Зачем на ось коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания насаживают маховик

Маховик двигателя внутреннего сгорания

Маховик служит для накопления кинетической энергии в процессе рабочего хода, а также вращения коленчатого вала, когда совершаются вспомогательные такты, для вывода поршня из мёртвых точек и снижения неравномерности вращения вала. Маховик не только обеспечивает устойчивую работу ДВС (двигатель внутреннего сгорания) при трогании автомобиля либо трактора, но и при его кратковременных перегрузках. Маховик (5) [рис. 1, а)] изготавливается путём отливки из серого чугуна. С целью увеличения момента инерции на ободе маховика расположена основная масса металла. Также обод используют для напрессовки на него зубчатого венца (9), который предназначен для прокручивания коленчатого вала в процессе пуска двигателя от стартера либо пускового двигателя.

Коленчатые валы

Рис. 1. Коленчатые валы.

а) – Коленчатый вал дизельного двигателя Д-240:

1) – Коренная шейка;

3) – Упорные полукольца;

4) – Нижний вкладыш пятого коренного подшипника;

6) – Маслоотражательная шайба;

7) – Установочный штифт;

9) – Зубчатый венец;

10) – Верхний вкладыш пятого коренного подшипника;

11) – Шатунная шейка;

15) – Болт крепления противовеса;

16) – Замковая шайба;

17) – Шестерня коленчатого вала;

18) – Шестерня привода масляного насоса;

19) – Упорная шайба;

22) – Канал подвода масла в полость шатунной шейки;

24) – Полость в шатунной шейке;

25) – Трубка для чистого масла;

б) – Упорный подшипник коленчатого вала карбюраторных двигателей:

6) – Коленчатый вал;

7) – Крышка распределительных шестерён;

10) – Задняя неподвижная шайба;

11) – Передняя неподвижная шайба;

14) – Крышка коренного подшипника;

16) – Упорная вращающаяся шайба;

17) – Распределительная шестерня;

в) – Коленчатый вал дизельного двигателя ЯМЗ-240Б:

1) – Коренная шейка;

2) – Шатунная шейка;

Маховик крепится посредством болтов к фланцу (16) [рис. 2] коленчатого вала либо путём ввёртывания болтов непосредственно в коленчатый вал [рис. 1, а)]. Точная фиксация маховика относительно шеек коленчатого вала выполняется с помощью штифтов. Далее маховик в сборе с коленчатым валом подвергается балансировке, устраняющей неуравновешенные силы инерции, способные вызвать вибрации и сильный износ коренных подшипников. На торце либо ободе маховика наносятся метки, позволяющие не только определять верхнюю мёртвую точку (в.м.т.) и нижнюю мёртвую точку (н.м.т.), но и устанавливать момент подачи топлива либо зажигания смеси.

Кривошипно-шатунный механизм дизельного двигателя СМД

Рис. 2. Кривошипно-шатунный механизм дизельного двигателя СМД.

1) – Шкив коленчатого вала;

2) – Шестерня привода масляного насоса;

3) – Коленчатый вал;

5) – Втулка верхней головки шатуна;

7) – Стопорное кольцо;

8) – Поршневой палец;

10) – Поршневое маслосъёмное кольцо;

11) – Поршневые компрессионные кольца;

12) – Вкладыши коренных подшипников;

13) – Упорные полукольца;

14) – Маховик коленчатого вала;

16) – Фланец крепления маховика;

18) – Шестерня привода газораспределения;

19) – Масляная полость шатунной шейки;

20) – Шатунный болт;

21) – Крышка нижней головки шатуна;

22) – Вкладыш шатунного подшипника;

Двигателя внутреннего сгорания.

Для чего на ось коленчатого вала помещают массивный маховик? Почему размеры маховика тем меньше, чем больше цилиндров у двигателя внутреннего сгорания?

Голосование за лучший ответ
Не обязательно массивный, разницы особо не видел.
Передаточное число от стартера, + сцепление.

мысль понятная, но реально этой связи вообще нет. На камазовском 8-цилиндровом двигателе маховик больше, чем на 1-цилиндровом мопеде:)

Для гашения калебаний при вращении коленчатого вала.

Маховик нужен для равномерного вращения коленвала, чтобы коленвалу проще было провернуться из положения мертвых точек поршней. Чем больше цилиндров, тем двиг сам по себе работает равномернее, поскольку усилие более плавное.

ваще двутактные намного прытче -однако и их зафанили как и двигатель работающий на воде

маховик раскрученный двигателем имеет ход инерции-чем больше масса-тем выше ход-то есть мощность передаваемая на коробку скоростей .на больших тракторах маховик тем больше. чем труднее работа машины скажем по перемещению грунта. если поставить маховик малой массы-то двигатель не будет тянуть. на спортивных машинах-маховик небольшой-так как чем меньше масса-тем выше скорость маховика и соответственно скорость машины. однако. такая машина имея даже 500 л. с. не сможет перетащить объем грунта как к примеру трактор имеющий всего 100 л. с. из за разницы массы маховиков.

Маховик: равномерность и надежность работы двигателя

В любом поршневом двигателе внутреннего сгорания можно найти массивную деталь кривошипно-шатунного механизма и других смежных систем — маховик. Все о маховиках, их существующих типах, конструкции и принципе работы, а также о выборе, ремонте и замене данных деталей — читайте в представленной статье.

Роль и место маховика в двигателе

Маховик (маховое колесо) — узел кривошипно-шатунного механизма (КШМ), сцепления и системы запуска поршневого ДВС; расположенный на хвостовике коленчатого вала металлический диск большой массы с зубчатым венцом, обеспечивающий стабильное функционирование мотора за счет накопления и последующей отдачи кинетической энергии.

Работа поршневых ДВС неравномерна — в каждом из его цилиндров за два оборота вала совершается четыре такта, и в каждом такте скорость движения поршня различна. Для устранения неравномерности вращения коленвала одинаковые такты в разных цилиндрах разнесены во времени, также в состав КШМ вводится дополнительный узел — маховик, выполненный в виде массивного металлического колеса, зафиксированного на задней части коленвала.

Маховик решает несколько ключевых задач:

Обеспечение равномерности угловой скорости коленчатого вала;
Обеспечение вывода поршней из мертвых точек;
Передача крутящего момента от коленчатого вала на механизм сцепления и далее на КП;
Передача крутящего момента от шестерни стартера на коленвал при пуске силового агрегата;
Некоторые типы деталей — гашение крутильных колебаний и вибраций, развязка КШМ и трансмиссии транспортного средства.

Маховик в сборе с коленчатым валом двигателя

Маховик в сборе с коленчатым валом двигателя

Данная деталь за счет значительной массы накапливает кинетическую энергию, получаемую во время рабочего хода, и отдает ее коленвалу на остальных трех тактах — этим обеспечивается как выравнивание и обеспечение стабильности угловой скорости коленвала, так и вывод поршней из ВМТ и НМТ (за счет возникающих сил инерции). Также именно через маховик осуществляется связь двигателя с трансмиссией автомобиля и передача крутящего момента от шестерни электростартера на коленвал при пуске мотора. Маховик критически важен для нормальной эксплуатации транспортного средства, поэтому при его неисправности необходимо как можно скорее выполнить ремонт или полную замену. Но прежде, чем начинать ремонтные работы, следует разобраться в существующих типах, конструкции и особенностях работы маховиков современных ДВС.

Типы и устройство маховых колес

На современных моторах используются различные по конструкции маховики, но самое широкое распространение получило три типа этих деталей:

Сплошной;
Облегченный;
Демпферный (или двухмассовый).

Наиболее простое устройство имеют сплошные маховики, которые находят применение на большинстве поршневых ДВС — от малолитражных, до самых мощных промышленных, тепловозных и судовых. Основу конструкции составляет чугунный или стальной диск диаметром 30-40 см и более, в центре которого выполнено посадочное место для установки на хвостовик коленчатого вала, а на периферии запрессован венец. Посадочное место для коленвала обычно выполнено в виде расширения (ступицы), в центре которого имеется отверстие большого диаметра, а по окружности располагается 4-12 или больше отверстий для болтов, посредством которых маховик фиксируется на фланце хвостовика вала. На наружной поверхности маховика выполнено место для установки сцепления и отформирована кольцевая контактная площадка для ведомого диска сцепления. На периферии маховика запрессовывается стальной зубчатый венец, посредством которого в момент пуска передается крутящий момент от шестерни стартера на коленвал.

Обычно при изготовлении маховик балансируется для предотвращения биений во время работы двигателя. При балансировке в различных местах маховика удаляются излишки металла (сверловкой), также с целью балансировки в определенном положении устанавливается сцепление и другие детали (если они предусмотрены). В дальнейшем ориентация маховика и сцепления не должна изменяться, в противном случае возникнет опасный для коленчатого вала и всего двигателя дисбаланс.

