Все о маховике: что это и для чего нужно в автомобиле
Что такое маховик
Маховик – компонент двигателя внутреннего сгорания, предназначенный для аккумулирования энергии и передачи инерционного момента на коленчатый вал, а также для соединения двигателя с трансмиссией. Эта деталь является одной из наиболее ранних в конструкции двигателей, впервые применённой еще в первых паровых машинах (когда сцепления и коробки передач отсутствовали).
Где находится маховик
Маховик устанавливается на коленвал двигателя вблизи коробки передач. Следовательно, несмотря на внешнее расположение, он является важной составляющей кривошипно-шатунного механизма).
Назначение маховика
Как было сказано в самом начале, основная функция маховика – сохранение инерционного момента кривошипно-шатунного механизма. Если говорить простыми словами, эта деталь (маховик изготавливается с достаточно большим весом) помогает двигателю сохранять обороты. Кроме того, это способствует более плавной работе двигателя и трансмиссии. Если рассмотреть эти общие положения в контексте конкретных задач, для которых предназначен маховик, то можно выделить следующее.
- Вывод поршней из мертвых точек обусловлен тем, что в этих положениях (самых нижнем и самом верхнем) для продолжения их движения необходима внешняя сила. Это, безусловно, теоретическое описание. В реальных условиях поршни не могут остановиться в рабочем процессе: при запуске кривошипно-шатунного механизма (КШМ) стартер раскручивает его из любой начальной позиции, и далее поршни непрерывно движутся, преодолевая мертвые точки за счет инерции. Однако именно маховик и противовесы коленчатого вала создают эту инерцию и обеспечивают плавность движения коленвала, предотвращая резкие рывки при прохождении поршнями мертвых точек.
- Поддержка стабильной скорости – важная задача. В частности, при движении с постоянной скоростью. Действительно, инерция маховика имеет предел, однако она оказывает определенное влияние.
- Маховик – компонент трансмиссии. С коробки передач к нему присоединяются детали сцепления или гидротрансформатора.
Виды маховиков
В зависимости от конструкции двигателя, маховики могут существенно отличаться, однако их основные функции всегда остаются одинаковыми. Выделяют три основных типа.
Одномассовый (классический) маховик
Наиболее часто встречающийся тип – это цельный диск, как правило, изготовленный из чугунного сплава. Он предназначен для максимального накопления момента инерции, который будет передаваться кривошипно-шатунному механизму по мере возникновения потребности.
Облегченный (спортивный) маховик
Судя по названию, отличия от версии для гражданского использования связаны с сокращением веса. Этого можно добиться путем изменения формы отливки (в результате маховик становится тоньше), добавлением вырезов в его конструкции или комбинацией этих методов. Спортивный маховик обладает меньшим запасом инерции, но характеризуется более высокой скоростью раскрутки, что является приоритетным фактором для гоночных и спортивных автомобилей.
Двухмассовый маховик
отдельный материал.
Устройство маховика
В то время как у этих типов маховиков есть общие цели, их конструктивные различия весьма существенны. В упрощенном понимании, одномассовый маховик (включая спортивные версии) представляет собой цельную и довольно простую деталь. Двухмассовый же, по сути, является не отдельной деталью, а сложным механизмом.
В качестве стандартных выступают маховики двух типов: классический, имеющий стандартную массу, и облегченный.
Традиционный маховик и его спортивная версия, выполненная в облегчённой конструкции, изготавливаются как единый цельный диск из чугуна (в спорте зачастую применяются стальные сплавы). На его периферию на заводе наносится зубчатый венец, который обеспечивает взаимодействие маховика с шестерней стартера во время запуска двигателя. На корпусе маховика могут располагаться многочисленные отверстия и посадочные места, предназначенные для фиксации детали на коленчатом валу, а также для крепления дополнительных компонентов и агрегатов.
Двухмассовый маховик
Двухмассовый маховик включает в себя два соединенных между собой диска, которые оснащены пружинами, демпфирующими их относительное перемещение. Это позволяет снизить резкие толчки и вибрации, возникающие между двигателем и коробкой передач. Помимо основных дисков и пружин, в его конструкцию входят и другие компоненты, например, планетарный механизм, подшипники, пластина для удержания смазки и т.д. Напомним, что двухмассовым маховикам мы посвящали отдельную статью.
Как работает маховик
Маховик – это пассивная деталь, а даже двухмассовая конструкция полностью зависит от кривошипно-шатунного механизма. В некоторых режимах работы маховик может передавать накопленную энергию обратно на коленчатый вал, однако сам он не способен совершать каких-либо действий или вырабатывать энергию. Поэтому принцип действия маховика ранее был подробно рассмотрен в разделе «Назначение маховика».
Неисправности маховика
Учитывая существенные различия в устройстве, первые две из представленных ниже неисправностей имеют общие черты, в то время как третья свойственна исключительно сложной двухмассовой конструкции.
- На рабочей поверхности маховика обнаружены трещины. Они свойственны всем типам. Внешне они напоминают повреждения, наблюдаемые на перегретых тормозных дисках. Причиной может быть длительная эксплуатация с небрежным использованием сцепления или неисправность самого сцепления, из-за чего оно постоянно буксует.
- Износ зубьев венца – распространенное явление, встречающееся на всех типах маховиков. Повреждение венца возможно только из-за неисправности или некорректной установки стартера.
- К внутренним неисправностям двухмассового маховика относятся, например, разрывы пружин, заклинивание подвижных элементов вследствие попадания изношенного феродо, разрушение внутренних компонентов, загрязнение подшипников и другие подобные дефекты.
Краткие тезисы
- Маховик — основной компонент двигателя, который аккумулирует и передаёт кинетическую энергию (момент инерции) коленчатому валу.
- Основная функция — обеспечение плавности работы двигателя и трансмиссии, а также вывод поршней из мертвых точек.
- Располагается на конце коленчатого вала, связывая двигатель с коробкой передач.
- Одномассовый маховик — массивная деталь из чугуна, предназначенная для значительного накопления инерционных сил.
- Облегченный (спортивный) маховик имеет меньшую массу для быстрого набора оборотов, что критично для спортивных автомобилей.
- Двухмассовый маховик — многоступенчатый демпфирующий узел, состоящий из двух дисков, соединенных пружинами и предназначенный для снижения вибраций вибрации и торсионные колебания.
- На периферии маховика крепится зубчатый венец для зацепления с шестерней стартера при запуске двигателя.
- Маховик является частью узла сцепления в механических КПП или точкой крепления гидротрансформатора в АКПП.
- Основные неисправности: трещины на поверхности от перегрева, износ зубьев венца, внутренние поломки двухмассовой конструкции.
- Неисправности двухмассового маховика нередко возникают из-за его поломки демпфирующих пружин и подшипников.