Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Содержание

Маховик, назначение и принцип работы

Есть в конструкции каждого современного автомобиля деталь, которая, несмотря на кажущуюся простоту, играет критически важную роль в работе силовой установки и всего ТС в целом. 

Речь идет о маховике, внешне похожем на обычный диск, обладающий, правда, внушительным весом. Что такое маховик, каково его предназначение, а также каковы признаки неисправности этого элемента конструкции – об этом пойдет речь в нашем сегодняшнем разговоре.

Назначение и принцип работы маховика

Читайте также: Карданный вал для привода задних колес

Маховик двигателя – это литой, отлично сбалансированный тяжелый диск, выполненный из чугуна и имеющий на кромке стальные зубья, которые предназначены для сцепления со стартером. Называются они венцом маховика или зубчатым венцом. 

Деталь, ставшая темой этой статьи, служит для передачи крутящего момента от двигателя к трансмиссии.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

В том случае, если КПП механическая, на маховике находится корзина сцепления, а если речь идет об авто с «автоматом», на нем крепится гидротрансформатор. 

Как уже говорилось выше, маховик – деталь крупная, непосредственное влияние на ее точный вес оказывает мощность движка и число цилиндров. Данный элемент конструкции призван накоплять энергию, поступающую от коленвала, и создавать при этом требуемую инерцию. 

Из 4-хтактов двигателя внутреннего сгорания полезное действие, то есть рабочий ход, выполняет лишь один. Все остальные такты выполняются по инерции, а для этого как раз необходим маховик, который крепится на конце коленчатого вала. 

Опишем роль маховика конкретнее:

  • Плавная работа силовой установки.
  • Передача крутящего момента.
  • Нормальное функционирование сцепления.
  • Запуск мотора. Для этого надо, чтобы крутящий момент передался на упомянутый нами выше зубчатый венец.

Когда сжатие достигло требуемого показателя, крутящий момент поступает на второй диск.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Продуманная конструкция подавляет значительные колебания от силового агрегата и тем самым заметно снижает нагрузку на трансмиссию. 

Разновидности маховиков

Сейчас используется 3 вида комплектующих: 

  •  сплошной;
  •  облегченный;
  •  двухмассовый.

Согласно другой классификации, детали подразделяют на два вида – одно- и двухмассовые. Поговорим о них более подробно. 

Одномассовые

Одномассовый маховик представляет собой цельнолитое изделие, характеризующееся простотой конструкции. Оно получило наиболее широкое распространение благодаря высокой надежности и доступности с финансовой точки зрения. 

Центральную часть детали занимает диск размером около 30-40 см, посередине находится отверстие – посадочное место для монтажа. Это посадочное место выполнено в виде ступицы с крупным отверстием по центру и более мелкими по всей окружности для максимально надежной фиксации с помощью болтов.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

 

На наружной стороне предусмотрено место для монтажа сцепления и т.н. контактная кольцевая площадка. Внешняя сторона окружности – это множество стальных зубцов, полученных методом прессования.

Именно одномассовые маховики используются в автомобилях чаще всего по причине их дешевизны, однако значительным недостатком этих моделей является неспособность в должной мере погасить крутильные колебания. 

Двухмассовые

Этот вид маховиков используется в автомобилях, оснащенных мощными моторами. С конструкционной точки зрения они представляют собой два диска, расположенных в одном корпусе и приходящих в зацепление посредством демпфирующей системы.

Двухмассовый маховик еще называют демпферным, т.к. между дисками, соединенными подшипником, находится пружинная система, наличие которой исключило необходимость привлечения демпфирующего устройства на том диске сцепления, который является ведомым. Передача крутящего момента происходит с небольшой задержкой, что позволяет минимизировать толчки и вибрации.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

По сравнению с одномассовыми у двухмассовых маховиков есть целый ряд плюсов:

  •  подавление колебаний и толчков;
  •  обеспечивают более удобное и легкое переключение передач;
  •  продлевают срок службы синхронизаторов и уменьшают износ трансмиссии;
  •  способствуют экономии топлива. 

Что касается недостатков двухмассовых маховиков, то они сводятся к более высокой цене и определенным сложностям в процессе обслуживания. Также эти детали не любят езды на низких оборотах двигателя и боятся перегрева. 

Облегченные

Как правило, такие варианты устанавливают во время проведения тюнинга авто. Они отличаются небольшим весом, который способствует повышению производительности мотора и снижению инерции. 

Машина становится динамичнее, чутко отзывается на педаль акселератора, но важно помнить о том, что использование такого маховика возможно лишь с учетом показателей мотора, а ставить его следует в комплексе с другими работами по совершенствованию технических показателей силовой установки.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

В числе неоспоримых достоинств подобной конструкции следует упомянуть устранение проблемы неравномерного вращения коленвала на минимальных оборотах, способность сделать силовую установку меньшей в плане объема и легче без малейшего ущерба ее мощности.

Неполадки и способы их устранения

Деталь, которой посвящен наш сегодняшний разговор, испытывает серьезные нагрузки, поэтому со временем она приходит в негодность и деформируется. В одномассовых моделях чаще всего из строя выходит венец, который в процессе продолжительной эксплуатации попросту разрушается. 

Отвечая на вопрос о том, как снять маховик, отметим, что делается это механическим способом, а вот когда нужно установить новую деталь, ее нагревают, заменив при этом не только комплектующую, но и болты-фиксаторы. 

В том случае, если на поверхности появились трещины, или же разломался сам диск, выполнить ремонт маховика невозможно – его придется полностью заменить. 

Наиболее распространенными признаками неисправности одномассового диска являются:

  •  проблемы с работой сцепления;
  •  двигатель запускается с трудом и не с первого раза;
  •  во время езды наблюдаются сильные вибрации, шумы и прочие посторонние звуки.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы  

Двухмассовые модели характеризуются поломками, устранить которые будет куда сложнее. Речь идет о выходе из строя либо полном разрушении пружин, об износе подшипников и прочих деталей, часто подвергаемых трению. 

О том, что этот элемент конструкции пришел в негодность, свидетельствуют вибрации в момент запуска двигателя (появляются толчки, которые передаются на КПП и отчетливо ощущаются, если положить ладонь на рычаг).

Когда мотор работает на холостых, появляется стук, при разгоне ощущаются вибрации, а при переключении скоростей – толчки. Теоретически двухмассовый маховик поддается ремонту, но в реальности его чаще всего меняют.

Заключение

Как следует из всего, изложенного выше, можно сделать вывод о том, что маховик – это важнейшая деталь силовой установки и трансмиссии, от которой напрямую зависит работоспособность транспортного средства, а также комфорт и безопасность езды.

Двухмассовый маховик двигателя

Поиск запроса «маховик» по информационным материалам

DMF? ZMS? ДММ? Нет, просто двухмассовый маховик

Основная особенность современного автомобилестроения — возрастающая технологичность узлов и агрегатов. Сборка автомобилей на конвейерах проводится уже не из одиночных деталей, а из подсборочных комплектов, поставляемых заводами-изготовителями комплектующих узлов и агрегатов. Соответственно, ремонт и обслуживание таких узлов требуют иного подхода и инструментального контроля. К числу таких узлов относятся и двухмассовые маховики.

Двухмассовыми маховиками (DMF, ZMS) сейчас оснащены двигатели многих легковых автомобилей. Особенностью конструкции такого маховика является наличие пружинно-демпфирующей системы, которая позволяет гасить крутильные колебания, возникающие при работе двигателя, одновременно сглаживая колебания, передаваемые на коробку передач.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Кроме того, система обеспечивает значительное снижение уровня шума на низких оборотах двигателя.

По мере роста мощности и крутящего момента двигателей все острее вставала проблема борьбы с вибрацией. Равномерное вращение любого двигателя внутреннего сгорания, обусловленное способом зажигания, применяемого в нем, неизбежно создает вибрацию трансмиссии автомобиля, что, в свою очередь, снижает уровень комфорта при движении. На комфортабельности передвижения также отрицательно сказывается реакция на изменяющуюся нагрузку, которая возникает при быстрой смене усилия, прикладываемого к педали акселератора. Следствием этого являются длительные колебания трансмиссии, вызванные слабым демпфированием классического однодискового сцепления.

Для устранения подобных негативных явлений в трансмиссии с классическим однодисковым сцеплением компания ZF Services разработала серию двухмассовых маховиков SACHS, предназначенных для установки на различные модели легковых автомобилей.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Конструктивной особенностью таких маховиков является наличие планетарного механизма передачи вращения от ведущего диска ведомому. По этому механизму их часто называют планетарными маховиками ZMS.

Планетарный механизм и гаситель крутильных колебаний (система демпфирующих пружин) располагаются внутри маховика, состоящего из двух массивных дисков. В отличие от классического однодискового сцепления, где соотношение массы ведущего и ведомого дисков составляет 1 : 0,1, у двухмассового маховика оно составляет 1 : 1, то есть массы ведущего и ведомого дисков равны.

Такая конструкция обеспечивает эффективное гашение колебаний и вибрации, что крайне важно при работе двигателя на низких оборотах при трогании с места. Трансмиссия с двухмассовым маховиком одинаково стабильно работает при обычном и прерывистом импульсном запуске двигателя, его остановке и на холостом ходу.


Во многом это объясняется отличной согласованностью действия обоих маховиков, которая обеспечивается последовательным соединением нескольких поддерживающих пакетов переменной жесткости, предотвращающих блокировку демпфирующих пружин.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Кроме этого, применение планетарного механизма значительно улучшило динамический момент инерции масс трансмиссии. Большим преимуществом ДММ перед классическими однодисковыми сцеплениями является длительный срок эксплуатации: пространство между маховиками заполнено густой консистентной смазкой.

По своей конструкции двухмассовые маховики намного сложнее обычных сцеплений, поэтому их обслуживание и замена требуют и лучшей подготовки мастеров, и наличия специального инструмента.

Двухмассовый маховик должен проверяться всякий раз при обслуживании или замене сцепления. Процедура полномасштабного теста включает измерение характеристик пружин, для которого требуется специальное контрольно-измерительное оборудование, однако до недавнего времени необходимый для этого специальный инструмент отсутствовал практически на всех СТО.

До сих пор механики могли проводить только визуальный контроль детали и диагностировать первоначальные симптомы серьезного повреждения одного или нескольких компонентов двухмассового маховика: утечку смазки, царапины, образование цветов побежалости и т.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы д. В последнее время увеличились случаи неисправности двухмассового маховика при явной нехватки детальной информации о его конструкции и диагностике неисправностей. На вторичном рынке был зафиксирован также рост количества обращений автосервисов и розничных продавцов по поводу проблем с двухмассовыми маховиками.

Оценка технической исправности и состояния двухмассового маховика начинается с визуального контроля, определения величины радиального зазора подшипника (осевого смещения вторичной массы), свободного хода, осевого смещения вторичной массы, измерения угла наклона вторичной массы по отношению к первичной и проверки геометрии фрикционной поверхности маховика.

На основе визуальной проверки и инструментальных измерений механик принимает решение о необходимости замены двухмассового маховика. Основной вопрос, на который он должен ответить, — может ли данная деталь использоваться в течение еще одного цикла жизни сцепления. На автомобилях, испытывающих высокие нагрузки, например, такси или учебные машины, износ данной детали происходит быстрее.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

При этом необходимо учитывать, что 100-процентная проверка внутренних деталей двухмассового маховика возможна только на испытательном стенде и не может быть выполнена в условиях автосервиса.

Возникновение малейших сомнений в целостности и исправности узла является безоговорочным основанием для замены двухмассового маховика в ходе ремонта или замены сцепления.

При замене двухмассового маховика и установке нового узла необходимо соблюдать несколько обязательных требований, в первую очередь — необходимость использования при сборке двухмассового маховика только нового крепежа и обязательный контроль правильности положения установочных штифтов.

Есть и строжайшие запреты на выполнение некоторых технологических операций при работе с двухмассовыми маховиками: не допускается какая-либо механическая обработка рабочей поверхности двухмассового маховика, установка узла, который в процессе работы случайно упал на верстак или пол.

Разработанный как узел, предназначенный только для легковых автомобилей среднего класса, двухмассовый маховик, благодаря широкому применению инновационных конструкторских и технологических решений и заложенным в него резервам надежности, стал устанавливаться сначала на автомобили представительского класса, затем на легкие, а теперь и на тяжелые грузовики.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Основной сферой его применения остаются все же легковые автомобили. 

Гировоз / Хабр

Наша вики определяет гировоз, как локомотив с механическим аккумулятором энергии (маховиком), предназначенный для транспортирования составов вагонеток по рельсовым путям горизонтальных выработок шахт, опасных по взрыву газа или пыли.

На локомотиве установлен массивный маховик, весом более 1,5 тонн, к которому присоединен с одной стороны вала пневматический двигатель.

При подаче на этот двигатель сжатого воздуха под высоким давлением он начинает раскручивать маховик до скорости порядка 3 тысяч оборотов в минуту.

Таким образом происходит запасание кинетической энергии, эдакий механический инерциальный аккумулятор.

В данном случае мы имеем своего рода гироскоп — быстровращающееся массивное тело, собственно этот факт и отражен в названии локомотива.

1. рама

2. маховик

3. песочная система

4. механизм переключения скоростей

5. двухступенчатый редуктор

6.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы тормозная система

7. ходовая часть

8. пневматический двигатель

На зарядной станции, расположенной либо на одном конце маршрута, либо же с двух сторон, с помощью подачи на пневмодвигатель сжатого воздуха, нагнетаемого мощным компрессором, происходит раскручивание маховика.

После машинист, выбрав соответствующую передачу, начинает движение.

Поскольку используются подобные локомотивы в основном в шахтах горнодобывающих производств, локомотив следует с порожними вагонетками по тоннелю к месту добычи порядка километра, далее вагонетки нагружают и он возвращается назад.

Проделываемый путь, как правило, составляет около двух километров.

Через фрикционную передачу маховик передает крутящий момент на колеса локомотива, отдавая запасенную энергию.

Недостатком является малый запас хода, ограниченное время стоянки, так как маховик все равно будет постепенно останавливаться из-за трения о воздух и трения в подшипниках, а также гироскопический момент от маховика.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Да и выход из под контроля полуторатонного тела, вращающегося с огромной скоростью, не сулит ничего хорошего.

С шахтами и пороховыми складами всё понятно, а были ли попытки создания гировозов для обычной железной дороги?

Впервые гировозами заинтересовались в европейских странах в 1940-е годы.

Их производство было освоено фирмой «Эрликон».

В интернете не много сведений об этом.

NCB Gyro или Electrogyro Locomotive

Мощность 200 л.с. (150 кВт), оснащён двумя маховиками.

Пишут о 3-х тонном горизонтальном маховике, заключённом в сосуд, заполненный водородом низкого давления.

Вертикально установленный трехфазный электродвигатель был непосредственно соединен с каждым валом маховика.

Электродвигатель питался от бокового источника питания на статических стойках через четырёхконтактный качающийся рычаг, который пневматически выдвигается или убирается водителем, его хорошо видно на фото и на чертеже.

Электричество можно было взять только в то время, когда локомотив стоял рядом с одним из этих столбов.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Каждый маховик работал со скоростью 3000 об / мин при полной «зарядке».

Пишут, что зарядка занимала 2,5 минуты и локомотив мог работать в течение приблизительно 30 минут.

Он весил 34 тонны и имел максимальную скорость 24 км / ч.

Локомотив работал с 1958 года неплохо, но в 1965 году был переоборудован в дизельный вариант.

Также, большие электровозы, например British Rail Class 70 , иногда оснащались маховиками, чтобы перемещать их через промежутки в контактной сети.

Пишут, что их можно было отличить по своеобразному  заметному гудящему шуму от тяжелых маховиков.

British Rail Class 70

И перейдём к заглавному фото.

Parry People Movers Ltd. (PPM) — британская компания, производящая лёгкие трамваи и железнодорожные мотрисы, которые используют накопитель энергии маховика (FES) для хранения энергии для тяги.

Типичный маховик PPM изготовлен из стального круга диаметром примерно 1 м и массой 500 кг, предназначенный для вращения с максимальной скоростью 2500 об / мин.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Маховик установлен горизонтально в центре агрегата под сиденьем.

Маховик приводится в движение двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем.

Маховик позволяет улавливать энергию торможения (при замедлении или спуске с уклона) и повторно использовать ее для ускорения (так называемое рекуперативное торможение).

Когда мотриса тормозит, гидростатическая трансмиссия возвращает энергию в маховик.

Пишут о разных модификациях–с одним и с несколькими маховиками.

Вообще, использование маховиков на транспорте было достаточно обширно, например гиробус–троллейбус с автономным ходом.

Моторное отделение гиробуса.

Справа виден трёхфазный двигатель, ниже него — картер маховика.

Интересно, что управлять гиробусом сложно, так как его маховик обладает свойствами гироскопа (стремится сохранять неизменное положение в пространстве).

Недостатки: большой вес — гиробус, предназначенный для перевозки 20 человек на 20 километров, должен иметь маховик массой в 3 тонны.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Вращающийся со скоростью в 3000 оборотов в минуту маховик требует особых мер безопасности (линейная скорость обода маховика достигает 900 километров в час).

И напоследок, есть космические программы, связанные с накоплением энергии в маховике.

Но это уже, скорей всего, не просто маховик, а супермаховик–тема отдельного разговора:).

Источник.

Источник.

Источник.

Мой первоначальный пост.

Запуск танка вручную показали на видео — Российская газета

Танк, несмотря на все свои особенности — транспортное средство, оснащенное двигателем внутреннего сгорания. Для его быстрого запуска современные боевые машины оснащены несколькими дублирующими друг друга системами. Можно завести двигатель электрическим стартером, можно при помощи сжатого воздуха, есть и другие способы.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы ..

Немецкая бронетехника времен Второй Мировой войны имела маховик-накопитель, предназначенный для запуска двигателя без использования аккумулятора или сжатого воздуха. Для этого в задней броне имелось отверстие, куда следовало вставить пусковую рукоятку — русские водители прозвали ее «кривой стартер», — и крутить, постепенно увеличивая частоту вращения. Когда маховик раскручивался, надо было быстро вытащить рукоятку, а затем при помощи особой веревки включить сцепление инерционного маховика с коленвалом двигателя. Если все проделать быстро и умело, силами одного-двух человек вполне возможно было запустить массивный танковый двигатель мощностью в несколько сотен лошадиных сил.

Инерционными маховиками оснащались самоходки Stug, танки Tiger, Tiger II и Pantera. Их преимущество перед «кривым стартером», соединенным  непосредственно с коленвалом — отсутствие риска сломать палец или получить удар рукояткой в лоб при детонации топливной смеси в цилиндрах.

Однако, как следует из опубликованного видео, есть еще более экзотические способы привести гусеничную бронетехнику в движение.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Как минимум однажды советскую самоходную гаубицу 2С1 «Гвоздика» завели «с толкача», словно малолитражку. Чтобы сдвинуть с места и разогнать бронированную машину весом 15,7 тонны понадобились усилия шести человек. Завести САУ удалось со второй попытки. «Почему-то я не сомневался, что это русские», — написал комментатор видео.

Просто о сложном. Двигатель

Все вышло из воды

Двигатель – это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механическую работу.

Двигатели разделяют на первичные и вторичные.

К первичным относятся те виды двигателей, которые преобразуют природные энергетические ресурсы в механическую работу. Это ветряное и водяное колесо, гиревой механизм, тепловые двигатели.

Вторичные – двигатели, которые преобразуют выработанную или накопленную энергию другими источниками. К ним относят электрические, пневматические и гидравлические.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Первичные двигатели, такие как парус и водяное колесо, были известны с незапамятных времен и использовались повсеместно.

До середины XVII века человек обходился первичными двигателями и довольствовался силой воды, ветра и тяжести.

Первым шагом на пути к двигателю стала пароатмосферная машина, созданная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери, которая сама по себе не могла служить механическим приводом, и к ней необходимо было водяное колесо.

В 1763 году механик Иван Ползунов по собственному проекту изготовил стационарную паровую машину, которая хоть и была далека от совершенства, но работала без сбоев.

К 1784 году английский механик Джеймс Уатт создал более совершенную паровую машину, которая была названа универсальным паровым двигателем.

В машине был предусмотрен жесткий поршень, по обе стороны которого поочередно подавался пар.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Подача пара происходила автоматически, а поршень через кривошипно-шатунную систему вращал маховик, который обеспечивал плавность хода. Такая модификация машины Севери не была привязана к водонапорной башне и могла стать самостоятельным приводом различных механизмов. Уатт создал элементы, которые в дальнейшей истории двигателестроения в той или иной вариации входили во все паровые машины, получившие широкое распространение. Их использовали как приводы станков, экипажей для перевозки людей и грузов, судов и локомотивов на железных дорогах.

Следующим шагом в двигателестроении стала паровая турбина, изобретенная в конце XIX века, которая применялась на морских судах и на электростанциях в начале XX века.

Индустрия двигателестроения не стояла на месте, и в конце XIX века на первый план вышли двигатели внутреннего сгорания.

Первым в семействе ДВС стал механизм, созданный французским инженером Этьеном Ленуаром в 1860 году.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Его конструкция представляла собой одноцилиндровый двухтактный газовый двигатель. Ленуар использовал принцип работы поршня двигателя Уатта, но рабочим телом служил не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.

Двигатель Ленуара стал первым в истории серийно выпускавшимся ДВС.

В 1897 году инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, который был впоследствии назван его именем.

Двигатели внутреннего сгорания стали основой развития автомобильного транспорта в XX веке.

В первой половине XX века были созданы новые типы первичных двигателей: газовые турбины, реактивные двигатели, а в 1950-х и ядерные силовые установки.

В 1834 году русский ученый Борис Якоби создал первый пригодный для практического использования вторичный двигатель – электродвигатель постоянного тока.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Двигатели можно классифицировать по источнику энергии, по типам движения, по устройству, по назначению и т.д.

Отрасль двигателестроения является одной из наиболее развивающихся. В год по всему миру подается до 50 заявок на патентование в категории «Двигатели». В основном это модификации существующих механизмов с новым соотношением элементов либо с принципиальными новинками. Новые конструкции же появляются редко.

А вместо сердца – пламенный мотор

В авиации используются в основном тепловые двигатели, которые создают тягу, необходимую для поднятия летательного аппарата в воздух.

По способу создания тяги авиационные двигатели можно разделить на три группы: винтовые, реактивные и комбинированные.

Винтовые двигатели создают тягу вращением воздушного винта, а реактивные преобразуют энергию топлива в кинетическую энергию вытекающей из двигателя газовой струи, вызывающей силу реакции, непосредственно используемой в качестве движущей силы.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Воздушно-реактивные двигатели используют для сгорания кислород атмосферного воздуха.


Комбинированные создают тягу, складывающуюся из силы реакции потока продуктов сгорания, вытекающих из двигателя, и тяги, создаваемой обычным или специальным воздушным винтом. Комбинированные двигатели разделяются на турбовинтовые, турбореактивные и винтовентиляторные. Также их называют газотурбинными авиадвигателями.

Такие двигатели с легкостью поднимают в небо трансатлантические лайнеры, но их мощности недостаточно для того, чтобы поднять ракету в космос.

Для ракет используют реактивные двигатели, в них для сгорания топлива используется окислитель, транспортируемый самим летательным аппаратом.

Кроме того, сила тяги реактивного двигателя не зависит от наличия окружающей среды, а также от скорости самой ракеты.

Взлетные технологии

Развитие отрасли двигателестроения в России, стремящейся к независимости от импортных механизмов, началось в 1980-х гг.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Такие предприятия, как УМПО, НПП «Мотор», рыбинское НПО «Сатурн», включились в мировую гонку за создание передового двигателя, который составит конкуренцию продукции таких гигантов промышленности, как Pratt & Whitney, которой комплектуют самолеты линейки Boeing и Airbus.

В результате многолетней кропотливой работы всех предприятий и НИИ отрасли, а также интеграции частного и государственного капитала был создан авиационный двигатель ПД-14. Он предназначен для новейшего российского среднемагистрального самолета МС-21, который в конце 2017 года совершил тестовый перелет с аэродрома корпорации «Иркут» на аэродром Жуковский для проведения дальнейших испытаний.

ПД-14 представляет собой турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель. Взлетная тяга ПД-14 может достигать 18 тонн.

Эксперты сравнивают ПД-14 с двигателями для среднемагистральных самолетов компаний Pratt & Whitney и Rolls-Royce.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

На базе ПД-14 ведутся разработки вертолетного двигателя ВК-2500М. Подготовка демонстрационной модели двигателя нового поколения запланирована на 2021 год. Как и в ПД-14, в конструкции ВК-2500М будут использованы новейшие материалы, что позволит облегчить массу на 15% по сравнению с существующими аналогами без потери мощности.

Первая модификация указанного двигателя ВК-2500 активно вводится в эксплуатацию, а также выводится на международный рынок путем валидации сертификатов в странах-импортерах. 

Мы наращиваем объемы производства двигателей ВК-2500 в интересах государственного заказчика, а также планируем существенно нарастить экспорт. При этом сборка ведется полностью из российских комплектующих

Анатолий Сердюков, индустриальный директор авиационного кластера Госкорпорации Ростех

В отличие от своего предшественника, новый вертолетный двигатель оснащен цифровой системой автоматического управления с современным электронным блоком автоматического регулирования и новейшими датчиками.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Использование современных технологий и новейших материалов позволило обеспечить поддержание режимов в более широком диапазоне температур наружного воздуха, повысить ресурсы и показатели топливной экономичности. Такие двигатели позволят вертолетам семейства Ми-17 и аналогичным расширить потенциал своих возможностей в высокогорных районах и районах с жарким климатом.

Российское двигателестроение развивается в направлении как гражданской, так и военной авиации. В апреле 2018 года завершились работы по стендовым испытаниям опытного двигателя АЛ-41Ф-1.Данная разработка предприятия «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение» является двигателем первого этапа для истребителя пятого поколения Су-57. АЛ-41Ф-1 является авиационным турбореактивным двухконтурным двигателем с форсажной камерой и управляемым вектором тяги.

Несмотря на гонку технологий, существуют системы, проверенные временем и доказавшие свою эффективность даже спустя многие годы.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Ракетные двигатели РД 107/108 на протяжении более полувека являются основой пилотируемой космонавтики в России.

Именно благодаря РД 107/108 Юрий Гагарин совершил свой легендарный полет. Двигатели РД-107 устанавливаются на блоках первой ступени, а РД-108 – второй.



РД-107/108 показали себя как одни из самых надежных и удачных двигателей, поднимающих космические корабли. Они стоят на серийном производстве и доставляют на орбиту российских космонавтов, американских астронавтов и космических туристов.

Российский ракетный двигатель уже назван рекордсменом. За 60 лет использования он не утратил своего первенства в отрасли. На основе первых двигательных систем разработано 18 модификаций.

Когда в 2011 году США прекратили использование шаттлов, единственным способом отправки космонавтов на МКС остались корабли «Союз», оснащенные двигателями РД-107/108. 

Выводы

  • Отрасль двигателестроения является одной из наиболее востребованных и перспективных как для развития промышленности страны, так и для выхода на международный рынок.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

  • Внедрение частного капитала и интеграция научно-технической базы предприятий, занимающихся разработкой и производством двигательных систем и комплектующих, позволили создать полный производственный цикл отечественных двигателей, способных составить конкуренцию мировым аналогам.

Рекомендации

  • Интеграция научно-технических достижений и новейших технологий в области двигателестроения для оперативного реагирования отрасли на запросы гражданской и военной авиации, а также космонавтики и своевременного ввода в эксплуатацию новых двигательных систем, отвечающих вызовам времени и не уступающих мировым аналогам.

  • Создание и поддержание научно-технической базы, способной обеспечить российскую авиационную отрасль двигательными системами отечественного производства, сокращение объемов импорта, а также вывод конкурентоспособной продукции на мировой рынок.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Маховик. Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

Маховик. Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

ВикиЧтение

Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы
Мельников Илья

Маховик

Маховик – чугунный диск с тяжелым ободом. Он служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления двигателем повышенных нагрузок при трогании с места и во время работы. Маховик выводит поршни из мертвых точек, повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы На ободе маховика 6 напрессован зубчатый венец 7 для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят установочными штифтами и несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140-150 н .м (14-15 кгс м). У некоторых двигателей имеется фланец, в котором просверлены отверстия для крепления маховика болтами. Иногда с задней стороны маховика некоторых двигателей предусмотрена выточка для размещения сцепления.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Маховик берется за дело

Маховик берется за дело Средневековая Европа.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Процветает схоластика, алхимия, не сидят без работы и астрологи. Странный и страшный период в истории Европы, когда на несколько веков она погрузилась во мрак отсталости и невежества.О маховиках тогда, конечно, никто и не

Маховик перебирается на транспорт

Маховик перебирается на транспорт Наступил XIX век – век настоящего расцвета машиностроения. Неизменный спутник машин – маховик завоевывал все более прочное место на транспорте. А впервые он был использован на транспортном средстве в 1791 году гениальным русским

Возможен ли «мягкий» маховик?

Возможен ли «мягкий» маховик? Что касается супермаховиков, у которых энергия отбирается электрическим или гидравлическим путем, то тут все ясно. Электро– и гидроприводы можно регулировать «мягко», так что «потребитель» и не догадается об изменении скорости

Дмитрий Рогозин на «Иркуте»: «Выгоднее не сдвигать размещение гособоронзаказа, а наоборот, раскручивать маховик производства!»

Дмитрий Рогозин на «Иркуте»: «Выгоднее не сдвигать размещение гособоронзаказа, а наоборот, раскручивать маховик производства!» Рабочий визит вице-премьера Дмитрия Рогозина на Иркутский авиазавод начался с обхода цехов предприятия, где он ознакомился с ходом работ по

принцип работы, устройство (видео).

Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Почему не стоит менять на одномассовый в случае неисправности

В целях увеличения динамических характеристик в автоспорте используются облегченные маховики. Главная задача такого рода тюнинга – уменьшение вращающихся масс. Для гражданского использования намного важнее комфорт и ресурс деталей трансмиссии, поэтому все чаще производители устанавливают на авто двухмассовый маховик (Dual Mass Flywheel). Рассмотрим его устройство, принцип работы и преимущества над одномассовым типом. Нелишним будет упоминание о возможных неисправностях и технологиях ремонта.

Устройство Dual Mass Flywheel

Двухмассовый маховик состоит из двух дисков, которые соединены между собой пружинно-демпферным механизмом.

Ведущий диск (также его называют первичным диском, главным корпусом маховика) представляет собой первичную вращающуюся массу. Он жестко крепится к коленчатому валу. На наружную часть первичного диска монтируется зубчатый венец маховика, за который стартер вращает коленчатый вал в момент запуска двигателя.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Со стороны трансмиссии в главном корпусе вмонтированы дуговые пружины.

Устройство ведущего диска предполагает наличие ступицы, на которую устанавливается ведомый диск (также его называют вспомогательным корпусом маховика, вторичным диском). Фланец с ведомым диском жестко фиксируются между собой. Между ними установлена крышка ведущей массы. За счет радиального подшипника (именно такового устройство показано на рисунке, но существуют и конструкции с шариковыми подшипниками) ведущий и ведомый диски подвижны относительно друг друга. Их взаимное смещение определяется усилием надавливания упоров фланца на дуговые пружины.

На поверхности ведомой части имеется плоскость для контакта с фрикционным диском сцепления. Посредством прижатия диска к ведомой части двухмассового маховика происходит передача крутящего момента от коленчатого вала к коробке передач.

Принцип работы

Вспомним назначение одномассового маховика, который представляет собой цельнометаллическую деталь.

  • Выравнивание скорости вращения коленчатого вала.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы
  • Передача крутящего момента.
  • Возможность вращения коленвала стартером.

Такие же функции выполняет и двухмассовый маховик. Главная особенность его работы – более эффективное гашение крутильных колебаний. При использовании одномассового маховика и ведомого диска сцепления с вмонтированными в него демпферными пружинами крутильные колебания неминуемо передаются на узлы трансмиссии. Соударение контактных поверхностей приводит к повышенному шуму и ускоренному износу синхронизаторов, шестерен.

Второй рисунок демонстрирует значительное снижение резонансных колебаний, передающихся на детали КПП, раздаточную коробку передач. Эффективная работа двухмассового маховика позволяет избавиться от демпферных пружин в ведомом диске сцепления. В остальном устройство сцепления автомобиля, работа выжимного подшипника ничем не отличаются от силовых агрегатов с одномассовыми маховиками.

Почему возникают крутильные колебания?

Равномерность скорости вращения коленчатого вала зависит от количества тактов рабочего хода в минуту.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Именно во время рабочего хода, когда происходит высвобождение энергии от сгорания ТПВС, поршень движется с наибольшим ускорением, раскручивая тем самым коленвал. Все последующие 3 такта (выпуск, впуск, сжатие) коленчатый вал будет замедляться.

В 4-х цилиндровом двигателе поджог ТПВС происходит каждые 180º вращения коленвала (1 такт рабочего хода на каждые 180º). При 3000 об./мин в ДВС смесь воспламеняется 6000 раз в минуту. В таком режиме крутильные колебания минимальные, так как длительность периода замедления КВ слишком мала. При снижении скорости вращения коленчатого вала крутильные колебания возрастают. Если при 3000 об./мин смесь поджигается 100 раз в секунду, то уже при 1200 об./мин этот показатель снизится до 40.

Варианты конструкции

Выше рассмотрено устройство простейшего двухмассового маховика с двумя дуговыми пружинами.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Усовершенствованная конструкция предполагает наличие двух видов пружин.

Мягкие пружины предназначены для эффективного гашения крутильных колебаний на низких оборотах. При повышении скорости вращения первичной массы центробежные силы сжимают дуговые пружины, из-за чего теряется их эффективность. Чтобы обеспечить достаточный пружинящий эффект в зоне средних и высоких оборотов, фланец оснащается нажимными пружинами. Благодаря меньшей массе и близкому расположению к центру оси вращения, они в меньшей степени подвержены воздействию центробежных сил.

Эволюция технической мысли

Впервые распространение двухмассовые маховики получили на авто с дизельными двигателями. Необходимость в их использовании совпадает с началом стадии так называемого даунсайсинга. В равной мере тенденция к снижению объема двигателя и повышению его мощности за счет дополнительного наддува воздуха затронула и бензиновые ДВС.

Повышение давления распыления топлива, деление впрыска на фазы и эффективное использование системы турбонаддува привели к значительному увеличению мощности дизельных моторов.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Характерно, что большой крутящий момент доступен уже с самых низов, поэтому проблема крутильных колебаний на холостом ходу и низких оборотах значительно усугубилась.

Желая заменить двухмассовый маховик на одномассовый, автовладельцы забывают о том, что его устройство не только повышает комфорт, но и бережет коленчатый вал.

Центробежный маятник

Описанные выше особенности малообъемных ДВС побудили конструкторов к разработке устройства двухмассового маховика с центробежным маятником. Принцип работы маятника основан на создании противоколебаний, сглаживающих неравномерность вращения коленчатого вала на низких оборотах.

Как и в случае простейшего двухмассового маховика, первичная вращающаяся масса связана с КВ, а вторичная – единое целое с трансмиссией. Вот только в DMF с центробежным маятником со стороны вторичной вращающейся массы установлены грузы, которые при снижении оборотов двигателя совершают колебательные движения. Поскольку на низких оборотах действие центробежной силы снижается, грузы маятника могут раскачиваться сильнее.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы По мере увеличения скорости вращения КВ и ведущего диска, действие центробежной силы увеличивается, а амплитуда колебаний грузов уменьшается.

Маятник, работая в паре с дугообразными пружинами, практически полностью исключает вибрацию двигателя на холостом ходу и в зоне низких оборотов.