Облегеченный маховик

Облегеченный маховик

Аналогичную конструкцию имеют и облегченные маховики, однако в них для снижения массы выполнены окна различной формы и размеров. Выборка металла маховика с целью снижения его массы обычно выполняется в целях тюнинга и форсирования двигателя. Установка такого маховика несколько снижает стабильность работы силового агрегата на переходных режимах, но обеспечивает быстрый набор максимальных оборотов и в целом позитивно сказывается на мощностных характеристиках. Однако установка облегченного маховика может производиться только параллельно с выполнением других работ по тюнингу/форсированию двигателя.

Двухмассовые маховики имеют гораздо более сложную конструкцию — в их состав входят различные по устройству и принципу действия гасители крутильных колебаний и демпферы. В простейшем случае этот узел состоит из двух дисков (ведомого и ведущего), между которыми располагается гаситель крутильных колебаний — одна или несколько дуговых (свернутых в кольцо или изогнутых дугой) витых пружин. В более сложных конструкциях между дисками располагается ряд шестерен, которые выполняют роль планетарной передачи, а количество пружин может достигать десятка и более. Двухмассовый маховик, как и обычный, монтируется на хвостовик коленчатого вала и удерживает на себе сцепление.

Конструкция двухмассового маховика

Конструкция двухмассового маховика

Работает демпферный маховик довольно просто. Ведущий диск соединен непосредственно с фланцем коленчатого вала, получая от него крутящий момент, а также все колебания, вибрации и возникающие на переходных режимах толчки. Крутящий момент от ведущего диска на ведомый передается через пружины, однако они за счет своей упругости поглощают значительную часть вибраций, толчков и колебаний, то есть — выполняют функции демпфера. В результате такой развязки ведомый диск, а также соединенное с ним сцепление и трансмиссия, вращаются более равномерно, без колебаний и вибраций.

В настоящее время двухмассовые маховики, несмотря на их сложную конструкцию и относительно высокую стоимость, все чаще устанавливаются на двигатели легковых и грузовых автомобилей. Рост популярности этих деталей обусловлен их лучшим качеством работы и защитой трансмиссии от негативных воздействий со стороны силового агрегата. Однако маховики сплошной конструкции благодаря своей цене, надежности и простоте очень широко используются на бюджетных авто, большинстве тракторов, грузовиков и иной технике.

Вопросы выбора, замены и обслуживания маховика

В процессе эксплуатации двигателя маховик подвергается значительным механическим нагрузкам, поэтому со временем в нем возникают разного рода неисправности — трещины, износ поверхности контакта с ведомым диском сцепления, износ и выломы зубцов венца, деформации и даже полное разрушение (этому подвержены чугунные детали). Неисправности маховика проявляются повышением уровня вибраций и шумов во время работы двигателя, ухудшением работы сцепления, ухудшением или невозможностью запуска мотора стартером (вследствие износа зубчатого венца) и т.д. При появлении этих признаков маховик необходимо осмотреть, при необходимости демонтировать и подвергнуть дефектации, а в случае обнаружения неисправностей — выполнить замену детали в сборе.

Наиболее часто в маховиках сплошной конструкции причиной проблемы становится зубчатый венец, а также трещины и поломки самого диска. При нормальном состоянии маховика венец можно заменить, на замену следует брать деталь того же типа и модели, что стояла ранее. В случае необходимости можно использовать венец с иным числом зубов, однако такая замена не всегда возможна. Демонтаж строго венца обычно выполняется механически — ударами молотка через зубило или иной инструмент. Установка нового венца производится с его нагревом — вследствие температурного расширения деталь легко встанет на свое место, а после остывания надежно зафиксируется на маховике.

В демпферных маховиках зачастую возникают более сложные неисправности — поломка или полное разрушение дуговых пружин, износ подшипников, износ трущихся деталей дисков и т.д. В большинстве случаев двухмассовый маховик не подлежит ремонту, а заменяется в сборе. В отдельных ситуациях возможна замена венца и подшипников, но эти работы лучше доверять специалистам. Диагностика демпферного маховика проводится как на двигателе, так и на снятой детали. В первую очередь проверяется угол отклонения ведомого маховика и люфт, если угол слишком большой или, напротив, маховик заклинил, то деталь должна быть заменена.

Все диагностические работы и замена маховика должны выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту и обслуживанию транспортного средства. Для доступа к детали в большинстве случаев приходится демонтировать коробку передач и сцепление, что связано с дополнительными затратами времени и сил. При монтаже нового маховика необходимо соблюдать ориентацию сцепления, а также использовать определенных тип крепежа и, если это нужно — типы смазочных материалов. Если маховик подобран и заменен правильно, то двигатель и трансмиссия будут надежно работать, уверенно выполняя свои функции.