Всё про маховик двигателя
Идея использовать в простейших механизмах большое вращающееся колесо, чтобы уравновешивать рывки при движении, пришла людям еще очень давно и использовалась, например, в механизмах мельницы или гончарного круга, а затем и в паровых машинах. Изначально в автомобильных двигателях маховик использовали с этой же целью: уравновесить колебания коленвала. Однако сейчас маховик выполняет сразу несколько задач.
Функции маховика ДВС
Маховик устанавливается на коленвал двигателя и располагается с наружной части двигателя. Таким образом, он конструктивно связан и непосредственно с ДВС, со сцеплением и коробкой передач.
В конструкции двигателя маховик выполняет сразу несколько функций:
1. Демпфирование крутильных колебаний, возникающих во время работы двигателя. Чем лучше маховик гасит вибрацию, тем меньше нагрузка на трансмиссию и тем дольше ее срок службы.
Гашение колебаний двухмассовым маховиком
2. Передача момента вращения от коленвала на сцепление. Ведомый диск сцепления соединяется с фрикционной поверхностью маховика.
Маховик с корзиной сцепления
3. Передача момента вращения на коленвал от стартера. При запуске двигателя стартер входит в зацепление с зубчатым колесом маховика для раскрутки коленвала.
4. Маховик аккумулирует часть энергии вращения и создает инерцию, препятствующую остановке двигателя. Без такой инерционной «подпитки» мотор просто остановился бы в тот момент, когда поршни доходят до мертвых точек.
Вибрация маховика зависит от работы двигателя
Таким образом нехитрый, в принципе, механизм оказался незаменимым в супер-современных автомобилях. Единственное, что менялось на протяжении лет, это конструкция самого маховика.
Конструкция маховика
Конструкция двухмассового маховика
Различают сплошные (обычные), двухмассовые и облегченные маховики. У каждого из видов есть свои плюсы и минусы.
- Сплошной или обычный маховик – конструкция предыдущего поколения, представляющая собой диск из чугунного сплава, на который по окружности напрессован стальной зубчатый венец. Такие маховики использовались, когда двигатели были еще «медленными» и не развивали такой мощности, как сейчас. Их основной плюс – элементарная конструкция, в которой практически нечему ломаться. Да и цена ниже, чем на более современные модели. Но на мощном двигателе простой маховик неэффективен и дает чрезмерную нагрузку на трансмиссию. Даже диски сцепления с демпфирующими пружинами не гасят колебания коленвала на старте и холостом ходу так эффективно, как это требуется. Тем не менее, многие автолюбители специально устанавливают сплошные маховики вместо двухмассовых, считая это более экономным вариантом.
Сплошной маховик
- Двухмассовый маховик (он же демпферный, ZMS, DMF, Dual Mass Flywheel) – современная разработка, направленная на максимальное гашение всех нежелательных колебаний коленвала на мощных двигателях с МКПП, облегчение переключения передач и уменьшение шума двигателя. Он состоит из двух дисков, соединенных через радиальный и упорный подшипники скольжения. Один диск является частью коленвала, а второй – частью сцепления. Между дисками расположен пружинно-демпферный механизм, гасящий колебания и защищающий коробку передач от вибрационных нагрузок. В двухмассовых маховиках используются пружины двух типов: менее жесткие поглощают энергию при умеренных колебаниях, а более жесткие задействуются при больших нагрузках. В отличие от пружин в диске сцепления, дуговые пружины маховика имеют большую длину и энергоемкость, что позволяет фрикционному диску маховика отклоняться (поворачиваться) в обе стороны на угол до 100 градусов относительно состояния покоя.
Варианты размещения пружин
Последняя модель – двухмассовый маховик с маятниковым гасителем колебаний. Внутри маховика устанавливается центробежный маятник, который убирает остаточные колебания после дуговых пружин.
Виды двухмассовых маховиков:
1. Двухрядный с дополнительным внутренним контуром.
2. С маятниковым адаптивным демпфером.
3. С адаптивным увеличением трения, для небольших и средних ДВС.
4. С непосредственным отбором мощности, для двухдискового сцепления, гибридного привода и вариаторов.
- Облегченный маховик – идея, пришедшая из автоспорта. Как понятно из названия, он имеет меньший вес по сравнению с обычным маховиком (примерно на 1,5 кг), а значит, отбирает чуть меньше мощности двигателя. Конструкция облегченного маховика представляет собой один диск с отверстиями ближе к наружному краю. Исследования показали, что облегчать внутреннюю часть маховика бессмысленно: вырезы ближе к оси вращения не влияют на экономию энергии, зато ослабляют всю конструкцию. И наоборот, уменьшение веса и толщины наружной части мало сказывается на прочности, но заметно повышает отдачу мощности мотора (на 5% и выше). Такие маховики используются в профессиональном автоспорте и любительском тюнинге, когда переделываются практически все узлы автомобиля.
Эксплуатация маховика и возможные неисправности
Любой маховик, будь то простой или двухмассовый, элемент достаточно надежный и при правильной эксплуатации служит столько же, сколько сам двигатель. Производители заявляют ресурс 350 тыс. км и более.
Основное слабое место всех маховиков – зубчатый венец, который со временем изнашивается. Зубцы могут стираться или обламываться, в результате чего при старте слышен характерный скрежет. Зубчатый венец – деталь съемная, и в случае необходимости можно купить новый и установить на место изношенного. Ресурс этой детали составляет примерно 200 тыс. км, но может сократиться из-за неисправности стартера. При замене зубчатого венца маховик демонтируют и для установки на место после ремонта используют новые крепежные болты.
Сам маховик повреждается чаще всего при неправильной эксплуатации автомобиля. В частности, основными проблемами, вынуждающими автовладельца менять маховик, является критический перегрев, появление трещин и износ фрикционной поверхности, перегрев и утечка консистентной смазки внутри двухмассового маховика, поломка дуговых пружин.
Перегревается маховик из-за неисправного сцепления, при пробуксовке ведомого диска, и от многократных циклов нагрева-охлаждения металл ослабевает и растрескивается. Перегрев может привести и к деформации диска, что проявляется сильной вибрацией и «биением» сцепления на определенных оборотах. Однократный перегрев (например, прижог ведомым диском, после чего сцепление заменили) без трещин и деформаций не влияет на работоспособность маховика.
Износ поверхности маховика тоже связан с работой сцепления: изношенный диск трет заклепками маховик, и отремонтировать это уже никак нельзя, нужна только замена.
Помимо проблем со смежными узлами, частой причиной выхода из строя маховика является манера вождения: длительная езда на низких оборотах двигателя (чем ниже обороты, тем сильней вибрация коленвала), особенно с грузом или прицепом, частые остановки с глушением двигателя.
Специалисты рекомендуют стартовать и глушить двигатель с выжатой педалью сцепления.Техобслуживание маховика как такового не проводится. Его осматривают при замене диска сцепления, обращая внимание на состояние зубчатого венца и фрикционной поверхности. Если видимых повреждений и признаков некорректной работы нет, маховик можно использовать дальше. Основные правила эксплуатации – нормальное использование сцепления и коробки передач без ненужных нагрузок, а также своевременное обслуживание смежных узлов. Тогда маховик, цена которого далеко не низкая, будет служить верой и правдой в течение длительного времени.
Можно ли ремонтировать и восстанавливать маховик?
Заманчивая перспектива: вместо дорогостоящей замены – в разы более дешевый ремонт, «полностью восстанавливающий» характеристики маховика. Речь обычно идет о двухмассовых конструкциях, которые достаточно дорого стоят. Однако, к сожалению, ремонт не всегда дает тот результат, на который рассчитывает покупатель.
Напоследок нужно отметить, что двухмассовые маховики имеют достаточно большой ресурс, но, в отличие от обычных, не выдерживают постоянных больших нагрузок. Если автомобиль используется для поездок на работу и дачу, двухмассовый маховик будет оптимальным вариантом, обеспечивающим комфорт и сохранность коробки передач.
О том, как выбрать новый маховик и на что обращать внимание, читайте наш «Гид покупателя».
Маховик двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.
РФМаховик служит для накопления кинетической энергии в процессе рабочего хода, а также вращения коленчатого вала, когда совершаются вспомогательные такты, для вывода поршня из мёртвых точек и снижения неравномерности вращения вала. Маховик не только обеспечивает устойчивую работу ДВС (двигатель внутреннего сгорания) при трогании автомобиля либо трактора, но и при его кратковременных перегрузках. Маховик (5) [рис. 1, а)] изготавливается путём отливки из серого чугуна. С целью увеличения момента инерции на ободе маховика расположена основная масса металла. Также обод используют для напрессовки на него зубчатого венца (9), который предназначен для прокручивания коленчатого вала в процессе пуска двигателя от стартера либо пускового двигателя.
Рис. 1. Коленчатые валы.
