Но если разрушился корпус или один из подшипников, то лучше приобрести новый. В любом случае мало кто даст гарантию стабильной работы двигателя и трансмиссии после ремонта.

Замена на одномассовый

Теоретически заменить можно. Хороший мастер в сервисе сделает это без проблем. Но стоит ли? Никто не сможет спрогнозировать, сколько после этого продержится КПП и двигатель, поэтому со своей стороны мы не рекомендуем!

Если у вас мощный мотор и механическая КПП, то не избежать сильных вибраций и тряски при запуске и остановке. Ездить возможность будет, но с большим дискомфортом. Роботизированная коробка не выдержит тандема со сплошным маховиком и быстро выйдет из строя. А вместе с коробкой ремонт обойдется уже гораздо дороже.

Примечания

1. 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.
2. Lynn White, Jr., «Theophilus Redivivus», Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224—233 (233)
3. [n-t.ru/ri/cg/id04.htm Элла Цыганкова
   У истоков дизайна]
4. [www.ventumusa.com/IR/pages/Sample.htm Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750—2007: Steam Engine] (англ.)
5. Ветроэлектрическая станция
   — статья из Большой советской энциклопедии.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН МАХОВИК В Д.В.С.? (10-ТЬ ПУНКТОВ).

Уважаемые читатели моего канала, в данной статье я Вас ознакомлю для чего нужен маховик в Д.В.С. На самом деле это многофункциональная деталь, которая имеет множество назначений, без которой ни один двигатель работать не может. Многие автомобилисты даже об этом не подозревают. Итак:

1. Маховик нужен для запуска двигателя – на всех маховиках стоит зубчатый венец, который вступает в соприкосновение с бендиксом стартера и который придает ему первоначальное вращение.

2. Для монтажа сцепления – на большинстве маховиков монтируется корзина сцепления, кроме АКПП.

3. Для балансировки двигателя – на маховике есть сверления, благодаря которым устраняется дисбаланс коленвала.

4. Маховик служит для вывода поршней из верхних и нижних мертвых точек.

5. Для установки датчика положения коленвала – сообщает контроллеру о фазах газораспределения.

6. Маховик служит для установки момента зажигания (на нем есть метки – раннее, позднее).

7. Маховик служит для отведения тепла от диска “Ферадо”. (маховик+нажимной диск).

8. Маховик служит для заклинивания двигателя (например, есть специальное отверстие, куда вставляется монтировка и за зубчатый венец заклинивается двигатель, после чего можно откручивать храповик, шестерни, маховик).

9. Маховик служит для проворачивания двигателя, при установке момента зажигания (стартером же его не подгонишь по меткам). См. Фото выше.

10. Маховик служит для передачи крутящего момента на трансмиссию.

В этой статье Вы получили исчерпывающие знания по назначению маховика в двигателе внутреннего сгорания. Надеюсь, с помощью этих вопросов Вы пополнили свои знания и стали продвинутыми автомобилистами, а также стали на голову выше любого другого автомобилиста. В одной из следующих статей я Вам подробно расскажу о страшнейшем явлении — «РАЗНОС ДВИГАТЕЛЯ» (из-за чего он происходит и как с этим бороться).

Уважаемые читатели моего канала, ставьте лайки (большой палец вверх), подписывайтесь, пишите в комментариях (ответим).

Источник

Двигатель

— Что делает маховик и с чем он связан? Двигатель

— Что делает маховик и с чем он связан? — Обмен стеков по обслуживанию и ремонту автомобилей

Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 178 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

2. 0
3. +0
6. Авторизоваться Подписаться

Motor Vehicle Maintenance & Repair Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для механиков и энтузиастов-любителей автомобилей, грузовиков и мотоциклов.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил 5 лет, 10 мес назад

Просмотрено 115k 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 Гудридж

7,8871717 золотых знаков4545 серебряных знаков102102 бронзовых знака

0

Маховик 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 (вместе 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 ♦ Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

1k2727 золотых знаков226226 серебряных знаков447447 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 намеренно 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 запусками цилиндров в НЕЙТРАЛЬНОМ режиме.
Пункт 2. Используется в системах рекуперации механической кинетической энергии

Последствия высокого MI

1. Более медленная реакция двигателя — при отключении от коробки передач. (медленнее для переключения передач для профессиональных случаев)
2. Это дополнительная масса 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, так как минимальное время тратится на неподвижное транспортное средство и между передачами.

Создан 14 янв.

Chilljeetchilljeet

2,18622 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.

Высокоактивный вопрос .Заработайте 10 репутации (не считая бонуса ассоциации), 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 JavaScript

Ваша конфиденциальность

Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, 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

Теория двигателя

— Каковы преимущества легкого маховика и почему он уже не легкий?

Ответ

cdunn на высоте.

Чтобы немного прибавить (особенно для автомобилей), в гоночной машине вам часто нужно упасть с примерно 7000 об / мин до, может быть, 5500 об / мин (или даже выше диапазона, в зависимости от двигателя) за доли секунды, чтобы переключиться на повышенную передачу. . Особенно на более высоких оборотах двигателя это требует большого количества энергии для выпуска (и зависит от веса маховика).

Чем легче маховик, как только вы нажимаете на сцепление, тем быстрее падают обороты двигателя. Это палка о двух концах. не только позволяет переключать быстрее, но и должен переключать быстрее — и точнее.Время между сцеплением и переключением (при идеальном совпадении оборотов) сокращается, а также уменьшается окно возможностей для идеального переключения. Ваши обороты не будут просто торчать, медленно падая (у вас будет много времени, чтобы возиться с рычагом переключения передач) — они тонут, как камень, и вы должны переключиться, пока они не упали слишком низко (иначе вы получите грубый шок когда снова отпускаете сцепление).

То же самое и для переключения на пониженную передачу — пятка с носком дает вам очень быстрый скачок оборотов, но, опять же, вы должны переключаться в кратком окне, которое появляется.

Пружины сцепления

обычно жестче и на гоночных сцеплениях, поэтому неверно рассчитанные переключения еще тяжелее для вашего автомобиля — неаккуратное переключение не только убьет ваше время в гонке, но и повредит вашу машину.

Малый вес гоночного маховика также затрудняет трогание с места (с остановки). Когда вы участвуете в гонках, вы делаете это только один раз за гонку, а иногда и вовсе не делаете это, если это катящийся старт. Когда вы едете на работу, вы делаете это весь день. Более тяжелый маховик имеет гораздо больший импульс — когда вы отпускаете сцепление после остановки, этот импульс помогает поддерживать стабильную работу двигателя при увеличении нагрузки и дает вам больше свободы в управлении дроссельной заслонкой, чтобы автомобиль продолжал движение и регулировал. отключается плавно.

С гоночным маховиком тут ничего не поделаешь — когда вы выключаете сцепление после остановки, двигатель быстро увязнет (и заглохнет), если вы не добавите топливо, чтобы поддерживать высокие обороты. Но поскольку маховик такой легкий, добавление лишь небольшого количества топлива заставляет двигатель разгоняться до высоких оборотов, если вы выпрыгиваете из пистолета до того, как сцепление начинает включаться. Вся эта процедура намного более чувствительна с легким маховиком (и жестким сцеплением). Такое ежедневное вождение было бы кошмаром, а движение с частыми остановками — тренировкой всего тела и умственной тренировкой для концентрации.

Что такое маховик? | News

Маховик — это тяжелый диск, прикрепленный к концу вращающегося вала, который помогает сглаживать импульсы мощности двигателя и накапливать энергию за счет момента вращения.

Связанный: Что такое пропуски зажигания и что их вызывает?

Хотя маховик может принимать другие формы — например, цилиндр или внешнее кольцо со спицами, как колесо вагона — в автомобилях, как правило, это цельный металлический диск толщиной около дюйма, диаметром в фут и диаметром от 10 до 40 см. фунтов (в зависимости от материала, от легкого алюминия до тяжелого чугуна).Он прикреплен к концу коленчатого вала двигателя, где болтами крепится к трансмиссии.

Почему это важно?

Почти все автомобильные двигатели последних лет — и большую часть прошлого века — имеют четырехтактную конструкцию, причем каждый «ход» составляет 180 градусов или пол-оборота коленчатого вала. Из этих четырех тактов (впускной, компрессионный, мощный и выпускной) только один — рабочий такт — заставляет коленчатый вал вращаться.

Такт сжатия, идущий прямо перед ним (когда поднимающийся поршень сжимает топливно-воздушную смесь), добавляет нагрузку — или сопротивление проворачиванию — коленчатому валу, в то время как коленчатый вал движется по инерции через такты выпуска и впуска.Таким образом, без маховика для сглаживания коленчатый вал замедлился бы во время такта сжатия; затем быстро ускоряться во время рабочего такта, выбегать при тактах выпуска и впуска; затем повторите процесс. Это привело бы к неравномерному потоку мощности и приличной вибрации.

Подумайте об этом так: если бы вы вращали вращающийся вал с помощью кривошипной рукоятки, вы, вероятно, смогли бы задействовать больше мышц в некоторых точках во время полного оборота, чем в других. Но если бы на конце вала был тяжелый маховик, вращающий момент маховика помог бы вам вращать вал с более постоянной скоростью.Его импульс также будет держать вал вращающимся даже после того, как вы отпустите ручку.

Не только для Momentum

В автомобильной промышленности маховик имеет и другое назначение. Обычно, когда вы поворачиваете ключ или нажимаете кнопку, чтобы запустить двигатель, стартер толкает шестерню в зацепление с зубьями на внешнем ободе маховика, что позволяет стартеру вращать двигатель.

Кроме того, маховик в автомобиле с механической коробкой передач также имеет гладкую плоскую поверхность трения, которая помогает захватить диск сцепления, когда вы отпускаете педаль сцепления.

Стоит отметить, что слово «маховик» в настоящее время в автомобильном мире иногда употребляют неправильно. Хотя это все еще называется так на автомобилях с механической коробкой передач — как и большинство из них в первые дни — эту часть на одной автоматической коробке передач часто называют гибкой пластиной.

Они отличаются тем, что гибкая пластина обычно тоньше и часто имеет отверстия. Это делает его значительно легче маховика, в основном потому, что он не должен служить фрикционной поверхностью для сцепления механической коробки передач.Но он по-прежнему выполняет функции сглаживания потока мощности за счет момента вращения и обеспечивает внешнее кольцо зубцов для включения стартера.

Ещё на Cars.com:

Редакционный отдел Cars.com — ваш источник автомобильных новостей и обзоров. В соответствии с давней политикой этики Cars.com редакторы и рецензенты не принимают подарки или бесплатные поездки от автопроизводителей. Редакционный отдел не зависит от отделов рекламы, продаж и спонсируемого контента Cars.com.

Конструкция маховика двигателя

| Строительство автомобилей

Маховик — это специальное механическое устройство, предназначенное для эффективного хранения кинетической энергии при рабочем ходе. Маховик двигателя служит для накопления энергии во время рабочего хода, вращения коленчатого вала во время вспомогательных тактов, уменьшения неравномерности вращения вала, сглаживания момента прохождения частей кривошипного механизма через мертвые точки, облегчения пуска двигателя Двигатель и машина движется с места.

При запуске двигателя происходит воспламенение рабочей смеси в цилиндрах и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца хода в одном цилиндре до его начала в следующем в соответствии с порядком работы цилиндры двигателя .

Маховик отлит из серого чугуна. Основная масса металла находится на ободе для увеличения момента инерции. На обод маховика устанавливается или надевается зубчатый венец для вращения коленчатого вала при запуске двигателя стартером .Заводная головка прикручена. Поверхность маховика, контактирующая с диском сцепления, шлифуется и полируется.

На ободе или конце маховика есть отметки, которые позволяют установить поршень первого цилиндра в верхнюю мертвую точку. Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подлежит динамической и статической балансировке. Чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрацию двигателя и не ускоряли износ коренных подшипников.

Крепление маховика

Обычно маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами, которые подвергаются термообработке или шлифованию.Зубчатые гайки, навинченные на эти болты, полностью разрезаны. Форма от монтажных отверстий на маховике и во фланце смещена по окружности на несколько градусов, что обеспечивает точное соединение маховика и коленчатого вала, если они по каким-либо причинам были разобраны. В дизельных двигателях маховик крепится болтами, которые ввинчиваются непосредственно в коленчатый вал. При этом маховик точно фиксируется относительно шейки коленчатого вала двумя штифтами.

Маховик: определение, функции, принцип работы, проблемы

Маховик — один из важнейших компонентов автомобильного двигателя.Это механическое устройство, специально разработанное для хранения энергии вращения (кинетической энергии). Он пропорционален квадрату его скорости вращения и массы.

