Arskama.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что дает облегченный маховик двигателя

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%.

Облегченный маховик

Облегченный маховик – неотъемлемая часть тюнингового автомобиля.

Ссылки по теме:

Много всяких мнений существует по поводу облегченных маховиков. Кто-то говорит, что облегченный маховик – это пустая безделушка и лишняя трата денег. Кто-то доказывает себе и окружающим, что облегченный маховик добавил его автомобилю небывалую прыть. Давайте попробуем внести хоть какую-то ясность в этот вопрос. Почему же так по-разному все относятся к облегченному маховику, уже давно ставшему неотъемлемой частью спортивного (тюнингового) двигателя?

Многие, пытаясь теоретически посчитать «приход» от облегченного маховика, бросают это «неблагодарное» занятие, загрузившись основами теоретической механики. Мы попробуем вычислить приблизительную разницу, упростив задачу и учитывая только инерционные составляющие облегченного маховика. Можно прикинуть разницу работ, совершаемых, скажем, при разгоне автомобиля с массой 900 кг и рабочим диапазоном двигателя 3000. 6000 об/мин («околостандартный» двигатель) до скорости 150 км/ч.

Примем разницу в весе маховиков до и после облегчения 1,5 кг. Это тот вес, потеря которого не сказывается на прочности облегченного маховика, и, что немаловажно, который можно удалить с максимального радиуса облегченного маховика. Удаление металла с мест, расположенных на небольшом радиусе, дает снижение прочности и незначительное понижение момента инерции. Это одна из причин, по которой разные облегченные маховики дают различный эффект или, вернее, иногда его отсутствие.

Далее примем, что мы стартуем с 3000 об/мин и разгоняемся вплоть до 150 км/ч (41,7 м/с) на 1-й, 2-й, 3-й и 4-й передачах. Если у нас стандартная коробка передач, то диапазоны выглядят так: 1-я передача 3000. 6500 об/мин, переключение на 2-ю передачу на 3500. 6500 об/мин, переключение на 3-ю передачу на 4500. 6500 об/мин (VА = 132 км/ч), переключение на 4-ю передачу на 4500. 5100 об/мин (VА = 150 км/ч).

Работу, совершенную по разгону автомобиля (инерционная составляющая), можно выразить через разницу кинетических энергий:
А = Ek(v=150)—Ek(v=0) => (M*V2)/2
Получаем:
EK =(900*41,72)/2=781,3 кДж

Теперь посчитаем, какую энергию затрачивает двигатель на то, чтобы раскрутить «лишнюю» массу маховика, т.е. наши 1,5 кг. Очевидно, что энергия эта будет равняться сумме работ на каждой передаче:
∑А=А1+А2+А3+А4
где А1 = Еk(при 6500)—Еk(при 3000)
А2 = Еk(при 6500)—Еk(при 3500)
А3=Еk(при 6500)—Еk(при 4500)
А4=Еk(при 6500)—Еk(при 5100)

Кинетическая энергия вращающегося тела (облегченного маховика) вычисляется таким образом:
EKmax =(JM*w2)/2
где JM – момент инерции облегченного маховика,
w – угловая скорость, p*n/30

Под JM мы будем подразумевать не момент инерции облегченного маховика, а только тех 1,5 кг, которые мы лишили нашу деталь – облегченный маховик.

Читать еще:  Цикл работы инжекторного двигателя

Если учесть, что съём металла для двигателей 08-10 семейства, при изготовлении облегченного маховика, происходит на радиусе около 140 мм, то:
JM = 1,5 х 0,142 = 0,294 кг

SА=16377 (Дж) или 16,38 (кДж)

А это, как ни крути, 2,1% от работы затрачиваемой на разгон массы автомобиля.

Причем это существенная экономия работы (2,1%) только за счет облегченного маховика, а ведь есть еще другой прием в спортивном и тюнинговом двигателестроении – облегчение коленвала.

Понятно, что расчет не учитывает силы сопротивления дороги и воздуха, которые начинают значительно сказываться с ростом скорости. Однако, он позволяет оценить примерный эффект не на словах. Дальше каждый сам для себя решает необходимость установки облегченного маховика на собственный автомобиль.

Также, следует учесть, если произвести расчеты облегченного маховика для более высокооборотного двигателя (

9000 об/мин), то можно увидеть, что влияние лишнего веса на маховике сказывается более значительно (квадратичная зависимость).

облегченный маховик облегченный маховик

облегченный маховик переднеприводной Лады

облегченный маховик облегченный маховик

облегченный маховик заднеприводной Лады

Важно не забывать одно: все доработки, связанные с силовым агрегатом, начинают «хорошо работать» только при грамотной комбинации деталей и качественном их монтаже. И еще необходимо помнить – все изменения должны производиться не в ущерб безопасности автомобиля, в качестве примера можно привести бездумное облечение маховика, снижающее его прочность и надежность. Такие облегченные маховики часто встречаются на нашем рынке.

Облегченный маховик: плюсы и минусы

Одним из популярных способов тюнинга автомобиля является облегчение маховика. На автомобильных форумах можно часто встретить позитивные отзывы о таком методе модификации деталей машины. При этом облегчить маховик можно самостоятельно или приобрести облегченную версию от некоторых производителей. В рамках данной статьи рассмотрим, как влияет облегченный маховик на работу автомобиля, и действительно ли такой вид тюнинга можно считать полезным.

Что собой представляет маховик

Маховик — это элемент автомобиля, который отвечает за накопление кинетической энергии в процессе движения, а также выступает деталью для уравновешивания образованной энергии. Если автомобилю не хватает мощности при разгоне, маховик помогает набрать необходимые обороты на старте для начала движения. Когда машина движется быстро, маховик резервируют высвобождающуюся в процессе движения энергию.

Какой маховик считается облегченным

В современном автомобиле маховик может иметь вес от 5 до 15 килограмм, в зависимости от модели машины. Производитель при проектировке автомобиля выбирает вес маховика, ориентируясь на характеристики двигателя и машины.

Облегченный маховик весит около 3-3,5 килограмм (в некоторых случаях больше, когда оригинальный маховик отличается повышенным весом). Чтобы облегчить маховик, его изготавливают из алюминия. Тем самым получается сохранить прежние размеры детали, но сделать ее легче по весу.

Обратите внимание: Также облегченный маховик может быть изготовлен из стали, но тогда он будет иметь не только меньше вес, чем оригинал, но и меньшие размеры.

Плюсы установки облегченного маховика

Любой тюнинг, который выполняется с компонентами автомобиля, имеет положительные и отрицательные моменты. В случае с маховиком также, его стоит устанавливать вместо оригинального в тех случаях, когда:

  • Требуется более быстрый старт автомобиля. С облегченным маховиком машина набирает обороты быстрее;
  • Важно повысить мощность имеющегося мотора. С облегченным маховиком двигателю необходимо меньше энергии для вращения элементов, что приводит к повышению мощности;
  • Нужно увеличить плавность движения автомобиля. С более легкой деталью машина будет двигаться с меньшей вероятностью возникновения рывков.

Чаще всего облегченный маховики устанавливают не на массовые автомобили, а на модифицированные машины для различных соревнований.

Минусы установки облегченного маховика

Плюсы эксплуатации автомобиля с облегченным маховиком выглядят весьма заманчиво. Но есть и минусы, которые гораздо более существенные, если говорить о ежедневной эксплуатации машины:

Облегченный маховик приводит не только к быстрому набору скорости, но и к быстрой ее потери. То есть, водителю придется чаще жать на педаль газа, тем самым значительно повысится расход топлива и уменьшится комфорт от езды;

  • Имеет место быть существенное падение числа оборотов при переходе на повышенные скорости;
  • Значительно снижается крутящий момент;
  • Возникают сложности с проходимостью по грязи, болотам, заснеженным дорогам;
  • Облегченный маховик более хрупкий, чем стандартный, что может привести к его расколу в процессе работы.
  • В городском трафике управление автомобилем с облегченным маховиком вызовет дискомфорт. Машина будет быстро стартовать, но при этом и быстро терять скорость.

