Трансмиссия автомобиля довольно сложная система она включает в себя много различных частей и агрегатов (ошибочно думать, что это просто коробка передач). Бытует мнение что механика (МКПП – механическая коробка передач и ее навесное) – очень надежна, «неубиваема», ремонт стоит «копейки» и может работать ОЧЕНЬ долго. Раньше это действительно было так, но сейчас с появлением такого узла как двухмассовый маховик, все становится немного печальнее. С одной стороны он дает комфорт и убирает паразитные вибрации, с другой стороны — его ремонт или замена стоят очень дорого! Сегодня предметно все разберем, будет и видео версия, так что читаем – смотрим …
СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ
Для начала предлагаю подумать, что это такое?
Двухмассовый маховик – это дискообразное механическое устройство, с одной стороны закрепленное с коленчатым валом двигателя, с другой — коробкой передач. Нужное для запуска автомобиля (есть специальный венец с зубьями, с которыми входит в зацепление стартер), создает инерционные вращение коленчатого вала, а также сглаживает вибрацию и крутильные колебания от силового агрегата.
Как становится понятно этот маховик отличается от обычного. Раньше ставили простой, который представлял из себя — кусок литого дискообразного металла, сверху с венцом (с зубьями). У него было всего две задачи запускать мотор и держать инерцию. Для не мощных автомобилей этого хватало, но сейчас другие времена, другие моменты и мощности.
Это не простой «кусок железа» здесь строение намного сложнее. Строения маховиков с двумя массами отличается. Как становится понятно здесь как бы два диска, которые объединены в одно устройство (две массы). Каждая из масс закрепляется к своему источнику — одна к мотору, другая к коробке передач. Причем эти два диска могут вращаться свободно друг от друга, они соединены только подшипником
Однако так мы машину не «тронем» с места, нам нужно, чтобы крутящий момент передавался от силового агрегата коробке и далее колесам. ТО есть эти две массы нужно как-то связать друг с другом. ЭТИМ то и занимаются внутренние части конструкции, а именно пружины, фланцы (они бывают многих типов – звездочка, многоугольник, шестерня). Закрывается все это герметичной уплотнительной крышкой. Стоит отметить, что пружины и внутренняя полость зачастую заправляется смазкой
Смотрим небольшую схему
Это один из самых распространенных типов, бывают и другие однако принцип у них у всех одинаковый
Как я уже говорил выше мощности, обороты и скорости автомобилей растут (еще 15 лет назад мотор объемом 1,6 выдавал менее 80 л.с., сейчас зачастую 110 – 120 л.с.). Также водители требуют от новых авто — комфорта, как акустического, так и вибрационного. А сделать это РЕАЛЬНО СЛОЖНО! НЕ всегда мощный двигатель работает равномерно, зачастую он передает большие колебательные и крутильные вибрации в кузов, если для спортивных авто это все равно, то вот владелец бизнес-класса навряд ли это будет терпеть, тут комфорт подавай.
Еще один момент роботизированные коробки передач, особенно старые (один диск сцепления), которые управляются электроникой. Для них вибрации ВООБЩЕ НЕ ПРИЕМЛЕМЫ, именно на них впервые и устанавливали двухмассовые маховики. Однако сейчас все чаще встречаются и на обычных механических коробках.
Принцип работы очень прост (постараюсь рассказать утрировано, но просто) — первичный диск обычно закрепляют к коленчатому валу двигателя, а вторичный к МКПП (или роботу). Между ними стоят пружины и другие части (они могут различаться), то есть это своеобразный демпфер. Когда первичная часть маховика отклоняется, она влечет за собой пружинную конструкцию, и только тогда когда она отклониться на максимальный угол, начинает передаваться момент на вторичный диск. Таким образом, большая часть вибраций поглощаются пружинно-демпферной конструкцией. Просто и очень эффективно (подробнее будет в видео).
Стоит отметить, что в диске сцепления есть пружинный демпфер, но он уже не справляется с возросшими на него нагрузками.
Срок службы сейчас примерно 150 – 200000 км. После этого начинают появляться первые признаки выхода из строя этого узла:
Если у вас проявляется хотя бы один из перечисленных пунктов, то скорее всего он либо выходит из строя, либо уже вышел.
Дефекты в основном связаны с вытеканием специальной смазки, появлению на поверхностях царапин, вмятин или даже заломов и трещин. Все это мастер на СТО сможет продиагностировать не снимая его с машины, например при замене диска сцепления.
Если видимых признаков неисправности нет (а звуки и вибрация остались) – возможно сломан механизм демпфера, пружины, есть задиры внутри и т.д. Нужно снимать и диагностировать.
При снятии его могут проверить на специальных стендах, где считываются его колебания, и затем выносится вердикт.
РЕМОНТ возможен или нет? Многие кстати пишут — что мастера на СТО рекомендуют купить новый, чем ремонтировать старый.
А вообще почему многие хотят восстановить, а не купить новый? Да все потому что стоимость оригинальной запчасти иногда просто зашкаливает, например на Volkswagen оригинал стоит около 50000 — 80000 рублей (все зависит от марки), а восстановление – от 15 до 20 000. Конечно можно купить аналоги (20-30000), главное выбрать качественный иначе будете менять через малый пробег.
И все же ремонт возможен, главное найти правильных специалистов (которых реально мало).
Стоит помнить, что не всегда возможно восстановление, иногда бывает что на корпусе есть трещины или вмятины, тогда только новый или аналог
Процесс реставрации предполагает не только переборку (замена внутренностей). НО и другие мероприятия которые просто необходимы.
Процесс выглядит так – изначально происходит процесс разборки, далее выкидывают все сломанные элементы, переберают, выполняется проточка (в основном для устранения внешних дефектов и выравнивания поверхности соприкосновения) – последнее балансировка (которая выполняется мастерами высокого класса, на специальных стендах).
Стоит отметить, что экономить на запчастях не стоит, ведь переборка процесс не дешевый и если поставить не качественные детали (скажем пружины), проживет он не долго!
Еще один вопрос – сколько может ходить после ремонта? Если качественно выполненная работа, то может ходить как оригинальный минимум 150000 км (250000 как максимум).
Сейчас видео версия смотрим.
В заключении хочется сказать, что некоторые водители (в том числе немецких автомобилей) уверены что автомат (АКПП) в ремонте дороже и капризнее! Друзья АКПП если правильно менять в ней масло (фильтр) и не гробить ее собственными руками (например — долго буксовать на ней) может ходить по 250 – 350 000 км без ремонта. А вот на механике вы в 150 000 в любом случае будете менять диск сцепления, и в 80% случаев вам мастер предложит поменять вам двухмассовый маховик – А ЭТО ОЧЕНЬ ДОРОГО зачастую сопоставимо с ремонтом АКПП.
НА этом заканчиваю, искренне ваш АВТОБЛОГГЕР
avto-blogger.ru
Некоторые «народные» умельцы, начинают заменять стандартный маховик (кто не знает, что это такое читаем здесь), на так называемый – «облегченный». Сейчас это один из доступных видов тюнинга, сам был свидетелем такой установки на «пацанскую» заниженную ПРИОРУ. Однако ходит много всевозможных мнений, кто-то высказывается — что это просто пустая трата денег и времени, кто-то наоборот просто «пищит» от восторга! А как же есть на самом деле? Давайте разбираться …
ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ
Для тех, кто не знает — что такое маховик, и для чего он вообще нужен (кто не перешел по верхней ссылки). Немного поясню – это элемент нужен, для запуска автомобиля. Во время старта двигателя его раскручивает стартер, после «пуска» мотора, он вращается уже вместе с коленчатым валом двигателя. То есть это неотъемлемая часть механизма запуска, без нее никак!
Как бы кто ни говорил, но это достаточно выверенная деталь, которая рассчитывается — и на нагрузки, и на кручение, и даже на слом.
Обычно его вес колеблется в пределах от 7 до 9 килограмм. Все зависит от модели и класса автомобиля (грузовики не беру, там веса намного больше).
После того как двигатель запушен, обычный маховик набирает кинетическую энергию от работы мотора. Поэтому при работе двигателя какая-то часть, уходит именно на его раскрутку и дальнейшее вращение. Причем чем тяжелее этот «диск», больше энергии нужно потратить. Особенно это сказывается на высоких оборотах, где потреблении энергии растет в квадратичной прогрессии, начиная уже с 4500 оборотов.
То есть получается что маховик, как бы мешает работе двигателя, забирая у него часть энергии, на свою раскрутку. Однако тут не все так однозначно – благодаря своему весу, этот элемент отбирает на себя различные не нужные энергии, вызванные детонацией двигателя или какими то другими побочными процессами. Таким образом, они не идут в кузов, а как бы «поглощаются» что не маловажно!
Принцип прост, так «народные тюнеры» (да и некоторые компании), просто убирают «лишний» вес. Например, из «нашего» маховика на ВАЗ, исключают примерно 3,5 килограмма из 7,5 возможных! То есть его вес составляет – 4 килограмма, а это существенно! Справедливости ради стоит отметить что, сейчас существует множество разновидностей таких элементов, то есть убирают различные веса от 1,5 до 3,5 кг. Различные «тюнеры» объясняют это по-разному, но суть остается одной – «облегчение»!
Вы можете задать справедливый вопрос – а почему же не могут вообще сделать весом в 1 или 1,5 кг, вместо скажем 7,5? Справедливый вопрос, но ответ очевиден – такой легкий вариант будет крайне не стабильным, если выражаться простым языком — то его просто сломает.
Поэтому должен оставаться задел прочности, который позволит этой детали, работать в стандартном режиме! Вот мы и подошли к плюсам и минусам, давайте разберем подробнее.
Плюсы
Постараемся понять — что может дать такой облегченный тип строения при работе двигателя.
Это действительно присутствует, если рассчитать силу инерции, а также центробежную силу и сравнить ее со стандартным маховиком — то становится понятно, что облегченная модель, требует меньше механических и силовых затрат на свою работу. А это как я уже написал сверху – экономия топлива, быстрая раскрутка и лучшая работа на «верхах». Ведь именно на высоких оборотах стандартный вариант, начинает испытывать излишние нагрузки центробежной и инерционной сил.
Минусы
Куда же без них. Для начала нужно отметить такой аспект, облегченный маховик, требует правильной настройки и остальных конфигураций двигателя. А это значит, что мало поставить его одного, нужно также облегчать и коленчатый вал, правильно настраивать центровку корзины сцепления т.д. То есть – целый комплекс мер, тогда эффект будет более значимым и заметным. Пробежимся по основным минусам.
Получается, если берете для автомобиля со стандартной (небыстрой) манерой езды (до 3000 об.) – эффект будет минимальным. Если берете для «прокаченного» автомобиля, который работает на оборотах за 4500 (особенно для турбированных двигателей), то эффект действительно будет.
Конечно можно, и за основу часто берут стандартный маховик, который переделывается на «облегченный», путем срезания лишнего металла.
Обычно выпиливают части на большом, можно сказать внешнем радиусе, посмотрите вот на эту фотографию.
Здесь примерно вырезано 1,5 – 2 кг металла. Причем прочность и самого маховика и его венца, остается практически неизменной. Смотрим видео производства такого варианта именно своими руками.
Конечно, многие вытачивают аж 3 – 3,5 кг, но честно сказать я не думаю что такие варианты будут достаточно прочными. В видео видно, что венец приварен сваркой к тому, что осталось от самого диска, смотрим.