Что такое маховик?

Маховик как увесистое колесо требует силы, достаточной для вращения вокруг своей оси. Он сопротивляется изменениям скорости вращения за счет своего момента инерции. Изменяя запасенную энергию на маховике, необходимо увеличивать или уменьшать его скорость вращения. То есть он продолжает вращаться, пока не будет приложена большая сила.

Большое количество кинетической энергии сохраняется при вращении маховика. Эта энергия позже используется для питания транспортного средства при запуске двигателя или превышении скорости.

Сегодня мы рассмотрим определение, конструкцию, функции, принцип работы и симптомы неисправного автомобильного маховика.

Конструкция маховика

Из-за требований к прочности маховика, как правило, он изготавливается из стали, которая вращается на обычных подшипниках.Маховики с высокой плотностью энергии изготовлены из композитных материалов из углеродного волокна и оснащены магнитными подшипниками. Такой маховик вращается со скоростью до 60 000 об / мин (1 кГц).

Функции маховика

Маховики можно найти почти во всех типах автомобилей, поскольку они служат для самых разных целей, и мы обсудим их здесь. Ниже приведены функции маховика в автомобильном двигателе:

Балансировка двигателя: , потому что поршни смещены относительно центра коленчатого вала, и возникают колебания.Это также связано с тем, что каждый поршень стреляет под разным углом.

В этой ситуации маховик предназначен для подавления поперечного движения. Это достигается за счет большого веса маховика. Маховики снижают вибрацию двигателя в целом, так как двигатель стабилизируется и балансируется на опорах.

Запуск двигателя: маховик играет другую роль при запуске двигателя. Зубья шестерни на маховике прикреплены к стартеру. Этот стартер управляется автомобильным ключом, поэтому при запуске автомобиля стартер поворачивает маховик.

Как только двигатель начинает вращаться, эффект сгорания продолжает вращать двигатель. Шестерня Bendix в запущенном двигателе снимается, чтобы маховик мог свободно вращаться.

Снижение напряжения трансмиссии: — еще одна функция маховика, достигаемая за счет стабилизации движения двигателя. Он также сглаживает частоту вращения двигателя и снижает износ компонентов трансмиссии.

Маховик также ограничивает износ между валом трансмиссии и приводным валом.Эти два соединены универсальным шарниром.

Снижение частоты вращения двигателя: Коленчатый вал преобразует движение поршня во вращательное движение, которое является резким при выработке мощности. частота вращения коленчатого вала постоянна, и двигатель работает плавно. Это связано с тем, что масса маховика создает инерцию, которая заставляет коленчатый вал двигателя вращаться между каждым срабатыванием поршня.

Манипуляции с весом: Вес маховика определяет производительность двигателя.Вес рассчитан на основе характеристик автомобилей.

Более тяжелые маховики позволяют двигателю работать при нагрузках, которые могут вызвать его увязку. Большой грузовик или прицеп хорош с более тяжелыми маховиками, в то время как спортивные автомобили и некоторые коммерческие автомобили хорошо используют более легкие маховики.

Читайте: Компоненты автомобильного двигателя

Принцип работы

Принцип работы маховика довольно прост и интересен, поскольку он накапливает энергию для использования транспортного средства.Так же, как механический аккумулятор хранит энергию в химической форме, маховики экономят энергию в виде кинетической энергии.

Больше энергии производится, если маховик вращается с большей скоростью. это более высокий момент инерции означает более крупный. Лучше крутить быстрее, чем наращивать массу. Это связано с тем, что более легкие маховики производят вдвое больше энергии, чем маховики, которые весят больше или вдвое. То есть, чем легче маховик, тем больше энергии сохраняется.

Рекомендуется использовать более легкие, быстроходные колеса, чем колеса с большим весом.Но для более тяжелого транспортного средства, такого как прицепы, грузовики, фургоны и т. Д., Подойдет более тяжелый. Это потому, что они несут дополнительную нагрузку и не важны для работы на более высоких скоростях.

Итак, знание того, как работает маховик, означает, что чем выше скорость, тем выше запасенная энергия. Однако, если скорость продолжит увеличиваться, материал колеса может не выдержать силы. Это может привести к разрыву отношений.

Видео ниже объясняет, как работает маховик:

Признаки неисправного маховика

Ниже приведены симптомы, возникающие при неисправности маховика:

Пробуксовка сцепления: Эта проблема с маховиком возникает при переключении передач во время движения.Шестерня может проскальзывать. Это происходит, когда на колеса не передается мощность, что приводит к износу сцепления.

Проскальзывающая муфта со временем изнашивает и маховик. Прижимной диск может внезапно возникать шлифовальный шум, а другие части маховика в узле сцепления могут перегреться. Это приведет к короблению и даже трещине.

Затягивание сцепления: Эта дилемма маховика аналогична проблеме пробуксовки сцепления. В этом случае сцепление не выключается полностью.Это вызовет различный уровень шлифования зубчатых колес при смене зубчатого колеса.

Фактически, это может привести к полному отказу автомобиля от включения первой передачи при трогании с места. Эта проблема связана не непосредственно с маховиком, а с подшипником или втулкой маховика или коленчатого вала в сборе.

Запах гари л: При неправильной работе сцепления появляется запах гари. Это вызвано неисправным маховиком или неопытностью водителя.

Облицовка муфты изготовлена ​​из материалов, снижающих уровень шума, производимого муфтой во время работы.

Эта облицовка при неправильной эксплуатации выделяет много тепла из-за трения. Таким образом, возникает довольно ощутимый резкий запах.

Прочтите: Работа и эффективность карданного вала

Педаль сцепления вибрирует. : вы заметили вибрацию от педали сцепления или пола автомобиля при неисправности маховика. Это происходит из-за того, что пружинные опоры маховика вышли из строя.

Это сделано для того, чтобы вы знали, что пружинный механизм обычно снижает вибрации, создаваемые используемым сцеплением.

Дребезжание сцепления: Эта проблема возникает при затрудненном включении сцепления. Он проскакивает вместе с маховиком, когда сцепление захватывает и отпускает маховик несколько раз. При отпускании ощущается заикание или вибрация.

Дребезжание сцепления часто случается на любой передаче, обычно при трогании с места. Иногда причиной может быть деформированный маховик.

Эту проблему сложно диагностировать, так как неисправен диск сцепления, нажимной диск или выжимной подшипник.Эти детали могут быть изношены, сломаны, деформированы или даже загрязнены маслом. Он проявляет те же симптомы, что и стук сцепления.

На этом статья «Принцип работы маховика». Я надеюсь, что знания получены, если да, любезно прокомментируйте и поделитесь этой статьей с другими студентами технических специальностей. Спасибо!

Маховик двигателя — обзор

3.2.3 Сопротивления

Некоторого упрощения в анализе незатухающих динамических систем с несколькими степенями свободы часто можно добиться, используя приемники, особенно если требуются только собственные частоты.Если гармоника сила F sin vt действует в некоторой точке системы так, что система реагирует с частотой v , а точка приложения силы имеет смещение x = X sin vt , тогда, если уравнения движения линейны, x = α F sin vt , где α, который является функцией параметров системы и v , но не функцией F , известен как прямой прием при x .Если смещение определяется в некоторой точке, отличной от той, в которой приложена сила, α называется переносом или перекрестным приемом.

Можно видеть, что частота, при которой приемник становится бесконечным, является собственной частотой системы. Приемки могут быть записаны для вращательных и поступательных координат в системе, то есть для наклона и отклонения в точке.

Таким образом, если на тело массой м действует сила F sin vt , а реакция тела будет x = X sin vt ,

Fsin vt = mx.. = m (−Xv2sin vt) = — mv2x.

Таким образом,

x = −1mv2F sin vt,

Это прямое восприятие твердого тела.

Для пружины α = 1/ k . Это прямой приемник пружины.

В модели системы без демпфирования с одной степенью свободы уравнение движения равно

mx .. + kx = Fsin vt,

Если x = X sin vt , α = 1 / ( к — мв ² ). Это прямая рецепция системы с единственной степенью свободы.

В более сложных системах необходимо уметь различать прямые и перекрестные приемники и указывать точки, в которых рассчитываются приемники. Это делается с помощью индексов. Первый индекс указывает координату, в которой измеряется отклик, а второй указывает точку, в которой приложена сила. Таким образом, α _pq , который представляет собой перекрестное восприятие, представляет собой реакцию в точке p, деленную на гармоническую силу, приложенную в точке q, а α _pp и α _qq являются прямыми рецепторами в точках p и q соответственно.

Рассмотрим систему с двумя степенями свободы, показанную на рис. 3.12

Рис. 3.12. Система двух степеней свободы с принудительным возбуждением.

Уравнения движения:

m1x..1 + (kI + k2) x1 − k2x2 = f1,

и

m2x..2 + (k2 + k3) x2 − k2x1 = 0.

Пусть f ₁ = F ₁ sin vt , и предположим, что x ₁ = X ₁ sin vt и x ₂ = X ₂ sin vt .Подстановка в уравнения движения дает

(k1 + k2 − m1v2) X1 + (- k2) X2 = F1,

и

(−k2) X1 + (k2 + k3 − m2v2) X2 = 0.

Таким образом,

α11 = X1F1 = k2 + k3 − m2v2Δ,

, где

Δ = (k1 + k2 − m1v2) (k2 + k3 − m2v2) −k22.

α ₁₁ — прямой приемник, а Δ = 0 — частотное уравнение.

Также перекрестный прием

α21 = X2F1 = k2Δ.

Эта система имеет еще два рецептора, ответные реакции из-за f ₂ применяются ко второму телу.Таким образом, можно найти α ₁₂ и α ₂₂ . Фундаментальным свойством является то, что α ₁₂ = α ₂₁ (принцип взаимности), так что получаются симметричные матрицы.

Общий ответ системы:

X1 = α11F1 + α12F2,

То есть

{X1X2} = [α11α12α21α22] {F1F2}.

Некоторое упрощение анализа сложных систем может быть достигнуто, если рассматривать сложную систему как ряд простых систем (чьи рецепторы известны), связанных вместе с помощью условий совместимости и равновесия.Метод состоит в том, чтобы разбить сложную систему на подсистемы и проанализировать каждую подсистему отдельно. Найдите приемник каждой подсистемы в точке, где она соединена с соседней подсистемой, и «соедините» все подсистемы вместе, используя условия совместимости и равновесия.

Например, чтобы найти прямую восприимчивость γ ₁₁ динамической системы C по одной координате x ₁ , система рассматривается как две подсистемы A и B, как показано на рис.3.13.

Рис. 3.13. Динамические системы.

По определению

γ11 = X1FI, α11 = XaFa и β11 = XbFb.

Потому что системы подключены.

Xa = Xb = X1, (совместимость)

и

F1 = Fa + Fb, (равновесие).

, то есть рецептор системы γ может быть найден из рецепторов подсистем.

В простой системе пружина — корпус подсистемами A и B являются пружина и корпус соответственно. Следовательно, α ₁₁ = 1/ k и β ₁₁ = −1 / мв ² и 1 / γ ₁₁ = k — мв ² , как указано выше.

Частотное уравнение: α ₁₁ + β ₁₁ = 0, потому что это условие делает γ ₁₁ = ∞.

Рассмотрим применение демпфирующего динамического виброгасителя, показанного на рис. 3.14. Система разбита на подсистемы A и B.

Рис. 3.14. Подсистемы абсорберов.

Для подсистемы A,

fA = Mx..A + KxA; следовательно, α = 1 / (K − Mv2).

Для подсистемы B:

fB = k (xB − yB) = my..B = −mv2YB; следовательно, β = — (k − mv2) / kmv2.

Таким образом, частотное уравнение α + β = 0 дает

Mmv4− (mK + Mk + mk) v2 + Kk = 0.

Часто бывает удобно решить частотное уравнение α + β = 0 или α = — β графическим методом. В случае поглотителя оба α и — β могут быть построены как функция v , а пересечения дают собственные частоты Ω ₁ и Ω ₂ (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Приемник гасителя вибрации.

Видно, что эффект от добавления различных поглотителей в первичную систему можно легко определить без повторного анализа всей системы.Чтобы найти Ω ₁ и Ω ₂ для всей системы, просто необходимо набросать приемную часть каждого поглотителя на рис. 3.15.

Метод приемки особенно полезен, когда требуется исследовать эффекты добавления динамической системы к существующей системе, например, дополнительного этажа или установки кондиционирования воздуха в здании. После того, как рецепт исходной системы известен, необходимо только проанализировать дополнительную систему, а затем включить ее в исходный анализ.Более того, иногда характеристики динамических систем измеряются и доступны только в графической форме. Пример 30.