    Как облегчить маховик

    Есть два способа, как облегчить маховик автомобиля:

    • Купить и установить произведенный профессионалами на заводе облегченный маховик. Этот вариант дороже и лучше, поскольку можно быть уверенным в прочности детали, и меньше вероятность ее разрушения;
    • Вырезать “лишние” элементы из обычного маховика. Тем самым получится его облегчить, но будут внесены существенные изменения в конструкцию детали. Если выполнять такую работу без понимания конструктивных особенностей элемента, велика вероятность, что он расколется под нагрузкой.

    Что дает облегченный маховик и как сделать это своими руками

    Если уж начался процесс улучшения характеристик авто, то его невозможно закончить, можно лишь прекратить. Постоянно находятся все новые и новые устройства, нуждающиеся в усовершенствовании. Обычно при этом стараются выжать от машины все возможное и немного больше. Одним из способов получения «больше» будет вариант, когда выполняется замена штатного на облегченный маховик.

    1. Общие рассуждения про маховик
    2. Что дает облегченный маховик?
    3. Как облегчить маховик своими руками
    Читать еще:  Чем греть двигатель ваз

    Общие рассуждения про маховик

    Если просто вспомнить, для чего нужен маховик, то сразу приходит на память четырехтактный цикл работы ДВС, поршни в мертвых точках и вывод их из этого положения. Ну и обеспечение выполнения вспомогательных тактов при работе мотора. Есть и другие задачи, в которых задействован маховик, но на улучшение динамики движения они не влияют, поэтому касаться их сейчас не будем. Стоит только иметь в виду, что они должны быть сохранены.

    Масса диска, повешенного на коленчатый вал, составляет шесть-семь килограммов в зависимости от модели машины. За счет этого, используя накопленную кинетическую энергию, маховик демпфирует неравномерности вращения коленвала, но и сам отбирает некоторую часть мощности мотора на свое вращение. Вот уменьшение энергии, затрачиваемой на его раскручивание, и имеется в виду, когда говорят про облегчение маховика.

    Что дает облегченный маховик?

    Чем же так интересен облегченный маховик, что вызывает множество споров и разговоров о вреде и пользе подобного тюнинга? Слово облегченный само по себе определяет те достоинства, которые приобретает маховик – он легче штатного, а значит, его проще раскрутить, на это потребуется меньшая мощность, забираемая от двигателя. Таким образом, появляется дополнительная энергия, которая может быть использована для улучшения динамики машины.

    Однако рассматривая облегчение маховика, следует иметь в виду:

    1. Автомобиль не станет быстрее ехать по дороге или спокойно преодолевать тягуны на пятой передаче. Он будет быстрее разгоняться и быстрее набирать максимальную скорость.
    2. Облегченный маховик действительно дает прирост мощности, но только в том случае, если облегчить стандартный маховик не менее чем на четыре килограмма.
    3. Устанавливать облегченный маховик надо на высокооборотистых двигателях, например таких, как ВАЗ 2110. Именно для них актуальна проблема выхода на максимальные обороты, т.к. в этом случае они демонстрируют максимальную мощность.
    4. Для получения дополнительной мощности недостаточно только поставить на автомобиль облегченный маховик. Значительная отдача от всей подобной процедуры будет обеспечена, когда она выполняется комплексно – облегчить надо коленвал, шатуны, поршни, кольца и т.д.

    Однако надо учитывать, что облегченный маховик дает не только положительный эффект от своего использования, но с ним связаны и определенные отрицательные явления:

    • Обороты двигателя уменьшаются быстрее, чем на обычном моторе.
    • Облегченный маховик вызывает ухудшение работы двигателя на холостых оборотах, при его использовании на автомобиле необходимо будет провести дополнительно регулировку холостого хода, иначе он может на нем глохнуть.
    • Более легкий, доработанный диск обладает меньшей прочностью.