На автомобилях Volkswagen в зависимости от модели двигателя и коробки передач встречаются 2 вида устройства DMF с центробежным маятником:

  • производства Luk. Имеет 4 плавающих грузов, установленных непосредственно на фланце;
  • DMF производства ZF. Шесть плавающих грузов, расположенных между фланцем и вторичной вращающейся шестерней.

Главные преимущества и недостатки

  • Снижение уровня вибраций, передающихся на кузов и в салон.
  • Избавление от воя и дребезжащих звуков элементов КПП, раздаточной коробки передач.
  • Увеличение ресурса трансмиссии. Особое значение DMF имеет в работе роботизированных КПП, к которым относится DSG, гидротрансформаторных АКПП и вариаторов.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы
  • Повышение комфорта при старте и переключении передач, снижение вибраций, передающихся на педаль сцепления.
  • Уменьшение расхода топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу.

Недостаток DMF исходит из главного преимущества одномассового маховика – надежности. Автолюбители свыклись с той мысль, что этот узел требует ремонта или замены лишь в исключительных случаях издевательства над авто. Тогда как DMF имеет ресурс, ограничивающийся 100-150 тыс. км. Стоит признать, что некоторые модели не лишены конструктивных недочетов и редко доживают даже до 100 тыс. км. Замена узла стоит немалых денег, поэтому в случае неисправности владельцы чаще всего прибегают к ремонту двухмассового маховика.

Неисправности

Выделяют две наиболее характерные неисправности:

  • увеличение люфтов между подвижными элементами, из-за чего происходит характерное громыхание на низких оборотах, при остановке и запуске двигателя;
  • износ подшипника ступицы ведущего диска.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Тема неисправностей довольно обширная, поэтому мы обязательно посвятим статью признакам поломки и способам проверки DMF.

Автомобильные двухмассовые маховики | Валео Сервис

Двухмассовый маховик для максимальной эффективности и комфорта водителя. Каждая вторая машина, сходящая с конвейера, оснащается ДМФ, и этот показатель постоянно увеличивается. Двухмассовый маховик помогает отфильтровывать динамические колебания между двигателем и коробкой передач. Благодаря двум независимым маховикам, соединенным через подшипник или втулку, включая систему демпфирования, DMF защищает чувствительную коробку передач и остальные автомобили от вибраций взрывов двигателя, тем самым повышая комфорт вождения.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Выберите Valeo:

  • Разработан для длительного срока службы> Используется высококачественная пружинная проволока, «лучшая в своем классе»> Долговечные шарикоподшипники и втулки (обслуживание не требуется)> Дополнительная конструкция системы демпфирования трения стабильна на весь срок службы
  • Специально разработан для каждого транспортного средства> Настроен с низкой жесткостью для максимального снижения шума> Оптимизированная эффективность фильтрации для проблем «дребезжания» и «грохота»> Применения для двигателей с крутящим моментом от 200 до 500 Нм
  • Повышенный комфорт вождения> Повышение комфорта переключения передач и долговечность синхронизатора коробки передач за счет уменьшения инерции диска сцепления> Снижение расхода топлива достигается за счет движения на более низких скоростях благодаря отличному снижению шума

Valeo предлагает 3 инновационных решения: DMF с внутренним демпфером: при высоких оборотах двигателя центробежная нагрузка толкает пружины к направляющим пружины и создает трение.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Из-за этого трения уменьшается активное количество винтовых пружин, следовательно, эффективная жесткость пружины увеличивается, а фильтрующая способность снижается. В DMF с внутренними пружинами маленькие прямые пружины встроены в ведомый диск. Менее чувствительны к центробежной нагрузке, они способны фильтровать колебания.

Для некоторых чрезвычайно сложных применений, особенно для автомобилей с задним приводом (RWD), необходимо получить чрезвычайно низкий уровень вибрации на начальном уровне коробки передач.Технология амортизаторов с длинным ходом (LTD) Valeo, разработанная для амортизации автоматических трансмиссий, интегрирована в DMF для достижения этой цели. Амортизатор с длинным ходом DMF: LTD DMF значительно снижает воспринимаемые вибрации и шум двигателя. Это большой шаг вперед в технологиях фильтрации трансмиссии.

Этот прогресс особенно важен, поскольку разрабатываемые в настоящее время топливосберегающие двигатели имеют более высокий крутящий момент и, следовательно, генерируют большие вибрации, особенно на низких скоростях.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы LTD DMF поглощает колебания крутящего момента, создаваемые двигателем и трансмиссией, тем самым повышая комфорт пассажиров автомобиля. Два компактных фильтрующих устройства придают LTD DMF качества, необходимые для того, чтобы стать важным компонентом в традиционных высокопроизводительных двигателях завтрашнего дня, а также в гибридных силовых агрегатах, которые имеют самые строгие ограничения при установке. Технология LTD основана на двух наборах из трех пружин, работающих последовательно и синхронизированных с задней пластиной. Прямые пружины менее чувствительны к центробежной нагрузке, чем изогнутые.Это обеспечивает меньшее трение, следовательно, фильтрация лучше, чем фильтрация с изогнутыми пружинами.

В дополнение к известной технологии двухмассового маховика в LTD DMF интегрирован амортизатор с большим ходом, разработанный Valeo для гидротрансформаторов в автоматических трансмиссиях. Эта комбинация позволяет обеспечить оптимальную фильтрацию, особенно во время запуска, благодаря максимальному угловому смещению 80 °, а также исключительному уровню производительности во всех режимах двигателя.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы Двухмассовый маховик с амортизатором Valeo с длинным ходом обеспечивает уровень комфорта, который ранее не был достигнут на самых экономичных двигателях.

Уровень шума-вибрации-жесткости и простота переключения передач обеспечивают исключительный комфорт вождения даже для двигателей, наиболее подверженных вибрации. Гибкий маховик: коленчатый вал изгибается под действием сильного горения внутри цилиндров двигателя. Это вызывает качание оси маховика, который прикручен к концу коленчатого вала. Между подшипниками и коленчатым валом возникает напряжение, вызывающее вибрацию. Если не фильтровать, результатом будет ревущий шум, вызванный двигателем, осевая вибрация маховика и потенциально повышенная вибрация педали сцепления.

Гибкий маховик фильтрует осевые колебания, передаваемые через коленчатый вал двигателя. Это достигается за счет добавления гибкой пластины со стороны двигателя к массе маховика. Деформация коленчатого вала продолжается, но не передается на маховик благодаря гибкой пластине, что приводит к снижению шума двигателя на высоких оборотах двигателя, уменьшению изгибающего напряжения на коленчатом валу и снижению уровня вибрации педали сцепления

Технология маховика

может дать толчок надеждам на электромобили

БОСТОН

WHAT имеет четыре колеса, работает от батареек, но слишком велик, чтобы поместиться в ладони?

AFS20 — новый « роскошный » электромобиль, который, по прогнозам разработчиков, заменит десятки тысяч автомобилей с бензиновым двигателем, чтобы соответствовать требованиям Калифорнии и Северо-Востока в отношении транспортных средств с нулевым уровнем выбросов (ZEV) в 1998 году.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Представление AFS20 на автосалоне в Лос-Анджелесе сегодня происходит в то время, когда многие крупные автопроизводители, утверждая, что они не могут построить экономичный электромобиль, пытаются заблокировать правила ZEV. Правила гласят, что 2 процента автомобилей, проданных в Калифорнии в 1998 году, не должны иметь выбросов загрязняющих веществ.

AFS20 был разработан совместным автомобилестроительным предприятием American Flywheel Systems Inc. (AFS) в Белвью, штат Вашингтон, и автомобильным разработчиком в Детройте.

За исключением GM Impact 3 General Motors, никогда не существовало серийных электромобилей, говорит Эдвард Фурия, председатель и главный исполнительный директор AFS. Но в отличие от GM Impact 3, который питается от свинцово-кислотного аккумулятора, AFS20 питается от аккумулятора маховика. Батарея была разработана AFS, которая владеет патентами на батарею, и произведена Honeywell Inc. из Миннеаполиса. «AFS и Honeywell планируют завершить строительство батареи маховика к 1995 году», — говорит г-н Фуриа, бывший сотрудник Агентства по охране окружающей среды.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Но сейчас перед AFS стоит задача найти кого-нибудь, кто будет производить этот автомобиль. Фурия говорит, что он предпочел бы направить ресурсы своей компании на разработку новых технологий. По его прогнозам, производство первого автомобиля будет стоить миллионы, но массовое производство снизит стоимость до 30 000 долларов за автомобиль.

« В течение 80 лет мы пытались компенсировать очень плохой дизайн », — говорит Фурия, имея в виду автомобиль с газовым двигателем. По его словам, электромобили могут сбросить 1400 фунтов без стандартных жидкостей, двигателя, трансмиссии и приводного вала.

Накопитель кинетической энергии

По оценкам AFS, для привода автомобиля размером с AFS20 потребуется около 20 маховиков, каждое девять дюймов в диаметре и весом около 30 фунтов.

Когда водитель нажимает на педаль акселератора, контроллер « вытягивает » энергию из вращающихся маховиков. Маховики вращаются все медленнее и медленнее, используя энергию для движения автомобиля.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

Когда водитель тормозит, другой генератор переменного тока замедляет автомобиль и посылает энергию обратно в систему маховика через контроллер, подзаряжая маховики.

Одно из самых больших преимуществ маховиковых батарей перед электрическими и газовыми источниками заключается в том, что они имеют значительно больший запас хода по сравнению с химическими батареями, — говорит Эдвард Зорзи, вице-президент по разработке и технологиям AFS. Свинцово-кислотный аккумулятор в Impact имеет запас хода около 80 миль на одном заряде. Аккумулятор с маховиком может проехать около 350 миль на одной зарядке и разогнаться от 0 до 60 миль в час за 6,5 секунды.

Маховики также имеют 25-летний жизненный цикл и могут быть перезаряжены примерно за 15 минут, по сравнению с 3-5-летним жизненным циклом химических батарей, для перезарядки которых требуется от 4 до 8 часов.Маховики не подвержены воздействию низких температур, не вызывают коррозии и не образуют токсичных отходов, не требуют особого обслуживания и не представляют опасности взрыва.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

По словам д-ра Зорзи, потенциал маховиковых батарей выходит далеко за рамки электромобилей. Батарея с маховиком могла использоваться в стационарных системах. Например, коммунальные предприятия могут использовать маховики для хранения энергии для использования в часы пик. Маховик также может накапливать энергию, генерируемую ветром и солнечной энергией, или накапливать энергию для заводов, кабельных станций и вышек управления воздушным движением.

Скептики остаются

Но у некоторых все еще есть сомнения относительно ожиданий от электромобилей с батарейным питанием.

« Электромобиль не является автомобилем общего назначения; это машина специального назначения для коротких расстояний, умеренного вождения и хорошего климата », — говорит Марк Росс, профессор физики Мичиганского университета в Анн-Арборе. По его словам, полностью электрический автомобиль — это « очень ограниченное транспортное средство ». «В любой необычной дорожной ситуации или даже на простой высокой скорости вы всегда [рискуете] исчерпать энергию.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы »

Хотя батарея маховика сократила время, необходимое для перезарядки, и увеличила расстояние, которое может проехать автомобиль, г-н Росс не убежден. Он прогнозирует, что маховики будут дополнительным, а не основным источником энергии в электромобилях. Гибридные автомобили будут содержать как топливный двигатель, так и электрическую батарею.

Никто не говорит, что это невозможно, утверждает Фурия. « Единственные голоса скептицизма: « Можно ли это сделать экономно и можно ли это сделать рентабельным способом.»

Маховики переходят от технологий эпохи пара к Формуле-1

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

Не удовлетворившись тем, что Audi привел Audi к своей 11-й победе в изнурительной гонке на выносливость, его автомобиль также стал первым «гибридом», занявшим первое место на Circuit de la Sarthe. Но что, возможно, еще более примечательно, так это то, что его дизельный гибридный автомобиль основан на технологии, которая больше ассоциируется с машинами 19 века, чем с гоночными автомобилями.Маховик в машине предназначен для: Маховик, назначение и принцип работы

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

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

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

Звуковой барьер

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Освещение

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

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

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

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

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

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

Гибридные системы с маховиком (KERS) — Racecar Engineering


Когда Макс Мосли объявил на Гран-при Великобритании в 2006 году, что он хочет, чтобы в автомобилях Формулы 1 были разработаны системы рекуперативного торможения, он, должно быть, надеялся, что обращается к нужным людям для достижения своей цели.Однако он не мог предвидеть, насколько напрямую его надежды на эту инициативу станут реальностью. К счастью, на трибунах, слушая его комментарии, сидел Джон Хилтон, который сейчас руководит как раз той небольшой высокотехнологичной компанией, которую Мосли надеялся разработать системы для Формулы 1. Более того, компания Хилтона когда-то руководила этим route для нужд F1, в настоящее время активно ищет приложения для системы в дорожных транспортных средствах и получает большой интерес. Так что надежды Мосли близки к реализации, вплоть до технологии, разработанной для Формулы-1, которая используется в автомобилях, которые мы едем по дорогам.И все это произошло менее чем за 18 месяцев после того открытия в Сильверстоуне.

Однако, когда Хилтон услышал эти слова, он был инженером по трансмиссии Renault F1 в Энстоне, Великобритания, и посещал Гран-при в качестве привилегии работы. Команда работала над замораживанием двигателя в Формуле-1, и они знали, что после подтверждения омологации у команды разработчиков будет меньше работы, поэтому Хилтону следует обратить внимание на рекуперацию энергии. «Вернувшись в Renault, я сказал:« Кто-нибудь смотрит на это? » и они сказали «нет», — вспоминает он.«Поэтому я спросил, могу ли я». Ему сказали, что он может, но не должен тратить деньги.
Вместе со своим менеджером по дизайну Дугом Кроссом они начали искать все мыслимые решения. «Мы даже посмотрели на завязанную узлом резинку от носа машины до хвоста», — смеется он. «Это чушь, но мы смотрели на это. Потребовалось около 15 минут, чтобы понять, что это безнадежно, но мы посмотрели на все ». В конце концов они предложили команде, что наиболее многообещающей технологией является система на основе маховика, а затем, если будет достаточный бюджет на разработку, электрическую система может быть рассмотрена.
К тому времени Renault столкнулась с необходимостью сокращения накладных расходов, и в результате увольнения и Hilton, и Cross были уволены, несмотря на то, что уже глубоко погрузились в концепцию рекуперации энергии и знали, что в 2009 году командам Формулы 1 это потребуется. технологии полностью развиты и гоночные.
«Мы сели в пабе и сказали, насколько это большая работа», — вспоминает Хилтон. « Мы выяснили, сколько, по нашему мнению, будет стоить, чтобы добраться до точки запуска демонстратора на стенде двигателя — мы думали, что нам придется зайти так далеко, чтобы продать его кому-либо, — и мы обсудили, достаточно ли у нас финансовых средств между нами. , и согласились, что сделали.Так родилась компания Flybrid Systems. Пара была свободна от Renault для работы с 1 января этого года, поэтому 2 января переехали в Технологический центр Сильверстоуна и начали работу.
Решив разработать решение с маховиком, они сели и обдумали основы конструкции.

Как это работает
Очень просто система состоит из маховика, соединенного бесступенчатой ​​трансмиссией [CVT] с трансмиссией. Если вы переместите вариатор в сторону передаточного числа, которое ускоряет маховик, он накапливает энергию.И наоборот, если вы приближаетесь к соотношению, которое замедлит его, оно высвобождает энергию. Наконец, муфта разъединяет привод, если обороты выходят за пределы системы.
Сам по себе это не новаторская концепция, которая широко используется в других приложениях. Но инновации Flybrid также обращаются к необходимости создания достаточной плотности хранения энергии в устройстве, достаточно маленьком и достаточно легком для использования в F1. Для этого они значительно увеличили скорость маховика до 64 500 об / мин, что позволяет использовать маховик меньшего размера и легче, но также означает, что он должен быть заключен в очень прочную конструкцию на случай отказа.Это, в свою очередь, приводит к ветровым потерям, которые истощают электроэнергию и выделяют огромное количество тепла. Решение, решил Flybrid, заключалось в том, чтобы запустить его в вакууме. Это решает проблемы трения и нагрева, но теперь возникает проблема подачи и вывода энергии без просачивания воздуха. Электрические решения были возможны, но потери мощности при передаче энергии были бы слишком большими. Вместо этого команда решила разработать полностью герметичное уплотнение вала.
После того, как проект был составлен, было определено, что для большинства задач уже были полностью разработаны готовые решения, за исключением четырех областей, на которые компании придется придумывать собственные ответы.Это была конструкция маховика, которая оставалась бы неповрежденной на этих скоростях, защитная оболочка, которая удерживает все в случае аварии или поломки, вакуумное уплотнение и подшипниковое решение. Подход
Flybrid к этим вопросам был необычным, поскольку компания приступила к разработке трех решений для каждой из этих проблем и запуску их всех в параллельном производстве. «Мы сделали это, потому что это было быстрее», — говорит Хилтон. «У нас не было времени сделать только наше любимое решение, мы обнаружили, что оно не работает, перерисовали и перепроектировали, а затем подождали еще восемь недель, пока будут изготовлены детали.Мы не думали, что у нас есть два или три месяца в запасе ». Более того, он считает, что это не дорогая роскошь. «Хотя изготовление оборудования — дорогое удовольствие, оно также обходится дорого, если занимает много времени. Он потребляет аренду офиса, электроэнергию и все прочие накладные расходы. Я убежден, что сделать это так, как мы, стало не дороже ». В конце концов, все решения, которые они пробовали вначале, сработали, кроме подшипника.

Решение 1 — маховик
Маховик изготовлен из углеродной нити, обернутой вокруг стальной ступицы, и весит 5 кг.Что наиболее важно, прочность угля на разрыв предотвращает его разрушение под действием перегрузок на таких высоких скоростях. Компания Flybrid разработала набор универсальных инструментов для проектирования и смогла рассмотреть все, от длинных тонких цилиндров до больших тонких блинов. Дальнейшая работа позволила еще больше оптимизировать текущий дизайн. Хотя он может хранить до 60 кВт, высокая скорость означает, что крутящий момент на валу очень низкий, не более 18 Нм.