Некоторые подсистемы, такие как те, что показаны на рис. 3.16, связаны двумя координатами, например отклонением и наклоном в общей точке.

Рис. 3.16. Приложенные силы и реакции системы.

В данном случае

Xa1 = α11Fa1 + α12Fa2, Xa2 = α21Fa1 + α22Fa2, Xb1 = β11FbI + β12Fb2,

и

Xb2 = β21Fb1 + β22Fb2.

Прилагаемые силы или моменты равны F ₁ sin vt и F ₂ sin vt , где

F1 = Fa1 + Fb1,

и

F2 = Fa2 + Fb2.

Поскольку подсистемы связаны

X1 = Xa1 = Xb1,

и

X2 = Xa2 = Xb2.

Следовательно, если возбуждение применяется при x _{только 1} , F ₂ = 0 и

γ11 = X1F1 = α11 (β11β22 − β122) + β11 (α11α22 − α122) Δ,

где

Δ = (α11 + β11) (α22 + β22) — (α12 + β122),

и

γ21 = X2F1 = α12 (β11β22 − α12β12) −β12 (α11α22 − α12β12) Δ.

Если

FI = 0, γ22 = X2F2 = α22 (β11β22 − β122) −β22 (α11α22 − α122) Δ.

Поскольку Δ = 0 — частотное уравнение, собственные частоты системы C задаются формулой

| α11 + β11 α12 + β12α21 + β21α22 + β22 | = 0.

Это чрезвычайно полезный метод нахождения частотного уравнения системы, потому что требуются только рецепторы подсистем. Приемлемость многих динамических систем была опубликована в книге The Mechanics of Vibration Р. Э. Д. Бишопа и Д. К. Джонсона (CUP 1960/1979). При повторном применении этого метода можно считать, что система состоит из любого количества подсистем.Таким образом, этот метод идеально подходит для компьютерного решения.

Следует понимать, что, хотя метод приема полезен для записи частотного уравнения, он не упрощает решение этого уравнения.

Пример 30

Показан двигатель с маховиком. Двигатель должен приводить в движение воздушный винт с инерцией – через вал с жесткостью на кручение –, как показано. Приемлемость к крутильным колебаниям

системы двигатель-маховик была измерена в точке А в ограниченном диапазоне частот, который не включает никаких внутренних резонансов системы.На рисунке показана чувствительность в точке A как функция (частоты) ² .

Рассчитайте наименьшую ненулевую собственную частоту для двигателя, маховика и гребного винта, если I = 0,9 кг · м ² и k = 300 кН · м / рад.

Систему двигатель – винт можно рассматривать как две подсистемы, A и B:

Частотное уравнение: α ₁₁ + β ₁₁ = 0, где α ₁₁ дано в графической форме, а β ₁₁ находится следующим образом.Для винтовой системы

Now

tB = k (θB − ϕB) = Iϕ..B = −IΦBv2sin vr,

, поэтому

k (ΘB − ΦB) = — IΦBv2

и

B −IkΦBv2 = ΦB (k − Iv2k).

Таким образом,

β11 = ΘBTB = −ΦB (k − Iv2k) 1ΦBIv2 = — (k − Iv2kIv2).

Если α ₁₁ и — β ₁₁ построены как функции от (частоты) ² , пересечение дает значение частоты, которое является решением α ₁₁ + β ₁₁ = 0, то есть находится собственная частота свободных колебаний.Приведенная ниже таблица может быть рассчитана для — β ₁₁ , поскольку k = 300 × 10 ³ Нм / рад и I = 0,9 кг · м ² .

408 0,06 × 1040

v 2	Iv 2	k — Iv 2	kIv 2	-4β 0,3 × 10 6	0,27 × 10 6	0.03 × 10 6	0,081 × 10 12	−0,37 × 10 −6
0,4 × 10 6	0,36 × 10 6	0,108 × 10 12	−0,55 × 10 −6
0,5 × 10 6	0,45 × 10 6	0,15 × 10 6 12	−1,11 × 10 −6

Приемник β ₁₁ теперь может быть нанесен на график относительно (частоты) ² , как показано ниже:

Пересечение происходит при (частоте) ² = 0.39 × 10 ⁶ (рад / с) ² , то есть частота 624 рад / с или 99,4 Гц. Это собственная частота комбинированной системы двигатель — винт. Можно видеть, что эффект от использования разных гребных винтов с разными значениями k и I легко найти, без необходимости повторного анализа всей системы двигатель — гребной винт.