    Как облегчить маховик своими руками

    Чтобы лучше понимать, о чем идет речь, достаточно взглянуть на фото, приведенное ниже, на котором изображён облегченный диск.
    Надо сразу уточнить, что процедура облегчения заключается в удалении лишнего металла при сохранении прочности самого изделия. Существует несколько различных вариантов, как это можно сделать, и на приведенном фото только один из них. Как правило, объектом доработок выступают автомобили семейства ВАЗ, такие как 2110, 2108, 2107 и прочие. Ещё с одним видом такого изделия можно ознакомиться на видео
    » alt=»»>
    Сделать облегчение можно своими силами, причем выполнить эту работу можно разными способами. Самое простое – купить уже готовый облегченный маховик, их продается достаточно много, и можно найти необходимое изделие для ВАЗ любой модели – 2110 либо 2108, 2107 и других. После этого остается своими руками снять коробку и поменять штатный маховик на облегченный.

    Другим подходом является выполнение всех работ самостоятельно, своими руками, включая и механическую обработку маховика. Доработка заключается в удалении лишнего металла, причем имеет решающее значение, откуда это удаление производится. Подобная процедура приведена на видео
    » alt=»»>
    Делать это необходимо как можно дальше от центра маховика, удаление же металла на малом радиусе только снижает прочность изделия.

    Как это сделать? Надо использовать соответствующее оборудование, с его помощью достаточно просто можно изготовить облегченный маховик хоть на ВАЗ 2110, хоть на 2108, 2107 и другие модели. Часто при внесении таких изменений пользуются имеющимися чертежами, как пример можно привести хорошо известные варианты доработки (заштрихованы участки, где снимается металл).
    После того, как облегчённый маховик для автомобилей ВАЗ 2110 или 2108, 2107 будет готов, необходимо его отбалансировать. Процесс этот обычно проводится на специальном оборудовании, но его можно выполнить и в условиях гаража подручными средствами. Касаться того, как сделать балансировку сейчас не будем, это тема отдельного разговора.
    Дополнительную информацию про облегченный маховик для машин ВАЗ 2108, 2107, да и любого другого автомобиля, можно получить с помощью видео
    » alt=»»>
    Одним из способов, используемых в тюнинге для улучшения динамики разгона машины, является облегчение маховика. Однако для достижения максимального эффекта от этой операции необходимо выполнять ее комплексно, проводя облегчение и других элементов ДВС. Тогда будет заметен эффект от подобной процедуры.

    Облегченный маховик

    Некоторые «народные» умельцы, начинают заменять стандартный маховик (кто не знает, что это такое читаем здесь), на так называемый – «облегченный». Сейчас это один из доступных видов тюнинга, сам был свидетелем такой установки на «пацанскую» заниженную ПРИОРУ. Однако ходит много всевозможных мнений, кто-то высказывается — что это просто пустая трата денег и времени, кто-то наоборот просто «пищит» от восторга! А как же есть на самом деле? Давайте разбираться …

    Читать еще:  Чем замеряют цилиндры двигателя

    ОГЛАВЛЕНИЕ СТАТЬИ

    Для тех, кто не знает — что такое маховик, и для чего он вообще нужен (кто не перешел по верхней ссылки). Немного поясню – это элемент нужен, для запуска автомобиля. Во время старта двигателя его раскручивает стартер, после «пуска» мотора, он вращается уже вместе с коленчатым валом двигателя. То есть это неотъемлемая часть механизма запуска, без нее никак!

    Обычный маховик

    Как бы кто ни говорил, но это достаточно выверенная деталь, которая рассчитывается — и на нагрузки, и на кручение, и даже на слом.

    Обычно его вес колеблется в пределах от 7 до 9 килограмм. Все зависит от модели и класса автомобиля (грузовики не беру, там веса намного больше).

    После того как двигатель запушен, обычный маховик набирает кинетическую энергию от работы мотора. Поэтому при работе двигателя какая-то часть, уходит именно на его раскрутку и дальнейшее вращение. Причем чем тяжелее этот «диск», больше энергии нужно потратить. Особенно это сказывается на высоких оборотах, где потреблении энергии растет в квадратичной прогрессии, начиная уже с 4500 оборотов.

    То есть получается что маховик, как бы мешает работе двигателя, забирая у него часть энергии, на свою раскрутку. Однако тут не все так однозначно – благодаря своему весу, этот элемент отбирает на себя различные не нужные энергии, вызванные детонацией двигателя или какими то другими побочными процессами. Таким образом, они не идут в кузов, а как бы «поглощаются» что не маловажно!

    Облегченный маховик

    Принцип прост, так «народные тюнеры» (да и некоторые компании), просто убирают «лишний» вес. Например, из «нашего» маховика на ВАЗ, исключают примерно 3,5 килограмма из 7,5 возможных! То есть его вес составляет – 4 килограмма, а это существенно! Справедливости ради стоит отметить что, сейчас существует множество разновидностей таких элементов, то есть убирают различные веса от 1,5 до 3,5 кг. Различные «тюнеры» объясняют это по-разному, но суть остается одной – «облегчение»!

    Вы можете задать справедливый вопрос – а почему же не могут вообще сделать весом в 1 или 1,5 кг, вместо скажем 7,5? Справедливый вопрос, но ответ очевиден – такой легкий вариант будет крайне не стабильным, если выражаться простым языком — то его просто сломает.

    Поэтому должен оставаться задел прочности, который позволит этой детали, работать в стандартном режиме! Вот мы и подошли к плюсам и минусам, давайте разберем подробнее.

    Плюсы

    Постараемся понять — что может дать такой облегченный тип строения при работе двигателя.

    • Меньший вес, а значит нужно меньше тратить энергии для раскрутки, что положительно сказывается на расходе топлива. Если не вдаваться в долгие рассуждения, то экономия составляет примерно 2 – 3 %, но не больше.
    • Уменьшаются механические потери.
    • Раскрутить его легче, а значит, повышается «отдача от двигателя», у него меньше инерция.
    • Двигатель быстрее выходит на максимальные обороты.
    • Работа на «высоких» оборотах улучшается.

    Это действительно присутствует, если рассчитать силу инерции, а также центробежную силу и сравнить ее со стандартным маховиком — то становится понятно, что облегченная модель, требует меньше механических и силовых затрат на свою работу. А это как я уже написал сверху – экономия топлива, быстрая раскрутка и лучшая работа на «верхах». Ведь именно на высоких оборотах стандартный вариант, начинает испытывать излишние нагрузки центробежной и инерционной сил.

    Минусы

    Куда же без них. Для начала нужно отметить такой аспект, облегченный маховик, требует правильной настройки и остальных конфигураций двигателя. А это значит, что мало поставить его одного, нужно также облегчать и коленчатый вал, правильно настраивать центровку корзины сцепления т.д. То есть – целый комплекс мер, тогда эффект будет более значимым и заметным. Пробежимся по основным минусам.

    • Прочность конструкции ниже.
    • На низких оборотах, при малых скоростях, эффект практически не заметен.
    • Требуется дополнительная балансировка с колен.валом и шкивом ремня генератора
    • Хуже проводит тепло, в зимнее время трансмиссия будет прогреваться дольше на «холостых».
    • Ну и стоит дороже обычного, если брать каких-либо именитых производителей, а не сделанный своими руками.

    Получается, если берете для автомобиля со стандартной (небыстрой) манерой езды (до 3000 об.) – эффект будет минимальным. Если берете для «прокаченного» автомобиля, который работает на оборотах за 4500 (особенно для турбированных двигателей), то эффект действительно будет.

    Можно ли сделать своими руками

    Конечно можно, и за основу часто берут стандартный маховик, который переделывается на «облегченный», путем срезания лишнего металла.

    Обычно выпиливают части на большом, можно сказать внешнем радиусе, посмотрите вот на эту фотографию.

    Здесь примерно вырезано 1,5 – 2 кг металла. Причем прочность и самого маховика и его венца, остается практически неизменной. Смотрим видео производства такого варианта именно своими руками.

    Конечно, многие вытачивают аж 3 – 3,5 кг, но честно сказать я не думаю что такие варианты будут достаточно прочными. В видео видно, что венец приварен сваркой к тому, что осталось от самого диска, смотрим.

    Как я думаю, это самый не прочный вариант.

    Облегченный маховик, имеет место быть на наших свами машинах, однако нужно всегда понимать для какой цели вы его устанавливаете.

    НА этом все, думаю моя статья была вам полезна – читайте наш АВТОБЛОГ.

    (24 голосов, средний: 2,33 из 5)

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector