Маховое колесо это кратко

Обновлено: 04.07.2024

Колесо маховое

Значение слова Колесо маховое по словарю Брокгауза и Ефрона:
Колесо маховое — служит для устранения неправильностей в ходе машины, происходящих от изменений сопротивления или движущей силы. Последнее случается, например, в паровых машинах, при действии пара расширения; кроме того, сила, передаваемая валу мотылем, изменяется в зависимости от положения мотыля: она бывает наибольшей, когда мотыль направлен перпендикулярно шатуну, и наименьшей, когда мотыль составляет с шатуном прямую линию, т. е. приходит в положение мертвых точек. Тяжелая масса махового К., принимая участие во вращательном движении, вследствие инерции продолжает вращаться равномерно и поглощает происходящие уклонения от равномерного хода машины. Обыкновенно, маховое К. состоит из толстого чугунного обода, соединенного более тонкими спицами с валом, так как для действия маховика выгоднее сосредоточить его массу ближе к периферии. По этой же причине выгоднее увеличить диаметр маховика. Но так как вместе с этим увеличивается, при заданном числе оборотов в минуту, скорость на окружности обода, а, следовательно, и напряжение материала маховика, то диаметр махового К. выбирают всегда так, чтобы эта скорость была не больше 30 м в секунду (только для прокатных машин допускается несколько большая величина скорости). В среднем он делается в 7 раз больше радиуса мотыля. Распределяя массу маховика, стараются избегать больших скоплений материала (кольцеобразное поперечное сечение). Для избежания внутренних напряжений чугуна при отливке, маховик делается составным. Напряжение в ободе маховика от действия центробежной силы выражается в кг на кв. см формулой: S = 0,1088V 2 , где V скорость в метрах в секунду. Спицы рассчитываются на разрыв от действия центробежной силы и на излом от действия на маховик наибольшего изгибающего момента, причем для чугуна допускается S = 100, для железа S = 400. Число спиц обыкновенно 6—8. Вес маховика должен быть выбран в зависимости от допускаемого предела неравномерного действия машины δ = (V_max—V_min)/V , где V скорость вращения, которая может быть выражена числом оборотов в минуту. Например, для лесопильной машины, где допускается 1/δ = от 20 до 30, вес маховика определяется, по Морену: G = 22072500N/R 2 n 3 в килограммах, причем N есть число сил, R — средний радиус обода в метрах, а n — число оборотов вала в минуту. Из полного веса маховика приходится приблизительно четверть на спицы и три четверти на обод. Маховые К. представляют опасность в том отношении, что в случае разрыва колеса, при быстром вращении, тяжелые обломки его от действия центробежной силы разлетаются далеко в стороны, причиняя увечье, а иногда и смерть находящимся вблизи людям. Для устранения этой опасности маховые К. на фабриках и заводах окружают решеткой или сеткой, назначенной для удержания кусков в случае разрыва колеса. В Англии недавно стали делать большие маховые К. без спиц, взамен которых ступица соединяется с ободом проволочной плетенкой. Сопротивление этой проволоки гораздо больше сопротивления чугунных спиц обыкновенных маховых К., и так как плетенка удерживает обод по всей окружности, то такие колеса совершенно безопасны. А. Т.

Маховик (Маховое колесо) — массивный вращающийся диск, использующийся в качестве накопителя (инерционный аккумулятор) кинетической энергии.

Также маховиком называют регулировочное колесо, похожее по форме.

Содержание

Использование

Используется в машинах, имеющих неравномерное поступление или использование энергии, накапливая энергию, когда поступление энергии выше чем расход, и отдавая её, когда потребление превышает поступление энергии. Также используется в гибридном двигателе в качестве накопителя энергии и для рекуперативного торможения.

Часто функцию маховика выполняет массивный вращающийся элемент механизма. Такие как гончарный круг, массивные колеса водяной мельницы или массивные зубчатые колеса.

Помимо энергии, вращающийся маховик накапливает ещё и момент импульса, что используется для ориентации космических аппаратов.

Свойство маховика сохранять направление оси вращения используется в гироскопах.Чем выше вес маховика, тем дольше сохраняется его движение.

Физика

Кинетическая энергия вращения, накопленная во вращающемся теле (маховике), может быть рассчитана по формуле:

$E = \frac<1></p> <p> I \omega^2$

Для простых форм маховика, известны конечные выражения момента инерции

Заменив в формуле для полого цилиндра, угловую скорость — на частоту вращения — по формуле

$~\omega = 2 \pi S$

$E = m(\pi S)^2(r^2+r_o^2)$

История

Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, Ветряных мельницах.

Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине для выравнивания движения и преодоления мертвых положений поршня [2] , и его современник Джеймс Пикард использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное [3] .

Использование маховика в качестве аккумулятора энергии ограничивается тем, что при превышении допустимой окружной скорости происходит разрыв маховика приводящий к большим разрушениям. Это вынуждает создавать маховики с очень большим запасом прочности, что приводит к снижению их эффективности.

Следствием этого является малая (по сравнению с другими видами аккумуляторов) удельная энергоёмкость.

В мае 1964 года Гулия Нурбей Владимирович подал заявку на изобретение супермаховика — энергоёмкого и разрывобезопасного маховика.

См. также

Ссылки

Примечания

↑ Lynn White, Jr., “Theophilus Redivivus”, Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224-233 (233)
↑Элла Цыганкова У истоков дизайна
↑Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine (англ.)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Маховое колесо" в других словарях:

Маховое колесо — МАХОВОЙ, ая, ое. Относящийся к взмаху, маханию, предназначенный для махания. Маховые движения. Маховые упражнения (в гимнастике). Маховое перо (большое перо в крыле птицы). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

маховое колесо — smagratis statusas T sritis Energetika apibrėžtis Vientisos medžiagos diskas arba ratas su sunkiu ratlankiu, įtaisomas ant mašinos veleno, kad padidėtų inercijos momentas ir ji tolygiau suktųsi. atitikmenys: angl. balance wheel vok. Schwungrad,… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Маховое колесо — см. Маховик, Паровые машины, Двигатели … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

КОЛЕСО — КОЛЕСО, колеса, мн. колёса, ср. 1. Круг со спицами или сплошной, насаживаемый на ось повозки и посредством вращения ее на втулке передвигающий повозку. Колесо телеги. Колесо вагона. Попасть под колеса. Снег сошел, стали ездить на колесах. Кресло… … Толковый словарь Ушакова

колесо — а/; колёса; ср. см. тж. колёсико, колёсный, колесом 1., колесом 2. 1) а) Круг (со спицами или сплошной), вращающийся на оси и служащий для приведения в движение повозок и других средств передвижения. Колесо/ телеги … Словарь многих выражений

колесо́ — а, мн. колёса, ср. 1. Круг (со спицами или сплошной), вращающийся на оси и служащий для приведения в движение повозок и других средств передвижения. Колесо телеги. Велосипедное колесо. Колесо вагона. □ Колеса оставляли на дороге черные рваные… … Малый академический словарь

колесо — а; колёса; ср. 1. Круг (со спицами или сплошной), вращающийся на оси и служащий для приведения в движение повозок и других средств передвижения. К. телеги. Велосипедное к. К. вагона. Запасные колёса автомобиля. Ездить на колёсах (в телеге, в… … Энциклопедический словарь

КОЛЕСО — КОЛЕСО, а, мн. колёса, колёс, ср. 1. В различных механизмах: диск или обод, вращающийся на оси или укреплённый на валу и служащий для приведения механизма в движение; вообще устройство такой формы. Рулевое к. Гребное к. Мельничное к. Зубчатое к.… … Толковый словарь Ожегова

Колесо маховое — служит для устранения неправильностей в ходе машины, происходящих от изменений сопротивления или движущей силы. Последнее случается, например, в паровых машинах, при действии пара расширения; кроме того, сила, передаваемая валу мотылем,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

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

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

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

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.

Маховик – неотъемлемая часть современных бензиновых или дизельных двигателей внутреннего сгорания. Несмотря на свою простоту, эта деталь играет очень важную роль в работе мотора – его нормальное функционирование без нее невозможно. Поговорим более подробно, зачем она нужна, как устроена и какие у нее могут возникнуть неисправности.

Что такое маховик в автомобиле и зачем он нужен

Маховик, по сути, представляет собой инерционный аккумулятор. Он накапливает в себе кинетическую энергию, которую порождает двигатель машины, а затем передает крутящий момент другим деталям и узлам транспортного средства чтобы те, в свою очередь, передали ее на колеса. По-научному эта деталь так и называется: маховичный накопитель энергии.

Маховик необходим в силу того, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) работают неравномерно. Невооруженным глазом это невозможно заметить, но между каждым тактом есть небольшой промежуток. Он составляет всего несколько миллисекунд. Если бы энергия передавалась от мотора к колесам напрямую, без участия маховика, подобные интервалы отразились бы на передвижении машины – она начала бы ехать с небольшими рывками. Маховик предотвращает возникновение подобной ситуации.

Еще одно назначение детали – стабилизация работы мотора. Во время воспламенения топливной смеси в цилиндрах могут происходить легкие рывки, неравномерно двигаться поршни. Если такое случилось хотя бы в одном из цилиндров, скажется и на остальных. Маховик за счет своего веса нейтрализует подобные отклонения. В результате вся цилиндровая группа работает более стабильно.

Следует отметить, что маховик применяют не только в автомобилях или других транспортных средств. Эта деталь необходима везде, где требуется стабилизация вращения. Так, ее издревле используют в самых различных механизмах (ярчайший пример – гончарный круг). Ей нашли применение даже на космических кораблях.

Устройство маховика в автомобиле

Простейший маховик состоит из двух частей:

Диск представляет собой круглую пластину из прочного стального сплава. Венец – это кольцо с зубьями, которое надето на эту пластину. К диску с одной стороны подсоединен коленчатый вал, а с другой – корзина сцепления. Зубья венца соединены с шестерней, надетой на вал стартера.

Таким образом, деталь находится между силовым агрегатом и трансмиссией.

Принцип работы маховика

Принцип работы маховика так же прост, как и его устройство. Он накапливает в себе кинетическую энергию вращения, а затем передает ее на трансмиссию. Однако высвобождение этой энергии происходит равномерно. Таким образом, на входном валу коробки передач (который, в конечном счете, крутит именно маховик) вращение получается равномерным и стабильным, без рывков и остановок на доли секунды. В результате транспортное средство передвигается и его колеса крутятся с постоянной скоростью.

Виды автомобильных маховиков

сплошной;
облегченный;
двухмассовый.

Рассмотрим каждый из них более подробно.

Сплошной

Второе название – одномассовый. Простейший вариант. Описание его конструкции и принципа действия приведены выше. Представляет собой сплошной металлический диск с надетым на него зубчатым венцом. Венец монтируют с использованием технологии напрессовки. Это обеспечивает очень прочную состыковку. Сам диск изготавливают из особого стального сплава, который способен выдержать очень большие нагрузки. Обычно сторона сплошного маховика, противоположная двигателю, выполняет роль ведущего диска сцепления, являясь одной из его составных частей.

Такой тип конструкции – наиболее распространенный. Это объясняется его несложным устройством, простотой изготовления и невысокой ценой.

Облегчённый

Очень напоминает сплошной. Чем же он отличается? Разница заключается в том, что масса перераспределена к краям. Обычно этого добиваются путем фрезерования участков диска, расположенных в близи центра. В некоторых случаях в них и вовсе вырезают отверстия. Иногда деталь перерабатывают по обратному принципу – ближе к центру оставляют больше массы, а края облегчают. Это несколько ухудшает разгон, зато гарантирует более стабильную работу двигателя и лучшую стабилизацию вращения во время передвижения.

Облегченные варианты очень редко ставят на автомобили на заводе. Чаще всего маховик облегчают самостоятельно в ходе тюнинга.

Облегченная деталь имеет лучшие инерционные показатели, а значит, и лучший разгонный потенциал.

Главный недостаток этого типа маховиков – меньшая надежность и менее продолжительный срок службы. Стали в нем меньше, а нагрузки остаются прежними. Результат – более быстрое появление дефектов.

Двухмассовый

Следующая разновидность – двухмассовый. Имеет более сложное устройство. Конструкция включает в себя не один, а два диска. Между собой они соединены системой пружин, зубцов и подшипников (их называют демпферами).

Необходимость во втором диске возникает из-за того, что деталь, представляющая собой монолитный круг из стали, не может обеспечить абсолютно стабильное вращение. Во время работы в ней возникают так называемые крутильные колебания. Они генерируются не цилиндровой группой и коленвалом, а самим маховиком. Если включить в конструкцию второй диск, большая часть этих колебаний гасятся.

Двухмассовые устройства имеют целый ряд преимуществ перед сплошными. Вот основные:

более стабильная работа двигателя, как следствие – более ровная езда;
меньшее количество вибраций в области трансмиссии;
более надежная защита трансмиссии от перегрузки;
более мягкое переключение передач.

Однако устройство имеет один существенный недостаток, который обусловлен сложностью его конструкции. Им является меньшая по сравнению со сплошной деталью надежность. Система, соединяющая между собой диски, испытывает очень высокие нагрузки, в результате чего довольно быстро изнашивается. Итог – возникновение неисправностей.

Кроме того, двухмассовые конструкции дороже сплошных. Это тоже обусловлено сложностью их конструкции.

Двухмассовые детали можно установить и на автомобили, на которых изначально был сплошной маховик. Многие компании изготавливают эти узлы для различных марок машин (в качестве примера можно назвать фирму Валео).

Следует упомянуть, что существуют и другие типы маховиков (например, разработанный в 1960-х в СССР супермаховик). Но они так и не получили широкого распространения в автомобилестроении.

Возможные неисправности

Ниже представлены наиболее распространенные неисправности детали.

Ремонт маховика

Ремонту поддаются далеко не все неисправности. Устранить можно:

Первая неисправность устраняется путем установки нового венца с цельными зубьями. Вторая – посредством центровки маховика. Для этого разбирают трансмиссию.

Что касается поломки демпферов, то они вполне поддаются ремонту. Он возможен и в домашних условиях, в гараже. Но стоит оговориться, что такой ремонт под силу только опытному автомобилисту. Поэтому лучше доверить его сотрудникам автосервиса.

Подведем итог

основной рабочий узел. Именно с помощью маховика производится управление движением машины, включение и отключение рабочего хода. Намотка нитки на шпульку также происходит через устройство, которое напрямую связано с маховым колесом. Начало строчки, прохождение грубых швов, установка иглы в верхнем положении производится только после касания рукой махового колеса.

То которое самое большое и тяжелое. Обычно сразу связано ремнем с шкифом на машинке или сразу весит на валу. Оно создаёт равномерное движение иглы, чтобы рывков не было. У ножных машинок, соответственно, оно приводится в движение педалью с крипошипом.

Вот это круглое и есть оно.
Могут быть варианты. Но в любом случае это такое колесо, которое трудно замедлить или остановить сразу. Оно по инерции ещё вращается хотя бы секунды 2-3. Можно гуглить слово "маховик".

Читайте также: