Устройство маховика

Все автолюбители знают, что сцепление является одной из ключевых систем любого автомобиля. Основной задачей сцепления является передача крутящего момента на коробку передач. В системе сцепления одной из самых важных деталей является маховик, располагающийся между трансмиссией и двигателем. Какое устройство маховика, какие существуют разновидности данной системы и для чего необходим ведущий диск? Мы с Вами разберём все вопросы в этой статье.

Что представляет собой маховик и зачем он нужен?

При рассмотрении конкретных функций маховика выделяются следующие характеристики:

• Уменьшение колебательных движений при вращении коленвала. В данном случае маховик можно рассматривать как одну из частей двигателя.
• Передача момента с двигателя на КПП. Помимо этого, он является первичным диском сцепления.
• Отвечает за передачу момента со стартера на коленвал.

Другими словами, маховик необходим для выполнения трех важных функций: запуска двигателя со стартера, передаче момента на КПП и обеспечение равномерной работы коленвала.

Сам принцип функционирования объяснить достаточно просто: представьте для наглядности обычный игрушечный волчок. Если волчок начинает раскручиваться от руки, то маховик — от вращательных движений коленвала. Волчок будет крутиться до тех пор, пока не закончится приложенная энергия. Ведущий диск способен передавать полученную энергию обратно, тем самым заставляя работать коленвал. В результате мы имеем замкнутую систему, при которой обеспечивается работа маховика.

Как устроен маховик?

Он представляет собой обычный диск диаметром 30-40 см. На торце располагаются зубья, благодаря которым достигается сцепление ведущего диска с валом стартера и последующее раскручивание коленвала при запуске двигателя. Маховик расположен на выходной части коленвала двигателя, а с другой стороны к нему фиксируется болтами корзина сцепления или гидротрансформатор. Отметим, что устройство маховика напрямую зависит от его принадлежности к определенной группе.

На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

1. Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
2. Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
3. Двухмассовый или демпферный . В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.

Ввиду преимуществ демпферного маховика, он является предпочтительной и перспективной моделью в наше время. Именно поэтому мы предлагаем нашим читателям подробней ознакомиться с его устройством, ведь он всё чаще встречается на автомобилях.

Особенности устройства двухмассового маховика

Конструктивные особенности детали заключаются в наличии двух корпусов, один из которых устанавливается на коленвал с последующим соединением с коленвалом, а второй соприкасается рабочей поверхностью с диском сцепления. Соединение между корпусами обеспечивается за счет двух подшипников (осевого и радиального), которые могут свободно скользить вне зависимости от работы друг друга. Также в середине детали установлена демпфирующая система, состоящая из пружин. Все механизмы обработаны специальной консистентной смазкой, она обеспечивает надежную работу пружин и сепараторов между ними.

Демпферный маховик

В двухмассовом маховике располагается два пакета пружин. Мягкий пружинный пакет обеспечивает мягкость запуска и остановки, а с помощью жесткого пакета обеспечивается демпфирование колебаний в рабочих диапазонах оборотов двигателя.

Принцип работы

Принцип действия эффективный и простой одновременно. Из-за повышения инерционного момента масс на входном валу КПП резонансное количество оборотов становится меньше, чем диапазон оборотов ДВС. Благодаря этому обеспечивается гашение колебательных движений, генерируемых силовым агрегатом. Гашение колебаний достигается за счет демпферно-пружинной системы, которая не допускает соударений частей КПП. В результате достигается уменьшение нагрузки на рабочие элементы.

Какие преимущества и недостатки?

На практике водителю важны не столько технические показатели и конструктивные особенности механизма, сколько удобство и комфорт вождения. Установка в автомобиль двухмассового маховика дает на практике следующие преимущества:

• Переключение передач становится более удобным и мягким.
• Инерционный момент при переключении уменьшается.
• Увеличивается ресурс ДВС и КПП.
• В картере сцепления достигается экономия пространства, что является важным преимуществом для компактных транспортных средств.

Несмотря на многочисленные преимущества, у него имеются и недостатки. Во-первых, стоимость достаточно высокая. Во-вторых, срок эксплуатации значительно ниже, чем у дисков сцепления других разновидностей. Такой недостаток обусловлен конструкцией и внутренней смазкой, которая в течение эксплуатации разрушается. Это единственные существенные недостатки, которые имеются у двухмассовых маховиков.

Несмотря на то, что ресурс эксплуатации детали не является неограниченным, при правильной езде ресурс оценивается в 350-400 тысяч километров.

Для этого следует придерживаться следующих рекомендаций эксплуатации:

• не перегружать автомобиль;
• не удерживать педаль сцепления в нажатом состоянии, например, при остановке на светофоре;
• нельзя бросать педаль сцепления при начале движения и переключении передач;
• не трогаться на повышенной передаче;
• не допускать длительной езды на низких оборотах, особенно на дизельных автомобилях. В этом режиме крутильные колебания коленвала очень высоки, идёт повышенный износ пружин демпферной системы.

Неисправности сцепления

По итогам можно сделать следующие выводы: ведущий диск является неотъемлемой частью системы управления автомобилем. В наше время наиболее перспективной считается двухмассовая система маховика, которая имеет весомые преимущества перед остальными видами. А при правильной эксплуатации автомобиля Вы не будете бояться поломок достаточно продолжительное время.

Почему маховики не прижились в автомобилях? / Хабр

Идея родилась при подготовке к гонкам Формулы-1, однако с переменным успехом выступила лишь на гонке «24 часа Ле-Мана».

В 2010 году во время 10-часовой гонки Petit Le Mans, проводящейся в городе Брэзелтон, шт. Джорджия, США, экспериментальный гоночный автомобиль компании Porsche 911 GT3 R Hybrid находился в первой 20-ке среди 45 автомобилей. В это время репортёры телевизионной сети Speed брали интервью у Марго Т. Оге, которая тогда была директором отдела транспорта и качества воздуха при агентстве по охране окружающей среды США.

Репортёры при каждой возможности обращали внимание зрителей на новый автомобиль Porsche. Гибридные автомобили для дорог общего пользования становились всё более привычными, и Оге постоянно подчёркивала «большую значимость» этого автомобиля, вкупе с энергетической независимостью и низкими углеродными выбросами. Именно таких целей и добивалось агентство.


В 2009 году командам F1 первые разрешили использовать гибридные системы. Команда Williams решила разработать гибрид с маховиком вместо химических аккумуляторов. Но эта система так и не вышла на трассу.

Однако, как и его ближайший гибридный родственник с гонок «Формула-1», эту модель 911 GT3 R не планировалось выпускать на улицы. Этот гибрид использовал маховик. Вместо совместного применения бензинового двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя с аккумуляторами, гоночная машина совместила нижнеклапанный шестицилиндровый ДВС с электромеханической системой хранения энергии на маховике.

Как выглядел маховик Williams Hybrid Power

Инженеры Porsche начали изучать применение гибридных систем в гонках в 2007 году. Примерно в то же время руководство F1 разрешило интеграцию гибридных технологий. С сезона 2009 года F1 позволила командам использовать умеренные гибридные системы рекуперации кинетической энергии (kinetic energy recovery system, KERS).

Williams открыла дочернюю компанию Williams Hybrid Power для разработки и полировки гибрида с маховиком. В 2010 году она организовала партнёрство с Porsche Motorsport для создания 911 GT3 R Hybrid

Большинство команд F1 разрабатывало системы рекуперации на основе аккумуляторов, однако команда Williams создала электромеханический маховик. В итоге из-за технических ограничений гонок команде Williams так и не довелось выставить эту машину на трассу. Интересно, что компания Chrysler также пыталась сделать гибридный автомобиль с ДВС/маховиком для Ле-Мана за 15 лет до этого, но и их разработка не дошла до гонок.

Audi успешно использовала гибридную систему с маховиком для машины R18 e-tron Quattro. Эта машина выигрывала Ле-Ман три раза подряд.

Однако Porsche в итоге купила лицензию на технологию Williams Hybrid Power, и вознамерилась адаптировать её для гонок на выносливость в модели 911 GT3 R Hybrid. Компания Audi также занялась внедрением маховика в свой всепобеждающий дизель-электрический прототип R18 e-tron Quattro. В прототипе использовался доработанный маховик производства британской компании GKN, делающей запчасти для автомобилей и самолётов. Она купила эту технологию у Williams ещё в 2014 году. Полученный гибрид с маховиком выиграл десятки гонок, включая и «24 часа Ле-Мана» в 2012, 2013 и 2014 годах.

Схема гибридной системы Audi R18 e-tron Quattro

Учитывая такой вклад производителей в спортивные автомобили, очень многие наблюдатели ожидали, что технология маховика через несколько лет перейдёт и на обычные автомобили. Но этого так и не произошло. Почему?

Высокооборотистый ускоритель

Вкратце автомобильная гибридная система с маховиком использует механическую энергию маховика для кратковременной дополнительной помощи двигателю внутреннего сгорания. На осях или в колёсах машины расположены электромоторы/генераторы. Они используют кинетическую энергию, которая в ином случае просто уходит в тепло при торможении колодками.

GT3 R Hybrid был создан для гонок на выносливость на знаменитом состязании «24 часа «Нюрбургринга»» в 2010 году

Но вместо того, чтобы отправлять эту энергию в химический аккумулятор для хранения и последующего использования, электричество используют для раскрутки маховика. Электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию вращения посредством инновационного магнитного материала (иногда это магнитный порошок), нанесённого на маховик. Чем больше энергии приходит, тем быстрее он крутится. Это, кстати, отличает его от гибридной системы с механическим маховиком, которую компания Nissan безуспешно пыталась разработать для Ле-Мана 2015 года.

Схема трансмиссии у GT3 R Hybrid. Красным обозначены компоненты маховика, силовая электрика и два мотора/генератора.

Количество энергии, которое можно снять с маховика, определяется его массой и скоростью вращения. Обычно он вращается со скоростями от 25 000 до 55 000 об/мин. Для преобразования хранящейся в маховике кинетической энергии обратно в электрическую вращающееся магнитное поле генерирует ток, идущий в обратном направлении, и энергия поступает на те же самые моторы/генераторы, что собирали её во время торможения.

Схема GT3 R Hybrid под другим углом

Как было упомянуто ранее, эти моторы могут располагаться прямо в колёсах. Или же такой мотор можно подсоединить к ведущему валу двигателя через бесступенчатую или другую трансмиссию. По запросу она соединяется с валом, забирает энергию у маховика и превращает её в кинетическую энергию, вращающую вал и ведущие колёса.

У обычного автомобиля на этом месте располагается пассажирское сиденье. У GT3 R Hybrid там стоит маховик.

Маховики часто сравнивают с конденсаторами, способными быстро накапливать и отдавать энергию. Сторонники этой технологии считают её преимуществами малый вес, стоимость и малое воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционными гибридами, использующими химические аккумуляторы.

Маховик 911 GT3 R был сделан из композитного углеволокна, и его диаметр равнялся 406 мм. Корпус маховика, также сделанный из углеволокна, располагался на месте пассажирского сиденья. Маховик отправлял и получал энергию от электрических моторов/генераторов по 80 л.с. (60 кВт), располагавшихся в обоих передних колёсах. Такая конфигурация позволяла улучшить управление автомобилем на поворотах.