а) – Коленчатый вал дизельного двигателя Д-240:
1) – Коренная шейка;
2) – Щека;
3) – Упорные полукольца;
4) – Нижний вкладыш пятого коренного подшипника;
5) – Маховик;
6) – Маслоотражательная шайба;
7) – Установочный штифт;
8) – Болт;
9) – Зубчатый венец;
10) – Верхний вкладыш пятого коренного подшипника;
11) – Шатунная шейка;
12) – Щека;
13) – Галтель;
14) – Противовес;
15) – Болт крепления противовеса;
16) – Замковая шайба;
17) – Шестерня коленчатого вала;
18) – Шестерня привода масляного насоса;
19) – Упорная шайба;
20) – Болт;
21) – Шкив;
22) – Канал подвода масла в полость шатунной шейки;
23) – Пробка;
24) – Полость в шатунной шейке;
25) – Трубка для чистого масла;
б) – Упорный подшипник коленчатого вала карбюраторных двигателей:
1) – Сальник;
2) – Пылеотражатель;
3) – Шкив;
4) – Ступица;
5) – Храповик;
6) – Коленчатый вал;
7) – Крышка распределительных шестерён;
8) – Штифт;
9) – Блок-картер;
10) – Задняя неподвижная шайба;
11) – Передняя неподвижная шайба;
12) – Шпонка;
13) – Вкладыш;
14) – Крышка коренного подшипника;
15) – Штифт;
16) – Упорная вращающаяся шайба;
17) – Распределительная шестерня;
18) – Маслоотражатель;
в) – Коленчатый вал дизельного двигателя ЯМЗ-240Б:
1) – Коренная шейка;
2) – Шатунная шейка;
3) – Роликоподшипник.
Маховик крепится посредством болтов к фланцу (16) [рис. 2] коленчатого вала либо путём ввёртывания болтов непосредственно в коленчатый вал [рис. 1, а)]. Точная фиксация маховика относительно шеек коленчатого вала выполняется с помощью штифтов. Далее маховик в сборе с коленчатым валом подвергается балансировке, устраняющей неуравновешенные силы инерции, способные вызвать вибрации и сильный износ коренных подшипников. На торце либо ободе маховика наносятся метки, позволяющие не только определять верхнюю мёртвую точку (в.м.т.) и нижнюю мёртвую точку (н.м.т.), но и устанавливать момент подачи топлива либо зажигания смеси.
Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм дизельного двигателя СМД.
1) – Шкив коленчатого вала;
2) – Шестерня привода масляного насоса;
3) – Коленчатый вал;
4) – Шатун;
5) – Втулка верхней головки шатуна;
6) – Поршень;
7) – Стопорное кольцо;
8) – Поршневой палец;
9) – Расширитель;
10) – Поршневое маслосъёмное кольцо;
11) – Поршневые компрессионные кольца;
12) – Вкладыши коренных подшипников;
13) – Упорные полукольца;
14) – Маховик коленчатого вала;
15) – Гайка;
16) – Фланец крепления маховика;
17) – Маслоотражатель;
18) – Шестерня привода газораспределения;
19) – Масляная полость шатунной шейки;
20) – Шатунный болт;
21) – Крышка нижней головки шатуна;
22) – Вкладыш шатунного подшипника;
23) – Противовес;
24) – Маслоотражатель.
17*
Похожие материалы:
Маховик двигателя
Категория:
Устройство и работа двигателя
Публикация:
Маховик двигателя
Читать далее:
Маховик двигателя
Маховик представляет собой чугунный, тщательно сбалансированный диск определенного веса. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Маховик вследствие запасенной энергии, полученной при вращении, обеспечивает также возможность преодоления двигателем кратковременных перегрузок, например, при трогании автомобиля с места и т. д.
Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами, которые шплинтуют. Для точной центровки маховика на фланце служат установочные штифты, закрепленные во фланце, или бурт самого фланца. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера и нанесены установочные метки для определения в. м. т. поршня первого цилиндра и установки зажигания.
—
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Маховик, накапливающий энергию в течение рабочего хода, вращает коленчатый вал во время вспомогательных тактов, уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, сглаживает толчки при переходе деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, а также облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. С увеличением числа цилиндров и быстроходности автомобильных двигателей достигается достаточно высокая равномерность вращения коленчатого вала, поэтому размеры и масса маховика уменьшаются. В этом случае он необходим лишь при пуске двигателя, при трогании автомобиля с места и для поддержания устойчивой работы двигателя на малЫх числах оборотов холостого хода.
При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до начала его в следующем цилиндре, в соответствии с порядком работы двигателя.
При трогании автомобиля с места число оборотов коленчатого вала постепенно увеличивают и плавно его соединяют с трансмиссией при помощи сцепления. Энергия, накопленная маховиком, позволяет преодолеть силу сопротивления в начале движения автомобиля.
Маховик отливается из серого чугуна; для увеличения момента инерции основную массу металла располагают на его ободе.
У двигателя М-21 маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами из легированной стали, которые термически обработаны и отшлифованы. Корончатые гайки, навернутые на эти болты, шплинтуются. Если болты крепления маховика ввертывают непосредственно в тело коленчатого вала, то шплинтуют головки болтов.
У дизеля ЯМЗ-236 маховик устанавливается на коленчатый вал при помощи выточки, имеющейся в маховике, и штифтов, а затем он крепится болтами и замковыми шайбами.
На обод маховика напрессован или надет зубчатый венец для вращения коленчатого вала при пуске двигателя с помощью стартера. Венец закреплен болтами. Поверхность маховика, которая соприкасается с ведомым диском муфты сцепления, шлифуют и полируют.
На ободе или торце маховика имеются метки, позволяющие установить поршень первого цилиндра в в. м. т. Такая необходимость возникает при установке зажигания (карбюраторные двигатели) или топливной аппаратуры (дизели).
Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамической и статической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников.
Рекламные предложения:
Читать далее: Картер и коренные подшипники
Категория: — Устройство и работа двигателя
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Что такое двухмассовый маховик — 8 (800) 500-67-44
ЧТО ТАКОЕ ДВУХМАССОВЫЙ МАХОВИК?
Двухмассовый (или демпферный, двухдисковый, двухсекционный) маховик расположен между сцеплением и непосредственно самим двигателем. Состоит он из двух корпусов. Один из корпусов обладает установленным венцом стартера, который присоединен к коленчатому валу. Другой — узлом сцепления. Два корпуса соединены друг с другом за счет специальных подшипников скольжения. Но кроме этого еще и происходит их вращение относительно друг друга. Между ними имеется пружинный демпфирующий механизм Специальная смазка (консистентная), которая наполняет внутренний объем маховика делает работу пакетов пружин непрерывной. Чтобы не допустить блокировку пружин, пакеты поделены пластиковым сепаратором.
Двухмассовый маховик отличается ступенчатой системой действия пружинных пакетов с неодинаковой жесткостью: Работа первой ступени осуществляется с помощью мягких пружин. Эта система делает работу двигателя безукоризненной, плавной и эффективной, не смотря на то, заведен он или нет.
А вот работа второй ступени уже осуществляется с помощью жестких пружин. Эта система помогает добиться оптимального демпфирования вращательных колебаний при нормальной езде на авто.
ОБРАЗЕЦ
ВИДЕО О МАХОВИКАХ
Двухмассовый маховик, какую функцию он выполняет?
Конструкция двухмассового маховика в 3D.
ЧТО ЯВЛЯЕТСЯ ПРИЧИНОЙ ПОЛОМКИ ДВУХМАССОВОГО МАХОВИКА
По мнению профессионалов, низкий ресурс двухмассового маховика обуславливается неправильной эксплуатацией личного транспорта. Водители, на автомобиле которых установлены, например, дизельные двигатели, пытаются передвигаться на малых оборотах, которые почти приравниваются к холостым. Из-за такой езды вращательные колебания у коленчатого вала очень высоки, именно это и приводит к быстрому износу пружин двухмассового маховика.
Помимо этого, рекомендуют, глушить двигатель (чтобы увеличить ресурс маховика и сцепления к нему) выжимая педаль сцепления.
ДИАГНОСТИКА НЕИСПРАВНОСТИ МАХОВИКА
Маховик сможет сослужить вам хорошую и долгую службу, если вы будете соблюдать все правила эксплуатации вашего автомобиля. Тем не менее, прежде чем спешить заменить сцепление на СТО, необходимо убедиться в том, что необходимо вам менять маховик. Но без специальных инструментов специалисты не берутся делать тест на его исправность и точно поставить его диагноз могут единицы.
Поэтому поломку можно определить вам самому по характерным признакам:
- Утечка смазки
- Появление царапин
- Трещин
- Люфтов
- Шум, слышимый во время зажигания и выключения двигателя
- Колебания ощущаются во время работы двигателя на холостом ходу
- Неравномерная работа двигателя
- Колебания, передающиеся на кузов
- Различного рода шумы в области коробки передач
- Шумы во время работы двигателя, которые затихают при прогреве мотора или при выжимании педали сцепления
- Вибрация на педали сцепления
Вы всегда можете связаться с нами и получить бесплатную консультацию.
Маховик двигателя
Реставрация двухмассового маховика
Признаки неисправности двухмассового маховика
Замена двухмассового маховика
Как проверить двухмассовый маховик
МАХОВИК — это… Что такое МАХОВИК?
Маховик — со сферическими грузами, построенный по чертежам … Википедия
МАХОВИК — МАХОВИК, массивное твердое колесо с тяжелым ободом. Приводит во вращение от ведущего вала машины для сглаживания резких колебаний числа оборотов этого вала при перемене скорости за счет накопленной кинетической энергии. Инерция большого колеса в… … Научно-технический энциклопедический словарь
маховик — кулак, здоровяк, маховичок, силач, рука, колесо Словарь русских синонимов. маховик сущ., кол во синонимов: 7 • здоровяк (42) • … Словарь синонимов
маховик — МАХОВИК, а, м. 1. Сильный человек. 2. Рука, кулак (обычно большой). маховик с три головы … Словарь русского арго
МАХОВИК — (маховое колесо) колесо с массивным ободом, устанавливаемое на валу двигателя (машины). Используется в качестве инерционного аккумулятора механической энергии, для уменьшения неравномерности вращения валов компрессоров, насосов и т. п … Большой Энциклопедический словарь
МАХОВИК — МАХОВИК, маховика, муж. (тех.). Маховое колесо. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
МАХОВИК — МАХОВИК, а, муж. То же, что маховое колесо. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
МАХОВИК — колесо с тяжелым ободом, насаживаемое на вал машины для уменьшения неравномерности вращения вала. Обладая необходимой живой силой, способной поглощать периодические избытки работы двигателя над полезным сопротивлением и затем отдавать их обратно… … Технический железнодорожный словарь
маховик — – массивная деталь двигателя, повышающая равномерность его вращения за счет своей инерции. EdwART. Словарь автомобильного жаргона, 2009 … Автомобильный словарь
маховик — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN flywheel … Справочник технического переводчика
Маховик и равномерность хода двигателя
Маховик и равномерность хода двигателя [c.96]Основное назначение маховика — обеспечение равномерности хода двигателя и создание необходимых условий для трогания машины с места. [c.155]
Недостатками поршневых двигателей при применении их на электростанциях являются наличие кривошипно-шатунного механизма и маховиков, пониженная равномерность хода, неустойчивость параллельной работы электрических генераторов, невысокие единичные мощности. Конденсат паровых машин, загрязненный смазочным маслом, не может быть использован для питания котлов. В паровых машинах нельзя осуществить рабочего процесса с глубоким вакуумом. [c.18]
Равномерность крутящего момента, а следовательно, и равномерность хода двухтактных двигателей больше, чем четырехтактных (вследствие отсутствия ходов выпуска и наполнения цилиндров). При прочих равных условиях для двухтактного двигателя потребуется маховик с меньшим моментом инерции. [c.16]
Следует иметь в виду, что в двигателях У-6 с углом развала цилиндров у = 90° и углом между кривошипами б = 120° равномерное чередование вспышек не обеспечивается ни для двух-, ни для четырехтактного цикла, вследствие чего для достижения необходимой равномерности хода двигателя требуется установка маховика с большим (на 60—70%) моментом инерции, чем у соответствующих однорядных двигателей. Кроме того, в двигателях У-бэо действует в горизонтальной плоскости момент от сил инерции второго порядка, уравновесить который можно лишь при помощи противовесов, установленных на двух дополнительных валах, вращающихся в разные стороны с угловой скоростью 2со конструкция двигателя при этом значительно усложняется. [c.24]
Рабочий ход, при котором дробится камень, происходит при сближении щек, а холостой ход, при котором раздробленный камень под действием силы тяжести опускается вниз, осуществляется при каждом отходе подвижной щеки. Сопротивление движению подвижной щеки резко возрастает при рабочем ходе и падает при холостом. Это создает переменную нагрузку на двигатель. Для обеспечения более равномерной нагрузки двигателя и равномерного хода дробилки на эксцентриковый вал 4 устанавливают два тяжелых чугунных маховика 5, запасающих избыточную энергию двигателя при холостом ходе и отдающих ее при рабочем ходе. [c.231]
Маховик, обладающий большим моментом инерции, служит для повышения равномерности хода двигателя, поддерживая вращение коленчатого вала при совершении вспомогательных тактов, а также облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. Кроме того, маховик используется для крепления к ему механизма сцепления, для напрессовки зубчатого венца привода стартера и для нанесения меток, по которым производится установка зажигания. [c.27]
Шестицилиндровый У-образный двигатель с углом развала цилиндров у = 90° и тремя спаренными кривошипами под углом 6 = = 120°. Равномерное чередование вспышек в этом двигателе (рис. 279) не обеспечивается ни для двух-, ни для четырехтактного цикла, вследствие чего для достижения заданной равномерности хода двигателя требуется установка маховика с большим (на 60—70%), чем у однородного двигателя, мо.ментом инерции. [c.55]
Из формулы (94) следует, что степень неравномерности хода двигателя б прямо пропорциональна величине А и обратно пропорциональна величинам и a) p Для одноцилиндрового двигателя необходимая равномерность хода двигателя может быть обеспечена лишь при наличии маховика значительных размеров, что отрицательно отражается на приемистости двигателя. Теоретические и экспериментальные (в частности, эксплуатационные) данные показывают, что на работу двигателя автомобиля и трактора в целом равномерность работы двигателя оказывает еще большее влияние, чем его уравновешенность. С увеличением равномерности крутящего момента (с уменьшением К) условия работы двигателя и механизмов автомобиля и трактора заметно улучшаются автомо- [c.65]
Поскольку с увеличением числа цилиндров величина наибольшей избыточной работы А уменьшается, размеры маховика, полученные расчетом [формулы (96), (97)], исходя из необходимой для нормальных режимов работы двигателя величины б, получаются недостаточными (в частности, для размещения в нем механизма сцепления). На практике, как уже упоминалось, размеры маховика намечают исходя пз конструктивных соображений. Вместе с тем поверка выбранных размеров маховика на обеспечение необходимой равномерности хода двигателя нри наименьших устойчивых оборотах и работе без нагрузки (холостой ход) является необходимой. [c.67]
Каким же образом маховик выравнивает ход машины Проследим это на примере поршневого двигателя внутреннего сгорания. Начнем со вспышки рабочей смеси в цилиндре двигателя — с процесса, при котором вырабатывается энергия. Эта энергия должна произвести работу, требуемую от двигателя, а кроме того — подготовить следующую вспышку. А для этого нужно вытолкнуть из цилиндра продукты сгорания, набрать в цилиндр свежий заряд смеси и, что требует максимальной затраты энергии, сжать смесь. Если бы механизм двигателя был безынерционным, то, расширившись от вспышки, газ довел бы поршень до нижнего положения и на этом работа двигателя была бы закончена. Но благодаря высокой инертности маховика, насаживаемого на вал двигателя, последний не только не останавливается после вспышки, а продолжает равномерно вращаться. [c.58]
С увеличением числа цилиндров равномерность вращения вала повышается и надобность в большом маховике отпадает. В многоцилиндровых двигателях маховик обеспечивает плавную работу двигателя на малых оборотах холостого хода, облегчает запуск двигателя и трогание машины с места путем использования инерции маховика. [c.34]
Для двигателей стационарного типа, работающих при постоянных оборотах, повышение равномерности хода при помощи маховика не вызывает возражений в качестве стационарных установок часто встречаются одноцилиндровые двигатели с цилиндрами большого диаметра и огромным маховиком. Применение большого маховика на транспортных двигателях, работающих на переменных оборотах, неприемлемо из-за увеличения веса и габарита двигателя. [c.72]
Современные двигатели в подавляющем большинстве выполняются многоцилиндровыми. В этих двигателях вследствие непрерывного чередования рабочих ходов и перекрытия их друг другом достигается более плавное и равномерное вращение коренного вала в сравнении с одноцилиндровым двигателем. Кроме того, в многоцилиндровых двигателях легче уравновесить силы инерции, возникающие при возвратно-поступательном движении поршня. У многоцилиндровых двигателей кривошипно-шатунный механизм включает блок цилиндров с головкой и уплотняющей прокладкой, поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны, коренной вал, маховик и картер двигателя. Поршень с кольцами и пальцем принято называть поршневой группой. Блок с головкой и картером образуют корпус двигателя. [c.222]
В четырехтактном одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается под действием давления расширяющихся газов только при рабочем ходе. Для совершения вспомогательных тактов (впуска, сжатия и выпуска), а также для повышения равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливается маховик, представляющий собой чугунный диск, который вращается по инерции после рабочего хода двигателя. [c.112]
Маховик в Д. а. служит для равномерности хода, облегчения запуска двигателя и для крепления механизма сцепления (главного фрикциона) диаметр маховиков колеблется от 300 до 500 мм с увеличением числа цилиндров снижаются и моменты инерции маховика. Относительные моменты инерции маховиков при разном числе цилиндров следующие Число цилиндров. … 1 2 4 6 8 12 Моменты инерции маховика по отношению к одноцилиндровому [c. 128]
Маховик. Маховик, служащий дл накопления энергии в течение рабочего хода, вращает коленчатый вал во время вспомогательных тактов, уменьшает неравномерность его вращения, сглаживает толчки при переходе деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, а также облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. С увеличением числа цилиндров и быстроходности автомобильных двигателей достигается достаточно высокая равномерность вращения коленчатого вала, поэтому размеры и масса маховика уменьшаются. При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси, и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до начала его в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя. [c.51]
Основным преимуществом двухтактных карбюраторных двигателей является увеличенная в 1,5—1,7 раза литровая мощность по сравнению с четырехтактными карбюраторными двигателями. Это позволяет значительно снизить их габаритные размеры и материалоемкость, которая для двухтактных двигателей находится в пределах 2,0—2,7 кг/кВт. К их преимуществам также следует отнести большую равномерность хода, позволяющую обходиться без утяжеленных маховиков, сравнительную простоту конструкции и изготовления, а также эксплуатации и технического обслуживания. Наряду с преимуществами двухтактные карбюраторные двигатели имеют и [c.42]
Первые синхронные генераторы, приводимые в действие паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания через ременную передачу, работали с малым числом оборотов окружная скорость ротора для таких машин составляла не более 15—25 м/с. С ростом мощности электрических генераторов повышалось требование равномерности вращения, что не обеспечивалось ни паровой машиной, ни двигателями внутреннего сгорания с их пульсирующим движением поршня и кривошипно-шатунным механизмом. В связи с этим в начале 90-х годов были разработаны специальные генераторы маховикового типа, в которых для уменьшения неравномерности хода была увеличена инерция вращающихся частей. В этих генераторах вращающиеся индукторы одновременно играли роль маховиков для первичного двигателя. Первичные поршневые двигатели накладывали определенные ограничения на конструкции синхронных генераторов их приходилось строить с большим числом полюсов, что, в свою очередь, увеличивало расход активных материалов и потери энергии в машине. Таким образом, хотя паровая машина к концу XIX в. достигла высокой степени совершенства, она не годилась для привода мощных электрических генераторов, так как не позволяла сконцентрировать большие мощности в одном агрегате и создать требуемые высокие скорости вращения. На смену паровым машинам пришли паровые турбины. Первоначально использовали сравнительно тихоходные турбины конструкции шведского инженера Г. П. Лаваля [35]. [c.81]
Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов. [c.15]
В многоцилиндровых двигателях рабочие такты не совпадают и поэтому подготовительные такты происходят за счет рабочего хода в одном из цилиндров. В этом случае роль маховика снижается, масса его будет небольшой, масса двигателя на единицу мощности уменьшается, а работа двигателя становится более равномерной. В многоцилиндровых двигателях цилиндры могут располагаться [c.14]
Коленчатый вал и маховик двигателя. Коленчатый вал воспринимает усилия, передаваемые от поршней шатунам, и преобразует их в крутящий момент. Чтобы обеспечить равномерное чередование рабочих ходов, колена вала у четырехцилиндрового двигателя располагают под углом 180° (рис. 12, а), у шестицилиндрового —под [c.28]
В четырехцилиндровых двигателях рабочие ходы действуют на каждом полуобороте вала и следуют непрерывно один за другим, в шестицилиндровых двигателях рабочие ходы перекрываются на Уд хода поршня и в восьмицилиндровых — на Уо хода поршня. Из-за этого при увеличении числа цилиндров обеспечивается более равномерное вращение коленчатого вала и постоянство развиваемого на нем крутящего момента. Поэтому соответственно снижается значение массы маховика. Таким образом, вес маховика, отнесен- [c.52]
Улучшение равномерности хода двигателя может быть обеспечено двояко 1) установкой на его коленчатом валу маховика с достаточным маховым моментом и 2) увеличенне.м числа цилиндров. Многоцилиндровые двигатели обладают хорошей приемистостью и обеспечивают необходимую равномерность работы при наличии маховика относительно небольших размеров. В таких двигателях на [c.66]
Вследствие произвольности принятых нами положений о равномерности вращения ведущего вала при посадке вычисленного маховика и постоянстве приведённого момента инерции, система будет вращаться неравномерно с коэ-фициентом неравномерности, близким, но не равным выбранному. Указанный приближённый способ определения момента инерции маховика применяется преимущественно для машины с высокой равномерностью хода, например двигателей, генераторов, компрессоров и т. д. Для машин с низкой равномерностью хода, как, например, сельскохозяйственных машин, станков, дробилок и т. д., точнее производить расчёт маховика по диаграмме / = = /(тп) (см- стр. 67). [c.74]
Работа тангенциальных сил затрачивается на преодоление сопротивления и изменение частоты вращения коленчатого вала. В период рабочего хода энергия подводится к системе, совершается полезная работа и увеличивается частота вращения коленчатого вала. В этот период избыточная энергия акуммулируется всеми вращающимися массами, главным образом маховиком и потребителем энергии, и возвращается в систему, когда ее не хватает при совершении других тактов двигателя. Чем больше момент инерции маховика и больше число цилиндров, тем равномернее вращение вала двигателя. [c.69]
Кроме того, тяжеловесный маховик отрицательно влияет на способность двигателя быстро развивать и сбрасывать обороты, т. е. на так называемую приемистость двигателя. Хорошая же приемистость является одним из основных требований, предъявляемых к транспортному двигателю. Поэтому одноцилиндровые двигатели для транспорта делают сравнительно маломощными, например, мотоциклетные двигатели. Нормально же транспортные двигатели конструируются многоцилиндровыми. Преимущество многоцнлиндрового двигателя перед одноцилиндровым в отношении равномерности хода очевидно. [c.72]
ГЛАВА XXXII. РАВНОМЕРНОСТЬ ХОДА И РАСЧЕТ МАХОВИКА ДВИГАТЕЛЯ 149. Общие положения [c.62]
Применение одноцилиндрового двигателя в пневматических машинах нерационально. Объясняется это тем, что для обеспечения требуемой мощности необходимо значительно увеличить размеры цилиндра, в результате чего конструкция всей машины получается чрезмерно громоздкой. Кроме того, в одноцилиндровом двигателе рабочие ходы поршня чередуются с холостыми. За каждый оборот коленчатого вала поршень делает два хода рабочий ход вниз и холостой ход вверх. Но для соверщения холостого хода тоже нужна энергия. Чтобы получить ее, на коленчатом валу укрепляют массивный диск-маховик. Во время рабочего хода поршня этот маховик накапливает кинетическую энергию, а при холостом, ходе отдает ее. Благодаря этому достигается сравнительно равномерная работа двигателя. Но маховик увеличивает вес конструкции, что для ручного инструмента является большим недостатком. В связи с этим одноцилиндровые двигатели в пневматических инструментах распространения не получили. [c.80]
Особенно велика неравномерность хода и неуравновешенность у одноцилиндрового четырехтактного двигателя. Повышение равномерности хода с помощью маховика допустимо для двигателей стационарного типа, работающих при постоянном числе оборотов. Ирименение большого маховика на транспортных двигателях, работающих в широком диапазоне излменения числа оборотов, неприемлемо из-за увеличения габаритов и массы, а также ухудшения способности двигателя быстро увеличивать и уменьшать число оборотов, т. е. так называемой приемистости двигателя. Поэтому транспортные одноцилиндровые двигатели делают сравнительно малой мощности, например мотоциклетные двигатели. [c.64]
Число цилиндров выбирают исходя из значений номинальной мощности, частоты вращения, сил инерции постунательно-движу-щихся и вращающихся масс, действующих на детали и подшипники кривошипно-шатунного механизма, и равномерности крутящего момента. От последнего зависят равномерность хода, масса маховика, размах цикла напряжений в элементах коленчатого вала и деталях трансмиссии, нагрузки на упругие элементы подвесок, вибрации двигателя и кузова автомобиля. [c.368]
Мотор Ренье Н-2, в 60 л. с. (фиг. 73). Мотор Ренье Е-2 имеет картер из алюминиевого сплава. Головки алюминиевые и притягиваются к картеру через стальные цилиндры шпильками. Поршень алюминиевый с тремя кольцами, из которых одно маслосборочное. Шатуны двигателя шгамцо-ванные из дюраля. Зажигание двойное. Коленчатый вал с двумя кривошипами и двумя небольшими маховиками (впереди и сзади внутри картера) для обеспечения равномерности хода. [c.100]
Маховик — Энергетическое образование
На изображении показан маховик, типичный для того, что будет использоваться в механизмах или автомобилях.Маховик — это механическое устройство, которое накапливает энергию в виде вращательного момента. К маховику можно приложить крутящий момент, чтобы заставить его вращаться, увеличивая его вращательный момент. Этот сохраненный импульс затем можно использовать для приложения крутящего момента к любому вращающемуся объекту, чаще всего к машинам или автомобилям. В случае автомобилей и других движущихся объектов инерция вращения маховика может оказывать влияние из-за гироскопического движения, препятствуя изменению направления движения транспортного средства.2} {2} [/ math] где,
• [математика] E_ {вращение} [/ математика] — энергия, запасенная во вращательном моменте (Джоули, Дж)
• [math] I [/ math] — момент инерции объекта (килограмм * метры 2 , кгм 2 )
• [math] \ omega [/ math] — скорость вращения (радианы в секунду, рад / с).
Полная энергия, накопленная в маховике, зависит от скорости вращения (ω) или инерции (I) маховика. Типичный маховик состоит из твердого цилиндра с радиусом [math] r [/ math] и массой [math] m [/ math].2} {2} [/ математика]
Для изменения инерции маховика необходимо изменить радиус или массу маховика. Существуют четкие ограничения на увеличение этих двух свойств. Если масса маховика значительна по сравнению с общим весом транспортного средства, гироскопический эффект затруднит поворот транспортного средства. Поскольку большинство маховиков необходимо будет уместить внутри другой конструкции, увеличение радиуса маховика ограничивается общим размером системы, в которой он используется.
Приложения
Изображение системы рекуперативного торможения с маховиком на двигателе Volvo [2]Маховики часто используются для поддержания постоянной энергии там, где нормальный источник энергии непостоянен. Например, маховик может быть соединен с коленчатым валом двигателя (при условии, что это механическая коробка передач), сохраняя энергию вращения при приложении крутящего момента. Когда крутящий момент снят, маховик может продолжать передавать крутящий момент на приводной вал, обеспечивая двигателю более стабильную выходную мощность.Этот тип маховика часто использовался на старых двигателях внутреннего сгорания, которые часто страдали от детонации и прерывистой работы двигателя. Более легкий маховик — одна из причин, по которой малолитражки могут рывковать на малых скоростях.
Другое применение маховиков — придание приводному валу выходной мощности, превышающей выходную мощность одного двигателя. В автомобилях маховики используются для хранения энергии, которая подается на приводной вал во время ускорения, что дает автомобилю прирост мощности.Энергия может накапливаться в маховике за счет рекуперативного торможения.
Поскольку маховики становятся более эффективными с увеличением размера, они более полезны для более крупных транспортных средств. Большие автомобили имеют большую массу, что сводит к минимуму эффекты гироскопического движения. Обычно современные маховики используются в поездах, полуприцепах и других крупных транспортных средствах. [3]
Тормозные системы с маховиком также используются в гонках Formula one Racing. Система в Формуле-1, называемая системой рекуперации кинетической энергии (KERS), имела маховик, прикрепленный к каждому из двух ведущих колес для хранения энергии.Затем энергия была использована для увеличения мощности автомобиля на 81 л.с. на 6,67 секунды на круг, что контролировалось водителем с помощью кнопки на рулевом колесе. [4]
Номер ссылки
Маховик двигателя — обзор
3.2.3 Приемки
Некоторого упрощения в анализе незатухающих динамических систем с несколькими степенями свободы часто можно добиться, используя приемники, особенно если требуются только собственные частоты. Если гармоника сила F sin vt действует в некоторой точке системы так, что система реагирует с частотой v , а точка приложения силы имеет смещение x = X sin vt , тогда, если уравнения движения линейны, x = α F sin vt , где α, который является функцией параметров системы и v , но не функцией F , известен как прямой прием при x . Если смещение определяется в некоторой точке, отличной от той, в которой приложена сила, α называется переносом или перекрестным приемом.
Можно видеть, что частота, при которой приемник становится бесконечным, является собственной частотой системы. Приемки могут быть записаны для вращательных и поступательных координат в системе, то есть для наклона и отклонения в точке.
Таким образом, если на тело массой м действует сила F sin vt , и реакция тела будет x = X sin vt ,
Fsin vt = mx.. = m (−Xv2sin vt) = — mv2x.
Таким образом,
x = −1mv2F sin vt,
Это прямое восприятие твердого тела.
Для пружины α = 1/ k . Это прямой приемник пружины.
В модели системы без демпфирования с одной степенью свободы уравнение движения равно
mx .. + kx = Fsin vt,
Если x = X sin vt , α = 1 / ( к — мв 2 ). Это прямая рецепция системы с единственной степенью свободы.
В более сложных системах необходимо уметь различать прямые и перекрестные приемники и указывать точки, в которых рассчитываются приемники. Это делается с помощью индексов. Первый индекс указывает координату, в которой измеряется отклик, а второй указывает точку, в которой приложена сила. Таким образом, α pq , который является перекрестным приемом, представляет собой ответ в точке p, деленный на гармоническую силу, приложенную в точке q, а α pp и α qq являются прямыми рецепторами в точках p и q соответственно.
Рассмотрим систему с двумя степенями свободы, показанную на рис. 3.12
Рис. 3.12. Система двух степеней свободы с принудительным возбуждением.
Уравнения движения:
m1x..1 + (kI + k2) x1 − k2x2 = f1,
и
m2x..2 + (k2 + k3) x2 − k2x1 = 0.
Пусть f 1 = F 1 sin vt , и предположим, что x 1 = X 1 sin vt и x 2 = X 2 sin vt . Подстановка в уравнения движения дает
(k1 + k2 − m1v2) X1 + (- k2) X2 = F1,
и
(−k2) X1 + (k2 + k3 − m2v2) X2 = 0.
Таким образом,
α11 = X1F1 = k2 + k3 − m2v2Δ,
, где
Δ = (k1 + k2 − m1v2) (k2 + k3 − m2v2) −k22.
α 11 — прямой приемник, а Δ = 0 — частотное уравнение.
Также перекрестный прием
α21 = X2F1 = k2Δ.
Эта система имеет еще два рецептора, ответные реакции из-за f 2 применяются ко второму телу.Таким образом, можно найти α 12 и α 22 . Фундаментальным свойством является то, что α 12 = α 21 (принцип взаимности), так что получаются симметричные матрицы.
Общий ответ системы:
X1 = α11F1 + α12F2,
То есть
{X1X2} = [α11α12α21α22] {F1F2}.
Некоторое упрощение анализа сложных систем может быть достигнуто, если рассматривать сложную систему как ряд простых систем (чьи рецепторы известны), связанных вместе с помощью условий совместимости и равновесия. Метод состоит в том, чтобы разбить сложную систему на подсистемы и проанализировать каждую подсистему отдельно. Найдите приемник каждой подсистемы в точке, где она соединена с соседней подсистемой, и «соедините» все подсистемы вместе, используя условия совместимости и равновесия.
Например, чтобы найти прямую восприимчивость γ 11 динамической системы C по одной координате x 1 , система рассматривается как две подсистемы A и B, как показано на рис.3.13.
Рис. 3.13. Динамические системы.
По определению
γ11 = X1FI, α11 = XaFa и β11 = XbFb.
Потому что системы подключены.
Xa = Xb = X1, (совместимость)
и
F1 = Fa + Fb, (равновесие).
, то есть рецепт системы γ может быть найден из рецепторов подсистем.
В простой системе пружина — корпус подсистемами A и B являются пружина и корпус соответственно. Следовательно, α 11 = 1/ k и β 11 = −1 / mv 2 и 1 / γ 11 = k — mv 2 , как указано выше.
Частотное уравнение: α 11 + β 11 = 0, потому что это условие делает γ 11 = ∞.
Рассмотрим применение демпфирующего динамического виброгасителя, показанного на рис. 3.14. Система разбита на подсистемы A и B.
Рис. 3.14. Подсистемы абсорберов.
Для подсистемы A:
fA = Mx..A + KxA; следовательно, α = 1 / (K − Mv2).
Для подсистемы B:
fB = k (xB − yB) = my..B = −mv2YB; следовательно, β = — (k − mv2) / kmv2.
Таким образом, частотное уравнение α + β = 0 дает
Mmv4− (mK + Mk + mk) v2 + Kk = 0.
Часто бывает удобно решить частотное уравнение α + β = 0 или α = — β графическим методом. В случае поглотителя оба α и — β могут быть построены как функция v , а пересечения дают собственные частоты Ω 1 и Ω 2 (рис. 3.15).
Рис. 3.15. Приемник гасителя вибрации.
Видно, что эффект от добавления различных поглотителей в первичную систему можно легко определить без повторного анализа всей системы. Чтобы найти Ω 1 и Ω 2 для всей системы, просто необходимо набросать приемную часть каждого поглотителя на рис. 3.15.
Метод приемки особенно полезен, когда требуется исследовать эффекты добавления динамической системы к существующей системе, например, дополнительного этажа или установки кондиционирования воздуха в здании. После того, как рецепт исходной системы известен, необходимо только проанализировать дополнительную систему, а затем включить ее в исходный анализ.Более того, иногда характеристики динамических систем измеряются и доступны только в графической форме. Пример 30.
Некоторые подсистемы, такие как те, что показаны на рис. 3.16, связаны двумя координатами, например отклонением и наклоном в общей точке.
Рис. 3.16. Приложенные силы и реакции системы.
В данном случае
Xa1 = α11Fa1 + α12Fa2, Xa2 = α21Fa1 + α22Fa2, Xb1 = β11FbI + β12Fb2,
и
Xb2 = β21Fb1 + β22Fb2.
Приложенные силы или моменты равны F 1 sin vt и F 2 sin vt , где
F1 = Fa1 + Fb1,
и
F2 = Fa2 + Fb2.
Поскольку подсистемы связаны
X1 = Xa1 = Xb1,
и
X2 = Xa2 = Xb2.
Следовательно, если возбуждение применяется при x 1 , только F 2 = 0 и
γ11 = X1F1 = α11 (β11β22 − β122) + β11 (α11α22 − α122) Δ,
где
Δ = (α11 + β11) (α22 + β22) — (α12 + β122),
и
γ21 = X2F1 = α12 (β11β22 − α12β12) −β12 (α11α22 − α12β12) Δ.
Если
FI = 0, γ22 = X2F2 = α22 (β11β22 − β122) −β22 (α11α22 − α122) Δ.
Поскольку Δ = 0 — частотное уравнение, собственные частоты системы C задаются формулой
| α11 + β11 α12 + β12α21 + β21α22 + β22 | = 0.
Это чрезвычайно полезный метод для нахождения частотного уравнения системы, потому что требуются только рецепторы подсистем. Приемлемость многих динамических систем была опубликована в книге «Механика вибрации » Р. Э. Д. Бишопа и Д. К. Джонсона (CUP 1960/1979). При повторном применении этого метода можно считать, что система состоит из любого количества подсистем. Таким образом, этот метод идеально подходит для компьютерного решения.
Следует понимать, что, хотя метод приема полезен для записи частотного уравнения, он не упрощает решение этого уравнения.
Пример 30Показан двигатель с маховиком. Двигатель должен приводить в движение воздушный винт с инерцией I через вал с жесткостью на кручение k , как показано. Приемлемость к крутильным колебаниям
системы двигатель-маховик была измерена в точке А в ограниченном диапазоне частот, который не включает никаких внутренних резонансов системы.На рисунке показана чувствительность в точке A как функция (частоты) 2 .
Рассчитайте наименьшую ненулевую собственную частоту для двигателя, маховика и системы гребного винта, если I = 0,9 кг · м 2 и k = 300 кН · м / рад.
Систему двигатель-винт можно рассматривать как две подсистемы, A и B:
Частотное уравнение: α 11 + β 11 = 0, где α 11 дано в графической форме, а β 11 находится следующим образом. Для винтовой системы
Now
tB = k (θB − ϕB) = Iϕ..B = −IΦBv2sin vr,
, поэтому
k (ΘB − ΦB) = — IΦBv2
и
B −IkΦBv2 = ΦB (k − Iv2k).
Таким образом,
β11 = ΘBTB = −ΦB (k − Iv2k) 1ΦBIv2 = — (k − Iv2kIv2).
Если α 11 и — β 11 построены как функции (частоты) 2 , пересечение дает значение частоты, которое является решением α 11 + β 11 = 0, то есть находится собственная частота свободных колебаний.Приведенная ниже таблица может быть рассчитана для — β 11 , поскольку k = 300 × 10 3 Нм / рад, а I = 0,9 кг · м 2 .
v 2 | Iv 2 | k — Iv 2 | kIv 2 | 123 9048 9048 9048 9048 9048 9048 0,3 × 10 6 0,27 × 10 6 | 0. 03 × 10 6 | 0,081 × 10 12 | −0,37 × 10 −6 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0,4 × 10 6 | 0,36 × 10 6 | 0,06 × 10 6 900 | 0,108 × 10 12 | −0,55 × 10 −6 | ||||
0,5 × 10 6 | 0,45 × 10 6 | 0,15 × 10 6 | 0,15 × 10 6 | 0,15 12 | −1,11 × 10 −6 |
Приемник β 11 теперь может быть нанесен на график относительно (частоты) 2 , как показано ниже:
Пересечение происходит при (частоте) 2 = 0.39 × 10 6 (рад / с) 2 , то есть частота 624 рад / с или 99,4 Гц. Это собственная частота комбинированной системы двигатель — гребной винт. Можно видеть, что эффект от использования разных гребных винтов с разными значениями k и I легко найти, без необходимости повторного анализа всей системы двигатель — гребной винт.
Двухмассовый маховик (DMF) — x-engineer.org
Работа двигателя внутреннего сгорания
Подавляющее большинство автотранспортных средств оснащено двигателями внутреннего сгорания .Из-за принципа работы двигателя внутреннего сгорания на коленчатом валу возникают крутильные колебания. Процесс сгорания вызывает чрезвычайно быстрое повышение давления внутри цилиндра во время рабочего хода , что приводит к пиковому выходному крутящему моменту. Давление, создаваемое в цилиндрах, прикладывает силу к верхней части поршня, которая передается через шатун и позволяет коленчатому валу вращаться. Пульсирующий крутящий момент, создаваемый цилиндрами, вызывает вибрацию коленчатого вала.
Изображение: Амплитуда частоты вращения двигателя на холостом ходу (низкая)
На поршневом двигателе с возвратно-поступательным движением градиент давления в цилиндре во время четырех циклов создает неравномерный крутящий момент на коленчатом валу. Пульсирующий крутящий момент, создаваемый на коленчатом валу, заставляет частоту вращения двигателя также пульсировать. Например, если мы измеряем частоту вращения двигателя на холостом ходу с временем выборки 100 мс или меньше, мы можем увидеть, что частота вращения двигателя не постоянна на уровне около 975 об / мин, а быстро колеблется между 925 и 1050 об / мин.
Все эти вращательные колебания передаются дальше в трансмиссию и могут повлиять на долговечность ее компонентов. Эти вибрации могут вызвать дребезжание шестерен, стрелу кузова и колебания при опрокидывании / опрокидывании трансмиссии, что приводит к значительному шуму и снижению комфорта при вождении.
Простой маховик
Во время каждого энергетического цикла сгорание топливовоздушной смеси значительно ускоряет коленчатый вал. Во время трех других циклов (впуск, сжатие и выпуск) коленчатый вал замедляется иногда сильно, а иногда менее сильно.Чтобы двигатель работал в основном плавно на более низких скоростях, центробежная масса, маховик, до некоторой степени сглаживает эти неравномерности скорости вращения.
4-цилиндровый четырехтактный двигатель внутреннего сгорания имеет интервал включения 180 °. Например, если 4-цилиндровый двигатель работает при 3000 об / мин, происходит 6000 воспламенений в минуту, что соответствует 100 воспламенениям в секунду. Поэтому отклонения частоты вращения двигателя очень незначительны.
Чем ниже частота вращения двигателя, тем отчетливее проявляются неравномерности частоты вращения двигателя в виде крутильных колебаний.При 1200 об / мин происходит примерно 40 воспламенений в секунду, что означает, что цикл включения питания происходит только каждые 25 миллисекунд. Неравномерность частоты вращения двигателя и, следовательно, крутильные колебания очень заметны в этом диапазоне частоты вращения двигателя.
Если эти крутильные колебания передаются на коробку передач без демпфирования, в коробке передач и трансмиссии возникают резонансные колебания. В свою очередь, эти резонансные колебания вызывают гудение стрелы и гудение или дребезжание шестерен. Кроме того, более высокие резонансные колебания могут в долгосрочной перспективе повредить компоненты коробки передач и трансмиссии.Без надлежащего гашения крутильных колебаний комфорт вождения на низких оборотах двигателя является неприемлемым, а вождение с экономией топлива на низких оборотах двигателя также нецелесообразно.
Уменьшения вращательных колебаний коленчатого вала можно добиться с помощью маховика . Маховик — это механический компонент, предназначенный для хранения энергии вращения (кинетической энергии). Маховики сопротивляются изменениям скорости вращения из-за своего момента инерции. Количество энергии, хранящейся в маховике, пропорционально квадрату его скорости вращения и его массы.{2}} {2} \]
где:
E [Дж] — кинетическая энергия, запасенная в маховике
Дж [кг · м 2 ] — момент инерции маховика
ω [рад / с] — угол поворота маховика скорость
Чем выше инерция или угловая скорость маховика, тем выше запасенная энергия.
Изображение: 1.3 JTD 16v Multijet двигатель
Кредит: Fiat
В корпусе двигателя внутреннего сгорания маховик прикреплен к концу коленчатого вала. Принцип работы:
- во время рабочего такта двигателя маховик накапливает кинетическую энергию
- во время тактов впуска, сжатия и выпуска, маховик высвобождает кинетическую энергию
Таким образом гасятся скачки крутящего момента во время рабочего такта и распределяется по всему циклу двигателя.Этот эффект распространяется на все цилиндры двигателей. Чем больше количество цилиндров в двигателе, тем более плавный выходной крутящий момент / мощность.
Изображение: Крутящий момент двигателя во время 4-тактного цикла
Тип двигателя (дизельный / бензиновый), количество цилиндров, объем двигателя и удельная мощность [кВт / л] двигателя оказывают значительное влияние на вращательные колебания коленчатого вала. Например, атмосферные бензиновые / бензиновые двигатели большой мощности имеют низкий крутящий момент на низких оборотах.Кроме того, его движущиеся части, поршни, шатуны, коленчатый вал имеют более высокую массу, что означает более высокую инерцию и более контролируемые скачки скорости вращения. Сочетание этих факторов позволяет управлять пульсациями (колебаниями) выходного крутящего момента с помощью стандартного маховика.
Уменьшение габаритов и снижение скорости
Основной задачей автомобильной промышленности в последние годы было снижение потребления и CO 2 . Одной из эффективных мер для достижения этой цели является использование даже более низких оборотов двигателя для вождения.Для этого увеличивают крутящий момент без потери мощности. Это позволяет двигателю работать лишь ненамного выше холостого хода и, следовательно, в чрезвычайно экономичном диапазоне. Одна из проблем — добиться адекватной изоляции трансмиссии даже при таких низких оборотах двигателя и, таким образом, обеспечить водителям их обычный уровень комфорта.
Быстрое развитие автомобильной техники за последние несколько десятилетий привело к появлению двигателей с еще более высокими характеристиками наряду с повышенным спросом на комфорт водителя.Концепции экономичных автомобилей и кузова, оптимизированные для аэродинамической трубы, теперь позволяют водителю заметить другие источники шума. Кроме того, этому способствуют экономичные концепции, исключительно тихоходные двигатели и коробки передач нового поколения, использующие легкие масла.
В целях улучшения расхода топлива и снижения выбросов выхлопных газов в последние стратегии разработки двигателей было включено уменьшение габаритов двигателя и уменьшение двигателя .
Изображение: Уменьшение размера для V6 до L4 |
Изображение: Влияние количества цилиндров на колебания скорости |
- означает уменьшение общего объема двигателя 9057 уменьшается за счет уменьшения количества цилиндров (например.грамм. с 6 цилиндров на 4 цилиндра), но поддержание выходного крутящего момента / мощности (обычно с использованием усиления всасываемого воздуха, технологий переменного подъема клапанов, прямого впрыска топлива и т. д.)
- снижение скорости означает, что максимальный крутящий момент двигателя достигается при более низком двигателе скорость (например, от 2500 до 1500 об / мин), достигаемая, например, за счет использования двухступенчатого турбонаддува, электрических воздушных компрессоров и т. д.
Другими словами, уменьшение габаритов и уменьшение скорости — это процессы, при которых рабочая точка скорости / нагрузки смещается на более эффективный регион за счет уменьшения мощности двигателя при сохранении полной нагрузки за счет наддува.
Изображение: двигатель Ford уменьшает выходной крутящий момент
Кредит: Ford
Сочетание меньшей инерции движущихся компонентов с более высоким крутящим моментом на низких оборотах двигателя вызывает более высокие вращательные колебания коленчатого вала. Кроме того, в связи с введением во всем мире более строгих требований к CO 2 и выбросам выхлопных газов производители двигателей внутреннего сгорания применяют все больше стратегий уменьшения габаритов двигателя и снижения скорости. Побочным эффектом этой стратегии является то, что коленчатый вал создает больше вибраций, которые передаются в трансмиссию.
Изображение: Тенденция к уменьшению размеров двигателя
Кредит: Global Insight & Honeywell
Как добавить HP с помощью более легкого маховика
Согласно Wiki, момент инерции — это массовое свойство твердого тела, которое определяет крутящий момент, необходимый для желаемого изменения по угловой скорости вокруг оси вращения. Для нас, нормальных людей, это сила, необходимая для вращения объекта. Очевидно, что вес и размер объекта будут определять, сколько энергии требуется для начала этого вращения.Подумайте о силе, необходимой, чтобы встать с дивана и бегать по кварталу. Чем крупнее человек и чем длиннее блок, тем больше энергии потребуется.
Лучшим примером концепции момента инерции двигателя является маховик. К поршню прилагается сила за счет расширения топливовоздушной смеси. Эта сила прилагается к кривошипу, который прикреплен к маховику, трансмиссии и, в конечном итоге, к шинам. Вес и диаметр маховика противостоят силе, прилагаемой к началу вращения.Чем больше вес и диаметр, тем больше сопротивление (представьте себе мощность, необходимую для вращения маховика диаметром 100 футов). То же самое относится к возвратно-поступательному весу внутренних компонентов (кривошипа, шатунов и поршней), а также карданного вала, осей и комплекта колес / шин, если автомобиль находится на динамометрическом шасси.
Мы хотели выяснить, как эта научная теория проявляется в реальном мире. Короче говоря, имел ли момент инерции отрицательное влияние на выработку мощности вашего среднего малолитражного Chevy? Чтобы проверить теорию, нам нужен был способ изменить возвратно-поступательный вес испытательного двигателя.Можно изменить возвратно-поступательный вес с помощью более легкого кривошипа, титановых стержней и / или легких поршней, но замена компонентов будет сложной и трудоемкой задачей даже на динамометрическом стенде двигателя. Нам был нужен быстрый и простой способ продемонстрировать эффект изменения веса, возвращающегося взаимно, и у ребят из Westech Performance было именно то, что нам нужно.
При испытании двигателей на стенде двигателя необходимо сначала установить маховик и ведущий диск. Ведущий диск представляет собой сплошной диск сцепления со шлицевой ступицей, прикрепленной болтами к маховику.Шлицевой приводной диск используется для соединения двигателя с входным валом динамометрического стенда. Мощность, производимая двигателем, затем передается через входной вал и измеряется динамометрическим станком.
К счастью, у Westech была пара разных маховиков и приводных дисков, разработанных для малоблочного Chevy. Первая пара включала обычный (тяжелый) стальной маховик и соответствующий стальной приводной диск. Вторая пара включала алюминиевый маховик и соответствующую алюминиевую ведомую пластину. Стальная ведущая пластина используется в приложениях с высокой мощностью, которые могут снизить прочность алюминиевой версии.Обе пары более чем подходили для нашего тестового двигателя с малым блоком, что делало испытание на инерцию столь же простым, как замена маховика и ведущего диска.
Еще проще было то, что испытательный двигатель был уже собран. Строкер 383 отличался вращающимся узлом от Speedmaster и JE в сочетании с гидравлическим роликовым кулачком от Crane Cams. В довершение всего были головки AFR 195 Eliminator, Edelbrock Super Victor 2 и карбюратор Holley 950 Ultra HP. Дополнительные функции включали распределитель MSD, роликовые качалки крана и 1 3/4 дюйма жатки.Комбинация могла бы превысить 6500 об / мин и сделать пиковую мощность достаточно высокой, чтобы в достаточной мере проверить изменение вращающегося веса.
Сначала были тяжеловесы, стальной маховик и ведущий диск. Стальной маховик весил 31 фунт. Аппаратное обеспечение ARP, используемое для фиксации маховика, оставалось одинаковым для обоих тестов. Стальная ведущая пластина была не намного легче и весила 24. Комбинированный агрегат был прикреплен к испытательному двигателю, а затем после тщательных измерений температуры воздуха, масла и воды для обеспечения точности был запущен в гневе.Оснащенный стальным комбо, малый блок выдавал 535 л.с. при 6400 об / мин и 467 фунт-фут крутящего момента при 5200 об / мин. Двигатель был идеально повторяемым, что делало любое изменение мощности заметным сразу.
Затем мы открутили двигатель от колокола и переключились на более легкие компоненты. Алюминиевый маховик и ведущий диск имели относительно тонкие 15 и 14 фунтов соответственно. Комбо сбило в общей сложности 26 фунтов возвратно-поступательного веса. При работе на динамометрическом стенде снижение веса привело к ощутимому увеличению мощности: выходная мощность 383 подскочила до 542 л.с. при 6500 об / мин и 476 фунт-фут при 5400 об / мин.Посмотрите результаты на прилагаемом графике, но если вы думали о добавлении легкости, у нас есть только один вопрос — почему вес?
Просмотреть все 13 фотографий01. Когда дело доходит до возвратно-поступательного движения, помните это простое правило — лучше меньше, да лучше.
Просмотреть все 13 фотографий02. Наш испытательный двигатель 383 был оснащен гидравлическим роликовым кулачком Crane и модернизированными подъемниками. Кулачок Crane предлагал подъем на 0,558 дюйма, разделение на 242/250 градусов и LSA 114.
Просмотреть все 13 фото03 .Компания AFR поставила набор головок Eliminator объемом 195 куб. См с ЧПУ. Впускные каналы производительностью 280 кубических футов в минуту обеспечивали достаточный поток для нашего тестового двигателя.
Просмотреть все 13 фотографий04. Индукционная система состояла из карбюратора Holley 950 Ultra HP, питающего воздухозаборник Edelbrock Super Victor 2.
Просмотреть все 13 фотографий05. Отработавшие газы выходили из малого блока через набор 1 3/4-дюймовых динамометрических коллекторов, питающих 18-дюймовые удлинители коллектора.
Просмотреть все 13 фотографий06. Тяжелый железный маховик показал весомые 31 фунт.Это не только увеличивает общий вес автомобиля (что отрицательно сказывается на ускорении, торможении и управляемости), но также лишает двигатель мощности (используется для ускорения дополнительной массы).
Просмотреть все 13 фото07 . Для использования на динамометрическом стенде железный маховик был объединен с такой же тяжелой (24 фунта) железной ведущей пластиной. Как и диск сцепления, ведущий диск был прикреплен к маховику для передачи мощности, развиваемой двигателем, на входной вал динамометрического стенда.
Просмотреть все 13 фото08. При работе на динамометрическом стенде с тяжелым маховиком и ведущим диском модель 383 выдавала 535 л.с. при 6400 об / мин и 467 фунт-фут при 5200 об / мин.
Просмотреть все 13 фотографий09. На динамометрическом стенде поменять местами ведущий диск и маховик было несложно. Все, что нам нужно было сделать, это отвинтить двигатель от колокола и сдвинуть его вперед.
Просмотреть все 13 фото10 . Мы заменили тяжелые железные компоненты их алюминиевыми аналогами. Первым был алюминиевый маховик, который снизил вращающуюся массу на 16 фунтов (с 31 до 15).
Просмотреть все 13 фотографий11. Алюминиевая ведущая пластина отбила еще 10 фунтов, в результате чего общая экономия веса составила 26 фунтов.
См. Все 13 фотографий1212. На динамометрическом стенде падение вращательного веса определенно стоило мощности, поскольку значения пиковой мощности подскочили до 542 л.с. при 6500 об / мин и 476 фунт-фут при 5400 об / мин.
Посмотреть все 13 фотографий13. Интересным в этом тесте было то, что мы ожидали, что прирост мощности будет увеличиваться с увеличением числа оборотов двигателя, но прирост присутствовал от 3000 об / мин до 6500 об / мин.Гонщики всегда прилагали все усилия, чтобы уменьшить вес своих автомобилей, но есть еще больше производительности, если убрать немного жира с вращающегося узла.
Что такое маховик? Функция, приложения и уравнения для накопленной энергии
Маховик или инерционное колесо, используемые в машине, действуют как временный резервуар энергии, который накапливает энергию, когда запас энергии превышает необходимый для работы, и высвобождает накопленную энергию, когда мощность источника питания не соответствует потребностям.В случае двигателей внутреннего сгорания крутящий момент на коленчатом валу колеблется в течение одного полного рабочего цикла, что вызывает изменение угловой скорости вала. Чтобы получить равномерный крутящий момент, на конце вала предусмотрена инерционная масса, известная как маховик. Энергия, запасенная в маховике, пропорциональна квадрату угловой скорости.
Маховик в двигателе
Маховик установлен на одной стороне коленчатого вала трансмиссии, чтобы уменьшить дисбаланс вращательной силы на коленчатом валу.В случае четырехтактного двигателя в каждом цилиндре создается один рабочий ход на два оборота коленчатого вала. Маховик сохраняет эту энергию в виде кинетической энергии и обеспечивает то же самое при других тактах (сжатие, впуск и выпуск) для непрерывной работы двигателя. Поэтому при отсутствии маховика вращение коленчатого вала стало пульсирующим; и когда интервал рабочего хода становится длинным, как в состоянии холостого хода, двигатель останавливается.Маховик, установленный на коленчатом валу, должен быть динамически сбалансирован.Динамически неуравновешенный узел вызывает вибрацию коленчатого вала, а также большую нагрузку на коленчатый вал и подшипник.
- Маховик только уменьшает колебания скорости. Он не поддерживает постоянную скорость.
- Маховик нельзя использовать для регулирования изменения скорости, вызванного изменяющейся нагрузкой. Чтобы узнать о регулировании скорости при переменной нагрузке Прочтите: Что делает регулятор?
Функции и применение маховика
- Накапливает значительное количество энергии и высвобождает ее при необходимости.
- Маховик иногда используется для подачи прерывистых импульсов энергии. Передача энергии, превышающей возможности машины, за счет передачи энергии маховику с течением времени, а затем ее быстрого высвобождения, например: Клепальные машины
- Уменьшите колебания крутящего момента, сделайте вращение коленчатого вала равномерным.
- Маховик позволяет продолжить механизм через мертвую точку.
- Обеспечивает балансировку коленчатого вала двигателя.
- Маховики облегчают преодоление кратковременных перегрузок, например, запуск двигателя с места.
Уравнение энергии, запасенной в маховике
Кинетическая энергия, запасенная в маховике, зависит от угловой скорости и момента инерции массы. Отношение приведено нижеω = угловая скорость
I = момент инерции массы относительно центра вращения.
Для сплошного цилиндра
Для тонкостенного пустого цилиндра
Для толстостенного пустого цилиндра
м = масса маховика
r = радиус
Маховик в сравнении с гибкой пластиной | Шоссе и тяжелые запчасти
Многие люди задаются вопросом, в чем разница между маховиками и гибкими пластинами.
Хотя маховики и гибкие диски похожи, они не совпадают. Люди часто называют их одними и теми же деталями, но, хотя маховики и гибкие пластины помогают выполнить одну и ту же задачу, они делают это по-разному.
Это зависит от того, автоматическая это или механическая коробка передач.
На рынке запчастей для дизельных двигателей? Позвольте нашим сертифицированным специалистам ASE помочь вам найти подходящие детали для вашего применения!
Позвоните нам!Для чего нужен маховик?
Маховики используются для крепления сцепления на автомобилях с механической коробкой передач.
Механическая коробка передач имеет маховик, прикрепленный к коленчатому валу, и диск сцепления между нажимным диском и маховиком. Маховик соединен непосредственно со сцеплением, позволяя передавать крутящий момент между трансмиссией и двигателем. Маховик может служить фрикционной поверхностью для контакта сцепления.
Требуется замена коленчатого вала? Ознакомьтесь с нашим руководством по установке коленчатого вала!
Myodesie.com разделяет три функции маховика: «Во-первых, благодаря своей инерции он снижает вибрацию, сглаживая рабочий ход при срабатывании каждого цилиндра.Во-вторых, это монтажная поверхность, используемая для крепления двигателя к нагрузке. В-третьих, на некоторых дизелях маховик имеет зубья шестерни по периметру, которые позволяют стартовым двигателям включаться и проворачивать дизель ».
Маховик — это тяжелое колесо, для вращения которого требуется большое усилие. Когда он вращается на высокой скорости, он может накапливать большое количество кинетической энергии. Его работа заключается в хранении энергии вращения, обеспечивающей передачу энергии. Он обладает достаточной массой для хранения энергии, позволяющей двигателю вращаться между импульсами на холостом ходу.
Маховики различаются по размеру. Это может быть колесо большого диаметра со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра, сделанный из композитного углеродного волокна, иногда со стальными ободами.
Их жизненный цикл может длиться дольше, чем у сцепления, но если вы устанавливаете новое сцепление, его необходимо будет заменить.
Признаки неисправного маховика
Есть некоторые признаки и симптомы, на которые следует обратить внимание, которые позволят вам узнать, когда необходимо заменить маховик.Вот 3 общих знака:
- Запах гари: Этот запах исходит от слишком большого количества тепла, выделяемого облицовкой сцепления. «Езда» на сцеплении во время движения вызывает запах подгоревшего тоста. Это приводит к преждевременному износу маховика.
- Пробуксовка передач: Вы заметите это во время вождения. Если трансмиссия не может переключиться на следующую передачу, она переключится на предыдущую передачу. Проскальзывание шестерен, вызванное неисправным маховиком, приводит к шлифованию пластин, и водитель или механик могут обнаружить в трансмиссионной жидкости мелкую металлическую стружку.
- Вибрация сцепления : Вы почувствуете это в салоне автомобиля во время движения. Обычно они вызваны отказом механизма крепления пружины на маховике и значительно снижают производительность маховика, когда водитель нажимает на сцепление.
Для чего нам нужен Flexplate?
Гибкие пластиныиспользуются для крепления гидротрансформаторов на автомобилях с автоматической трансмиссией.
Гидротрансформаторы заменяют сцепление механической коробки передач. Гибкая пластина установлена на коленчатом валу и соединяет выход двигателя с входом преобразователя крутящего момента. Гидротрансформатор расположен между гибкой пластиной и коробкой передач.
Гибкая пластина обычно представляет собой штампованный стальной диск с приваренной коронной шестерней, которая крепит преобразователь крутящего момента к задней части коленчатого вала двигателя. Гибкие пластины обычно намного тоньше и легче маховика из-за отсутствия поверхности сцепления.
Металлический каркас гибкой пластины имеет несколько отверстий с машинной вырезкой для крепления к коленчатому валу. Другие отверстия относятся к автомобилю, настройке гидротрансформатора и потенциальному весу гибкой пластины.
Хотя есть некоторые исключения, если ваш автомобиль оснащен механической коробкой передач, вам нужен маховик, а если ваш автомобиль имеет автоматическую коробку передач, вам нужен гибкий диск.
Нужна помощь с дизельным двигателем? Наши специалисты, сертифицированные ASE, дадут вам ответы! Позвоните им по телефону 844-304-7688.Вы также можете запросить коммерческое предложение онлайн!
Первоначально опубликовано 8 октября 2015 г .; Изменено: 24 сентября 2019 г.
Определение маховика по Merriam-Webster
летать · колесо | \ ˈFlī-ˌ (h) wēl \: тяжелое колесо для противодействия и замедления за счет своей инерции любых колебаний скорости в механизмах, с которыми оно вращается. также : аналогичное колесо, используемое для хранения кинетической энергии (как для движущей силы).
.