Как я думаю, это самый не прочный вариант.
Облегченный маховик, имеет место быть на наших свами машинах, однако нужно всегда понимать для какой цели вы его устанавливаете.
НА этом все, думаю моя статья была вам полезна – читайте наш АВТОБЛОГ.
avto-blogger.ru
Сегодня почти 75 процентов новых автомобилей уже имеют двухмассовый маховик (DMF). Этот элемент применяется, прежде всего, в машинах с дизельными двигателями, но в последнее время он все чаще используется и в автомобилях с бензиновыми моторами. DMF устанавливается в паре с коробками с двойным сцеплением и с некоторыми вариаторами.
Двухмассовые маховики начали использоваться еще в середине 80-х годов, а широко стали применяться в конце 90-х годов ХХ века. Когда-то водители даже и не подозревали, что их автомобили уже оснащены виброгасителями данного типа, так как благодаря невысокой мощности двигателя двухмассовые маховики служили долго. Но с ростом производительности и ужесточением допустимых норм выбросов в выхлопных газах, ДМФ превратился в настоящий бич. Сегодня, в зависимости от стиля вождения, двухмассовые маховики выдерживают в среднем 150-250 тыс. км.
Практически каждая замена сцепления в современном автомобиле означает дополнительные инвестиции и в двухмассовый маховик. Часто после разборки выясняется, что узел настолько истощен, что у него нет никаких шансов продержаться столь же долго, как и второй комплект сцепления. А так как для замены DMF придется вновь все разбирать, то и приходится устанавливать новый маховик. К сожалению, эта операция увеличивает счет на 20-30 тыс. рублей, а в некоторых случаях даже на 50 000 рублей. Такова цена комфорта и расплата за агрессивное вождение. Да-да, во многом водители виноваты сами в преждевременном износе маховика.
Зачем машине двухмассовый маховик?
Двухмассовый маховик – это не что иное, как мощный демпфер крутильных колебаний. Он заменил собой несколько небольших амортизирующих пружин, интегрированных в диск сцепления, который, в свою очередь, работал в паре с обычным одномассовым маховиком. Последний представлял собой массивный литой диск, в котором просто нечему было ломаться. А тем временем, с увеличением мощности и максимального крутящего момента, все более и более жесткие нормы выбросов в выхлопных газах вынудили адаптировать современные силовые агрегаты для движения на очень низких оборотах. Старые решения с такой задачей справиться уже не могли.
Двухмассовый маховик позволяет сгладить работу трансмиссии даже в самых неблагоприятных условиях. В машинах с обычным маховиком ускорение на высокой передаче с низкой скорости, как правило, вызывает сильные вибрации. Дальнейшее ускорение без переключения на низшую передачу практически невозможно. В современных же автомобилях с DMF такие симптомы заметить сложно, даже, несмотря на то, что мотор входит в «резонанс». Все благодаря мощным пружинам в двухмассовом маховике, поглощающим большую часть шума и вибраций.
Почему двухмассовый маховик изнашивается?
Вопреки расхожему мнению, главной причиной является не низкое качество изделия. Да, производители допускали ляпы. Один из самых громких, связан с оппозитными дизелями Subaru. Двухмассовый маховик разваливался вместе с диском сцепления при пробеге всего 40-80 тыс. км. Производитель до сих пор утверждает, что во всем виноваты сами водители. Не очень прочный двойной маховик в начале XXI века достался Фордам с двигателем 2.0 TDCi и автомобилям группы VAG с 7-ступенчатой коробкой DSG.
Тем не менее, главный враг двухмассовых маховиков – большой крутящий момент современных двигателей. Они отличаются более высоким давлением, господствующим в камере сгорания. Кроме того, силовые агрегаты созданы из легких сплавов, которые хуже подавляют вибрации.
Симптомы неисправности.
Обычно сначала появляются посторонние звуки, характерные для определенного повреждения. Например, разбалансировка в результате отрыва груза сопровождается громким жужжанием или гудением, нарастающим с увеличением оборотов. Стрекотание на холостом ходу, меняющее свою тональность при нажатии педали сцепления, тоже является признаком неисправности маховика. А при износе демпфера появляются ощутимые подергивания и вибрации во время разгона с низких оборотов на высокой передаче. Посторонние шумы, возникающие при пуске и остановке двигателя, тоже не сулят ничего хорошего.
Однако с постановкой диагноза торопиться не стоит. Схожие симптомы могут проявлять и другие элементы, например, выхлопная система, тепловая защита, опоры двигателя и коробки передач, навесное оборудование.
Состояние DMF можно определить путем измерения осевого люфта, угла поворота и визуальной оценки состояния маховика. Правда, для этого придется демонтировать коробку, а это уже не просто и будет стоить дорого. Впрочем, прежде можно выполнить довольно простой тест: включить высокую передачу, замедлиться до скорости, соответствующей 1300-1500 об/мин, а затем нажать педаль газа в пол. Если никаких странных звуков не появилось, то, скорей всего, демпфер крутильных колебаний находится в хорошей форме. Не повторяйте данный тест слишком часто, так как в этот момент вы сильно перегружаете маховик.
Восстановление маховика – за и против.
Если вы уверены в том, что двухмассовый маховик рассыпался, то не остается ничего другого, как подготовиться к большим расходам. Если Вам не повезло и замена маховика для вашего автомобиля окажется слишком дорогой, то возможен более дешевый вариант – регенерация (около 10 000 рублей). Но этот путь имеет много противников, что неудивительно. Производители двухмассовых маховиков не предусматривают восстановительного ремонта, поэтому и не поставляют на рынок запасных частей для своих компонентов. Впрочем, в пользу сервисов, специализирующихся на подобном ремонте, говорит большой накопленный опыт и все более длинные гарантии (до 24 месяцев без ограничения пробега). Для многих владельцев в условиях кризиса – это наиболее экономически оправданное решение. Однако следует помнить, что гарантия действительна, если будет заменено и сцепление.