Маховики — обзор | Темы ScienceDirect

11.1 Введение

Маховики накапливают кинетическую энергию во вращающейся массе, причем количество накопленной энергии (емкости) зависит от инерции ротора, определяемой массой и формой, а также скоростью вращения.Ускоряющий крутящий момент заставляет маховик ускоряться и накапливать энергию, в то время как замедляющий крутящий момент заставляет маховик замедляться и регенерировать энергию.

Первые применения маховиков включают гончарные круги и точильные камни, используемые для заточки инструментов. После промышленной революции маховики использовались в большинстве вращающихся двигателей и машин для очень кратковременного хранения энергии, например, для сглаживания импульсов крутящего момента в двигателях внутреннего сгорания. Маховики просты и эффективны в тех случаях, когда маховик имеет прямое механическое соединение для сглаживания скорости вала вращающегося оборудования.В таких случаях накопитель кинетической энергии, обеспечиваемый инерцией ротора, не требует дополнительного взаимодействия с механической системой, хотя для увеличения полезной мощности может использоваться механический редуктор.

Новое применение маховиков — хранение электроэнергии, что достигается добавлением электродвигателя / генератора и преобразователя мощности. Электродвигатель / генератор может быть интегрирован с маховиком и работать с переменной скоростью, а преобразователь мощности обычно обеспечивается силовым электронным приводом с регулируемой скоростью.

Основной особенностью систем накопления энергии с маховиком (FESS) обычно является то, что они могут заряжаться и разряжаться с высокой мощностью в течение многих циклов заряда-разряда. Типичные современные конструкции композитного ротора имеют удельную энергию, превышающую 100 Вт · ч / кг (360 кДж / кг), и высокую удельную мощность. Состояние заряда легко оценить как функцию угловой скорости, которую легко измерить. Основными недостатками маховиков по сравнению с другими технологиями накопления электроэнергии являются высокая стоимость и относительно высокие потери при стоянии.Многие маховики имеют высокие скорости саморазряда, а самые низкие показатели, достигаемые в настоящее время для полных систем маховиков с питанием от электрического интерфейса, составляют около 20% от сохраненной емкости в час.

Технологии накопления энергии с маховиком в целом делятся на два класса, в общих чертах определяемые максимальной рабочей скоростью. Низкоскоростные маховики с типичными рабочими скоростями до 6000 об / мин сконструированы со стальными роторами и обычными подшипниками. Например, типичная система маховика со стальным ротором, разработанная в 1980-х годах для ветро-дизельных применений, имела емкость хранения энергии около 2 кВт · ч при 5000 об / мин и номинальную мощность 45 кВт.Удельная энергия ротора составляла 5 Вт · ч / кг, а удельная мощность системы — 100 Вт / кг.

В высокоскоростных маховиках с рабочими скоростями до 50 000 об / мин используются современные композитные материалы в конструкции ротора, и они интенсивно разрабатывались для увеличения плотности накопления энергии и снижения стоимости единицы. Концепция высокоскоростного маховика возникла в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса (LLNL), когда Пост и Пост (1973) рекомендовали изготавливать маховики из композитных материалов, а не из металла, тем самым представляя новый подход к конструкции ротора.Разработки LLNL достигли коммерческой стадии в 1994 году, и технология была передана Trinity Flywheel по лицензии для производства. Композитные материалы подходят для высокоскоростных роторов маховиков из-за их низкой плотности и высокой прочности, что обеспечивает более высокую емкость хранения энергии на основе удельной массы. Маховики с малой массой привлекательны в мобильных приложениях, а другие компоненты, такие как подшипники, могут быть меньше и легче. Еще одно важное соображение заключается в том, что композитные роторы выходят из строя менее разрушительным образом, чем металлические роторы, и, таким образом, по своей сути более безопасны.

Основное стационарное применение маховиков — источники бесперебойного питания (ИБП) и путевая опора в тяговых (рельсовых) и горных системах. Появляются новые области применения: системы качества электроэнергии (PQ), сглаживание пиков в электроэнергетических системах и сглаживание мощности в системах с возобновляемыми источниками энергии.