Решение 2 — корпус
Очевидно, компания знает, что одна серьезная травма или смертельный исход, связанные с системой, означают конец технологии и компании, поэтому безопасность была главным приоритетом на протяжении всего проекта.Полученное в результате защитное решение очень надежно и было случайно испытано во время отказа подшипника, упомянутого ранее. Фактически, повреждения были относительно незначительными, они касались маховика и защитных колец, в то время как корпус не был поврежден и его можно было использовать повторно.

Решение 3 — пломба
Печать является собственной запатентованной разработкой компании, и Hilton не желает раскрывать подробности до тех пор, пока патент не будет опубликован в конце 2008 года. Но этим достижением можно гордиться, поскольку он может поддерживать вакуум на уровне 1 × 10-7бар практически бесконечно.Чтобы понять, насколько это пусто, молекула воздуха обычно должна пройти 45 км (30 миль) вокруг внутренней части кожуха маховика, пока не встретит другую.

Решение 4 — подшипник
Наконец, подшипник оказался самой большой проблемой из всех, или, скорее, его смазка, поскольку очевидно, что жидкие смазочные материалы нельзя помещать в вакуум. Однако незапланированный отказ оказался очень информативным, поскольку во время тестирования агрегаты всегда отслеживались и регистрировались.«Теперь у нас случился провал, мы знаем, как они выглядят прямо перед тем, как сломаться», — говорит Хилтон.

Это важная часть стратегии надежности, и агрегаты можно оценивать в автомобиле с прикрепленными акселерометрами, чтобы найти контрольные признаки надвигающейся неисправности. Устройство также выдержало симуляцию испытания F1 на удар носом без повреждений устройства.


Flybrid предлагает решения «под ключ» для команд с полным резервным обслуживанием. Компания уже работала с одним неназванным партнером F1 (предположительно, это Honda), который поручил команде разработать индивидуальную систему.В настоящее время в конструкции предпочтительнее использовать привод от трансмиссии, хотя есть преимущества в применении привода непосредственно к двигателю. Однако с текущим замораживанием конструкции двигателя было бы невозможно перепроектировать кривошип для получения дополнительной мощности.

Как только компания приступила к разработке технологии, Hilton и Кросс быстро осознали, что, хотя F1 и будет приносить некоторую прибыль, реальный рост будет на дорожных автомобилях. Имея это в виду, они разработали конструкцию маховика, которая, жертвуя небольшим процентом эффективности, значительно снижает нагрузку и становится намного дешевле в производстве.Компания уже ведет переговоры с производителями автомобилей, и один потенциальный клиент подает заявку на государственные деньги для финансирования проекта разработки с Flybrid. Как указывает Хилтон, это ключ к работе за пределами Формулы 1: как только вы разработаете технологию, у вас появится свобода диверсификации на другие рынки.

Hope Racing (Swiss HY Tech — Hybrid)
Клиентская версия системы автоспорта также была разработана для прототипов Ле-Мана. Это законченный блок, который находится между двигателем и трансмиссией, как показано ниже на ORECA 01 — установка Volkswagen, использованная для покупки Hope Racing (двигатель не показан)

Сам маховик расположен в серебряном корпусе на конце, ближайшем к трансмиссии ( черный раздел).Это не совсем то же самое, что описанная выше система F1, но принцип тот же. На автомобиле Hope установлено то, что Flybrid называет трансмиссией с муфтой маховика или CFT KERS. Впервые он был запущен на испытательном стенде в пятницу, 25 марта 2011 года.
В основе нового Flybrid KERS для Ле-Мана 2011 года трансмиссия CFT является ключевым компонентом этой легкой системы рекуперации кинетической энергии мощностью 100 кВт. В системе используется серия небольших муфт для передачи привода между маховиком и главной коробкой передач автомобиля, и эта функциональность была протестирована на испытательном стенде Flybrid с полной нагрузкой.

Считается, что CFT станет первым KERS 2-го поколения, появившимся на рынке, и представляет собой скачок в размерах, весе и стоимости для этой экологически чистой технологии будущего. Полный Flybrid CFT KERS для Формулы-1, способный развивать мощность 60 кВт и 400 кДж на круг, весит менее 18 кг, а вид сверху умещается на листе бумаги формата А4.
Он подходит как для гоночных, так и для дорожных автомобилей и хорошо масштабируется до небольшой выходной мощности и небольшого объема памяти, который может потребоваться для автомобиля класса B.


В трансмиссии CFT используется ряд дискретных шестерен и высокоскоростных муфт, которые выполняют управляемое скольжение для передачи привода. При подключении к валу скорости двигателя в трансмиссии транспортного средства три шестерни в CFT KERS умножаются на количество передач в основной трансмиссии транспортного средства, чтобы обеспечить большое количество доступных общих передаточных чисел между маховиком и колесами. Эффективность скользящей муфты зависит от скорости на ней, и при таком большом количестве передач на выбор всегда доступен вариант с высокой эффективностью.
В приложении Формулы-1 доступная 21 скорость (3 CFT KERS x 7 скоростей автомобильной коробки передач) означает, что во время типичного гоночного круга эффективность будет около 64% ​​в оба конца. При обычном использовании дорожного автомобиля общая эффективность может быть даже выше, так что экономия топлива на ездовом цикле NEDC сравнима с гибридными системами на основе маховика CVT.
При использовании компьютерный контроллер выбирает наиболее подходящую передачу, частично включая высокоскоростную муфту, связанную с этой передачей. Система управления использует гидравлическое давление для замыкания нормально разомкнутых муфт и передачи привода, плавно переключаясь с одной передачи на другую без прерывания крутящего момента, поскольку скорость на включенной муфте снижается почти до нуля.

Гидравлическая система полностью герметична, поэтому в приложениях F1 можно использовать обычную гидравлическую систему автомобиля. Для других применений Flybrid производит и поставляет свою собственную автономную гидравлическую систему, включая очень маленький гидравлический насос и блок регулирующих клапанов, разработанный Flybrid.
В CFT KERS используются обычные смазочные материалы, работающие при нормальной температуре двигателя, и средний отвод тепла низкий (всего 3,0 кВт в среднем на круге F1), поэтому тепло, выделяемое скользящими сцеплениями, легко рассеивается.Благодаря разделению тепла, которое должно рассеиваться между несколькими муфтами, задача управления теплом значительно упрощается, а срок службы мокрых многодисковых муфт рассчитан на несколько тысяч полных циклов мощности. Компания
Flybrid подала заявки на патенты на некоторые особенности CFT KERS, включая общую компоновку, а также детали системы охлаждения и смазки, необходимой для высокоскоростных сцеплений.

Устройство CFT KERS может быть подключено к трансмиссии транспортного средства в любом из мест, пронумерованных от 1 до 7, показанных выше.При использовании мест подключения с 1 по 4 есть преимущество умножения количества передач в CFT на количество передач в коробке передач автомобиля. В местах с 5 по 7 CFT KERS может быть сконфигурирован с более чем тремя передачами, и потери при прохождении туда и обратно для восстановления кинетической энергии ниже из-за близости соединения с колесами транспортного средства.

(PDF) Гибридная технология с механическим и электрическим маховиком для хранения энергии в транспортных средствах

Benham, P. P.и Варнок, Ф. В. (1976) Механика твердых тел и структур, Pitman

International, Лондон, Великобритания.

Берч, С. (2011) Volvo активизирует исследования в области технологий маховиков, Automotive Engineering

International Online, июнь.

Brockbank, C. и Greenwood, C. (2009) Преимущества экономии топлива за счет использования механического гибрида на основе маховика и вариатора

для городских автобусов и коммерческих автомобилей, документ SAE

2009-01-2868.

Клерк Р. (1964) Использование энергии маховика, документ SAE 640047.

Кросс, Д. и Хилтон, Дж. (2008) Гибридные системы на основе высокоскоростного маховика для низкоуглеродистых транспортных средств

, Конференция по гибридным и экологически чистым транспортным средствам, Ковентри, Великобритания.

Дейли, Дж. У. и Нес, Р. Э. (1960) Влияние размеров камеры на индуцированный поток и сопротивление трению

закрытых вращающихся дисков, Journal of Basic Engineering, March,

82 (1), 217–230.

Диего-Айяла, У., Мартинес-Гонсалес, П., МакГлашан, Н. и Пуллен, К.(2008) Механический гибридный автомобиль

: исследование регенеративной системы захвата энергии

на основе маховика. Труды Института инженеров-механиков, часть

D Journal of Automobile Engineering, 222 (D11), 2087–2101.

Dietrich, P. et al. (1999) Результаты проекта ETH — Hybrid III — автомобиль и перспективы,

SAE paper 1999-01-0920.

Франк, А. и Бичли, Н. (1975) Повышенная экономия топлива в автомобилях за счет использования системы управления энергией маховика

, Симпозиум технологии маховиков в Беркли,

CA.США.

Fuller, J. et. al. (2011) Разработка аппаратного обеспечения FLYBUS — Гибридные системы на основе маховика

для автобусов и грузовых автомобилей, 2-я конференция VDI Conference Transmission

в коммерческих транспортных средствах Фридрихсхафен, Германия.

Джента, Г. (1985) Накопление кинетической энергии: теория и практика усовершенствованных систем с маховиком

, Баттервортс.

Gilbert, R. et al. (1972) Исследование систем привода маховика, Заключительный отчет, контракт № 68-04-

0048, Lockheed Missiles and Space Company, Inc.

Hansen, R.G. и О’Кейн Д.Ю. (2011) Оценка технологии хранения энергии

с маховиком для гибридных автомобилей, Отчет Национальной лаборатории Ок-Ридж ORNL /

TM-2010/280, декабрь.

Hayes, R. et al. (1999) Разработка и испытание аккумуляторной батареи маховика для транзитного автобуса, SAE

Paper 1999-01-1159.

Кок, Д. (1999) Оптимизация конструкции гибридного транспортного средства с маховиком, докторская диссертация, технический

Университет Эйндховена.

Kumm, E.L. (1980) Исследование конструкции вариатора с плоским ремнем для электромобилей, отчет, подготовленный

для Департамента энергетики США, Отделение электрических и гибридных транспортных средств Управления транспортных программ

.

Лоусон, Л.Дж. (1978) Применение накопителя кинетической энергии в транспортных системах,

Журнал высокоскоростного наземного транспорта, 12 (3), 1-27.

Loscutoff, W. (1976) Мощность маховика / теплового двигателя для энергоэкономичного личного автомобиля

, Подготовлено для Управления энергетических исследований и разработок в соответствии с

Contract E (45-1): 1830.

Lundin, J. (2011) Маховик в полностью электрической силовой установке, Licentiate Thesis,

Гибридный привод Volvo: маховик 60 000 об / мин, ускорение на 25% до

миль на галлон Этот сайт может получать партнерские комиссии по ссылкам на этой странице. Условия эксплуатации.

Volvo видит будущее в гибридных транспортных средствах, оборудованных маховиками, вращающимися в вакууме для выработки большого количества энергии в течение нескольких секунд, достаточного для быстрого разгона автомобиля или, возможно, безопасного ускорения на автостраде.Они заменяют аккумулятор и электродвигатель гибрида, такого как Toyota Prius. Volvo тестирует экспериментальную систему на четырехцилиндровом двигателе Volvo S60 с турбонаддувом, который разгоняется до 100 км / ч (62 миль / ч) за 5,5 секунды. Система рекуперации кинетической энергии (KERS) добавляет до 80 л.с., то же самое, что и при добавлении еще двух цилиндров, но с экономией топлива на 25% лучше, чем у базового четырехцилиндрового S60.

Многие технологические прорывы Volvo нацелены на городских водителей, такие как City Safety и Pedestrian Safety, которые останавливают автомобиль на низких скоростях, обычно ниже 20 миль в час, если впереди идущий автомобиль внезапно останавливается или пешеход становится перед ним.Проект Volvo KERS наиболее полезен в городе для коротких ускорений, измеряемых секундами. «Энергии, накопленной в маховике, достаточно, чтобы привести автомобиль в действие в течение коротких периодов времени», — говорит Дерек Крабб, вице-президент Volvo по разработке силовых агрегатов. «Это имеет большое [положительное] влияние на расход топлива. Наши расчеты показывают, что можно будет выключить двигатель внутреннего сгорания примерно в половине случаев при движении в соответствии с официальным новым европейским ездовым циклом ».

Как это работает: Тормоза заряжают маховик, маховик приводит в движение задние колеса

Прототип Volvo S60 приводит в движение передние колеса.Система маховика соединяется с задними колесами через понижающую передачу. (Иначе автомобиль разгонится до нескольких тысяч миль в час. Теоретически.) Когда автомобиль замедляется или когда водитель тормозит, двигатель с передним приводом выключается, и двигатель раскручивает маховик до 60 000 оборотов в минуту. Когда автомобиль трогается с места, энергия маховика помогает ему набрать скорость. При езде по городу с большим количеством остановок и остановок коротких периодов разгона достаточно, чтобы увеличить расход топлива до 25%.

Промышленные маховики часто изготавливают из стали, но их вес и эффект осколков в случае поломки делают металл не пусковым при высоких оборотах в автомобилях. Вместо этого маховик Volvo представляет собой диск из углеродного волокна диаметром около 20 см и весом 6 кг (7,8 дюйма). В корпусе имеется вакуум для уменьшения трения, и он усилен на случай разрушения маховика, хотя углеродное волокно в этом случае гораздо менее опасно.

Система KERS занимает меньше места, чем гибридные батареи, рассчитанные на милю или две.

Потенциал гоночных автомобилей

Маховики также использовались в гоночных автомобилях. Формула 1, самая высокотехнологичная и самая дорогостоящая гоночная серия, пробовала использовать системы KERS и сертифицировала два варианта. Один из них — это концепция маховика, которую использует Volvo, а другой — конденсаторный накопитель для привода электродвигателя. Они могут обеспечить 5-10 секунд повышенной мощности, а использование ограничено всего несколькими секундами на круг или одним или двумя приложениями, что означает, что водитель может использовать его, выходя из сильно оспариваемого угла, чтобы обойти конкурента, но затем он может быть недоступен на следующем углу.Конденсаторы могут накапливать, а затем быстро разряжать много энергии, намного больше, чем может сделать гибридный двигатель с батарейным питанием. (См .: Графеновые суперконденсаторы в 20 раз мощнее, их можно сделать с помощью записывающего устройства DVD.) Porsche встроил маховик KERS в гоночное купе 918 RSR, но изначально его использовали в гонках для рекламы, а не для получения очков или призов, поскольку спонсоры не могли понять. формула эквивалентности (например, гандикапа с дополнительным весом) с автомобилями не KERS.

Конденсаторный привод имел несколько проблем с прорезыванием зубов, включая впечатляющий инцидент в 2008 году, когда автомобиль BMW F1 вышел из строя в боксах и ударил электрическим током первого члена экипажа, который коснулся машины (видео ниже).

Теперь читайте: KERS гибридного автомобиля: маховики и ультраконденсаторы дают вам 10-секундный толчок

Volvo сообщает обновленную информацию о технологии Flywheel Tech, развертывание Eyes 2020

Около года назад мы представили вам первые подробности о разрабатываемой Volvo гибридной системе на основе маховика, которая может снизить расход топлива до 25 процентов. С тех пор Volvo вступила в партнерские отношения с Flybrid Automotive, частью компании Torotrak, специализирующейся на трансмиссиях, для дальнейшего развития технологии и, в конечном итоге, внедрения ее в производство.

НЕ ПРОПУСТИТЕ: LIT Motors C1: Мотоцикл, похожий на автомобиль, который не может упасть

Принцип работы системы заключается в том, что всякий раз, когда водитель нажимает на тормоз, например, при приближении к светофору, кинетическая энергия, которая в противном случае была бы потеряна, поскольку тепло передается от колес к системе рекуперации кинетической энергии (KERS), установленной на ось не приводится в движение двигателем. Кинетическая энергия раскручивает маховик внутри KERS, по сути, накапливая энергию в течение 20 минут, прежде чем она начнет рассеиваться.Когда водитель нажимает на педаль газа, накопленная энергия передается обратно на колеса через специально разработанную трансмиссию и может либо увеличить мощность, либо снизить нагрузку на двигатель.

Для максимальной эффективности маховик изготовлен из углеродного волокна и весит чуть более 13 фунтов. Он находится в вакууме и вращается со скоростью до 60 000 об / мин. Система спроектирована таким образом, что двигатель также отключается, как только начинается торможение. Затем энергия маховика может быть использована для ускорения транспортного средства, когда пора снова тронуться с места — даже без двигателя.Volvo заявляет, что KERS может развивать мощность до 80 лошадиных сил. Как вы уже догадались, система будет наиболее эффективна при езде по городу с остановками.

ТАКЖЕ СМОТРИТЕ: поставлен McLaren P1 Джея Лено, первый в США: видео

При опущенной педали водитель должен ощущать ускорение примерно в течение 10 секунд. А поскольку обычные тормоза вырабатывают такое огромное количество энергии, которое обычно тратится впустую, даже мягкое торможение в течение восьми секунд полностью перезарядит KERS.Это намного быстрее, чем то, что требуется обычному электрическому гибриду для зарядки своих батарей, а система на основе маховика имеет дополнительное преимущество в том, что ее дешевле производить и обслуживать. Он также намного легче: прототип KERS весит всего около 130 фунтов.

Прототип S60 T5 мощностью 254 лошадиных силы, который Volvo использует для тестирования системы, может разогнаться от 0 до 62 миль в час всего за 5,5 секунды, что примерно на 1,5 секунды быстрее, чем у обычного S60 T5. Более того, KERS создает частично управляемую систему полного привода для увеличения тяги и устойчивости при ускорении, поскольку она прикреплена к оси, а не приводится в движение двигателем.

Итак, когда мы сможем увидеть в производстве? Инженер Volvo сказал Autocar , что «некоторая форма KERS» будет неизбежна на серийных автомобилях после 2020 года.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.