Что сокращает срок службы двойного маховика?
Большое влияние на длительность жизни ДМФ оказывает сам владелец, и прежде всего, его стиль вождения. Но это не все. Факторов, влияющих на долговечность этого узла, намного больше.
«Эко езда». Слишком частые переключения передач (что любят предлагать электронные помощники) и езда на границе «тряски» двигателя в долгосрочной перспективе смертельно опасны для маховика. Еще больше узел страдает во время разгона с очень низких оборотов.
Спортивная езда. То, что экономичный стиль вождения приканчивает маховик, не означает, что радикально иной стиль вождения будет полезнее. Резкие ускорения вызывают сильные рывки, которые тоже сильно нагружают демпфер крутильных колебаний.
Движения с нагрузкой. Буксировка прицепа или регулярные перевозки тяжестей в конечном счете разрушают не только сцепление, но и маховик. Происходит перегрев ДМФ, что в свою очередь приводит к утечке смазки из камеры, где работают пружины.
Городская езда. Больше всего нагрузок двухмассовый маховик испытывает при движении в рваном городском ритме. Постоянные трогания с места и разгоны – это настоящий вызов для маховика. Не менее вредным является постоянное выключение и запуск двигателя, поэтому систему «старт-стоп» рекомендуется использовать с головой и в меру.
Чип-тюнинг. Двухмассовый маховик спроектирован с учетом конкретных нагрузок. Стандартный DMF может не выдержать более высоких нагрузок.
Техническое состояние автомобиля. Неровная работа двигателя, например, из-за неисправной системы впрыска – еще один источник вибраций, отягчающий жизнь маховика. Длительная эксплуатация с неисправным двигателем сокращает срок службы ДМФ.
Заключение.
Владельцы зачастую относятся к двухмассовому маховику, как к нечто плохому, от чего лучше избавиться при первой возможности. Однако, после установки комплекта с обычными маховиком, они в полной мере осознают, насколько хорошо DMF повышает уровень комфорта при вождении.
vvm-auto.ru
Материал для маховика —это для примера. С таким же успехом можно было задать вопрос: из какого материала делать ракеты и теннисные ракетки, лодки и шесты для прыжков, топливные баки и корпуса автомобилей? И ответить: рациональнее всего из композитов.
Что такое маховик и для чего он нужен? В политехническом словаре за 1977 год сказано, что маховик — это колесо с массивным ободом, устанавливаемое на валу машины с неравномерной нагрузкой для выравнивания ее хода. Если иметь в виду только эту цель, то для изготовления маховиков целесообразно выбирать как можно более тяжелый материал, чтобы они справлялись со своей задачей при сравнительно небольших размерах.
Маховик — колесо с массивным ободомС тех пор роль маховиков в технике существенно расширилась. Во всяком случае, приведенное определение явно неполное.
Сегодня повышенный интерес к маховикам связан не только и не столько с их традиционным использованием для выравнивания нагрузки на валах поршневых двигателей, компрессоров, насосов и других машин, сколько с проблемой рекуперации механической энергии, то есть использования энергии, погашаемой при торможении машин.
Суть проблемы состоит в следующем. Движущиеся поезда, автомобили, трамваи, троллейбусы, автобусы периодически (и довольно часто) нужно останавливать. Для этого, как известно, служат тормоза. Но при каждом торможении кинетическая энергия транспортного средства переходит в тепло, нагревая тормозные колодки, диски и безвозвратно рассеиваясь в окружающей среде. При современном энергетическом кризисе такое расточительство недопустимо. Как показывают подсчеты, примерно половина энергии, развиваемой двигателями, теряется при торможении.
Вот маховики-то и могут помочь резко снижать эти потери. Маховик — аккумулятор механической энергии, то есть устройство, позволяющее накапливать механическую энергию, хранить ее и при необходимости опять выделять.
Если массивный маховик заставить вращаться с большой скоростью, он может за счет своей инерции развить мощность, достаточную для того, чтобы привести в движение автобус или поезд. Это его свойство и навело на мысль: вместо того, чтобы тратить кинетическую энергию машины на нагрев тормозов, ее нужно расходовать на раскручивание маховика, установленного на машине.
Маховик — аккумулятор механической энергииПри торможении маховик накапливает энергию, а когда возникнет необходимость снова тронуться с места, эта энергия будет передаваться с помощью специальных механизмов на ведущие колеса. Иными словами, разгон будет осуществлять энергия, накопленная при торможении. Это позволит на 30— 50 % сэкономить горючее, значительно уменьшить количество токсичных выхлопных газов, повысить проходимость.
В наше время все это настолько важно, что имеет прямой смысл заняться разработкой транспортных средств, снабженных маховиками, которые играют роль дополнительных источников энергии. И во всем мире такими разработками усиленно занимаются.
Основное требование, предъявляемое к маховику, вытекает из его назначения: он должен накапливать при вращении как можно больше энергии. Если маховик представить в виде тонкого кольца, величина этой энергии Е оценивается формулой:
Е=0,5 mV2, (1)
где m— масса кольца, V — линейная скорость его вращения.
Из этой формулы следует, что для увеличения энергоемкости маховик следует делать как можно тяжелее и вращать с максимально возможной скоростью.
Возникает вопрос, какой применить материал для маховика?
Нужно взять материал с максимально высокой плотностью γ, чему соответствует вольфрам, плотность которого 19 300 кг/м3.
Большую плотность имеют только осмий (γ=22 500 кг/м3), иридий (γ=22 400 кг/м3) и платина (γ=21 450 кг/м3), но это очень дорогие металлы.
Рассмотрим вариант применения вольфрама.
До какой скорости можно раскручивать маховик? Ясно, что не до бесконечно большой. Предельная скорость вращения ограничена прочностью материала. Известно, что при достижении определенной скорости вращения маховик может разорваться. Поскольку эти скорости составляют десятки и сотни метров в секунду, от такого разрушения ничего хорошего ждать не приходится. В лучшем случае дело кончится поломкой вала и ходовой части машины. Но при разрыве маховика разлетающиеся с огромной скоростью обломки могут разрушить близлежащие постройки и, что самое страшное, привести к человеческим жертвам. Так что допускать разрушения ни в коем случае нельзя.
Знаете ли вы, какие силы разрывают маховик? Часто можно услышать ответ: силы инерции или центробежные силы. Ничего подобного. Таких сил просто-напросто не существует. Вернее, они существуют на бумаге или в нашем воображении — так легче и удобнее проводить расчеты, но в маховике их нет. А есть силы связи между отдельными частями маховика (силы упругости), которые в результате стремления частей двигаться по инерции (то есть равномерно и прямолинейно) при вращательном движении приводят к деформации маховика. Возникающие при деформации силы обеспечивают всем частям вращающегося тела ускорения, необходимые для движения по окружности.
Если для обеспечения вращения нужны силы, превышающие прочность связи отдельных частей тела, оно разрушается. Таким образом, непосредственной причиной разрушения маховика является не его вращение и не действие воображаемых центробежных сил, а его деформация.
Для тонкостенного кольца, которым мы моделируем маховик, величину напряжений σ, возникающих в нем, можно оценить соотношением:
σ=γv2, (2)
где γ — плотность материала, v — линейная скорость вращения маховика.
Из этого уравнения можно рассчитать предельную допустимую скорость vпред, которая приводит к разрушению. Оно произойдет, когда величина напряжения σ достигнет предела прочности σв материала, из которого маховик изготовлен. При этом скорость v будет равна предельной скорости vпред которая рассчитывается из выражения
vпред = √σв / γ= √σуд (3)
Отношение прочности σв к плотности γ называется удельной прочностью σуд материала. Следовательно, предельно допустимая скорость вращения маховика равна корню из его удельной прочности.
Формула (1) определяет величину всей энергии, запасаемой маховиком. А удельная энергия, запасаемая единицей массы маховика (например, одним килограммом), составляет:
е=Е/m=0,5v2. (4)
Предельную величину удельной энергии епред, которую в состоянии накопить каждый килограмм массы маховика, можно рассчитать из уравнения (4), где вместо v следует поставить значение vпред из формулы (3), то есть:
епред=0,5σв/γ=0,5σуд (5)
Таким образом, максимальная удельная энергия, которую можно «накачать» в маховик, однозначно определяется удельной прочностью материала, из которого он изготовлен. При одинаковой прочности двух материалов большую удельную прочность имеет более легкий из них. Значит, чтобы сделать маховик максимально энергоемким, его нужно делать не из тяжелого, а из легкого, но прочного материала.
Итак, супермаховики, то есть маховики, способные запасать очень большое количество энергии, нужно делать из сверхпрочных и легких материалов. Из каких именно?
Чтобы ответить на этот вопрос, давайте сопоставим значения удельной прочности некоторых традиционных машиностроительных материалов (сталей, алюминиевых, титановых, вольфрамовых сплавов) и некоторых композитов. Эти значения приведены в таблице.
| Материал | Предел прочности при растяжении, МПа | Плотность, кг/м3 | Удельная прочность, МПа/(кг/м2) |
| Легированная сталь | 1500 | 7800 | 0,190 |
| Алюминиевые сплавы | 600 | 2700 | 0,220 |
| Титановые сплавы | 1500 | 4500 | 0,300 |
| Вольфрамовые сплавы | 1500 | 19300 | 0,078 |
| Композиты: | |||
| Бороалюминий | 1400 | 2700 | 0,520 |
| Углеалюминий | 1000 | 2300 | 0,430 |
| Углепластики | 1400 | 1550 | 0,900 |
| Органопластики | 1500 | 1380 | 1,090 |
Приведенные данные говорят: лучше всего для изготовления супермаховиков подходят композиты, в частности органопластики. Они обладают наибольшей удельной прочностью из всех известных конструкционных материалов.
А вольфрам, который мы хотели использовать, оказался самым неподходящим материалом, поскольку у него самая низкая удельная прочность. Каждый килограмм маховика из огранопластика способен накопить в 14 раз больше энергии, чем из вольфрама. Это связано с тем, что большая прочность и малая плотность органопластика позволяют раскручивать изготовленные из него маховики до огромных скоростей, тогда как вольфрамовые маховики сами себя разрывают при сравнительно низких скоростях вращения.
Но не во всех случаях удается реализовать возможности, заложенные в органопластиковых маховиках. Не будем забывать, что, хотя удельная энергия не зависит от массы маховика, абсолютная величина накапливаемой энергии пропорциональна его массе, поэтому маховик должен быть достаточно тяжелым, а при небольших размерах нужную массу из органопластика набрать трудно. Но если особых ограничений на размеры маховика нет и можно обеспечить максимально допустимые (из соображений прочности) скорости вращения, органопластики находятся вне конкуренции.
Из таблицы видно, что по удельной энергоемкости к органопластикам приближаются углепластики. Хотя они имеют несколько меньшую удельную прочность, их модуль Юнга, (подробнее: Армированные композиты) намного выше, а это означает, что маховики из углепластиков испытывают меньше деформации. Обстоятельство немаловажное. Дело в том, что маховики из органопластиков склонны к расслоению, и одна из главных причин этого — их низкая жесткость.
Супермаховики не только помогают экономить энергию, теряемую при торможении, они могут сами выполнять роль двигателя машины.
Подсчитано, что супермаховик из органопластика массой 127 кг и энергоемкостью 30 квт • ч, раскрученный в течение 5 минут мощным внешним двигателем, может обеспечить движение легкового автомобиля со скоростью 96 км/ч на расстояние 320 км. Электромобилю с аналогичными техническими характеристиками нужна батарея аккумуляторов массой 1 т. Как видим, 1 кг маховика может запасать намного больше энергии, чем современный электрический аккумулятор такой же массы.
Органопластики — это композиты, состоящие из полимерной матрицы и органических волокон. Если раньше органические волокна (капроновые, нейлоновые и др.) не могли конкурировать по прочности с лучшими образцами стеклянных, металлических и керамических волокон, то сегодня картина резко изменилась. Сверхпрочные и очень легкие органические волокна — наиболее перспективные армирующие элементы для полимерных матриц.
Большую популярность приобрели волокна, которые называются у нас СВМ, а за рубежом — Кевлар. Они имеют прочность при растяжении 3000—4000 МПа, легко подвергаются переработке, с ними удобно работать, и их выпуск постоянно растет. Однако в тяжелонагруженных конструкциях применение органопластиков вследствие их низкого модуля Юнга приводит к большим деформациям, что сказывается на работоспособности конструкций. Чтобы этого не происходило, к органическим волокнам добавляют более жесткие углеродные и получают так называемые гибридные композиты, содержащие два и более видов волокон. Если у волокон марки Кевлар-49 модуль упругости 140 000 МПа, то у углеродных волокон — 200 000—700 000 МПа при прочности 1000—3500 МПа.
Волокна кевлар как вид органопластикиВ качестве арматуры можно использовать не только отдельные волокна и нити, но и ткани, сетки, пряжу из органических и углеродных волокон.
Низкая плотность органо- и углепластиков (в пять раз ниже, чем у стали и почти вдвое, чем у алюминия) наряду с высокой прочностью делает их очень привлекательными для конструкторов, занимающихся разработкой не только маховиков, но и космических кораблей, самолетов, подводных лодок, спортивного инвентаря и многих других изделий.
Полимерные композиты уже широко применяются в технике. А внедрение в промышленность композитов на металлической основе отстает от полимерных.
Причина этого ясна. Методы получения новых композитов с полимерными матрицами (угле-, органо-, боропластиков) принципиально не отличаются от методов получения давно известных стеклопластиков, которые разработаны еще полвека назад. Замена стеклянных волокон более совершенными проходит сравнительно безболезненно, на том же оборудовании, теми же специалистами. А опыта промышленного производства металлических композитов пока очень мало. Это совсем новые материалы, они требуют нетрадиционных для металлургии и металлообработки технологий, создания специального оборудования, они просто непривычны для металлургов. А непривычное всегда кажется ненадежным.
Еще один вопрос, который хотелось бы обсудить: в каких случаях следует применять металлические, а в каких — полимерные композиты? Здесь все определяют условия работы материала. В супермаховиках, например, целесообразнее использовать полимерные композиты, поскольку у них удельная прочность выше, а нагрев при работе невелик. И вообще, при температурах, близких к комнатной, полимерные композиты обычно предпочтительнее по механическим свойствам. Но у полимеров есть серьезный недостаток — они не выдерживают высоких температур. Самые термостойкие из них разрушаются при температурах выше 600—700 К. Поэтому для конструкций, работающих в условиях интенсивного нагрева, нужны металлические композиты.
Выбор матричного материала могут диктовать и такие показатели, как электросопротивление, теплопроводность, стойкость к радиации, способность накапливать статическое электричество и др. В одних случаях по этим показателям подходят полимеры, в других — металлы. Поэтому полимерные и металлические композиты не только конкурируют, но и дополняют друг друга. И чем больше различных композитов создадут ученые, тем шире станут возможности техники, тем совершеннее будут изготовленные из них изделия.
libtime.ru
Один из основных элементов двигателя – это маховик. Именно на него передается вращательный момент от крутящего вала. Элемент соединяется с коробкой через диск сцепления. Является одной из самых дорогих деталей в кривошипно-шатунном механизме. Что являет собой данный элемент и что дает облегченный маховик? Давайте узнаем.
Как мы уже сказали ранее, маховик – это составная часть кривошипно-шатунного механизма. 
Элемент предназначен:
Сглаживания пульсаций момента достигается благодаря периодической отдаче и накоплению маховиком кинетической энергии. Она запасается при рабочем ходе поршня. Расходуется энергия при такте вывода поршня их мёртвой точки. Рабочий ход поршней возрастает с количеством цилиндров в блоке. И чтобы обеспечить равномерную передачу момента, в конструкции предусмотрен маховик. Облегченный элемент отличается от заводского в первую очередь массой (о ней - позже). Но, вне зависимости от типа, данный механизм закрепляется в торцевой части коленвала, у заднего коренного подшипника. Последний отличается высокой устойчивостью к нагрузкам. Именно на коренной подшипник возлагается вес маховика и все нагрузки от него.
Если рассматривать элементы обычных легковых авто, их масса будет составлять от 7 до 9 килограмм. 
Облегченный маховик весит порядка 5. Но есть модели, масса которых - 4 и менее килограмм. Как правило, это тонкие элементы, выполненные из алюминиевого сплава.
Данный элемент обеспечивает стабильность работы на низких оборотах двигателя. Это значительно помогает при старте новичкам – машина трогается максимально плавно. Если рассматривать маховик облегченный, с ним автомобиль будет трогаться очень резко.
Заводской элемент также дает возможность трогаться с более высоких передач. В городе часто бывают случаи, когда нужно тронуться уже сходу. Машина набрала 5-10 километров в час «накатом», и вам необходимо продолжить движение далее. Включить первую скорость будет трудно – вы либо сломаете синхронизаторы, либо вовсе ее не воткнете (все это сопровождается характерным хрустом). Стало быть, самый оптимальный вариант – использование второй передачи. Благодаря тяжелой массе заводской маховик может обеспечить хороший крутящий момент с низов. Это большой плюс.
Казалось бы, зачем лезть в конструкцию двигателя и что-то менять, если и штатный маховик нормально справляется со своей задачей. Но стоит отметить главный недостаток заводского элемента. Ввиду своей огромной массы он сильно замедляет разгон машины. Мотору нужно прилагать больше усилий, дабы раскрутить такой элемент до нужных параметров. Схожая картина наблюдается с установкой дисков больших диаметров. Как бы это ни казалось странным, но показатели динамики на таких колесах уступают тем, что были замерены на штатном литье (меньше диаметр – меньше вес). 
Таким образом, облегченный маховик позволит раскрыть весь потенциал двигателя. Коленчатому валу будет проще его вращать. Соответственно, увеличится динамика разгона. С этой целью и устанавливают облегченный маховик на ВАЗ-2101 и прочие автомобили. Но почему такой элемент не ставят сразу, с завода? Есть у этого маховика ряд недостатков. О них мы расскажем ниже.
Почему же сами производители не используют такой маховик при сборке двигателей? Да, с ним очень легко набрать скорость. Но так же легко она и теряется за счет малой массы. Заметно увеличивается и расход топлива автомобиля. Перед включением повышенной передачи наблюдается падение оборотов двигателя. Если не включить быстро скорость, придется снова ехать на пониженной. Из-за этого постоянно нагружается коробка. Для сохранения ее ресурса рекомендуется выдержать паузу между переключением передач (хотя бы две секунды). С облегченным маховиком за это время обороты упадут чуть ли не до холостых. Коробку придется постоянно «насиловать», чтобы нормально передвигаться по городу.
Какие имеет облегченный маховик плюсы и минусы? Данный элемент не позволит вам плавно стартовать с места. Как бы вы ни старались медленно отпускать сцепление, будет наблюдаться характерный толчок. На длинных дистанциях водитель вынужден постоянно давать на газ. 
Результаты испытаний показали, что такой маховик позволяет быстрее набрать обороты. Но при этом падает сам крутящий момент, величина которого так важна при наборе скорости. Ввиду этого водителю придется постоянно держать мотор на высоких оборотах. Это может спровоцировать повышенный износ деталей КШМ, не говоря уже о расходе масла. Сам мотор должен работать в пределах зеленой шкалы. Если установить легкий маховик, стрелка будет близиться к отсечке. Причем это произойдет настолько быстро, что вы этого и не заметите.
Обычно установкой данных элементов занимаются владельцы отечественных автомобилей. Сейчас очень много магазинов, продающих уже готовые, облегченные маховики. Их масса составляет порядка 3,9 килограмма для полуторалитрового мотора. 
Какова на облегченный маховик ВАЗа цена? Стоимость спортивных элементов начинается от 2,2 тысячи рублей (для ВАЗов "десятого" семейства). Также есть готовые комплекты для "Жигулей" классических моделей. Например, на советскую "копейку" облегченный маховик стоит 2,65 тысячи рублей. Самый дорогой маховик – для тросиковой коробки ВАЗ-2181. Его цена составляет 2,9 тысячи рублей. Также в продаже имеются облегченные маховики для «Нивы» (в том числе «Шевроле»). Но опытные автомобилисты говорят, что эта деталь и вовсе бесполезна на внедорожнике. Такие авто, наоборот, должны иметь хороший крутящий момент. Особенно если эта машина подготавливается под оффроуд.
Также есть вариант облегчить заводской маховик (хотя по стоимости выходит почти столько же, что и новый спортивный элемент). Делается это путем удаления лишнего слоя металла с поверхности диска. При стачивании масса ВАЗовского маховика уменьшается с 7,5 до 4 и менее килограмм. Но стоит ли предпринимать такие действия, остается большим вопросом. Если вы не участвуете в автомобильных соревнованиях, скорее всего, вам это не нужно. Устанавливать облегченный маховик на гражданскую машину нет смысла. У вас моментально возрастет расход топлива. 
Вам придется постоянно держать газ в полу. При этом будут резкими переключения передач. Использовать такую машину для поездок на работу будет некомфортно.
Облегченный маховик – очень хорошая разработка в автоспорте. Но ставить его на гражданский автомобиль не имеет смысла. Такой маховик обладает рядом недостатков, с которыми очень трудно смириться.
fb.ru
Конструктивно различают такие виды его исполнения:
Наиболее распространенным является сплошной маховик. По сути дела – это обычный металлический диск, на котором по торцу выполнен венец.
Для разных моделей автомобиля используется свое исполнение, обычно диаметр диска тридцать-сорок сантиметров. Как пример можно привести диск ВАЗ 2101, его вес равен 6,7 кг, а диаметр сцепления двести мм, тогда как для ВАЗ 2110 – вес 6,3 кг. Не существует единого варианта для любых моделей, на все ВАЗ, например, такие как 2112, 2114, 2110, применяется свое исполнение.
Однако зачастую это не самый лучший вариант маховика, используемого на автомобиле. Дело в том, что ДВС работает неравномерно, кроме того режимы движения постоянно меняются (ускорение, замедление), что приводит к дополнительным нагрузкам на коленвал. Пусть будет самая простая ситуация – автомобиль движется равномерно и прямо. Впереди освобождается дорога, предположим, что трактор свернул в сторону, получив свободное пространство, водитель начинает разгоняться.
