Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен

Ремонт двухмассового маховика

Симптомов поломки демпферного маховика может быть много, в зависимости от того, что повреждено. Если при запуске или остановке двигателя вы слышите посторонние звуки, это может быть поломкой демпферного маховика. Особенно это заметно на небольших оборотах двигателя, а при увеличении оборотов посторонние вибрации и звуки пропадают. Разбалансировка маховика сопровождается громким гудением, которое увеличивается с увеличением оборотов двигателя.

Если во время разгона автомобиля чувствуются вибрации, то это говорит об износе демпфера маховика. Аналогичные симптомы могут быть и при других поломках. Как же проверить демпферный маховик? Для этого необходимо провести несложный тест. На высокой передаче замедлиться до 1300-1500 оборотов в минуту, а затем педаль газа нажать максимально возможно в крайнее положение. Если вы не услышали странных звуков и вибраций, то ваш маховик работает, скорее всего, нормально. Данный тест очень перегружает маховик, поэтому не проводите его часто.

Но если вы уверены в поломке демпферного маховика, то приготовьтесь к большим расходам. Правда, некоторые сервисы предлагают разборку и восстановление двухмассового маховика. Но тут необходимо хорошо подумать. Заводы-производители не предусматривают ремонт демпферного маховика, поэтому не поставляют в продажу необходимые детали. Чтобы демпферный маховик служил долго, рекомендуется: • Не перегружать автомобиль; • Не бросать педаль сцепления; • Не начинать движение с повышенной передачи; • Не пробуксовывать; • Не водить автомобиль агрессивно.

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.

Источник

Основные неисправности

Маховик подвержен мощным нагрузкам, потому рано или поздно он перестает работать. Признаком его неисправности может быть скрип, посторонние шумы во время запуска и остановки двигателя.

Ощущение мощной вибрации тоже может означать неисправность маховика. Многие считают, что это из-за «троения» мотора. Если переключиться на бОльшую передачу, то вибрации обычно пропадают. Щелчки во время старта и разгона тоже могут обозначать нарушения в работе. Однако не нужно сразу спешить с заменой маховика, так как данные признаки могут обозначать и иные неполадки. К примеру, с опорами мотора, КПП, навесным оснащением, выхлопной системой и прочим.

Наиболее точно определить причину поломки поможет непосредственный осмотр детали. Однако чтобы до нее добраться, надо будет разобрать КПП, а на это нужны специальные навыки и приспособления.

Восстановление работоспособности двухмассового маховика

Из-за высокой цены «оригинала» практически все водители задумываются о возможности восстановления маховика. Стоит тут же отметить, что изготовители не подразумевают восстановление данного элемента. Он считается неразборным, поэтому лучше установить новый.

Однако все-таки существуют специалисты, которые могут взяться за работу. Все это зависит от степени неисправности. В случае если вышли из строя пружины, то в сервисе их могут заменить. Они первыми подвергаются изнашиванию. Однако если развалился корпус либо один подшипник, то правильным решением будет купить новый. В каждом случае мало кто сможет гарантировать долговременную работу мотора, а также трансмиссии после проведения ремонтных работ.

Замена на одномассовый

Чисто теоретически это можно сделать. Квалифицированный специалист в сервисе сможет выполнить это легко. Однако имеет ли смысл это делать? Никто не сумеет предсказать, какой период времени после этого продержится коробка передач и двигатель, потому с своей стороны мы не советуем это делать!

В случае если у вас мощный двигатель, а также механическая коробка передач, то не избежать значительных вибраций и тряски во время запуска и остановки. Ездить вы сможите, но со значительным дискомфортом. Роботизированная коробка не сможет выдержать тандема с литым маховиком, поэтому довольно бысто перестанет работать. При этом совместно с коробкой восстановление обойдется уже намного дороже.

Примечания

1. Родионов В. Г. Оптимизация структуры генерирующих мощностей. Аккумуляторы – накопители энергии // Энергетика: проблемы настоящего и возможности будущего. — М.: ЭНАС, 2010. — С. 65. — 352 с. — ISBN 978-5-4248-0002-3.
2. Lynn White, Jr., «Theophilus Redivivus», Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224—233 (233)
3. [n-t.ru/ri/cg/id04.htm Элла Цыганкова У истоков дизайна]
4. [www.ventumusa.com/IR/pages/Sample.htm Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750—2007: Steam Engine] (англ.)
5. Ветроэлектрическая станция — статья из Большой советской энциклопедии.

Что это

Первым делом нужно разобраться в том, что такое маховики в автомобилях и их двигателях внутреннего сгорания. Это деталь или компонент мотора, необходимый для регулировки поступления энергии. Постепенно маховик накапливает в себе энергию за счёт того, что её поступает больше, нежели необходимо для работы машины. При этом же маховик отдаёт накопленную энергию, если параметры потребления превосходят параметры поступления. Он необходим в конструкции двигателя для:

• запуска мотора;
• соединения ДВС и коробки передач (трансмиссии);
• передачи крутящего момента от мотора на коробку;
• стабилизации вращения коленвала.

Если говорить о том, как маховик выглядит, то тут можно выделить похожую на металлический диск конструкцию. Если посмотрите внимательно на края, то здесь увидите зубчатый венец. Когда автомобилист поворачивает ключ зажигания в замке, стартер сцепляется с венцом, поворачивает его, а маховик уже начинает вращение коленчатого вала, что и позволяет автомобилю двигаться. Хотя маховик считают неотъемлемым элементом двигателя внутреннего сгорания, на практике он тесно связан сразу с несколькими системами. А именно:

• С редуктором системы пуска. Именно сюда передаётся вращение;
• Со стартером. Маховик задаёт начальное вращение вала мотора;
• С коробкой передач. Сюда маховик передаёт крутящий момент, получая его с диска сцепления;
• С кривошипно-шатунным механизмом. Тут происходит процесс сглаживания импульсов при неравномерном вращении.

Большие размеры конструкции позволяют маховику при начальных вращениях набирать достаточную инерцию. Учитывая жёсткую связь с коленчатым валом, поршни двигателя при нахождении в верхних и нижних мёртвых точках не задерживаются. Они следуют дальше по ходу своего вращения, создавая новые циклы сжатия или воспламенения топливовоздушной смеси в ДВС. Поскольку имеются мёртвые точки, вращение вала происходит неравномерно, сначала набирается угловая скорость, а затем она теряется. Учитывая этот фактор, диаметры маховиков для каждого двигателя выбирают индивидуально, чтобы удавалось эффективно сглаживать угловые скорости в зависимости от промежутка времени.

Расположение

Автомобилисты справедливо задаются вопросами относительно того, где маховик находится в конструкции двигателя, и каким образом он располагается в силовой установке. Чтобы найти этот маховик, можно заглянуть в руководство по эксплуатации к своему автомобилю. На схеме чётко будет видно, где расположена деталь на конкретном моторе. Но даже если водитель не нашёл техническую документацию, с поиском элемента на практике проблем возникать не должно. На всех двигателях маховик находится возле коренного подшипника установленного коленвала. Это обусловлено тем, что именно этот подшипник самый мощный. А потому он сможет выдержать нагрузку от маховика.

На фланец коленчатого вала маховик фиксируется с помощью ступицы. При этом его обратная сторона зацепляется с главным сцепным диском или диском сцепления. То есть расположение можно охарактеризовать как установку маховика между корзиной сцепления и коленчатым валом силовой установки транспортного средства. Со стороны корзины осуществляется прочная фиксация с помощью болтового соединения. На наружном диаметре маховика предусматривается зубчатый венец. Он нужен для того, чтобы осуществлять зацеп за бендикс автомобильного стартера в тот момент, когда запускается двигатель.

На маховике обязательно присутствует специальная метка. Она предназначена для того, чтобы показывать оптимальное положение устройства относительно сцепного диска и коленчатого вала. То есть при демонтаже или замене маховик устанавливают строго согласно меткам. Каждый маховик предварительно перед установкой на автомобиль проходит процедуру балансировка на специальных стендах. Это необходимо с целью исключения возможного возникновения вибраций, которые могут передаваться на коленчатый вал автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Конструкция маховика

Изначально детали изготавливалась из чугуна цельной, в настоящее время кроме классических модификаций существуют дополнительные виды маховиков демпферный и облегченный. Автомобиль комплектуется этим узлом на заводе, но в некоторых случаях владелец может произвести тюнинг ДВС, заменив его другой модификацией.

Классический сплошной

Традиционный полнотелый маховик отливается в виде диска из серого чугуна. Этот конструкционный материал не пригоден для изготовления зубчатой передачи, зато резко снижает себестоимость детали и повышает эксплуатационный ресурс.

