Маховик является частью сразу нескольких систем силового агрегата, поэтому на него возлагается целый ряд функции:
- Гасит неравномерное вращение коленвала (маховик является частью конструкции кривошипно-шатунного механизма).
- Передает крутящий момент от мотора к КПП (маховик является ведущим диском сцепления).
- Передает крутящий момент от стартера на коленвал силовой установки (маховик – ведомая шестерня редуктора системы запуска).
Снижение пульсаций крутящего момента осуществляется за счет периодического накопления и отдачи маховиком кинетической энергии. Данная энергия накапливается в процессе рабочего хода поршня, а тратится при других тактах мотора, в частности при выводе поршней из мертвых точек. Стоит отметить, что, чем больше цилиндров имеет силовой агрегат, тем больше времени занимает рабочих ход поршня в каждом из них. Поэтому крутящий момент такого мотора более равномерный, при этом масса маховика может быть снижена.
Маховик фиксируется в торце коленвала возле заднего коренного подшипника – обычно, самого мощного в силовом агрегате. Обусловлено это тем, что он должен выдерживать не только вес маховика, но и нагрузку, которая образуется в результате его работы.
Существует несколько разновидностей конструкций маховика:
- Облегченный
- Двухмассовый
- Сплошной
Наиболее распространенным является сплошной маховик. Его конструкция представляет собой чугунный диск, имеющий диаметр 30–40 см. На его внешней поверхности находится стальной зубчатый венец, который обеспечивает проворачивание коленвала при запуске мотора стартером. У маховика с одной стороны предусмотрена ступица для крепления к фланцу коленвала, обратная сторона является ведущим диском сцепления.
Устройство двухмассового маховика
Конструкция данного элемента состоит из двух дисков, которые соединены посредством пружинно-демпферной системы. Эта система позволяет в полной мере изолировать коробку передач от крутильных колебаний, а также гарантировать равномерную работу ее элементов. При использовании двухмассового маховика потребность демпфирующего устройства в ведомом диске сцепления отпадает.
Двухмассовый маховик имеет несколько весомых преимуществ, среди которых:
- Гашение колебаний.
- Изоляция шумов.
- Снижение вибраций.
- Снижение износа синхронизаторов.
- Более удобное переключение передач.
- Экономия горючего.
- Защита КПП от перегрузки.
Однако, следует сказать несколько слов о недостатках. В частности, при интенсивной работе маховика происходит повышенный износ пружинно-демпферной системы. Кроме того, существует вероятность поломки основного элемента данной системы – дуговой пружины. Эти факторы ограничивают массовое внедрение демпферного маховика на автомобильных силовых установках.
Чтобы устранить пульсации вращения коленвала на низких оборотах, на маховик дополнительно устанавливают центробежный маятник. Данный маятник создает собственные колебания, которые накладываются в противофазе на уже сглаженные колебания, таки образом полностью погашая их.
Центробежный маятник представляет собой грузы, которые расположены по окружности маховика. Когда мотор работает на низких оборотах, грузы маятника раскачиваются сильнее, поскольку центробежные силы, которые действуют на них, достаточно малы. Когда обороты увеличиваются, амплитуда колебаний грузов уменьшается, соответственно, их роль в гашении колебаний снижается.
Маховик облегченной конструкции применяется при тюнинге силовой установки. Масса маховика переносится к краям диска, что позволяет снизить массу детали до 1.5 кг. Кроме того, это дает возможность уменьшить момент инерции. Облегченный маховик позволяет мотору значительно быстрее достигать максимальных оборотов, поэтому он имеет лучшую разгонную динамику. Благодаря подобной конструкции увеличивается мощность двигателя до 5%.
Все автолюбители знают, что сцепление является одной из ключевых систем любого автомобиля. Основной задачей сцепления является передача крутящего момента на коробку передач. В системе сцепления одной из самых важных деталей является маховик, располагающийся между трансмиссией и двигателем. Какое устройство маховика, какие существуют разновидности данной системы и для чего необходим ведущий диск? Мы с Вами разберём все вопросы в этой статье.