При этом возникает несколько дополнительных источников нагрузки. Неравномерность процессов воспламенения топлива приводит к тому, что коленвал вращается также неравномерно. Ее частично сглаживает маховик. Но есть еще одна особенность – при ускорении автомобиля коленвал раскручивается с большей частотой, чем работал раньше.
Для вала она превышает частоту вращения маховика, вал уже раскрутился, а маховик, благодаря своей инерционности, – нет, вследствие чего возникают дополнительные нагрузки, так называемые «крутильные колебания». Они передаются в трансмиссию, в результате чего появляется дополнительный стук, вибрация в КПП и прочие подобные подарки. Выходом из такой ситуации может стать использование двухмассового маховика.
Что же это за устройство, позволяющее добиться отличного результата? Двухмассовый маховик показан на фото, по сути дела, он представляет собой два диска, соединённых между собой пружинами.
Конструктивное исполнение конкретного двухмассового устройства может быть отличным от показанного выше. В любом случае – это два диска, соединенных подшипником. Первый диск крепится на коленвал, и на нем располагается венец для подключения стартера, второй связан со сцеплением. Между дисками установлена пружинная демпферная система. Диски имеют возможность вращаться друг относительно друга, при этом пружины гасят рывки и различные колебания, возникающие при работе ДВС.
Такой двухмассовый маховик обеспечивает защиту деталей сцепления от рывков и ударов, позволяет уберечь трансмиссию от перегрузок, снижает износ синхронизаторов.
Однако не все хорошо, во всяком случае, двухмассовый маховик не может похвастаться широким применением, например, как обычный маховик ВАЗ 2108.
А все дело в том, что при движении на малых оборотах, особенно на автомобилях с дизельными двигателями, обладающими при этом повышенным моментом, неравномерность воспламенения топлива максимальна. Следствием движения в таком режиме будет возникновение значительных крутильных колебаний, приводящих к увеличенному уровню нагрузки на демпферные пружины. В результате чего двухмассовый маховик выходит из строя.
Стоит отметить, что кроме двухмассового маховика есть и другие его разновидности, но это тема уже отдельного разговора.
Нет ничего удивительного, что для машин ВАЗ, например таких, как 2112, 2114, 2110, как уже отмечалось, используются разнообразные маховики. В авто этого семейства применяют обычный, а не двухмассовый маховик. Правда, для представителя каждого семейства ВАЗ он свой, отличающийся весом и размерами диска сцепления.
Так, на всю классику ВАЗ ставится маховик от 2101, на Ниву и Шеви Ниву – от 21213. Восьмерки комплектуются изделиями от 2109. Десятки, Калины, Приоры, Гранты используют маховик от ВАЗ 2110. Все виды маховиков, от ВАЗ различных семейств, например таких, как 2112, 2114, 2110, отличаются различным посадочным местом, внешним диаметром и венцом.
Роль и значение маховика в ДВС переоценить трудно, да наверное, просто невозможно. Именно он сглаживает рывки, создает нормальные условия для работы трансмиссии и уменьшает вибрацию от мотора, передаваемую на кузов. С целью повышения его эффективности используются различные конструкции, хотя зачастую и исполнение в виде обычного диска вполне успешно работает в двигателе.
tbf.su
Добро пожаловать!Маховик — это одна из важных частей автомобиля, за которой необходимо вести бережный уход в плане езды, потому что если ездить небрежно (Трогаться с пробуксовкой, передачи включать не выжимая сцепления и т.д), то в таком случае моховик и само сцепление проживут не долгую жизнь и вследствие чего сильно износятся и потребуют замены.
А почему маховик со временем изнашивается? А как вообще работает данная деталь? И какой маховик лучше поставить на свой автомобиль, чтобы машина быстрее ехала? На самом деле у меня очень часто спрашивают эти три вопроса, поэтому сегодня мы с вами разберём их по подробней!
Если говорить о стандартных маховиках, то происходит это лишь из-за сильных нагрузок на него, а именно как уже упоминалось ранее, при резком трогании с места сопровождающимся пробуксовкой, а так же при неправильной установки маховика и при езде на высоких оборотах двигателя, то есть когда стрелка тахометра будет находится в красной зоне.
Маховик — это сам по себе диск, благодаря которому мощность от двигателя передаётся на сцепление, а затем на коробку и в конечном итоге на колёса, в связи с чем автомобиль едет. При работе данного агрегата, происходят маятниковые движения, а именно маховик не крутиться по всей своей оси, а лишь по принципу маятника работает на одном месте, для наглядности взгляните на рисунок ниже и вы всё поймете.
Примечание!Более детально понять принцип работы данного агрегата, вы сможете в самом низу статьи, в рубрике под названием: «Дополнительный видео-ролик»!
На данный момент бытует очень множество слухов, то что поставив облегчённый маховик на автомобиль, машина якобы быстрее поедет. На самом то деле всё верно, но к сожалению не во всех случаях. Облегченную версию данного агрегата нужно устанавливать на автомобиль только в том случае, если холостой и рабочий ход двигателя предназначен лишь для средних оборотов «1700-∞».
Поэтому если облегчённый маховик поставить на полностью стандартный мотор, холостой ход у которого составляет «800 оборотов в мин», то уже именно в этом случае при заводке двигателя на холодную, автомобиль скорее всего будет работать неустойчиво и возможно даже будет глохнуть. Выход из этой ситуации является лишь один, поднимать холостой ход у автомобиля за счёт различных доработок двигателя, или же менять маховик на старый.
Примечание!На облегчённом маховике, пытайте при езде никогда не доводить рабочий момент двигателя до слишком низких оборотов, потому что это со временем погубит ваш двигатель от перегрузок!
Дополнительный видео-ролик:Более детально о принципе работы маховика, а так же об его облегчённой версии, смотрите в интересном видео-ролике который приведён ниже:
vaz-russia.ru