Затем на наружный диаметр заготовки напрессовывают обод маховика с зубьями для периодического зацепления в момент запуска ДВС с бендиксом стартера. Диаметр готового изделия обычно составляет 40 см, число зубьев зависит от конкретной схемы передачи авто.

Рис. 7 Цельнометаллический маховик

С одной стороны поверхность маховика имеет вид фланца для присоединения к аналогичным посадочным отверстиям главного диска сцепления. Для защиты от механических повреждений используется кожух маховика, крепящийся болтами к блоку цилиндров.

При регулярном подключении/отключении стартера возможна поломка зубьев. Поэтому обод (венец) считается расходным элементом детали, продается отдельно. Корпус (тело) ремонту обычно не подлежит, заменяется целиком после выработки ресурса.

Это интересно: Назначение и конструкция ручной тали

Рис. 8 Венец маховика

В современных машинах воспламенением в камерах сгорания заведует датчик ДПКВ или ВМТ. Он отсчитывает проходящие мимо его зубцы наружного венца маховика, определяя положение коленвала в каждый момент времени. Сигнал подается в бортовой компьютер, по положению вала вычисляется, какой цилиндр в это время сжимает топливную смесь, подается искра для воспламенения.

Облегченный

При решении основной задачи при комплектации коленвала маховиком – вывод из мертвых точек поршней ДВС, автоматически возникает другая проблема:

• тяжелая деталь сильнее нагружает коленчатый вал и увеличивает время разгона машины;
• угловая скорость маховика не может снизиться мгновенно, при торможении происходит запаздывание.

Рис. 9 Облегченный маховик

Поэтому для улучшения указанных характеристик мотора вес детали снижают на несколько килограммов, изготавливая прорези ближе к центру. Динамика улучшается максимум на 5 – 7%, однако на низких оборотах возникают следующие минусы:

• затрудненное движение по скользкой и грязной трассе;
• снижение момента крутящего;
• при переключении на высшую передачу недостаточный набор оборотов, изнашивается диск сцепления;
• небольшое увеличение расхода горючего;
• быстрая потеря крутящего момента, несмотря на практически мгновенный разгон.

Для облегченных деталей из алюминиевого сплава или с прорезями в теле используется стандартный кожух маховика, которым укомплектована машина на заводе.

Двухмассовый

Проблему компенсации вращательных колебаний решает демпферный маховик, конструкция которого схожа с обгонной муфтой генератора. В отличие от бензинового двигателя дизельный мотор по умолчанию низкооборотный. Динамика машины достигается за счет передаточного числа трансмиссии. Кинематическая схема привода здесь сложнее, детали прочнее, а узлы крепче.

Рис. 10 Двухмассовый маховик

Двухмассовый маховик ДВС имеет сложную конструкцию:

• один диск (корпус) крепится на коленвал, имеет наружный венец для зацепления со стартером;
• второй зафиксирован на диске сцепления;
• между собой диски вращаются относительно друг друга на радиальном и упорном подшипниках;
• демпфирующие пружины так же находится между дисками в полимерном сепараторе, предотвращающем блокировку.

Рис. 11 Конструкция демпферного маховика

В момент запуска ДВС работает пакет с мягкой пружиной, в нормальном режиме работы двигателя включается в действие жесткая пружина. Для смазки деталей трения используется паста с сульфидом молибдена, закладывающаяся в маховик на весь эксплуатационный ресурс, составляющий около 150 000 км пробега машины. Причем, смазка не должна попадать на детали сцепления, с торцов дисков маховика она удаляется при ТО и осмотре.

Как устроен двухмассовый маховик

Следует отметить, что деталь, которая у нас называется ДММ (двухмассовый маховик), и европейские ZMS и DMF представляют собой одну и туже деталь, устанавливаемую между КПП и мотором. Она состоит из 2-х дисков, которые подвижно соединены между собой на одной оси. Эти диски включают подшипники и основание – специальный механизм, обеспечивающий демпфирование вибраций.

В первых — гашение вибраций обеспечивалось передним шкивом-демпфером. При включении передачи колебания сглаживались пружинами диска сцепления, который терся о простой одномассовый маховик. В его конструкции было всего 4-6 пружин, расположенных друг от друга на небольшом расстоянии.

Автопроизводители постоянно работают над внедрением технических новшеств, способствующих улучшению эксплуатационных характеристик машин. Для увеличения крутящего момента был увеличен вес маховика, что, в свою очередь, требовало увеличения толщины пружин. Такие конструкционные изменения были лишь временной мерой. Задачу увеличения мощности призваны решить турбированные моторы, инжекторные системы и т.д.

Чтобы обеспечить эффективное гашение вибраций мощного ДВС, в конструкцию маховика были внедрены десятки пружин, расположенных на определенном расстоянии от центра. Увеличение плеча способствовало повышению эффективности гашения вибраций. Между пружинами были расположены особые сепараторы, обеспечивающие рассеивание колебаний и их трансформацию в энергию трения.

ДММ состоит из двух дисков (первичный с зубчатым венцом и вторичный), фланца, дуговых пружин и подшипника коронной шестерни и дуговых пружин с крышкой.

Такой маховик комплектуется пружинами разной жесткости. При малых нагрузках и небольших крутящих моментах работают мягкие пружины, а при повышении мощности задействуются жесткие пружины.

Таким образом обеспечивается мягкость хода и снижение вибраций в разных режимах работы мотора. В результате неустойчивый крутящий момент, который передается от мотора, маховик эффективно смягчает и передает на сцепление усилие со сглаженной амплитудой. Сцепление имеет ведомый диск, который также оснащен демпфирующим устройством, поэтому на коробку передается плавный вращательный момент. Его гораздо легче обрабатывать электронике блока управления (в случае с роботизированной КПП). В автомобилях с механической коробкой передач такая система обеспечивает максимально мягкое включение трансмиссии.

Если в конце 90-х годов прошлого столетия автопроизводители выпускали только 10% авто, оборудованных механической трансмиссией и двухдисковым маховиком, то уже к 2011 году процент машин с такой комплектацией превысил 70%. Такая статистика указывает на перспективность данного конструкторского решения.

Преимущества двухдискового маховика:

• Такая конструкция позволяет эффективно гасить колебания и вибрации вращения, возникающие во время работы коленвала. Двухмассовый маховик снижает шумность работы двигателя и увеличивает срок службы синхронизаторов.
• ДММ обеспечивает защиту трансмиссии автомобиля от перегрузок. У машин с такой конструкцией гораздо легче переключаются передачи. В тоже время, у таких маховиков в результате повышенных нагрузок быстрее изнашиваются пружины демпфирующего механизма. Особенно быстро может потребоваться замена основной детали – дуговой пружины.

Маховик двигателя

Маховик относится сразу к нескольким системам двигателя и выполняет в них следующие функции:

• снижение неравномерности вращения коленчатого вала (маховик – конструктивный элемент кривошипно-шатунного механизма);
• передача крутящего момента от двигателя к коробке передач (маховик – ведущий диск сцепления);
• передача крутящего момента от стартера на коленчатый вал двигателя (маховик – ведомая шестерня редуктора системы запуска).

Сглаживание пульсаций крутящего момента производится за счет периодического накопления и отдачи маховиком кинетической энергии. Энергия запасается во время рабочего хода поршня и расходуется при других тактах двигателя, в т.ч. на выведение поршней из мертвых точек. Чем больше цилиндров в двигателе, тем рабочий ход поршня в каждом из них занимает больше времени, следовательно, крутящий момент такого двигателя более равномерный, а масса маховика может быть уменьшена.

Маховик крепиться в торце коленчатого вала возле заднего коренного подшипника. Это, как правило, самый мощный подшипник в двигателе, так как он должен выдерживать вес маховика и нагрузки, связанные с его работой.

Различают следующие разновидности конструкции маховика:

• сплошной;
• двухмассовый;
• облегченный.

Наибольшее распространение на автомобилях нашел маховик сплошной конструкции. Это массивный чугунный диск диаметром от 30 до 40 сантиметров. На внешнюю поверхность диска напрессован стальной зубчатый венец, обеспечивающий проворачивание коленчатого вала при запуске двигателя с помощью стартера. С одной стороны маховика выполнена ступица для крепления к фланцу коленчатого вала, другая сторона играет роль ведущего диска сцепления.

При работе двигателя на разных оборотах коленчатый вал постоянно закручивается и раскручивается, т.е. подвергается крутильным колебаниям. В двигателе применяются гасители крутильных колебаний различной конструкции. Одним из таких устройств является двухмассовый маховик (другое название – демпферный маховик), который применяется на автомобильных двигателях с 1985 года.

Маховик включает два диска, соединенные с помощью пружинно-демпферной системы, которая позволяет полностью изолировать трансмиссию от крутильных колебаний и обеспечить равномерную работу ее элементов. С применением двухмассового маховика отпадает необходимость демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления.

Преимуществами двухмассового маховика являются гашение колебаний, снижение вибраций, изоляция шумов, удобство переключения передач, снижение износа синхронизаторов, защита трансмиссии от перегрузки и даже экономия топлива. С другой стороны интенсивная работа двухмассового маховика приводит к усиленному износу пружинно-демпферной системы и даже поломке ее основного элемента – дуговой пружины. Все это сдерживает массовое применение демпферного маховика на двигателях.

Современные тенденции развития автомобильных двигателей, такие как даунсайзинг (уменьшение объема и массы двигателя с сохранением мощности) и даунспидинг (расширение диапазона крутящего момента двигателя с возможностью работы на низких оборотах), потребовали нового уровня гашения колебаний. С 2008 года на двигателях применяется двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний.

Для устранения неравномерностей вращения коленчатого вала в диапазоне низких оборотов на маховике вместе с дуговой пружиной устанавливается центробежный маятник. Он создает собственные колебания , которые в противофазенакладываются на сглаженные колебания после дуговой пружины и полностью их гасит.

Центробежный маятник выполнен в виде грузов, расположенных по окружности маховика. При низких оборотах двигателя грузы маятника раскачиваются сильнее, т.к. действующие на них центробежные силы малые. При увеличении оборотов амплитуда колебаний грузов уменьшается и их роль в гашении колебаний снижается.

Облегченный маховик используется при тюнинге двигателя. Перераспределение массы маховика к краям диска позволяет уменьшить его массу до 1,5 кг и в свою очередь уменьшить момент инерции. С применением облегченного маховика двигатель быстрее достигает максимальных оборотов, соответственно имеет лучшую разгонную динамику, а также наблюдается увеличение мощности до 5%.

Разновидности маховиков

Как выглядит маховик на собранном двигателе

В современных двигателях внутреннего сгорания используется три разновидности маховиков:

• Одномассовые (сплошные);
• Двухмассовые;
• Облегченные.

Каждая из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

Одномассовые маховики

Эта разновидность является наиболее распространенной. Одномассовый маховик двигателя внутреннего сгорания имеет сплошную конструкцию и представляет собой довольно массивный диск, имеющий диаметр от 300 до 400 миллиметров. Чаще всего для его изготовления используется высококачественный чугун.

На внешнюю сторону одномассового маховика, по всей окружности устанавливается венец — зубчатое кольцо, изготовленное из стали. Его монтаж производится по технологии напрессовки, и поэтому оно фиксируется очень прочно. Для того чтобы закрепить одномассовый маховик на коленчатом валу (а точнее — к установленному на нем специальному фланцу), с одной стороны этой детали выполняется ступица. При этом другая, противоположная плоскость одномассового маховика, играет роль ведущего диска сцепления.

Таким образом, одномасовый маховик достаточно прост по своей конструкции, недорог в производстве, чем и обусловлено его широкое применение в современных двигателях внутреннего сгорания. Есть у него и один достаточно серьезный минус, который состоит в том, что он недостаточно хорошо гасит крутильные колебания. Гораздо лучше с этой задачей справляются двухмассовые маховики. В конструкции двигателей внутреннего сгорания они активно применяются со средины 80-х годов прошлого века. 

Двухмассовые маховики

Пример внутреннего устройства двухмассового маховика

Конструктивно они состоят из двух дисков, которые соединены между собой специальной пружинно-демпферной системой. Она предназначена для того, чтобы избавить трансмиссию автомобиля от постоянно возникающих крутильных колебаний силового агрегата и сделать ее функционирование равномерным. Использование двухмассового маховика вместо одномассового дает возможность отказаться от использования в ведущем диске сцепления демпфирующего устройства, повысить, таким образом, его надежность и долговечность.

Кроме того, применение таких маховиков позволяет:

• Существенно снизить вибрации, передающиеся от двигателя к трансмиссии;
• Снизить уровень ее шума;
• Сделать более удобным переключение передач;
• Обеспечить защиту трансмиссии от перегрузок.

Согласно некоторым исследованиям, применение двухмассовых маховиков даже способствует снижению потребления двигателем топлива.

Необходимо, однако, признать, что эти узлы имеют и некоторые недостатки. Главным из них является то, что они не столь надежны, как одномассовые. Дело в том, что входящая в их конструкцию пружинно-демпферная система испытывает на себе немалые нагрузки и поэтому довольно быстро изнашивается. Во многом именно по этой причине двухмассовые маховики пока используются не очень широко.

Следует заметить, что сейчас ведутся активные разработки по улучшению конструкции этих узлов. Они связаны, прежде всего, с тем, что появляется все большее количество двигателей, работающих на низких оборотах, а также моторов, имеющих достаточно большую мощность при относительно скромном рабочем объеме. Такие ДВС требуют от маховиков высокой степени гашения колебаний, и конструкторы пытаются решить эту проблему. Уже сконструированы и успешно прошли испытания двухмассовые маховики, в которых используются центробежные маятники. Они создают колебания в противофазе основным и, таким образом, гасят их.

Облегченные маховики

Такие маховики используются при тюнинге силовых агрегатов. Они характеризуются тем, что их масса перераспределена от центра к краям. Это позволяет уменьшить вес конструкций, а также момент инерции. Автомобили с установленными на них облегченными маховиками имеют улучшенную разгонную динамику. 

Выбор материала

Маховики изготавливаются из самых разных материалов; приложение определяет выбор материала. Маленькие маховики из свинца встречаются в детских игрушках.[нужна цитата] Чугунные маховики используются в старых паровых двигателях. Маховики, используемые в автомобильных двигателях, изготавливаются из чугуна или чугуна с шаровидным графитом, стали или алюминия. Маховики, изготовленные из высокопрочной стали или композитов, были предложены для использования в системах аккумулирования энергии и тормозах транспортных средств.

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

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

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

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

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

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

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.

В повседневной жизни маховик наиболее часто применяется на автомобилях: любой поршневой двигатель снабжён маховиком, часто совмещающим функции как часть сцепления и системы пуска (маховики снабжают зубчатым венцом для передачи момента от стартера). Кроме вывода кривошипного механизма из мёртвой точки, маховик в двигателе снижает неравномерность вращения до приемлемой, что увеличивает ресурс трансмиссии (оставшаяся часть неравномерности гасится пружинами диска сцепления или муфтой АКПП, затем торовыми резиновыми и вискомуфтами).

Экскурс по брендам

Полное соответствие требованиям гарантируют только OEM-запчасти. Поставив оригинал, вы гарантированно избавляетесь от возможного ремонта смежных узлов, износ которых ускоряется при установке неподходящего маховика.

В случае с аналогами перечислить лучших производителей очень просто: Valeo (Франция), Sachs, LUK (Германия). Значительная часть их продукции поставляется на заводы крупных автоконцернов. К примеру, покупая Sachs, вы получаете все тот же оригинал. Данный производитель поставляет все необходимые детали автомобильного сцепления. Мы составляли данный материал, резюмируя советы и рекомендации экспертов немецких компаний.

Продукция ]Valeo стоит отдельного упоминания. В первую очередь потому что она очень качественная и стоит каждой копейки. Есть и другой момент. Ею производится множество неплохих одномассовых аналогов маховиков от немецких фирм

Так что если вы ищете недорогие альтернативы, обратите внимание на французского производителя

Взаимозаменяемость маховиков обычных, двухмассовых и облегченных

Поскольку новый двухмассовый маховик стоит очень дорого, для большинства владельцев авто, укомплектованных этими модификациями, актуален вопрос взаимозаменяемости этого узла сцепления и ДВС. Основными нюансами являются:

• после установки цельнометаллического маховика вместо демпферного снизится, как комфортность эксплуатации, так и ресурс ШРУСов, редуктора, КПП, сцепления в целом;
• при замене традиционного маховика на облегченный дискомфорта значительно меньше, но в идеале требуется перестройка всего двигателя под новый эксплуатационный режим.

Рис. 19 Замена обычного маховика облегченным

Таким образом, классический цельнометаллический маховик больше подходит для бензиновых авто, имеет простейшую конструкцию, обладает высоким эксплуатационным ресурсом. Облегченный маховик применяется для тюнинга ДВС ограниченным числом водителей, двухмассовые модификации по умолчанию устанавливают на дизельные машины еще на заводе.