Что представляет собой маховик и зачем он нужен?
При рассмотрении конкретных функций маховика выделяются следующие характеристики:
- Уменьшение колебательных движений при вращении коленвала. В данном случае маховик можно рассматривать как одну из частей двигателя.
- Передача момента с двигателя на КПП. Помимо этого, он является первичным диском сцепления.
- Отвечает за передачу момента со стартера на коленвал.
Другими словами, маховик необходим для выполнения трех важных функций: запуска двигателя со стартера, передаче момента на КПП и обеспечение равномерной работы коленвала.
Сам принцип функционирования объяснить достаточно просто: представьте для наглядности обычный игрушечный волчок. Если волчок начинает раскручиваться от руки, то маховик — от вращательных движений коленвала. Волчок будет крутиться до тех пор, пока не закончится приложенная энергия. Ведущий диск способен передавать полученную энергию обратно, тем самым заставляя работать коленвал. В результате мы имеем замкнутую систему, при которой обеспечивается работа маховика.
Как устроен маховик?
Он представляет собой обычный диск диаметром 30-40 см. На торце располагаются зубья, благодаря которым достигается сцепление ведущего диска с валом стартера и последующее раскручивание коленвала при запуске двигателя. Маховик расположен на выходной части коленвала двигателя, а с другой стороны к нему фиксируется болтами корзина сцепления или гидротрансформатор. Отметим, что устройство маховика напрямую зависит от его принадлежности к определенной группе.
На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:
- Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
- Облегченный. Как правило, облегченная версия ведущего диска устанавливается или на авто с автоматической КПП, или на тюнингованные модели. Главная особенность такого диска — уменьшенная масса, вследствие которой достигается уменьшение инерции и увеличение КПД двигателя до 5%. Облегченный маховик является конструктивно упрощенной разновидностью сплошного типа. Основным его назначением является выполнение роли шестерни, которая вращается при запуске стартера.
- Двухмассовый или демпферный. В настоящее время приобрел широкую распространенность вследствие своих преимуществ — гашения вибрации, устранения крутильных колебаний коленвала, повышения износостойкости синхронизаторов, защиты трансмиссии от перегрузок и понижения шума. Конструктивно усложненная модель маховика по сравнению с предыдущими видами.
Ввиду преимуществ демпферного маховика, он является предпочтительной и перспективной моделью в наше время. Именно поэтому мы предлагаем нашим читателям подробней ознакомиться с его устройством, ведь он всё чаще встречается на автомобилях.
Особенности устройства двухмассового маховика
Конструктивные особенности детали заключаются в наличии двух корпусов, один из которых устанавливается на коленвал с последующим соединением с коленвалом, а второй соприкасается рабочей поверхностью с диском сцепления. Соединение между корпусами обеспечивается за счет двух подшипников (осевого и радиального), которые могут свободно скользить вне зависимости от работы друг друга. Также в середине детали установлена демпфирующая система, состоящая из пружин. Все механизмы обработаны специальной консистентной смазкой, она обеспечивает надежную работу пружин и сепараторов между ними.
В двухмассовом маховике располагается два пакета пружин. Мягкий пружинный пакет обеспечивает мягкость запуска и остановки, а с помощью жесткого пакета обеспечивается демпфирование колебаний в рабочих диапазонах оборотов двигателя.
Принцип работы
Принцип действия эффективный и простой одновременно. Из-за повышения инерционного момента масс на входном валу КПП резонансное количество оборотов становится меньше, чем диапазон оборотов ДВС. Благодаря этому обеспечивается гашение колебательных движений, генерируемых силовым агрегатом. Гашение колебаний достигается за счет демпферно-пружинной системы, которая не допускает соударений частей КПП. В результате достигается уменьшение нагрузки на рабочие элементы.
Какие преимущества и недостатки?
На практике водителю важны не столько технические показатели и конструктивные особенности механизма, сколько удобство и комфорт вождения. Установка в автомобиль двухмассового маховика дает на практике следующие преимущества:
- Переключение передач становится более удобным и мягким.
- Инерционный момент при переключении уменьшается.
- Увеличивается ресурс ДВС и КПП.
- В картере сцепления достигается экономия пространства, что является важным преимуществом для компактных транспортных средств.
Несмотря на многочисленные преимущества, у него имеются и недостатки. Во-первых, стоимость достаточно высокая. Во-вторых, срок эксплуатации значительно ниже, чем у дисков сцепления других разновидностей. Такой недостаток обусловлен конструкцией и внутренней смазкой, которая в течение эксплуатации разрушается. Это единственные существенные недостатки, которые имеются у двухмассовых маховиков.
Несмотря на то, что ресурс эксплуатации детали не является неограниченным, при правильной езде ресурс оценивается в 350-400 тысяч километров.
Для этого следует придерживаться следующих рекомендаций эксплуатации:
- не перегружать автомобиль;
- не удерживать педаль сцепления в нажатом состоянии, например, при остановке на светофоре;
- нельзя бросать педаль сцепления при начале движения и переключении передач;
- не трогаться на повышенной передаче;
- не допускать длительной езды на низких оборотах, особенно на дизельных автомобилях. В этом режиме крутильные колебания коленвала очень высоки, идёт повышенный износ пружин демпферной системы.
Неисправности сцепления
По итогам можно сделать следующие выводы: ведущий диск является неотъемлемой частью системы управления автомобилем. В наше время наиболее перспективной считается двухмассовая система маховика, которая имеет весомые преимущества перед остальными видами. А при правильной эксплуатации автомобиля Вы не будете бояться поломок достаточно продолжительное время.
Производители установок для современных автомобилей часто ставят перед собой задачи, которые противоречат друг другу. Стараются придать авто больше мощности и мобильности и в то же время ратуют за экономию горючего и уменьшение количества вредных выхлопов. Получается, что конструкции машин должны соответствовать противоположным принципам. Для урегулирования этого «конфликта» и был разработан двухмассовый маховик (ДММ).
Двухмассовый маховик: назначение
ДММ — мощный гаситель крутильных колебаний. После его появления ставить пружины оказалось не нужно. Прежде они были объединены с диском сцепления, работавшим вместе с одномассовым маховиком, который являлся большим литым диском — в нем в силу простоты конструкции просто не могло быть никаких поломок. Со временем мощность двигателей продолжала расти, нормы вредных выхлопов ужесточались. Эти обстоятельства вынудили производителей приспосабливать силовые агрегаты для работы на пониженных оборотах. Прежние решения уже не подходили.
ДММ выравнивает работу трансмиссии, даже когда она работает в неблагоприятных условиях. На автомобилях с простыми маховиками резкое повышение скорости способствует возникновению вибраций. Дальнейшее увеличение скорости без перехода на более низкую передачу становится невозможным. При использовании высокомощных пружин ДММ основная часть вибраций успешно гасится.
Устройство двухмассового маховика
Конструкторами разработано решение, при котором демпферные функции передаются маховику. Его вид серьезно изменился — теперь он стал двухмассовой конструкцией, содержащей 2 компонента. Первый обычным способом совмещен с коленвалом мотора. На нем зубчатый венец, который при пуске мотора взаимодействует со стартером. Второй компонент выполняет роль основного диска сцепления и соединяется с первым посредством зубчатого колеса с набором пружин и шестеренок.
Все компоненты механизма находятся в масляной среде, вязкость которой увеличивается при нагревании. Количество поглощающих пружин в устройстве — 54. Все они имеют различную степень сжатия. Внутри каждой расположены дополнительные пружины. Пружинные блоки разделены 2 сепараторами, один из которых имеет более жесткую структуру.
Детальное описание конструкции:
- основной и дополнительный корпусы;
- мягкий и жесткий пружинные блоки;
- планетарная шестеренка;
- радиальный и аксиальный подшипники;
- планетарное устройство;
- прорезь для стопора;
- разделитель пружин;
- корпус планетарного устройства.
Как работает двухмассовый маховик
Во время работы силового агрегата в обычном режиме начинается смещение составляющих ДММ друг к другу. Происходит сжатие ими основного пружинного блока. Когда увеличиваются нагрузки, в работу вступает крайний пружинный блок. Происходит компенсация возрастания угла поворота частей маховика друг к другу. Данный механизм согласован с силовым агрегатом в режиме резкого набора скорости или торможения. Чтобы трансмиссия не подвергалась слишком сильным нагрузкам, выпускаемые сегодня ДММ имеют несколько степеней сжатия.
Такая конструкция дает двухмассовому агрегату возможность моделировать работу одномассового при условии, что в двигателе не происходит резонансных явлений. Также разделение дало возможность исключить появление колебаний резонансного характера и в трансмиссии. Благодаря этому коробка передач прослужит гораздо дольше — несмотря на то, что мощность, передаваемая двумя разделенными частями механизма, значительно больше. Двухмассовый маховик, принцип работы которого основан на поглощении вибраций пружинно-демпферной конструкцией, увеличивает комфортность езды — вибраций не ощущается, нет нежелательных шумов.
Срок службы
ДММ может прослужить 180-200 км. Примерно столько же служит и узел сцепления, поэтому оба узла принято менять вместе. Если же не последовать совету, маховик выйдет из строя сразу же после замены сцепления.
Не стоит устанавливать классический агрегат со сцеплением, имеющим качественно новые свойства демпфирования. Конечно, такой вариант имеет право на существование и сразу конструкция вряд ли развалится, но все же системы обычного типа не справляются с мощными резонансными колебаниями, которые способен погасить ДММ. Классический агрегат не в состоянии создать такие комфортные условия торможения, разгона и старта —вся нагрузка ложится на КПП.
Известны случаи, когда изделие разваливалось и раньше срока. До сих пор на слуху скандал с оппозитными двигателями Subaru. Автомобиль не успел проехать 80 000 км, а ДММ распался на куски вместе со сцеплением. Основной враг маховиков — слишком большой крутящий момент современных моторов. В КС у них образуется слишком высокое давление.
Какой маховик лучше: двухмассовый или одномассовый
У двухмассового есть масса преимуществ перед одномассовым, что делает его перспективным агрегатом:
- почти полное отсутствие вибраций;
- отсутствие нежелательного шума;
- комфортная езда на малых оборотах;
- серьезная экономия горючего;
- разгрузка КП и коленвала.
У одномассового из всех преимуществ — только низкая цена. ДММ можно в любой момент заменить одномассовым, если угодно владельцу авто.
Признаки поломки и примерная цены ремонта
Первые признаки неисправности обычно появляются по истечении заявленного производителем срока эксплуатации. Прежде всего, это скрип при торможении или запуске двигателя. Шум напоминает звук крутящегося стартера. На холостом ходу появляется сильная вибрация, которую легко перепутать с "троением" мотора. Вибрация пропадает после разгона. Это происходит из-за того, что раздвоенные маховики работают по принципу двух ступеней: на холостом ходу задействуются мягкие элементы, а на повышенных — жесткие.
Появление хотя бы одного признака — явный признак проблем с ДММ. Замена узла обойдется владельцу автомобиля в 70 000 руб, а вот отремонтировать можно за 15 000 руб.
Некоторые водители считают, что от ДММ необходимо избавляться, как только появится такая возможность. А устанавив простой маховик, начинают вспоминать о «двухмассовике» с ностальгией.