Ёмкость маховика в машине Porsche составляла 0,2 кВт*ч. Он мог выдавать до 163 л.с. (122 кВт) на периоде до 6 секунд, помогая разгонять машину после поворотов или на длинных дистанциях – в зависимости от того, как водитель решал применить дополнительную энергию, нажимая на специальную кнопку на руле.

Общая мощность всей системы составляла 670 л.с. (500 кВт), а весила машина примерно 1300 кг. Маховик с корпусом весили порядка 47 кг – значительно меньше, чем аккумулятор у электрических гибридов. В целом машина весила на 104 кг больше, чем обычные гоночные Porsche GT3, вместе с которыми она ездила по треку.

В Porsche решили, что хранить энергию в маховике в условиях экстремальных гоночных нагрузок надёжнее, чем в литий-ионных аккумуляторах. В отличие от последних, маховик можно было полностью заряжать (т.е. разгонять до максимальной скорости) и разряжать (останавливать почти полностью) много раз в минуту без всяких побочных эффектов.

Благодаря относительно эффективному использованию горючего, не самый быстрый среди участников гонки 2010 года «24 часа «Нюрбургринга»» 911 GT3 R Hybrid лидировал восемь часов подряд. В гонке 2010 года Petit Le Mans машина пришла 18-й – сказался износ деталей.

В 2011 году она снова вышла на трассу, но потом в Porsche сконцентрировались на прототипе 919 Hybrid для чемпионата мира по автогонкам на выносливость.

Не быстрое, а медленное хранение и восстановление энергии

Переход на 919 Hybrid в частности был связан с тогдашним проектом суперкара от Porsche. Так утверждает президент и генеральный директор североамериканского подразделения Porsche Motorsport, Дэниел Армбрюстер.

«Примерно тогда мы уже начали работать над гибридным заряжаемым прототипом спортивного автомобиля 918 Spyder, — вспоминает он. – И в обоих моделях, 919 и 918, обнаружилось, что литий-ионные аккумуляторы обеспечивают наилучший баланс между сохранением энергии и мощностью питания».

Езда по дорогам общего пользования заключается в постоянном разгоне и торможении, что как раз подходит для рекуперативного торможения. Однако в таких условиях ни о каком быстром разгоне с максимальным ускорением от одного поворота до другого, как в гонках, речи не идёт. Вместо быстрого и интенсивного восстановления энергии, и последующего активного её сохранения, на передний план выходит сравнительно медленная генерация энергии, из-за чего главным становится вопрос её хранения.

«Гибридная технология с использованием маховика в 911 GT3 R Hybrid позволяла экономить топливо, что уменьшало время, проведенное на пит-стопе, по сравнению с соперниками, — поясняет Армбрюстер. – В гонках маховик работает эффективнее из-за постоянного резкого торможения и резкого разгона. Для такого режима отлично подходит кратковременное хранение энергии с мощной отдачей».

«Но у этой технологии есть свои недостатки. В целом, в маховике не получается хранить много энергии – только ту, что дало торможение, — говорит он. – Аккумулятор же способен стабильно и долговременно хранить энергию, и с этими показателями маховику не сравняться. Во многих местах Европы возможность разгоняться, не делая выбросов в атмосферу, оказывается важной. Поэтому решение на основе аккумуляторов представляется наилучшим вариантом».

И хотя Porsche отказалась от маховика из-за ограниченной ёмкости, Армбрюстер добавляет, что «нет сомнений в том, что 911 GT3 R Hybrid сыграла важнейшую роль, доказав применимость гибридной технологии в скоростных гонках».

Глен Паско, ведущий инженер Williams Advanced Engineering, говорит, что с сегодняшней точки зрения понятно, что быстрый захват и отдача энергии в системах с маховиком больше подходит для режимов езды с периодической пиковой нагрузкой.

«Кроме поездок по центру города цикл работы типичного пассажирского автомобиля не подходит под режим »разгон-торможение», свойственный маховикам, — говорит Паско. – Энергия, хранящаяся в маховике, постоянно теряется, а в химическом аккумуляторе она может храниться очень долго».

На автобусах

Принцип работы маховика от Williams всё же нашёл применение в городских условиях в 2015 году, когда GKN модифицировала эту систему для установки на

лондонские автобусы

. В гибридную систему Gyrodrive с маховиком входит тяговый двигатель, связанный с ведущим валом машины, электрический маховик, инвертер для мотора/маховика, и электронная система управления.

Эта система с различными вариациями использовалась в как в одноэтажных, так и в двухэтажных автобусах британского производителя Alexander Dennis. Однако Gyrodrive оказалась слишком большой и дорогой для легковых городских автомобилей (например, такси), которые постепенно переходят на аккумуляторы.

Глен Паско говорит, что в настоящее время в WAE не занимаются какими-либо маховиками. Однако он добавляет, что «мы работаем с широким спектром индустрий и тщательно изучаем требования клиентов, поэтому такая технология может найти своё применение в будущем».

Среди примеров применения могут оказаться и гонки, если их устроители позволят использовать подобные устройства. Хотя в настоящее время, судя по всему, их больше интересуют аккумуляторные гибриды и технологии быстрой зарядки. Сейчас WAE занимается разработкой топливных систем на водородных ячейках для больших самосвалов. Там рекуперативное торможение используется практически так же, как у маховиков.

Президент североамериканского подразделения Porsche Motorsport говорит, что его компания «постоянно оценивает, какие технологии дают наилучшее решение в конкретных ситуациях», и не отказывается заранее ни от каких подходов.

Армбрюстер объясняет, что в стратегию Porsche «входят ДВС, спортивные заряжаемые гибриды и полностью электрические машины. Также мы исследуем вопрос синтетического топлива, делающего ДВС уже существующих машин более дружественными к окружающей среде».

Иронично, что большая часть тех из нас, кто столкнётся с гибридными автомобилями с маховиками, будет ехать в машине в качестве пассажира, а не водителя. Также в разработке находятся статичные маховиковые системы. Немецкая компания Chakratec недавно развернула маховиковую систему хранения энергии в гостинице Premier Inn в Лейпциге, позволяющую сглаживать пиковые нагрузки на зарядные станции для электромобилей.

Но всего десять лет назад гоночные автомобили, оснащённые маховиками, лидировали в гонке «24 часа «Нюрбургринга»» и убедительно соперничали с более лёгкими GT3. В будущем инвестиции в эту технологию могут как облегчить эту систему, так и увеличить её энергетическую ёмкость, и вновь дать гонщикам маховики – в спорте, где редко что-то выбрасывают просто так.

Что такое маховик в автомобиле — назначение, устройство и принцип работы | Кроссоверы и Внедорожники

Маховик – неотъемлемая часть современных бензиновых или дизельных двигателей внутреннего сгорания. Несмотря на свою простоту, эта деталь играет очень важную роль в работе мотора – его нормальное функционирование без нее невозможно. Поговорим более подробно, зачем она нужна, как устроена и какие у нее могут возникнуть неисправности.

Что такое маховик в автомобиле и зачем он нужен

Маховик, по сути, представляет собой инерционный аккумулятор. Он накапливает в себе кинетическую энергию, которую порождает двигатель машины, а затем передает крутящий момент другим деталям и узлам транспортного средства чтобы те, в свою очередь, передали ее на колеса. По-научному эта деталь так и называется: маховичный накопитель энергии.

Маховик необходим в силу того, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают неравномерно. Невооруженным глазом это невозможно заметить, но между каждым тактом есть небольшой промежуток. Он составляет всего несколько миллисекунд. Если бы энергия передавалась от мотора к колесам напрямую, без участия маховика, подобные интервалы отразились бы на передвижении машины – она начала бы ехать с небольшими рывками. Маховик предотвращает возникновение подобной ситуации.

Еще одно назначение детали – стабилизация работы мотора. Во время воспламенения топливной смеси в цилиндрах могут происходить легкие рывки, неравномерно двигаться поршни. Если такое случилось хотя бы в одном из цилиндров, скажется и на остальных. Маховик за счет своего веса нейтрализует подобные отклонения. В результате вся цилиндровая группа работает более стабильно.

Следует отметить, что маховик применяют не только в автомобилях или других транспортных средств. Эта деталь необходима везде, где требуется стабилизация вращения. Так, ее издревле используют в самых различных механизмах (ярчайший пример – гончарный круг). Ей нашли применение даже на космических кораблях.

Устройство маховика в автомобиле

Простейший маховик состоит из двух частей:

• металлический диск;
• венец.

Диск представляет собой круглую пластину из прочного стального сплава. Венец – это кольцо с зубьями, которое надето на эту пластину. К диску с одной стороны подсоединен коленчатый вал, а с другой – корзина сцепления. Зубья венца соединены с шестерней, надетой на вал стартера.

Диск представляет собой круглую пластину из прочного стального сплава. Венец – это кольцо с зубьями, которое надето на эту пластину. К диску с одной стороны подсоединен коленчатый вал, а с другой – корзина сцепления. Зубья венца соединены с шестерней, надетой на вал стартера.

Таким образом, деталь находится между силовым агрегатом и трансмиссией.

Принцип работы маховика

Принцип работы маховика так же прост, как и его устройство. Он накапливает в себе кинетическую энергию вращения, а затем передает ее на трансмиссию. Однако высвобождение этой энергии происходит равномерно. Таким образом, на входном валу коробки передач (который, в конечном счете, крутит именно маховик) вращение получается равномерным и стабильным, без рывков и остановок на доли секунды. В результате транспортное средство передвигается и его колеса крутятся с постоянной скоростью.

Виды автомобильных маховиков

Наибольшее распространение получили следующие виды маховиков:

Наибольшее распространение получили следующие виды маховиков:

• сплошной;
• облегченный;
• двухмассовый.

Рассмотрим каждый из них более подробно.

СплошнойВторое название – одномассовый. Простейший вариант. Описание его конструкции и принципа действия приведены выше. Представляет собой сплошной металлический диск с надетым на него зубчатым венцом. Венец монтируют с использованием технологии напрессовки. Это обеспечивает очень прочную состыковку. Сам диск изготавливают из особого стального сплава, который способен выдержать очень большие нагрузки. Обычно сторона сплошного маховика, противоположная двигателю, выполняет роль ведущего диска сцепления, являясь одной из его составных частей.

Второе название – одномассовый. Простейший вариант. Описание его конструкции и принципа действия приведены выше. Представляет собой сплошной металлический диск с надетым на него зубчатым венцом. Венец монтируют с использованием технологии напрессовки. Это обеспечивает очень прочную состыковку. Сам диск изготавливают из особого стального сплава, который способен выдержать очень большие нагрузки. Обычно сторона сплошного маховика, противоположная двигателю, выполняет роль ведущего диска сцепления, являясь одной из его составных частей.

Такой тип конструкции – наиболее распространенный. Это объясняется его несложным устройством, простотой изготовления и невысокой ценой.

ОблегчённыйОчень напоминает сплошной. Чем же он отличается? Разница заключается в том, что масса перераспределена к краям. Обычно этого добиваются путем фрезерования участков диска, расположенных в близи центра. В некоторых случаях в них и вовсе вырезают отверстия. Иногда деталь перерабатывают по обратному принципу – ближе к центру оставляют больше массы, а края облегчают. Это несколько ухудшает разгон, зато гарантирует более стабильную работу двигателя и лучшую стабилизацию вращения во время передвижения.

Очень напоминает сплошной. Чем же он отличается? Разница заключается в том, что масса перераспределена к краям. Обычно этого добиваются путем фрезерования участков диска, расположенных в близи центра. В некоторых случаях в них и вовсе вырезают отверстия. Иногда деталь перерабатывают по обратному принципу – ближе к центру оставляют больше массы, а края облегчают. Это несколько ухудшает разгон, зато гарантирует более стабильную работу двигателя и лучшую стабилизацию вращения во время передвижения.

Облегченные варианты очень редко ставят на автомобили на заводе. Чаще всего маховик облегчают самостоятельно в ходе тюнинга.

Облегченная деталь имеет лучшие инерционные показатели, а значит, и лучший разгонный потенциал.

Главный недостаток этого типа маховиков – меньшая надежность и менее продолжительный срок службы. Стали в нем меньше, а нагрузки остаются прежними. Результат – более быстрое появление дефектов.

ДвухмассовыйСледующая разновидность – двухмассовый. Имеет более сложное устройство. Конструкция включает в себя не один, а два диска. Между собой они соединены системой пружин, зубцов и подшипников (их называют демпферами).

Следующая разновидность – двухмассовый. Имеет более сложное устройство. Конструкция включает в себя не один, а два диска. Между собой они соединены системой пружин, зубцов и подшипников (их называют демпферами).

Необходимость во втором диске возникает из-за того, что деталь, представляющая собой монолитный круг из стали, не может обеспечить абсолютно стабильное вращение. Во время работы в ней возникают так называемые крутильные колебания. Они генерируются не цилиндровой группой и коленвалом, а самим маховиком. Если включить в конструкцию второй диск, большая часть этих колебаний гасятся.

Двухмассовые устройства имеют целый ряд преимуществ перед сплошными. Вот основные:

• более стабильная работа двигателя, как следствие – более ровная езда;
• меньшее количество вибраций в области трансмиссии;
• более надежная защита трансмиссии от перегрузки;
• более мягкое переключение передач.

Однако устройство имеет один существенный недостаток, который обусловлен сложностью его конструкции. Им является меньшая по сравнению со сплошной деталью надежность. Система, соединяющая между собой диски, испытывает очень высокие нагрузки, в результате чего довольно быстро изнашивается. Итог – возникновение неисправностей.

Кроме того, двухмассовые конструкции дороже сплошных. Это тоже обусловлено сложностью их конструкции.

Двухмассовые детали можно установить и на автомобили, на которых изначально был сплошной маховик. Многие компании изготавливают эти узлы для различных марок машин (в качестве примера можно назвать фирму Валео).

Следует упомянуть, что существуют и другие типы маховиков (например, разработанный в 1960-х в СССР супермаховик). Но они так и не получили широкого распространения в автомобилестроении.

Возможные неисправности

Ниже представлены наиболее распространенные неисправности детали.

• Износ венца. Со временем зубцы на венце могут истереться, благодаря чему при запуске мотора стартер будет на них пробуксовывать. Завести авто будет проблематично – это получится не с первого раза.
• Нарушение центровки. Маховик должен быть установлен соосно кардану и диску сцепления. В противном случае при передвижении на транспортном средстве будет слышаться так называемое «биение».
• Износ диска. Часть детали, которая выполняет функции диска сцепления, подвержена наиболее серьезным нагрузкам. В результате этого она может истираться, на ее поверхности могут появляться заусенцы, углубления. Результат всего этого – сокращение размеров площади соприкосновения дисков трансмиссии и, как следствие, плохое сцепление. Еще один признак поломки – шум при передвижении автомобиля.
• Износ крепежа коленвала. Место, куда крепится коленчатый вал, со временем тоже изнашивается. В результате появляется люфт. Он приводит к появлению шума во время движения транспортного средства.

Все перечисленные поломки возникают у одномассовых или облегченных устройств. У двухмассовых также может возникнуть неисправность демпферов. Она чаще всего выражается в их износе. В результате этого часть конструкции, соединенная с коленвалом, передает не всю энергию на часть, которая является диском сцепления. Понять о том, что возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:

Все перечисленные поломки возникают у одномассовых или облегченных устройств. У двухмассовых также может возникнуть неисправность демпферов. Она чаще всего выражается в их износе. В результате этого часть конструкции, соединенная с коленвалом, передает не всю энергию на часть, которая является диском сцепления. Понять о том, что возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:

• шум, стук;
• появление так называемых плавающих оборотов;
• самопроизвольные «подтрагивания», возникающие на холостом ходу;
• повышение уровня вибрации при езде;
• рывки при переключении скоростей.

Ремонт маховика

Ремонту поддаются далеко не все неисправности. Устранить можно:

• износ венца;
• нарушение центровки.

Первая неисправность устраняется путем установки нового венца с цельными зубьями. Вторая – посредством центровки маховика. Для этого разбирают трансмиссию.

Если речь идет об износе диска сцепления или места крепления коленвала, то они «лечению» не поддаются. Единственный вариант в этом случае – установка новой детали.

Что касается поломки демпферов, то они вполне поддаются ремонту. Он возможен и в домашних условиях, в гараже. Но стоит оговориться, что такой ремонт под силу только опытному автомобилисту. Поэтому лучше доверить его сотрудникам автосервиса.

Подведем итог

Маховик – деталь автомобиля, которая отвечает за передачу крутящего момента с коленвала на сцепление. Он предназначен для его стабилизации. Кроме того, деталь стабилизирует работу двигателя. Конструкция устройства очень проста – оно представляет собой стальной диск с зубчатым венцом. Существуют и более сложные двухмассовые варианты. О поломке детали может говорить трудный запуск двигателя, «биение», стук, плохое сцепление.

Маховик: что это такое и зачем нужно?

Современные двигатели имеют множество деталей, от которых зависит качество их работы и пригодность в общем. Одним из таких элементов есть маховик. В нашем материале мы попытаемся выяснить какова роль маховика в механизме автомобиля и что такое двухмассовый маховик.

Маховик — это достаточно простая конструкция, которая устанавливается  в торцевой части коленчатого вала, недалеко от коренных задних подшипников. Сам по себе, маховик способен накапливать и отдавать кинетическую энергию, что способствует его применению в  роли конструкций, которые должны сглаживать неравномерность вращения коленчатого вала. Кроме того, маховики играют немаловажную роль в трансмиссии современных автомобилей, играя в них роль ведущих дисков сцепления.

Если говорить о самых простых маховиках, то они представлены до жути банальной и не усложненной конструкцией. Это качество служит как преимуществом, так и недостатком одномассовых маховиков. Они просто разбираются, но меньше служат.

Возможно вас интересует двухмассовый маховик к авто в Харькове. Заказать его или же любые другие детали для вашего автомобиля можно на сайте https://ukrparts. com.ua/. Он является одним из надежных поставщиков деталей в Украине.

А вот двухмассовые маховики более долговечны. Однако разобрать его не так уж и просто. Такой вид маховика все чаще устанавливается на современных автомобилях, поскольку имеет ряд преимуществ перед стандартными маховиками.

— применение двухмассового маховика снижает вибрации
— позволяет сделать процесс переключение передач более мягким и комфортным
— сохраняет трансмиссию от больших перегрузок
— снижает шум
— уменьшает потребление топлива автомобилем

Применение такого типа маховика позволяет продолжить срок эксплуатации деталей, которые находятся в непосредственном контакте с маховиком. Кроме того. Он позволяет сделать рабочий процесс более надежным.

Стоит отметить, что большинство современных автомобилей укомплектованные именно двухмассовым маховиком. Все потому, что он делает процесс более комфортным и безшумным.

Компания Volvo испытала маховиковый накопитель — ДРАЙВ

За счёт «керса» динамика четырёхцилиндровой модели оказалась на уровне аналогичной машины с «турбошестёркой», а именно опытный автомобиль ускорялся с нуля до сотни за 6,07 с. С отключённым керсом разгон занимал 7,68 с.

Втечение 2012–2013 гг. шведы испытывали в реальных условиях редкий тип гибридного привода: накопитель кинетической энергии на основе маховика — Flywheel KERS (или Flybrid KERS, так как партнёром по данному проекту является британская компания Flybrid Automotive, создававшая к сезону 2009 года механический керс для Формулы-1). В качестве тестового автомобиля выступал седан Volvo S60 T5, оснащённый четырёхцилиндровым турбомотором мощностью 258 л.с. Первые результаты тестов обнародовали ещё в прошлом году, но теперь, в марте 2014-го, стало известно больше подробностей технологии, и определились дальнейшие планы. Главный плюс: необычное устройство сокращает средний расход топлива на 25%, улучшает динамику, и всё это за четверть стоимости в сравнении с аналогичной по отдаче электрической гибридной установкой.

В отличие от химических аккумуляторов маховик слабо пригоден для длительного хранения энергии. Но зато он относительно дёшев и лучше всего работает в рваном городском ритме с частыми торможениями и разгонами. Здесь показан маховик-накопитель от Volvo в герметичном корпусе.

Это далеко не первый пример в индустрии, когда маховики приспосабливают для накопления кинетической энергии при торможении с тем чтобы на разгоне использовать её по назначению. Из относительно недавних примеров можно вспомнить экспериментальные кольцевые аппараты от Porsche. Но у шведов есть важное отличие в схеме. Немецкий «снаряд» обладал отдельно смонтированным в салоне маховиком. Раскручивал его электромотор, получавший ток от тяговых электродвигателей гибрида, работавших во время замедления как генераторы. У Volvo система чисто механическая.

Система KERS от Volvo и Flybrid. Интересно, что очень похожий набор, только с приводом от маховика и ДВС одной ведущей оси, британцы больше двух лет назад опробовали на среднеразмерном автобусе.

Маховик-накопитель Flybrid KERS связан с задней осью автомобиля через бесступенчатую трансмиссию Torotrack, сцепление и дифференциал. Во время замедления «волчок» раскручивается от колёс до скорости 60 000 оборотов в минуту. Причём для такой зарядки достаточно восьми секунд плавного торможения. Так набирается 150 Вт•ч. При ускорении автомобиля маховик отдаёт свою энергию колёсам, на короткое время развивая мощность до 80 л.с. И он же способен на скорости 110 км/ч поддерживать в одиночку движение автомобиля на протяжении 800 метров. Так что годится он не только для города.

Схема накопителя и трансмиссии, соединяющей его с задней осью автомобиля.

Компания напоминает, что сама экспериментировала с маховиковым типом KERS ещё в 1980-х годах. В роли опытного автомобиля выступал Volvo 260. Но три десятилетия назад применялся маховик из стали, что увеличивало вес системы и сильно ограничивало её возможности. Схему тогда признали нежизнеспособной. То ли дело теперь: нынешний «волчок» диаметром всего 20 сантиметров выполнен из углеродного волокна. Весит он около шести килограммов, но за счёт отменной прочности позволяет разгонять себя до высоких оборотов, таким образом достигается приличная ёмкость системы. А чтобы накопленная энергия зря не терялась, маховик помещён в вакуумированный кожух. Это позволяет сохранять высокие обороты до получаса — вполне достаточно для работы гибридной системы.

На одном маховике автомобиль далеко не уедет, зато «волчок» способен в течение нескольких секунд высокую мощность развивать или, наоборот, впитывать. Низкий вес (60 кг) — одно из преимуществ всей системы. Ведь только один аккумулятор гибридов может потянуть на 300 кг. Увы, блок Flybrid KERS недостаточно компактен, чтобы полностью поместиться под полом багажника. Но пока идут тесты, это не критично.

Вариант маховикового накопителя Flybrid, испытанный на Jaguar XF.

В британско-шведской системе бензиновый двигатель вращает лишь переднюю ось. «Мы первые производители, применившие технологию маховика на задней оси автомобиля, оснащённого двигателем внутреннего сгорания, приводящим передние колеса. Следующим шагом будет оценка того, как эта технология может быть реализована в наших будущих моделях», — заявил Дерек Крабб, вице-президент по силовым установкам Volvo Car Group. И уже сейчас ясно, что в данном виде устройство Flybrid едва ли будет применяться. Инженеры Volvo надеются со временем интегрировать аналогичный блок в обычный, передний привод. Специалисты Flybrid полагают, что серийный керс на легковушках появится в 2015–2017 гг. Более осторожные в прогнозах шведы называют 2020-й. Любопытно, что совместно с Flybrid над таким же проектом сейчас работает компания Jaguar Land Rover. Интерес проявляет и Lotus.

Маховик — это… Что такое Маховик?

Маховик со сферическими грузами, построенный по чертежам Леонардо да Винчи. Кадр из видео.

Маховик (Маховое колесо) — массивное вращающееся колесо, использующееся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии.

Также маховиком называют регулировочное колесо, похожее по форме.

Использование

Используется в машинах, имеющих неравномерное поступление или использование энергии, накапливая энергию, когда поступление энергии выше чем расход, и отдавая её, когда потребление превышает поступление энергии. Также используется в гибридном двигателе в качестве накопителя энергии и для рекуперативного торможения.

Часто функцию маховика выполняет массивный вращающийся элемент механизма. Такие как гончарный круг, массивные колеса водяной мельницы или массивные зубчатые колеса.

Помимо энергии, вращающийся маховик (как и любое вращающееся тело) обладает ещё и моментом импульса , с чем связано наблюдение гироскопического эффекта, заключающегося в прецессии оси вращения вокруг своего первоначального направления при появлении внешней силы, не совпадающей с направлением оси вращения.

Первым примером использования гироскопического эффекта можно считать изобретение игрушки «волчок» («йо-йо»).

Одним из первых применений гироскопического эффекта стал переход от стрельбы круглыми ядрами к продолговатым снарядам, вращение которых позволило сохранять их ориентацию в пространстве, а продолговатая форма -значительно увеличить их массу (болванка) или же разрывной заряд.

Маховиком является и ротор гироскопа, используемого в гирокомпасах и вообще в гироскопических устройствах ориентации в пространстве , в частности торпед (прибор Обри), ракет и космических аппаратов. Наиболее привычные примеры маховика- велосипедное колесо или вращающийся диск электро-проигрывателя виниловых пластинок.

Свойство маховика сохранять направление оси вращения используется в успокоителях качки корабля.

Физика

Кинетическая энергия вращения, накопленная во вращающемся теле (маховике), может быть рассчитана по формуле:

Маховик фабричной стационарной паровой машины

где:

Для простых форм маховика, известны конечные выражения момента инерции

Заменив в формуле для полого цилиндра, угловую скорость — на частоту вращения — по формуле

получим

История

Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, ветряных мельницах. Вероятно, одним из древнейших примеров использования маховика стала археологическая находка из Междуречья (в районе города Ур) — гончарный станок с диском из обожжённой глины, около метра в поперечнике и весом не менее центнера. Подобные изобретения неоднократно появлялись и в Китае.^[1]

Маховик со старой фабрики

Согласно американскому медиевисту Линну Уайту немецкий монах Теофил упоминает в своём трактате «О различных искусствах» несколько машин, в которых применяется маховик.^[2]

Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине для выравнивания движения и преодоления мертвых положений поршня^[3], и его современник Джеймс Пикард использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное^[4].

Использование маховика в качестве аккумулятора энергии ограничивается тем, что при превышении допустимой окружной скорости происходит разрыв маховика приводящий к большим разрушениям. Это вынуждает создавать маховики с очень большим запасом прочности, что приводит к снижению их эффективности.

Следствием этого является малая (по сравнению с другими видами аккумуляторов) удельная энергоёмкость.

В мае 1964 года Гулия Нурбей Владимирович подал заявку на изобретение супермаховика — энергоёмкого и разрывобезопасного маховика.

См. также

Ссылки

Примечания

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. ↑ Элла Цыганкова У истоков дизайна
4. ↑ Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine (англ.)

Маховик: равномерность и надежность работы двигателя

Двигатель внутреннего сгорания на сегодняшний день остается самым эффективным силовым агрегатом в автомобилях. С этим агрегатом можно преодолеть любое расстояние и насладиться путешествием, не тратя много времени на заправку топливного бака.

Однако для запуска мотора и обеспечения плавного ускорения он должен иметь особенную деталь. Это маховик. Рассмотрим, зачем он нужен в моторе, какие разновидности маховиков бывают, а также как правильно его эксплуатировать, чтобы он не вышел из строя раньше времени.

Что такое маховик двигателя автомобиля?

Если просто, то маховик двигателя это диск с зубчатым венцом. Он закрепляется на одном конце коленчатого вала. Эта деталь соединяет мотор и трансмиссию авто. Чтобы крутящий момент плавно передавался на соответствующую скорость КП, между механизмами устанавливается корзина сцепления. Она прижимает диск сцепления к элементам маховика, что позволяет передать крутящий момент от мотора на приводной вал коробки.

Принцип действия маховика двигателя

Маховик зафиксирован на коленчатом валу в непосредственной близости к коренному подшипнику. В зависимости от конструкции диска он компенсирует вибрации при вращении кривошипно-шатунного механизма. Многие современные маховики оснащены пружинным механизмом, который выполняет функцию демпфера при рывках двигателя.

Когда мотор находится в состоянии покоя, маховик используется для проворачивания коленвала. В этом случае он работает по принципу ручного стартера старых автомобилей (ручной рычаг вставлялся в специальное отверстие в моторе, что позволяло водителю провернуть коленвал и завести ДВС).

Конструкция маховика

Большинство маховиков не отличаются сложной конструкцией. Во многих автомобилях это сплошной увесистый диск с зубьями на торце. Крепится он к фланцу хвостовика коленвала при помощи болтов.

С увеличением мощности силовых агрегатов и повышением их максимальных оборотов возникла необходимость в создании модернизированных деталей, которые уже имеют сложную конструкцию. Их смело можно уже называть демпферным механизмом, а не обычной деталью.

Роль и место маховика в двигателе

В зависимости от конструкции помимо функции привода для трансмиссии маховик играет и другие роли:

• Смягчение колебаний при неравномерном вращении. Производители стремятся распределить время тактов в цилиндрах ДВС так, чтобы коленчатый вал вращался с минимальными рывками. Несмотря на это, крутильные колебания все равно присутствуют (чем меньше поршней в моторе, тем четче будет вибрация). Современный маховик должен максимально гасить такие колебания, чтобы предотвратить быстрый износ коробки передач. Для этого в его конструкции имеются несколько пружин разной жесткости. Они обеспечивают плавное увеличение усилий даже при резкой работе агрегата.
• Передача крутящего момента от мотора на ведущий вал коробки передач. Этот процесс обеспечивается благодаря корзине сцепления. В ней ведомый диск при помощи прижимного механизма плотно фиксируется на фрикционной поверхности маховика.
• Обеспечивает передачу крутящего момента от стартера на коленвал при старте двигателя. Для этой цели венец маховика оснащается зубьями, которые зацепляет шестерня стартера.
• Демпферные модификации обеспечивают инерционное усилие для развязки кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет плавно вывести поршни из мертвых точек (верхней или нижней).

Часто маховики изготавливаются достаточно увесистыми, благодаря чему они способны накапливать небольшое количество кинетической энергии, когда в цилиндре выполняется такт расширения. Данный элемент возвращает эту энергию обратно на коленвал, благодаря чему облегчается работа остальных трех тактов (всасывание, сжатие и выпуск).

Разновидности маховиков

Как уже говорилось, в старых автомобилях маховик был выполнен из чугунного диска, на торец которого напрессовывался зубчатый венец. С развитием автомобильной промышленности и увеличением мощностных характеристик силовых агрегатов были разработаны новые маховики, отличающиеся друг от друга эффективностью.

Из всех видов различают три:

• Одномассовые;
• Двухмассовые;
• Облегченные.

Одномассовые маховики

Большинство двигателей внутреннего сгорания оснащены именно такой модификацией маховиков. В основном такие детали изготавливаются из чугуна или стали. На месте крепления к хвостовику коленвала имеется большое отверстие, а на корпусе вокруг него сделаны монтажные отверстия для крепежных болтов. С их помощью деталь прочно фиксируется на фланце возле коренного подшипника.

С внешней стороны сделана площадка для контакта ведущего диска сцепления (фрикционная поверхность). Венец на торце детали используется только в случае старта двигателя.

В процессе изготовления на заводе такие диски балансируются, чтобы исключить дополнительные вибрации в процессе работы механизма. Баланс достигается благодаря удалению части металла с поверхности детали (чаще всего в ней высверливается соответствующее отверстие).

Двухмассовые маховики

Двухмассовый или демпферный маховик устроен более сложно. Каждый производитель старается улучшить эффективность таких модификаций, из-за чего конструкция разных моделей может отличаться. Основными элементами в таких механизмах являются:

• Ведомый диск. На нем закреплен зубчатый венец.
• Ведущий диск. Он закреплен на фланце коленвала.
• Гасители крутильных колебаний. Они расположены между двумя дисками и выполнены в форме стальных пружин разной жесткости.
• Шестерни. Эти элементы устанавливаются в более сложных маховиках. Они выполняют функцию планетарных передач.

Такие модификации значительно дороже классических сплошных маховиков. Тем не менее, они облегчают работу трансмиссии (обеспечивают максимальную плавность) и предотвращают ее износ из-за толчков и колебаний во время движения автомобиля.

Облегченные маховики

Облегченный маховик это разновидность одномассового аналога. Единственным отличием этих деталей является их форма. Для снижения массы на заводе убирается часть металла с основной поверхности диска.

Такие маховики используют для тюнинга машин. Благодаря меньшему весу диска мотору легче выйти на максимальные обороты. Однако такая модернизация всегда производится вместе с другими манипуляциями с мотором и трансмиссией.

В обычных условиях подобные элементы не устанавливаются, так как они немного дестабилизируют работу мотора. На повышенных оборотах это не так ощутимо, а вот на низких могут возникнуть серьезные проблемы и неудобства.

Эксплуатация маховика и возможные неисправности

По большему счету, маховик – один из самых надежных элементов двигателя. Чаще всего его рабочий ресурс идентичен ресурсу силового агрегата. В зависимости от материала и производителя данные детали отхаживают 350 тысяч километров и более.

Самая проблемная часть маховика – зубья на венце. Ресурс данного элемента напрямую зависит от исправности стартера. Зуб от частого использования стартера может сломаться или просто износиться. Если произошла подобная поломка, то можно купить новый венец и установить вместо старого. В этом случае весь диск нужно снять с двигателя, а после ремонта устанавливают обратно, только с использованием новых болтов.

Еще одной распространенной поломкой маховика является перегрев фрикционной поверхности. Обычно это происходит в процессе неправильной эксплуатации автомобиля, связанной с нарушением правил переключения передач (например, не до конца выжимается педаль сцепления).

Из-за перегрева диск может деформироваться или на нем могут появиться трещины. Одним из симптомов такой неисправности является постоянное биение сцепления в определенном диапазоне оборотов. Также это сопровождается сильной вибрацией. Если водитель сжег сцепление и его сразу заменили на новое, маховик нет необходимости менять.

Двухмассовые модели выходят из строя немного чаще, так как в их конструкции имеется больше дополнительных деталей. Может лопнуть пружина, произойти утечка смазочного материала или выйти из строя подшипник (это происходит крайне редко, но имеет место в данном перечне).

Еще одной причиной износа маховика является несвоевременная замена фрикционного диска сцепления. В этом случае заклепки будут царапать поверхность детали, последствия чего ни чем не устраняются, только заменой детали.

Манера вождения тоже может сказаться на ресурсе маховика. Например, если на длинной дистанции водитель ведет машину с пониженными оборотами, вибрация от агрегата усиливается, что может вывести из строя элементы крепления маховика. Некоторые автомобилисты заводят и глушат мотор, не выжимая педаль сцепления.

Обслуживание маховика отдельно не проводится. В основном эта процедура производится во время замены сцепления. В этом случае проводится визуальный осмотр детали. При отсутствии дефектов ничего не предпринимается. Если слышен скрежещущий звук, то обязательно нужно отбуксировать машину на СТО, чтобы износившийся фрикционный диск не поцарапал поверхность маховика.

Можно ли ремонтировать и восстанавливать маховик?

Данный вопрос чаще всего касается двухмассовых маховиков. Если вышел из строя сплошная модификация, ее только меняют на новую. Стандартная деталь стоит не сильно дорого, чтобы задаваться таким вопросом.

Однако дорогостоящие демпферные модификации часто вызывают подобные рассуждения. Некоторые специалисты шлифуют фрикционную поверхность, чтобы удалить образовавшиеся царапины из-за изношенного диска сцепления. В большинстве случаев такой ремонт не приносит желаемого результата. Тонкая фрикционная поверхность от высоких нагрузок может лопнуть, что повлечет за собой не только замену маховика, но и ремонт сцепления.

Некоторые кооперативные СТО предлагают отремонтировать дорогостоящий маховик за умеренную плату. Однако это тоже сомнительная процедура. Дело в том, что кроме венца ни одна деталь маховика не продается отдельно. По этой причине подобные «восстановительные» работы имеют сомнительный характер.

В заключение стоит обратить внимание, что при бережном использовании сцепления и размеренном стиле вождения проблем с маховиком не возникнет. Если машиной редко пользуются, то можно задуматься над установкой демпферного маховика. В остальных случаях более надежными окажутся сплошные аналоги.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

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.

Связано: 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 на протяжении большей части 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 приведет 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 поддерживать вращение вала даже после того, как вы отпустите ручку.

Не только для Momentum

В автомобилях 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 с автоматической коробкой 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.

Почему гибридная система с маховиком так и не стала популярной в дорожных автомобилях?

Увеличить / Почему гибрид с маховиком так и не стал популярным в дорожных автомобилях?

Когда съемочная группа телеканала Speed ​​Network взяла интервью у Марго Т. Оге, тогдашнего директора Управления транспорта и качества воздуха Агентства по охране окружающей среды, во время 10-часовой гонки серии Petit Le Mans 2010 на Road Atlanta, экспериментального 911 GT3 R Porsche. Гибридный гоночный автомобиль занял позицию в первой двадцатке среди 45 автомобилей.

Съемочная группа использовала любую возможность, чтобы привлечь внимание к присутствию нового Porsche. Гибридные уличные автомобили становятся мейнстримом, и Оге неоднократно упоминал «дорожную актуальность», наряду с энергетической независимостью и низким уровнем выбросов углерода, как императивы Агентства по охране окружающей среды.

Но, как и его аналогичные новые собратья гибридных гоночных автомобилей Формулы-1, этот особый 911 GT3 R не был уличным гибридом. Это был «маховик-гибрид». Вместо параллельных систем привода бензинового двигателя / электродвигателя, совмещенных с аккумулятором, гоночный 911 сочетал в себе плоский шестицилиндровый двигатель внутреннего сгорания с электромеханической системой накопления энергии маховиком.

Инженеры Porsche Motorsports начали исследовать гибридные системы для гонок в 2007 году. Примерно в то же время F1 решила интегрировать гибридные технологии. Начиная с сезона 2009 года, F1 разрешила своим командам использовать мягкие гибридные системы, называемые системами рекуперации кинетической энергии (KERS).

Большинство команд F1 разработали KERS, использующие батареи, но команда Williams F1 создала электромеханическую систему маховика. В конечном итоге Williams не участвовала в гонках по этой системе из-за технического регламента Формулы-1.(Интересно, что Chrysler пытался построить гибридный гоночный автомобиль, работающий на природном газе и маховике, для Ле-Мана 15 лет назад, но эта программа так и не дошла до гонок.)

• В 2009 году командам F1 было впервые разрешено использовать гибридные системы. Команда Williams F1 решила разработать такой, в котором в качестве накопителя энергии использовался маховик вместо химической батареи или конденсатора.Однако в Формуле 1 эта система никогда не использовалась.

• Так выглядел маховик Williams Hybrid Power.

• Уильямс основал дочернюю компанию Williams Hybrid Power для разработки и усовершенствования гибрида с маховиком.В 2010 году она объединилась с Porsche Motorsport для создания 911 GT3 R Hybrid.

• Затем Audi успешно использовала гибридную систему с маховиком в своем R18 e-tron Quattro. Эта машина выиграла бы Ле-Ман трижды подряд.

• Иллюстрация гибридной системы Audi R18 e-tron Quattro.

Тем не менее, Porsche в конечном итоге лицензировал концепт у Williams Hybrid Power и приступил к адаптации его для гонок на выносливость в 911 GT3 R Hybrid. Audi тоже попробовала маховик в своем непобедимом дизель-электрическом прототипе R18 e-tron Quattro. В прототипе Audi использовалась система, доработанная британским поставщиком автомобилестроения и авиакосмической промышленности GKN, который приобрел Williams Hybrid Power в 2014 году.Этот гибридный гонщик с маховиком выиграл десятки гонок, в том числе «24 часа Ле-Мана» в 2012, 2013 и 2014 годах.

Учитывая эти громкие программы гоночных заводов, приуроченные к Формуле-1 и гонкам спортивных автомобилей, многие, если не большинство случайных наблюдателей, ожидали, что гибридная технология с маховиком перейдет на серийные автомобили в течение нескольких лет.

Этого никогда не было. Как придешь?

Усилитель высоких оборотов

Проще говоря, гибридная система с автомобильным маховиком использует мощность механического двигателя с маховиком для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания на короткие периоды времени.Электродвигатели / генераторы, расположенные на колесах или осях транспортного средства, вырабатывают электричество, полученное из кинетической энергии, которая в противном случае теряется в виде тепла, когда фрикционные тормоза замедляют транспортное средство.

Но вместо того, чтобы передавать энергию химической батарее для хранения и повторного использования, электричество используется для приведения в действие маховикового двигателя. Электрическая энергия передается вращающейся кинетической энергии новым магнитным материалом (иногда магнитным порошком), встроенным в маховик. Чем больше энергии приложено, тем быстрее он вращается.(Примечание: это отличается от гибридной системы с механическим маховиком, которую Nissan безуспешно пытался разработать для своего гоночного автомобиля Le Mans 2015 года.)

Масса маховика и скорость его вращения — обычно от 25 000 до 55 000 об / мин или более — определяют доступность энергии, которую он может высвободить. Для преобразования кинетической энергии, накопленной в маховике, обратно в электрическую энергию, вращающееся магнитное поле генерирует ток в обратном направлении (путем инвертирования полярности приложенного напряжения), и мощность подается на тот же двигатель / генераторы, которые собирали энергию во время исходное событие торможения.

Как уже отмечалось, двигатели-генераторы могут быть расположены у колес. В качестве альтернативы, двигатель с маховиком может быть соединен с приводным валом двигателя через бесступенчатую трансмиссию (CVT) или другую муфту. При необходимости он соединяется с карданным валом, забирая потенциальную энергию от маховика и преобразуя ее в кинетическую энергию, приводящую в движение карданный вал и ведущие колеса.

Моторы

с маховиком часто сравнивают с конденсаторами, способными быстро накапливать и выделять энергию.Сторонники ссылаются на вес, стоимость и экологические преимущества по сравнению с традиционными гибридами с химическими батареями.

• GT3 R Hybrid был создан для участия в гонках на выносливость 24 Нюрбургринга 2010 года, проводимых на знаменитой трассе.

• Иллюстрация трансмиссии GT3 R Hybrid сверху вниз.Компоненты, отмеченные красным, — это гибридная система с маховиком, силовая электроника и два блока электродвигателя / генератора.

• Еще один взгляд на трансмиссию GT3 R Hybrid.

• В дорожном автомобиле это будет сиденье переднего пассажира.В GT3 R Hybrid он был зарезервирован для маховика.

В 911 GT3 R в качестве маховика двигателя использовался композитный маховик из углеродного волокна диаметром 16 дюймов (406 мм). Установленный в коробке из углеродного волокна там, где пассажирское сиденье будет в дорожном 911, двигатель с маховиком получал энергию от электродвигателя / генератора мощностью 80 л.с. (60 кВт) на каждом переднем колесе и передавал ее на него.Конфигурация позволила Porsche включить векторизацию крутящего момента для улучшения управляемости / тяги при ускорении от вершины поворота.

Двигатель с маховиком в гоночном автомобиле Porsche имел мощность 0,2 кВтч. Он мог выдавать 163 л.с. (122 кВт) в течение шести секунд, обеспечивая ускорение при выходе из поворотов или при прохождении, в зависимости от того, как и когда водитель решил применить дополнительную мощность с помощью кнопки на рулевом колесе.

Автомобиль имел общую мощность системы около 670 л.с. (500 кВт) и весил около 2 866 фунтов (1300 кг).Сообщается, что маховик и опорная конструкция весили около 103 фунтов (47 кг), что значительно легче, чем гибридная аккумуляторно-электрическая установка. В целом, автомобиль весил на 230 фунтов (104 кг) больше, чем обычные автомобили Porsche GT3, с которыми он делил трассу. Рекламное объявление

Porsche считал хранение на маховике более долговечным, чем литий-ионные батареи, в экстремальных циклах зарядки / разрядки во время гонок. В отличие от аккумуляторной батареи, мотор-маховик мог полностью заряжаться (разгоняться до максимальной скорости) и разряжаться (замедляться до почти полной остановки) несколько раз в минуту без каких-либо побочных эффектов.

Благодаря своей относительной топливной экономичности — если не абсолютной скорости — 911 GT3 R Hybrid фактически лидировал в гонке «24 часа Нюрбургринга» 2010 года в течение восьми часов, прежде чем сошел с дистанции. В Пти-Ле-Ман 2010 года машина в конечном итоге финишировала 18-й, хотя истощение помогло.

Он снова участвовал в гонках в 2011 году, но впоследствии был отложен, поскольку Porsche сконцентрировался на своем прототипе гоночного образца 919 Hybrid World Endurance Championship.

Медленное, не быстрое восстановление и хранение энергии

По словам Даниэля Армбрустера, президента и генерального директора Porsche Motorsport North America, изменение в гонках Porsche 919 Hybrid, ориентированного на Ле-Ман, отчасти было связано с его проектом современного дорожного суперкара.

«Примерно в то время уже велась работа над подключаемым гибридным суперкаром 918 Spyder», — вспоминает он. «В обоих случаях [919/918] было обнаружено, что литий-ионные батареи предлагают лучший баланс сохранения энергии и подачи энергии для их соответствующих целей».

Несмотря на рутинную природу остановки-старта — и, следовательно, возможность сбора энергии рекуперативного торможения — уличное вождение не характеризуется необходимостью спринта от вершины поворота к вершине поворота, торможения и ускорения с максимально возможными темпами, как в гонках.Спрос на быстрое, интенсивное восстановление энергии и последующее развертывание заменяется требованием более медленного производства и развертывания электроэнергии, смещая акцент на хранение энергии. Рекламное объявление

«Гибридная технология с маховиком в 911 GT3 R Hybrid позволила сэкономить топливо и, следовательно, снизить потребность в пит-тайме по сравнению с автомобилями, с которыми она конкурировала», — поясняет Армбрустер. «В гонках можно более эффективно использовать маховик из-за частого резкого торможения и ускорения, которые хорошо сочетаются с возможностью кратковременного накопления энергии и высокой выходной мощностью этой технологии.

«Но технология не обошлась без проблем. В общем, маховик не накапливает много энергии, только энергию торможения», — говорит он. «Батарея способна обеспечить очень стабильное долгосрочное хранение энергии, с которым просто не может сравниться маховик. Для дорожного использования, где важна способность управлять автомобилем по требованию без локальных выбросов, что становится все более и более актуальным в некоторых частях Европы. , решение на базе аккумуляторных батарей — лучший вариант гибридной трансмиссии ».

В то время как ограниченный объем памяти гибрида с маховиком ограничивал возможности Porsche, Армбрустер добавляет, что «нельзя отрицать, что 911 GT3 R Hybrid сыграл ключевую роль в доказательстве того, что гибридная технология нашла применение в высокопроизводительных спортивных автомобилях.«

Оглядываясь назад на то время, с сегодняшнего дня, Глен Паско, главный инженер-конструктор Williams Advanced Engineering (WAE), говорит, что быстрое улавливание и высвобождение энергии системами двигателя с маховиком лучше подходит для приложений с пиковым циклом.

«Помимо использования в центре города, рабочий цикл типичного легкового автомобиля не соответствует повторяющемуся принципу« старт-стоп », который лучше всего подходит для технологии маховика», — говорит Паско. «Накопленная энергия в маховике всегда истощается, в отличие от химической батареи, которая может сохранять свой уровень заряда в течение очень длительного периода времени.«

В автобусах

Базовая концепция гибридного маховика

Williams действительно достигла центров городов в 2015 году, когда GKN модифицировала систему для лондонских автобусов. Гибридная система GKN Gyrodrive с маховиком включала тяговый двигатель с приводом от ведущего моста транспортного средства, электрический маховик, инвертор для блока двигатель / маховик и электронную систему управления.

Система и последующие вариации использовались в автобусах британского производителя Alexander Dennis как в одно-, так и в двухэтажных моделях автобусов.Тем не менее, система маховика Gyrodrive считалась слишком большой и дорогой для городских автомобилей (такси), в которых использовались различные стратегии использования аккумуляторов.

Реклама

Глен Паско говорит, что в настоящее время WAE специально не дорабатывает какие-либо системы маховиков, но добавляет, что «поскольку мы работаем в широком спектре отраслей и подробно изучаем требования наших клиентов, эта технология может быть подходящей для определенных приложений в будущем.«

Это может включать гонки, если гоночные серии / санкционирующие органы разрешат такие устройства, хотя текущий интерес, похоже, больше связан с разработкой гибридных аккумуляторов и быстрой зарядки. В настоящее время WAE занимается разработкой водородных топливных элементов для больших карьерных самосвалов, используя рекуперативное торможение почти так же, как и в системах с маховиком.

Президент Porsche Motorsport North America говорит, что компания «всегда оценивает, какие технологии предлагают лучшее решение для текущей ситуации», не исключая какого-либо единственного подхода.

Армбрустер объясняет, что стратегия Porsche «включает в себя силовые агрегаты внутреннего сгорания, спортивные гибридные модели и полностью электрические автомобили … Мы также исследуем разработку синтетического топлива, которое предлагает экологически безопасный подход к автомобилям внутреннего сгорания, которые уже находятся в эксплуатации. »

По иронии судьбы, гибриды маховиков, с которыми большинство из нас сейчас сталкивается, лежат в транспортных средствах, в которых мы едем (автобусы, поезда, корабли), а не на машине. И статические системы маховиков также находятся в стадии разработки; В Германии компания Chakratec только что установила в отеле Premier Inn в Лейпциге систему хранения с маховиком, предназначенную для управления пиковой нагрузкой на зарядные устройства для электромобилей.

Но около десяти лет назад гоночные автомобили с маховиком и двигателем лидировали на Нюрбургринге 24 и достойно конкурировали с более легкими автомобилями GT3. Дальнейшие инвестиции могут облегчить и потенциально улучшить емкость накопления энергии в таких системах, снова объединяя драйверы и маховики в спорте, который редко все выбрасывает.

Важность обслуживания двухмассового маховика в автомобиле

Отправлено 27 июня 2018 г. | Автор: wpcars

Ваш автомобиль состоит из сотен деталей, которые работают вместе, чтобы обеспечить максимально плавное и стабильное вождение.Некоторые детали выполняют защитные функции, которые позволяют вашему двигателю прослужить столько, сколько запланировано. Одной из таких деталей является двухмассовый маховик . В этой статье мы подробнее поговорим о том, что делает двухмассовый маховик, как распознать, когда он выходит из строя, и что вы можете сделать, чтобы обеспечить надежность своего автомобиля.

Что делает двухмассовый маховик (DMF) для вашего автомобиля?

Двухмассовый маховик ( DMF ) обычно используется в автомобилях с механической коробкой передач или .Установленный ближе к концу коленчатого вала , он обладает защитными качествами, которые сохраняют другие детали в целости и сохранности и защищают от вибрации двигателя . Деталь называется «двухмассовый маховик», потому что включает два отдельных маховика , которые независимы друг от друга; один соединяется с двигателем, другой — с первичным валом коробки передач. в середине этих двух частей находится катушек , которые предназначены для поглощения некоторой резкой вибрации двигателя, чтобы коробка передач могла работать более эффективно с течением времени и не выходила из строя.

Если DMF выйдет из строя сам , то вы столкнетесь с серьезными проблемами производительности вашего автомобиля и даже значительными повреждениями. Уход за этой деталью крайне важен для обеспечения качества, надежности и долговечности вашего автомобиля.

Что способствует возникновению проблем с ДМФ?

Итак, что вызывает проблемы с двухмассовым маховиком? Полезно знать, что может вызвать такие проблемы, поскольку тогда вы сможете более активно их предотвращать. Поскольку эта деталь обычно не выходит из строя сама по себе, уникальные привычки водителя и условия могут значительно способствовать ее преждевременному износу и выходу из строя.

Привычки вождения

Механические трансмиссии непросто освоить; они требуют постоянной координации и внимания во время вождения. Если водитель неосторожен, он может серьезно повлиять на DMF, не переключая понижающую передачу в подходящее время, позволяя автомобилю оставаться на высоких передачах в течение длительных периодов времени. По этой причине многих водителей тянет к АКПП .

Условия движения

Другой способ повредить DMF, наряду с неправильными методами переключения передач, — частое вождение в условиях интенсивного движения или городских поездок.Постоянная остановка и движение , задействованный в этих конкретных условиях движения, не только заставляет водителя быть более внимательным к правильному переключению передач, но и добавляет дополнительную нагрузку на ваш двигатель.

Предупреждающие признаки отказа DMF

Если у вас есть автомобиль с механической коробкой передач, автомобиль с высоким крутящим моментом или дизельный двигатель, важно помнить о предупреждающих признаках отказа двухмассового маховика. Надеюсь, вы сами никогда не столкнетесь с этой проблемой; но если вы это сделаете, вот на что вам следует обратить внимание:

• Сильная вибрация
• Странные шумы
• Пробуксовка сцепления

Эти предупреждающие знаки относятся к любому водителю, и их следует немедленно устранить.Важно не допускать, чтобы такие тревожные симптомы оставались без внимания, поскольку чем дольше сохраняется проблема, тем больший ущерб будет нанесен вашей коробке передач, что в конечном итоге приведет к неработоспособности вашего автомобиля.

Что можно сделать для решения этой проблемы в автомобиле

Поддержание автомобиля в оптимальном рабочем состоянии требует от водителя нескольких вещей, особенно если ваш автомобиль подвержен воздействию DMF. Правильное обслуживание DMF означает, что вам нужно будет со временем сотрудничать с автомобильными экспертами , а также корректировать свои собственные привычки и поведение во время вождения, чтобы продлить срок службы детали.Вот несколько советов, которые помогут вам обслуживать DMF и предотвратить сбой или повреждение трансмиссии:

• Измените свои привычки вождения, чтобы лучше предотвратить отказ DMF
• Нанять специалиста
• Проведите тщательную дифференциальную диагностику
• Используйте качественные детали для замены DMF

Соблюдение этих рекомендаций поможет вам поддерживать автомобиль в надежном состоянии в течение долгого времени и значительно продлит срок службы различных деталей, включая двухмассовый маховик.

Чем мы можем вам помочь

В Louden Motor Cars мы знакомы с общими проблемами, с которыми сталкиваются водители при работе с двухмассовым маховиком. В Даллас , University Park , Highland Park , Irvin g и Coppell, TX , имеется большое количество автомобилей с дизельными двигателями и механической трансмиссией, что увеличивает потребность в знаниях автомобильных экспертов. проблем с DMF, в том числе о том, как правильно их диагностировать и лечить.Как эксперты в немецких автомобилях более 4 десятилетий, наши клиенты признают наш высокий уровень квалификации, внимание к деталям и отличное обслуживание клиентов. Если вы хотите узнать больше о подверженности вашего автомобиля неисправности DMF или записаться на диагностику, пожалуйста, немедленно позвоните нам.

Может ли технология маховика вытеснить аккумулятор из гибридов автомобилей? | Физика

Рассмотрим гибридный автомобиль. На полпути между традиционным двигателем и полностью электрическим Nissan Leaf или Volkswagen e-Up !, они — дань уважения экологичному автомобилестроению.Сохраняя обычный дизельный двигатель, они могут собирать кинетическую энергию от тормозного движения автомобиля и использовать ее для питания дополнительного электродвигателя.

Но производство аккумуляторов требует больших затрат энергии, а вес аккумуляторной батареи может увеличить массу автомобиля более чем на 50 кг, что означает повышенное потребление топлива — хотя гибриды по-прежнему получают больше миль на галлон, чем обычные версии того же модели.

Тогда есть вопрос эффективности использования топлива — вы переходите от кинетической энергии к электрической, химической (аккумуляторной) энергии и обратно каждый раз, когда вы используете систему.Кинетическая энергия, которая в противном случае была бы потеряна в виде тепла при торможении, преобразуется в электричество генератором, который заряжает аккумулятор, а затем преобразуется обратно в кинетическую энергию.

Конверсионные потери неизбежны. А утилизация батарей создает собственные проблемы для окружающей среды.

Однако батареи — не единственный способ накапливать кинетическую энергию. Гибридные автомобили можно делать с маховиками вместо аккумуляторов. В этих «флайбрайдах» кинетическая энергия, восстанавливаемая при торможении, раскручивает маховик.Восстановленная кинетическая энергия накапливается в прялке и высвобождается при ускорении. Количество энергии, запасаемой маховиком, зависит от его массы и скорости, с которой он вращается; прототипы обеспечили прирост в 80 л.с.

По сравнению с батареями, маховики предлагают перспективу повышения эффективности использования топлива: энергия остается в механической форме, а не превращается из механической в ​​электрическую в химическую, поэтому потери при преобразовании снижаются. Маховики легкие, обычно 6-8 кг.(Чтобы обеспечить мощность до 60 киловатт, несмотря на их малую массу, они вращаются с подобной центрифуге скоростью до 60 000 об / мин.) И они не представляют так много сложных проблем, когда дело доходит до утилизации.

В 2010 году компания Porsche установила маховик в свой 911 GT3 RS Hybrid. Год спустя Jaguar продемонстрировал свой прототип гибридного XF с маховиком, обещая повышение топливной экономичности на 20%. Затем в 2012 году гибрид Audi Sport с маховиком, R18 e-tron quattro, стал первым гибридным автомобилем, выигравшим легендарную 24-часовую гонку на выносливость в Ле-Мане.В 2013 году Volvo объявила, что ее прототип гибрида с маховиком может обеспечить снижение расхода топлива на 25%.

Отлично. Итак, когда мы сможем водить машину?

Ну, если вы водитель автобуса, то уже можете. Автобусы в Лондоне (а вскоре и в Северной Ирландии) используются, чтобы опробовать эту технологию. Но купить флайбридный автомобиль пока нельзя.

Компания Jaguar приостановила исследования маховиков. В Jaguar мне сообщили, что решение было принято, поскольку производственные возможности были ограничены «проблемами упаковки и стоимостью».По данным Flybrid Automotive, британской компании, которая изобрела маховик, Jaguar считает, что такой автомобиль был бы рентабельным только в том случае, если бы продавалось не менее 60 000 автомобилей в год, а на данный момент инфраструктура для производства такого количества приводов маховика недоступна.

Porsche решил, что система маховика недостаточно «энергоемкая» для легкового автомобиля. Volvo сообщила мне, что ее исследования по гибридным маховикам находятся на продвинутой стадии разработки — флайбриды описываются как интересная возможность, но не будут реализованы в срок поставки.

Означает ли это, что раннее обещание о маховике… ну, полетело?

Может и нет. Ранее в этом месяце производитель под названием Torotrak купил Flybrid Automotive и объявил, что в течение пяти лет мы можем покупать флайбриды для дороги. «Механические маховики имеют долгий срок службы и обладают хорошей устойчивостью к вибрации, температуре и циклам зарядки / разрядки», — говорит мне Тобиас Кничел из Flybrid. «В отличие от батарей, вы можете заряжать [маховик] и замедлять его почти так часто, как захотите.У вас не будет снижения производительности в течение срока службы ».

Flybrids также могут быть сравнительно дешевыми для покупки. Если производителя можно убедить производить компоненты маховика в больших объемах, цена автомобиля может составить около одной трети гибридной аккумуляторной батареи.

Итак, когда Книхель думает, что мы увидим их в продаже? »По моим оценкам, мы увидим дорожные автомобили незадолго до 2020 года; 2018 или 2019 ».

Звучит многообещающе. Могут ли флайбриды конкурировать с гибридными батареями? Роб Тринг из факультета авиационной и автомобильной техники Университета Лафборо задается вопросом, справедлив ли это вопрос.«Маховики — хороший способ накопления энергии. Но что касается сравнения их с батареями — это все равно, что сравнивать бензин и дизельное топливо. У обоих есть свои достоинства», — говорит он. «Маховики имеют меньшую удельную энергию по сравнению с батареями, но их удельная мощность выше».

Это означает, что маховики могут высвобождать накопленную энергию намного быстрее, чем батареи. Таким образом, несмотря на то, что они не могут хранить столько энергии при одинаковом весе, они могут действительно отлично подходить для езды по центру города, характеризующейся короткими расстояниями и бесконечными остановками.

С другой стороны, эта более низкая плотность энергии означает, что маховик не доставит вас во Францию ​​- вам придется использовать главный двигатель большую часть времени. «Вы бы никогда не создали флайбрид, который мог бы проехать с выключенным двигателем, скажем, 50 миль», — говорит Кничел.

Итак, увидит ли оставшееся десятилетие битву гибридов, в которой маховики будут сражаться с батареями? Сомнительно. Аккумуляторы остаются проблематичными во многих отношениях, но инновации в области аккумуляторов продолжаются: возможно, даже кузов автомобиля может быть адаптирован для хранения энергии.

Toyota, производитель флагманского гибрида Prius, не планирует разрабатывать флайбриды. «Мы изучили все модели еще в 1960-х и 70-х годах и решили использовать аккумуляторные [гибридные] дорожные автомобили и конденсаторы для гонок».

Ричард Сеймур из Toyota сказал мне: «Мы думаем, что аккумуляторы — лучшее решение с точки зрения экономии и выбросов. И большинство компонентов наших аккумуляторов подлежат переработке».

Решение может заключаться в том, чтобы включить в ваш будущий гибрид обе формы хранения — аккумулятор для длинных дисков и маховик для коротких.

Стоит ли модернизировать облегченный маховик двигателя?

Увеличение мощности с помощью чего-то вроде турбокомпрессора — довольно распространенная идея. Но некоторые модификации направлены не на повышение производительности, а на более тонкую настройку характера автомобиля. Вы можете, например, установить короткий переключатель или поменять местами передаточные числа трансмиссии. Или вы можете поставить своей машине более легкий маховик двигателя или двухмассовый маховик. Но стоит ли рассматривать этот мод?

Для чего нужен маховик двигателя?

Прежде чем мощность вашего двигателя перейдет на ведущие колеса, она должна пройти через дифференциал и трансмиссию.И если вы не управляете автоматической коробкой передач с гидротрансформатором, между трансмиссией и двигателем будет сцепление. Трансмиссию и диск сцепления соединяет маховик, прикрепленный к коленчатому валу двигателя, поясняют AutoGuru и Car and Driver . Как сообщает 2CarPros , автоматическим эквивалентом гидротрансформатора является гибкая пластина.

Независимо от того, есть ли у вас автомобиль или мотоцикл, маховик двигателя внутреннего сгорания служит той же цели, CarThrottle и Cycle World .Это большой металлический диск, который накапливает энергию вращения во время вращения. И хотя для того, чтобы заставить вращаться маховик вашего двигателя, требуется определенная энергия, он также может свободно высвобождать эту энергию по мере необходимости. Скажем, например, когда вы отпускаете дроссельную заслонку и двигаетесь по инерции на свет.

Короче говоря, маховик обеспечивает плавное движение поршней вашего двигателя. Он не только сохраняет импульс, но и гасит нежелательные вибрации, что снижает нагрузку на трансмиссию. Это также в первую очередь помогает запуску двигателя.

Маховик двигателя окружен зубьями шестерни, которые входят в зацепление со стартером, сообщает ItStillRuns . Когда вы включаете зажигание, стартер использует маховик для вращения поршней и запуска цикла сгорания.

Зачем вам более легкий маховик?

СВЯЗАННЫЙ: Hyundai создал механическую коробку передач без сцепления

Наличие более тяжелого маховика двигателя иногда полезно, сообщает ItStillRuns .Если ваш автомобиль работает с большими нагрузками, например, тянет прицеп, тяжелый маховик не дает ему заглохнуть. Но если целью является производительность, лишний вес, особенно вращающийся лишний вес, должен быть удален.

Установка более легкого маховика двигателя имеет некоторые недостатки. Хотя двигатель может быстрее вращаться, это также означает, что обороты быстро падают, когда вы не ускоряетесь. В результате плавное переключение передач и трогание с места остановки становится более трудным. Но это означает, что ваш автомобиль или велосипед ускоряется быстрее и легче достигает максимальной мощности.

Porsche 911 R 2016 года | Porsche

Отличным примером такого изменения поведения является Porsche 911 R 2016 года, в котором использовался одномассовый маховик вместо двухмассового.

В чем разница между одно- и двухмассовым маховиком?

В механическом отношении Porsche 911 R очень похож на современный GT3 RS. Только в нем меньше шумоизоляции, меньше аэроэлементов, меньше предметов роскоши и механическая коробка передач. И хотя двухмассовый маховик был стандартным, Porsche также предлагал опциональный одномассовый маховик, сообщает Car и Driver .

Двухмассовый двигатель ZF в разрезе с маховиком | ZF

СВЯЗАННЫЙ: Действительно ли послепродажные выпускные коллекторы повышают производительность?

Двухмассовые и одномассовые маховики выполняют те же функции, что и «обычные», сообщает EEuroParts . Однако они предназначены для увеличения демпфирующей способности маховика, хотя и по-разному.

Двухмассовый маховик, как следует из названия, имеет две массы, соединенные пружинами и подшипниками, поясняет PhoenixFriction .Это увеличивает демпфирующую способность, что означает более плавное переключение передач и ускорение. Кроме того, это означает меньший шум трансмиссии и трансмиссии и меньший износ.

У маховика с одной массой, напротив, нет ничего между этими двумя массами. Вместо этого это один большой кусок металла. Отсюда и название «одномассовый». Одномассовый маховик легче двухмассового, поэтому 911 R «крутится так, как будто его поршни сделаны из гелия», сообщает MotorTrend .Обратной стороной является больший шум и вибрация, а также потенциально больший износ трансмиссии.

Стоит ли устанавливать более легкий маховик?

Обновление по дрифткару, быстросъемному рулю и ковшам! Прибыл комплект сцепления, Stage 1, органический, с облегченным одномассовым маховиком. Будет установлен, как только появятся комплект с коротким переключением передач и новая выхлопная система 😎 pic.twitter.com/IC15Lki2PO

— Скотт Хельме (@Scott_Helme) 11 декабря 2019 г.

Одномассовый маховик шумнее двухмассового, у последнего есть свои недостатки.Они менее прочные и более дорогие. Кроме того, если он выйдет из строя, вам придется заменить его, а не восстанавливать поверхность. Что, если вас устраивает дополнительный NVH, возможно, сообщает PhoenixFriction .

Что касается установки более легкого маховика обычного двигателя, то здесь действуют те же плюсы и минусы. Более легкий маховик делает двигатель более отзывчивым, но это также означает больший шум трансмиссии. И это облегчает остановку вашего автомобиля или велосипеда.

Облегченный маховик двигателя Flyin ’Miata | Flyin ‘MIata

СВЯЗАННЫЙ С: Что такое «сдвиг скольжения» и может ли оно испортить вашу машину?

При этом, если вы планируете участвовать в гонках на своем автомобиле, это может быть стоящее обновление.Это также не обязательно дорогое удовольствие; Flyin ’Miata имеет легкий маховик Miata, доступный по цене 349 долларов. Но если вы все же планируете заменить маховик стандартного двигателя, лучше сделать это, если вы также работаете со сцеплением. Это потому, что чтобы добраться до маховика, нужно снять трансмиссию.

Следите за обновлениями MotorBiscuit на нашей странице в Facebook.

Маховики переходят от технологий эпохи пара к Формуле 1

Когда Андре Лоттерер взял клетчатый флаг на гонке Ле-Ман 24 в этом году, немецкий гонщик вошел в историю.

Не довольствуясь тем, что Audi привел Audi к своей 11-й победе в изнурительной гонке на выносливость, его автомобиль также стал первым «гибридом», занявшим первое место на Circuit de la Sarthe. Но что, пожалуй, еще более примечательно, так это то, что его дизельный гибридный автомобиль основан на технологии, которая больше ассоциируется с машинами XIX века, чем с гоночными автомобилями.

Внутри его гоночного двигателя V6 со скоростью 200 миль в час (320 км / ч) было устройство, известное как маховик, вращающееся механическое устройство, традиционно используемое для хранения энергии от паровых двигателей.Их можно рассматривать как механические батареи. В своей простейшей форме они представляют собой просто тяжелый диск, установленный на валу, в котором хранится энергия вращения. Раскрутите диск, и он набирает обороты и продолжает вращаться. Соедините вращающийся диск с чем-нибудь, скажем, с трансмиссией спортивного автомобиля в Ле-Мане, и его можно использовать для быстрого энергетического удара.

«При ускорении он может передавать эту энергию обратно на колеса и обеспечивать ускорение, которое в идеале вы используете в начале прямой или при выходе из поворота, чтобы сократить время круга», — говорит Дэвид Гринвуд, руководитель группы продуктов гибридных и электрических систем в инженерной фирме Ricardo UK, которая не участвовала в разработке системы Audi.

Маховики возвращаются вместе с их способностью снижать расход топлива. Теперь они внедряются во все, от автомобилей Формулы-1 до городских автобусов. А через несколько лет они могут появиться в вашем новом салоне.

Звуковой барьер

Сегодня наиболее распространенным типом гибридной системы является бензиновый или дизельный двигатель, соединенный с одним или несколькими электродвигателями или генераторами, а также аккумуляторной батареей. Когда автомобиль движется по инерции или когда водитель тормозит, генератор заряжает элементы.Когда водитель ускоряется, тот же генератор работает задним ходом, как электродвигатель, и помогает двигать автомобиль вперед.

Но аккумуляторные блоки большие, тяжелые, дорогие и имеют «низкую удельную мощность», что означает, что они хранят мало энергии по сравнению с тем местом, которое они занимают. Традиционно маховики также были большими и громоздкими, но новые материалы означают, что их можно сделать меньше, чтобы они могли вращаться быстрее. Что особенно важно, они также обладают высокой удельной мощностью, что делает их идеальными для легких транспортных средств, от легковых автомобилей до скоростных гусеничных машин.

В транспортном средстве маховик используется для накопления энергии при движении накатом или торможении, раскручивая диск до все более высоких скоростей. Когда требуется мощность, коробка передач помогает передать ее с диска на ведущие колеса. В отличие от гибрида аккумулятор-электрический, захваченная энергия не должна преобразовываться из механической в ​​электрическую, а затем в химическую. Он хранится в виде механической энергии, и меньшее количество преобразований означает меньшие потери.

Система, используемая в Audi Лоттерера, была самой современной конструкцией маховиков.Он был частью так называемой системы рекуперации кинетической энергии (Kers), разработанной командой Формулы 1 Williams. Он изготовлен из высокотехнологичных углеродных композитов и не имеет физической связи между колесом и силовыми передачами, которые оно приводит, — вместо этого полагается на электрическое соединение. Заряжается при торможении автомобиля.

Технология была впервые разработана Williams для сезона Формулы-1 2009 года, когда впервые было разрешено использование Керса. Тем не менее, хотя это все еще разрешено и используется в некоторых автомобилях, многие команды не используют его, предпочитая использовать хорошо изученные альтернативы аккумулятора.

Тем временем Williams и другие компании создали подразделения, чтобы продвигать технологию к более массовому использованию. Фирма Гринвуда, например, построила диск, в котором используется диск из углеродного волокна диаметром около 30 см. Он вращается со скоростью до 60 000 об / мин, что означает, что край диска движется со скоростью около 3 Маха, что в три раза превышает скорость звука.

«Очевидно, что для этого мы должны запустить маховик в вакууме, иначе трение воздуха, которое мы получили бы с внешней стороны маховика, привело бы к очень большим потерям энергии», — говорит Гринвуд.«Это также нагреет композит до точки, при которой он распадется».

Для поддержания вакуума маховик находится в герметичной камере, используется магнитная муфта.

«Мы снимаем весь привод с помощью набора магнитов, которые располагаются на внешней стороне кожуха маховика, и благодаря продуманному расположению магнитов вы получаете передаточное число между ними», — говорит он.

«Это означает, что, хотя внутри вакуумной камеры все вращается очень быстро, все снаружи вращается с относительно нормальной скоростью.”

Это снижает лобовое сопротивление и сопротивление воздуха. А поскольку маховик вращается очень быстро, инженерам не требуется очень большой крутящий момент, чтобы получить от него очень высокую мощность, что снижает нагрузку на магнитную муфту.

Освещение

Одним из первых массовых применений маховых колес мог бы быть «Flybus» — не, как следует из названия, шаттл до аэропорта, а автобус с маховиком. Автобусы имеют долгую историю использования маховиков, начиная с 1940-х годов, когда швейцарская фирма Oerlikon представила Gyrobus.Но на ранних этапах разработки требовались фиксированные точки зарядки на автобусных остановках и перекрестках, чтобы ускорить работу маховика. Но, как и в случае с автомобилями, способность извлекать энергию из процесса торможения означает, что они теперь более жизнеспособны. А поскольку их маршруты спроектированы с остановкой и запуском, рекуперация энергии может улучшить потребление топлива.

«Это технология, которая очень хорошо подходит для работы с очень высокой мощностью, но не требует длительного хранения энергии», — говорит Гринвуд.

Это сектор, на который Williams также обращает внимание благодаря своей технологии GyroDrive.Он утверждает, что маховик — модернизированный или встроенный в новый автобус — может сэкономить до 30% топлива вместе с соответствующим выбросом CO2. Фирма также предполагает, что система будет использоваться для питания бортовых огней и электрических систем.

И как только она зарекомендовала себя как безопасная, надежная, дешевая и эффективная, эта технология может начать применяться в других целях. Эксперты в настоящее время считают, что до внедрения технологии маховика в легковые автомобили осталось около пяти лет. Когда это так, он может предложить улучшение расхода топлива на 12-15%, примерно за половину цены обычного гибрида, не говоря уже о приросте производительности, который так привлекателен для команд автоспорта.

От гоночных треков до дорог, кажется, каждый может извлечь выгоду из изобретения колеса.

Если вы хотите прокомментировать эту статью или что-нибудь еще, что вы видели в Future, перейдите на нашу страницу в Facebook или напишите нам в Twitter.

3 признака неисправного маховика автомобиля

Автомобильный маховик — это механическое устройство, которое может накапливать энергию вращения. Это также помогает снизить вибрацию и поддерживает работу шестерен при использовании сцепления.Таким образом, это очень важная часть автомобиля, особенно в двигателях с механической коробкой передач, и, как и любая другая часть машины, иногда маховик перестает работать должным образом. Итак, каковы признаки того, что маховик вашего двигателя поврежден?

1. Пробуксовка шестерни

Пробуксовка шестерни — это неспособность автомобиля перейти на следующую передачу. Автомобиль также может переключиться на следующую передачу, но вернуться на предыдущую передачу или медленно увеличивать скорость. Это может быть связано с неисправным маховиком, который вызывает шлифование пластин, повышенное трение и загрязнение масла.Когда это происходит, внутреннее устройство маховика склонно к проскальзыванию шестерен.

Мягкая педаль и / или задержка включения после выключения сцепления являются наиболее узнаваемыми признаками пробуксовки передач.

2. Сгоревший запах

Одним из основных признаков неисправного маховика автомобиля является запах гари, похожий на запах подгоревшего тоста. Запах гари возникает из-за чрезмерного нагрева облицовки сцепления, который обычно возникает из-за ненужного включения сцепления.

3.Вибрация сцепления

Когда вы чувствуете усиленное урчание или вибрацию при использовании сцепления, это может быть признаком неисправного маховика. Обычно эти колебания можно почувствовать на полу автомобиля, и они возникают из-за отказа пружинного механизма крепления маховика, что затем приводит к неспособности уменьшить сотрясения, когда водитель использует сцепление.

Другие вещи, на которые следует обратить внимание

Помимо этих трех основных симптомов, есть еще другие симптомы, которые могут указывать на проблему, хотя они не всегда являются прямым результатом отказа маховика.

Вы можете испытывать некоторое торможение сцепления, противоположное проскальзыванию, когда сцепление не выключается должным образом. Он может начаться с мягкого скрежета при переключении передач, но по мере того, как он становится хуже, у вас могут возникнуть проблемы с включением первой передачи при трогании с места. Это явление иногда возникает из-за выхода из строя направляющего подшипника или щеток в маховике, но оно также может быть вызвано проблемами с коленчатым валом в сборе.

Дребезжание сцепления также может быть признаком повреждения маховика.Многие причины дребезга сцепления связаны с диском сцепления, но причиной также могут быть канавки в маховике или отсутствующие или поврежденные установочные штифты.

Существуют разные типы маховиков для разных марок и моделей автомобилей, но эти симптомы останутся довольно универсальными. Поврежденные и неисправные автозапчасти в конечном итоге будут означать проблемы для остальной части оборудования вашего автомобиля, поэтому научитесь распознавать эти признаки и устранять проблему как можно раньше.