Маховик это что: Что такое маховик? | Автоблог

Кто он и где находится маховик

Сам по себе классический маховик довольно прост – это массивный металлический диск, имеющий диаметр порядка 30-40 сантиметров. Изготавливают его, как правило, из чугуна.

По внешней окружности этого круга располагается стальной обод с зубцами, именуемый венцом маховика. Зубчатая передача в данном узле отыгрывают очень важную роль, но об этом мы поговорим немного позже.

Где находится маховик? Найти маховик под капотом автомобиля с первого взгляда не получится. Расположена эта деталь в глубине двигателя и закрыта от посторонних глаз кожухами.

Если точнее, то место этого металлического диска на одном из концов коленчатого вала, который, как вы уже знаете, раскручивается при помощи поршней двигателя.

Крепится маховик к коленвалу очень прочно, так как ему приходится выдерживать сильнейшие нагрузки и быть посредником между мотором и коробкой передач.

О том, как выглядит маховик и где его место в автомобиле мы уже поговорили, теперь необходимо выяснить самое главное — так ли он нужен. Несмотря на внешнюю простоту и отсутствие сложных форм, без этой детали машина не начнёт движение, да и вообще не заведётся. Маховик выполняет следующие функции:

• гашение паразитных колебаний коленвала;
• передачу крутящего момента двигателя на трансмиссию;
• обеспечение связи стартера с коленвалом.

Рассмотрим детальнее вышеперечисленные пункты. Одна из ключевых ролей маховика заключается в гарантировании плавной работы двигателя и гашении разного рода механических колебаний и вибраций.

Именно для этого диск изготавливают из тяжёлого чугуна – главное здесь его масса, благодаря которой обеспечивается накапливание энергии и поддержание вращательного момента коленвала при помощи инерции.

Следующая роль не менее важная – маховик выступает как посредник между двигателем и коробкой передач, а также, по сути, является частью механизма сцепления. Вся мощность мотора и крутящий момент, коими так любят хвастаться автолюбители, проходят через этот скромный, но тяжёлый диск и устремляются далее, через трансмиссию к колёсам.

И, наконец, последняя функция маховика. Немного ранее, описывая строение этой детали, мы упомянули о зубцах, располагаемых по внешней окружности диска, так называемом венце.

При помощи них в момент, когда вы поворачиваете ключ в замке зажигания, происходит зацеп шестерни стартера с вышеупомянутыми зубьями, благодаря чему создаётся первичное вращение коленвала и запускается процесс сгорания топлива в цилиндрах. Другими словами – двигатель начинает работу.

Виды

На сегодняшний день выделяются три вида маховиков:

1. Сплошной. Представляет собой простой чугунный диск с зубьями на торце. Такие модели распространены как на отечественных автомобилях, так и на иномарках, особенно эконом-класса.
2. 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.
3. 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.

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.

Ремонт маховика

Ремонт венца маховика Во время вращения шестерня бендикса зацепляется с зубьями венца маховика. Поэтому вся нагрузка во время работы накрадывается на шестерни. Со временем они стираются. В результате происходит поломка автомобиля, которая проявляется такими симптомами: автомобиль плохо заводится, стартер щелкает, но не крутится. Такие симптомы не постоянны. Автомобиль то заводится, то снова стартер щелкает или трещит. Это свидетельствует о плохом зацеплении шестерней бендикса и маховика. Если стерты зубья маховика в определенном месте, то стартер крутится и не запускает двигатель до тех пор, пока маховик не прокрутит дефектное место.

Через некоторое время шестерни попадают в зацеп, и двигатель запускается. Необходимо осмотреть венец маховика и шестерню бендикса, и в случае износа произвести замену. Ремонт можно сделать своими руками. Для этого необходимо достать маховик из автомобиля и с помощью молотка и зубила выбить венец. Если новый венец не надевается, его необходимо нагреть с помощью горелки или, даже лучше, электроплитки и, постукивая молотком, равномерно надеть на диск. Обратите внимание! Венец необходимо разогревать по всей поверхности и не очень сильно. Если разогреть докрасна, то это будет способствовать быстрому износу зубьев в местах разогрева. Иногда, если зубья не очень износились, венец с маховика снимают и одевают другой стороной. Для этого необходимо пометить несколькими метками диск и венец, чтобы, перевернув его, поставить на то же место. Это максимально сохранит балансировку маховика.

Ремонт двухмассового маховика

Симптомов поломки демпферного маховика может быть много, в зависимости от того, что повреждено. Если при запуске или остановке двигателя вы слышите посторонние звуки, это может быть поломкой демпферного маховика. Особенно это заметно на небольших оборотах двигателя, а при увеличении оборотов посторонние вибрации и звуки пропадают. Разбалансировка маховика сопровождается громким гудением, которое увеличивается с увеличением оборотов двигателя.

Если во время разгона автомобиля чувствуются вибрации, то это говорит об износе демпфера маховика. Аналогичные симптомы могут быть и при других поломках. Как же проверить демпферный маховик? Для этого необходимо провести несложный тест. На высокой передаче замедлиться до 1300-1500 оборотов в минуту, а затем педаль газа нажать максимально возможно в крайнее положение. Если вы не услышали странных звуков и вибраций, то ваш маховик работает, скорее всего, нормально. Данный тест очень перегружает маховик, поэтому не проводите его часто.

Но если вы уверены в поломке демпферного маховика, то приготовьтесь к большим расходам. Правда, некоторые сервисы предлагают разборку и восстановление двухмассового маховика. Но тут необходимо хорошо подумать. Заводы-производители не предусматривают ремонт демпферного маховика, поэтому не поставляют в продажу необходимые детали. Чтобы демпферный маховик служил долго, рекомендуется: • Не перегружать автомобиль; • Не бросать педаль сцепления; • Не начинать движение с повышенной передачи; • Не пробуксовывать; • Не водить автомобиль агрессивно.

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.

Что такое маховик в автомобиле

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.

маховик автомобильный

Устройство маховика в автомобиле

Простейший маховик состоит из двух частей:

• металлический диск;
• венец.

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.

Похожие статьи

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

Наибольшее распространение получили следующие виды 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.

маховик одномассовый

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.

Облегчённый маховик

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.

Двухмассовый

Возможные неисправности

Ниже представлены наиболее распространенные неисправности детали.

• Износ венца. Со временем зубцы на венце могут истереться, благодаря чему при запуске мотора стартер будет на них пробуксовывать. Завести авто будет проблематично – это получится не с первого раза.
• Нарушение центровки. Маховик должен быть установлен соосно кардану и диску сцепления. В противном случае при передвижении на транспортном средстве будет слышаться так называемое «биение».
• Износ диска. Часть детали, которая выполняет функции диска сцепления, подвержена наиболее серьезным нагрузкам. В результате этого она может истираться, на ее поверхности могут появляться заусенцы, углубления. Результат всего этого – сокращение размеров площади соприкосновения дисков трансмиссии и, как следствие, плохое сцепление. Еще один признак поломки – шум при передвижении автомобиля.
• Износ крепежа коленвала. Место, куда крепится коленчатый вал, со временем тоже изнашивается. В результате появляется люфт. Он приводит к появлению шума во время движения транспортного средства.

Все перечисленные поломки возникают у одномассовых или облегченных устройств. У двухмассовых также может возникнуть неисправность демпферов. Она чаще всего выражается в их износе. В результате этого часть конструкции, соединенная с коленвалом, передает не всю энергию на часть, которая является диском сцепления. Понять о том, что возникли проблемы, можно по следующим «симптомам»:

• шум, стук;
• появление так называемых плавающих оборотов;
• самопроизвольные «подтрагивания», возникающие на холостом ходу;
• повышение уровня вибрации при езде;
• рывки при переключении скоростей.

Ремонт маховика

Ремонту поддаются далеко не все неисправности. Устранить можно:

• износ венца;
• нарушение центровки.

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

Если речь идет об износе диска сцепления или места крепления коленвала, то они «лечению» не поддаются. Единственный вариант в этом случае – установка новой детали.

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

Маховик – деталь автомобиля, которая отвечает за передачу крутящего момента с коленвала на сцепление. Он предназначен для его стабилизации. Кроме того, деталь стабилизирует работу двигателя. Конструкция устройства очень проста – оно представляет собой стальной диск с зубчатым венцом. Существуют и более сложные двухмассовые варианты. О поломке детали может говорить трудный запуск двигателя, «биение», стук, плохое сцепление.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Pinterest

Маховик двигателя внутреннего сгорания: устройство, назначение, принцип действия

Маховик является важной деталью автомобильного двигателя, которая предназначена для выполнения таких сложных задач, как:

• Осуществления своевременного запуска двигателя автомобиля, путем передачи вращательных движений от стартера на коленчатый вал.
• Обеспечения крутящего момента от двигателя автомобиля к коробке передач (КПП).
• Снижение вибрационных шумов двигателя (уменьшение неравномерных движений вала).

Принцип действия маховика двигателя

Маховик закреплен с торцевой части коленвала, непосредственно у заднего подшипника коренного типа. Коренной подшипник не только удерживает маховик в одном положении, но и снижает его рабочие нагрузки.

Принцип действия самого маховика заключается в снижении вибрации при вращательном моменте коленчатого вала. При интенсивной работе двигателя на такте движения идет накопление энергии, которая передается коленвалу. В других рабочих тактах происходит обратный процесс – сброс энергии.

Маховик позволяет аккумулировать энергию, обеспечивая равномерное движение коленчатого вала от одного такта к другому.

Как устроен маховик и основные его виды

Как уже было сказано ранее, маховик – важная деталь автомобильного двигателя, относительно небольшой, но весьма увесистый диск, диаметр которого может составить 30-40 см. Торец маховика имеет зубчатые края, что позволяет ему соединяться со стартерным валом для передачи вращательной энергии коленвалу двигателя.

Виды маховиков

По типу конструкции маховики двигателя могут быть двухмассовыми, сплошными и облегченными. Наиболее распространенным и широко используемым является сплошной маховик. Мы рассмотрим каждый из этих видов.

Двухмассовый маховик (демпферный)

Это часто используемый вид маховика в современном автомобильном двигателе. Двухмассовый маховик – устройство, состоящее из двух дисков, соединенных специальным пружинно-демпферным устройством. Основными элементами двухмассового маховика являются: маховик, подшипник, пружина-дуга с наружными демпфером, нажимная пружина с внутренним демпфером и приводная пластина.

Подобное устройство выполняет ряд важных функций и задач:

• принимает на себя все избыточные вибрации коленвала;
• защищает трансмиссию от лишних вращательных движений и перегруза;
• уменьшает возможный износ синхронизирующих элементов;
• обеспечивает плавное переключение передач;
• позволяет экономить расход топлива в двигателе.

Однако чрезмерно интенсивна работа такого вида маховика в конечном итоге может привести к быстрому износу пружинно-демпферного механизма или выходу из строя отдельных его элементов, например, пружины.

Сплошной маховик

Такой вид маховика является более эффективным для использования в автомобильных двигателях современного образца. Сплошной маховик – тяжеловесный чугунный диск, диаметр которого составляет 35-40 см. На внешней поверхности маховика находится стальной венец с зубьями, который обеспечивает движение коленчатого вала при запуске стартера. Одна сторона маховика оснащена ступицей, при помощи которой маховик соединяется с фланцем коленвала, противоположная сторона работает как диск сцепления.

Облегченный маховик

Данный вид маховика часто используют для проведения тюнинга двигателя автомобиля. Облегченный маховик — диск, на который надевается предварительно разогретое зубчатое колесо, после остывания которого, маховик приобретает вид шестерни.

Облегченный маховик имеет небольшую массу, в среднем в полтора раза меньше, чем у обычного маховика. Облегченный маховик позволяет автомобильному двигателю достигать максимальных рабочих оборотов, увеличивать мощность на 5-7 %, улучшать разгонную динамику автомобиля.

Маховик облегченного типа изготавливается из износостойкого металла, который способен выдерживать чрезмерные нагрузки при работе двигателя, при этом работать быстро, бесшумно и эффективно.

Маховик двигателя видео:

Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен

Как коробка передач, так и двигатель внутреннего сгорания оснащаются специальными устройствами, которые называются маховиками. В случае с моторами конструкция работы поршней предусматривает наличие нескольких мёртвых точек, в которые они попадают в процессе функционирования. Чтобы вывести поршни из этих положений, инженерами был предусмотрен специальный массивный элемент. Он называется маховиком двигателя. Этот элемент набирает силу инерции при вращении, что даёт возможность преодолеть мёртвую точку в нижних и верхних амплитудах. Это важный компонент силовой установки, который занимает особое место в конструкции двигателя, имеет несколько разновидностей и выполняет значимые функции в работе всей силовой установки.

Что такое маховик?

Посмотреть маховик в каталоге «АВТОмаркет Интерком»

Итак, маховик – это это колесо, которое вращается, и накапливает кинетическую энергию. Спешим заметить, что маховики используются не только в изготовлении автомобиля, но и во многих других отраслях промышленного производства. К примеру, был использован ранее принцип работы в изготовлении ветряной мельницы и гончарного круга.

 Строение маховика в машине можно найти на той же стороне, где находится коленвал (коленчатого вала) в моторе, укреплен он весьма прочно, несколькими болтами. Внешне это большой металлический круг с «венцом» сверху. «Венец маховика» — это особое зубчатое колесо, которое устанавливается на маховик в спеуиально разогретом для этого состоянии. Затем, маховик должен остыть после и в результате у нас будут 2 детали почти неотделяемые. Своими словами, маховик становится схож на одну большую металлическую шестерню.

 Изготавливают маховик из весьма прочного, но не ломкого металла, который способен выдержать значительные нагрузки. Существует две цели, которые выполняет маховик:

Первое. После того как вы завели машину, стартер начнет своей малой шестерней раскручивать большую шестерню маховика. Маховик соединен к коленчатому валу, который приводит в движение поршни двигателя. Поршни будут сдавливать топливо, будет подаваться искра и ваша машина заведется. Таким образом, маховик — это важнейшая часть при запуске двигателя. Без него пришлось бы прокручивать двигатель вручную как в далекие былые времена, «кривым стартером», как называли его водители прошлого века, загнутый ключ который вставлялся в двигатель и выполнял функцию маховика. Но существует еще одна функция маховика.

 Второе. Маховик, должен бороться с сторонней энергией двигателя, то есть он гасит колебания двигателя, которые пошли бы в кузов. В результате, наш с вами двигатель функционирует нормально, без излишних детонации (колебаний двигателя). Вообще то колебания двигателя существуют, но они не такие значительные. А если это современный импортный автомобиль, то его может быть вовсе не слышно. О его работе можно судить только по некоторым приборам, что говорит о сбалансированной работе деталей.

 Маховик можно купить в сети магазинов «АВТОмаркет Интерком» или заказать через интернет-магазин на нашем сайте. Также у нас функционируют в некоторых городах пункты выдачи товара.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Маховик со спицами

Маховик — это тяжелый диск или колесо, прикрепленное к вращающемуся валу. Маховики используются для хранения кинетической энергии. Импульс маховика не позволяет ему легко изменять скорость вращения. Благодаря этому маховики помогают валу вращаться с одинаковой скоростью. Это помогает, когда крутящий момент, прилагаемый к валу, часто меняется. Неравномерный крутящий момент может изменить скорость вращения.Поскольку маховик сопротивляется изменениям скорости, он снижает влияние неравномерного крутящего момента. Двигатели, которые используют поршни для обеспечения мощности, обычно имеют неравномерный крутящий момент, и для решения этой проблемы используются маховики.

Чтобы заставить колесо (любое колесо) вращаться, требуется энергия. Если трение мало (хорошие подшипники), то он будет вращаться долгое время. Когда требуется энергия, ее снова можно взять из колеса. Итак, это простое механическое средство хранения энергии. Количество запасенной энергии зависит от веса и скорости вращения — чтобы более тяжелое колесо вращалось быстрее, требуется больше энергии.Другим фактором является радиус (размер), потому что чем дальше от оси находится часть колеса, тем больше энергии требуется для вращения. Эти три фактора могут быть представлены как M (масса), ω {\ displaystyle \ omega} (угловая скорость) и R (радиус). Объединение двух приведенных ниже уравнений дает ω {\ displaystyle \ omega} ² MR ² /4. {2}}

где I {\ displaystyle I} — момент инерции массы относительно центра вращения, а ω {\ displaystyle \ omega} (омега) — угловая скорость в радианах.

Маховик использовался с древних времен, наиболее распространенным традиционным примером является гончарный круг. В период промышленной революции Джеймс Ватт внес свой вклад в разработку маховика в паровом двигателе, а его современник Джеймс Пикард использовал маховик.

В мире венчурного капитала термин «маховик» используется для обозначения повторяющегося, приносящего прибыль, центра бизнеса.

Как работает маховик? Объясняется простыми словами

Маховик — это машина, которая резервирует энергию вращения, сопротивляясь изменениям скорости вращения. Запасенная энергия пропорциональна квадрату скорости вращения. Вы можете изменить сохраненную мощность машины, приложив крутящий момент для увеличения или уменьшения ее скорости вращения. Машина или транспортное средство теряет импульс каждый раз, когда замедляется или останавливается. Маховик восполняет потерянный импульс за счет зарезервированной мощности.В этом кратком руководстве мы обсудим , как работает маховик и что он делает.

Что такое маховик на автомобиле?

Маховик — это тяжелое колесо, которое требует большого усилия для вращения вокруг своей оси. Когда колесо движется с высокой скоростью, оно будет продолжать вращаться, если вы не остановите его, приложив много усилий. Когда он вращается, он сохраняет большое количество кинетической энергии, которую позже использует для включения транспортного средства или машины во время запуска двигателя или увеличения скорости.

Что такое маховик на автомобиле? Технически объяснение, маховик (если ручной) или гибкий диск (если автоматическая коробка передач) определяется как диск, который прикреплен болтами к коленчатому валу в задней части двигателя. Он служит многим целям:

• На автомобилях с механической коробкой передач образует одну из поверхностей трения для сцепления. К нему прикручен нажимной диск сцепления, и диск сцепления зажат между ними.
• На автомобилях с автоматической коробкой передач он на самом деле известен как гибкая пластина, а гидротрансформатор болтов трансмиссии.

На его внешнем крае находится зубчатое кольцо, которое стартер поворачивает для запуска двигателя. Из-за большого диска (относительно коленчатого вала) это позволяет стартеру иметь больше рычагов воздействия на двигатель.

Он также служит для выполнения определенных задач работы двигателя. Хотя более массивные маховики требуют больше энергии для вращения, при вращении они набирают больше оборотов и помогают двигателю работать более плавно и плавнее переключаться на более высоких оборотах.

Как работает маховик?

Как работает маховик для хранения энергии? Что ж, вы можете сравнить это с механизмом механической батареи.В то время как аккумулятор хранит энергию в химической форме, маховик сохраняет энергию в форме движения или, если быть точным, кинетической энергии.

Маховик может накапливать больше энергии, если он вращается с большей скоростью или имеет больший момент инерции, что означает более крупный размер. Тем не менее, он всегда работает лучше, когда вы вращаете его быстрее, а не увеличиваете его массу. Например, колесо будет производить вдвое больше энергии, чем то, которое весит половину его, при условии, что оба они вращаются с одинаковой скоростью.С другой стороны, вращение колеса зажигалки вдвое быстрее увеличит количество запасенной энергии в четыре раза.

Чем легче маховик, тем больше запасается энергии

ПОДРОБНЕЕ

По этой причине всегда лучше использовать более легкие, быстроходные колеса, чем агрегаты, имеющие большой вес. Кроме того, компактные маховики имеют практический смысл в гоночных автомобилях, потому что они должны быть как можно более легкими для движения на высоких скоростях.

Как работает маховик , когда вы постоянно увеличиваете скорость? Это невозможно, потому что есть момент, когда материал колеса не сможет справиться с силой и разбиться на фрагменты.

Каковы функции маховика?

Прежде чем углубляться в принцип работы маховиков для автомобилей , важно знать их функции. Он используется практически во всех типах автомобилей, включая гоночные автомобили, поезда и автобусы. Раньше они имели большой диаметр со спицами и громоздкий металлический обод. Однако современные агрегаты более компактны, так как сделаны из композитных материалов или углеродного волокна. Вам нужно сильно толкать колесо, чтобы оно пришло в движение.В основном он выполняет эти функции в большинстве автомобилей:

1. Запуск двигателя

Зубья шестерни врезаются в опору маховика по окружности, запускающую двигатель. В стартере двигателя небольшая шестерня (называемая шестерней Bendix) соединяется с маховиком, когда вы поворачиваете ключ. Комбинация шестерня / стартер Bendix вращает маховик, поворачивая коленчатый вал и начиная цикл сжатия, необходимый для запуска двигателя. После запуска двигателя шестерня Bendix снимается, позволяя маховику свободно вращаться.

2. Сглаживание оборотов двигателя

После запуска двигателя коленчатый вал преобразует движение поршней вверх и вниз во вращательное движение. Тем не менее, это движение прерывистое, так как мощность вырабатывается только дважды (для четырехцилиндрового двигателя) или четыре раза (для восьмицилиндрового) за один оборот двигателя. Масса маховика создает инерцию, чтобы коленчатый вал двигателя вращался между каждым из этих срабатываний поршня, поэтому скорость вращения коленчатого вала остается постоянной, а двигатель работает плавно.

3. Балансировка двигателя

Поскольку поршни смещены относительно центра коленчатого вала, двигатель, следовательно, вибрирует и раскачивается, поскольку каждый поршень работает под разным углом. Большой вес маховика подавляет это движение из стороны в сторону, помогая стабилизировать и уравновесить двигатель на опорах и снизить вибрацию по всему автомобилю.

4. Снижение напряжения трансмиссии

Стабилизируя движение двигателя и выравнивая его скорость, маховик ограничивает износ других компонентов трансмиссии.Хотя валы двигателя и трансмиссии параллельны друг другу, крепления между осью и трансмиссией — нет; карданный вал использует универсальные шарниры, которые постоянно меняют угол поворота при повороте. Маховики помогают снизить износ таких шарниров.

5. Манипуляции с весом

Вес маховика — это одна из регулировок, которую производители двигателей используют для настройки характеристик своего двигателя для конкретных целей.

• Более тяжелые маховики позволяют двигателям работать при нагрузках, которые могут вызвать его увязку; таким образом, автомобили, постоянно буксирующие тяжелые прицепы, должны иметь больший маховик.
• Двигатели, работающие на высоких скоростях, такие как двигатели гоночных автомобилей, имеют более легкий маховик для лучшего ускорения на скорости; что может затруднить плавную работу двигателя на холостом ходу и затруднить ускорение после полной остановки. Из-за этого гонщикам нужны пит-бригады, чтобы подтолкнуть их к запуску автомобилей.

Топ-5 симптомов неисправности маховика

1. Обжигающий запах

Этот запах возникает при неправильном использовании сцепления из-за неисправного маховика или неопытного водителя.На облицовке муфты используются материалы, снижающие уровень шума, производимого муфтой во время работы. Облицовка муфты выделяет много тепла из-за трения из-за неправильного использования, что, по сути, приводит к потемнению поверхности от тепла. Следствием этого является сильный резкий едкий запах, который может стать довольно заметным.

2. Дребезжание сцепления

Вместо плавного включения сцепление «проскальзывает» по маховику. Сцепление многократно захватывает и отпускает, что ощущается как заикание или вибрация при отпускании сцепления.Это может происходить на любой передаче, но наиболее популярно при трогании с полной остановки. В то время как деформированный маховик иногда является причиной, вибрацию сцепления может быть трудно диагностировать, поскольку прижимной диск, диск сцепления или выжимной подшипник часто являются неисправностью, независимо от того, изношены ли детали, сломаны, деформированы или загрязнены маслом из-за двигателя или утечка трансмиссии.

3. Пробуксовка сцепления

Часто, когда вы пытаетесь переключить передачи во время движения, передачи могут проскальзывать.Обычно это происходит, когда вы можете сказать, что на колеса не передается мощность. Часто это прямой результат износа сцепления. Проскальзывающая муфта в конечном итоге приведет к износу и маховика. Вы можете начать слышать скрежет прижимного диска, и в конечном итоге другие детали маховика в узле сцепления перегреются, что приведет к их деформации или даже потрескиванию.

4. Перемещение сцепления

Противоположно пробуксовке сцепления. Вместо выключения сцепления сцепление просто не выключается полностью.Вы столкнетесь с различными уровнями шлифования шестерен при переключении передач или даже с полным отказом от включения первой передачи при трогании с места.

Торможение сцепления на самом деле не является неисправностью самого маховика. Это подшипник или втулка маховика или коленчатого вала в сборе.

5. Вибрация педали сцепления

Наряду с этим, каждый раз, когда вы нажимаете на сцепление, могут возникать вибрации от педали сцепления или пола вашего автомобиля. Эти колебания указывают на то, что опоры рессоры маховика вышли из строя.Как вы, возможно, знаете, пружинный механизм обычно снижает вибрации, создаваемые используемым сцеплением.

Что такое маховик? (с изображением)

Маховик — это простое вращающееся колесо, используемое для хранения энергии или стабилизации чего-либо. Энергия, которую он хранит, равна его моменту инерции — физическому термину, который в основном означает массу объекта, умноженную на квадрат расстояния от оси вращения, умноженный на квадрат его угловой скорости, деленный на 2. Помощь маховиков стабилизируют приводные валы, подверженные переменному давлению, например, поршневые двигатели или поршневые насосы. Стабилизирующий эффект достигается за счет того, что маховик сопротивляется изменению скорости вращения.

Маховики используются в качестве накопителей энергии для научных экспериментов с большой мощностью, которые могут привести к недопустимому скачку мощности при отключении электроэнергии от электросети.Такие батареи с маховиком могут работать в вакууме, чтобы предотвратить потерю энергии из-за трения воздуха, и будут периодически снова ускоряться, чтобы компенсировать потерю скорости вращения из-за рассеивания энергии из-за тепла и вибрации. Хорошая конструкция маховика будет рассеивать как можно меньше тепла и вибрации, сохраняя энергию для целевого применения.

Маховик накапливает разное количество энергии в зависимости от его массы и скорости вращения.Например, колесо велосипеда имеет массу около 1 кг (2,2 фунта), диаметр около 70 см (28 дюймов) и скорость вращения около 150 об / мин (оборотов в минуту). В сумме это составляет 15 Дж (джоулей) накопленной энергии. Затем рассмотрим колесо поезда, движущегося со скоростью 60 км / ч (37 миль / ч), с массой 942 кг (2076 фунтов), диаметром 1 м (3,3 фута) и скоростью вращения 318 об / мин. У этого маховика будет энергия вращения около 64 кДж (килоджоулей), что примерно в 43000 раз больше, чем у колеса велосипеда.

Батареи с маховиком, предназначенные для аккумулирования энергии, имеют намного большую энергию, чем оба этих предыдущих примера, в основном из-за экстремальных скоростей вращения.Один из примеров, сделанный компанией по производству маховиков в Оттаве, имеет массу 100 кг (220 фунтов), диаметр 60 см (27 дюймов) и скорость вращения 20 000 об / мин. Эта маховиковая батарея может хранить около 10 МДж (мегаджоулей), чего достаточно, чтобы зажечь 100 100-ваттных лампочек в течение 1000 секунд. Этот аккумулятор с маховиком не намного больше холодильника. Маховик еще большего размера, используемый в качестве резервного источника электроэнергии, может выдерживать мощность 100 МДж. Эти типы маховиков могут использоваться в казино, больницах, центрах обработки данных или в промышленности для поддержания питания в случае сбоя или колебаний на входе.

Почему маховики важны и какие бывают типы?

Подобно большому тяжелому диску, установленному между коленчатым валом и системой сцепления, маховик играет жизненно важную роль в передаче мощности любому двигателю.

Простое, но эффективное устройство, маховик в вашем автомобиле — жизненно важная часть трансмиссии, которая творит чудеса с передачей мощности от двигателя.Он напоминает большой тяжелый диск, который соединен с концом коленчатого вала и взаимодействует с диском сцепления для включения привода колес.

Физика, лежащая в основе маховика, означает, что ему нужен большой крутящий момент, чтобы заставить его вращаться, но, в свою очередь, ему также нужен большой крутящий момент, чтобы замедлить его, а это означает, что он очень эффективно сохраняет угловой момент. Это делает маховик простым устройством накопления энергии, и когда он устанавливается на хвостовой части коленчатого вала, он использует сохраненную энергию вращения для сглаживания передачи мощности от двигателя.

По мере того как поршни совершают возвратно-поступательное движение, они проявляют разные силы и крутящие моменты на каждой стадии цикла двигателя. Наибольший крутящий момент возникает во время рабочего хода, когда поршень мощно опускается вниз, быстро вращая коленчатый вал.

Без маховика, прикрепленного к концу коленчатого вала, вращение было бы неравномерным, с быстрым вращением на рабочем такте, за которым следовало бы 540 градусов относительно невысокой скорости вращения каждого поршня. Таким образом, маховик использует свою высокую инерцию вращения (свою устойчивость к изменениям скорости вращения) для выравнивания крутящего момента, так что коленчатый вал вращается более равномерно и плавно.

Фантастический практический эксперимент, демонстрирующий работу двигателя с маховиком

Поскольку вес маховика является ключевым фактором в его энергосбережении, огромная масса большого выступа на конце коленчатого вала оставляет возможности для некоторых изменений. Облегченные маховики стали основным продуктом в автоспорте и гусеничных дорожных автомобилях, сразу изменив динамику двигателя. Облегчение происходит путем удаления излишков материала с существующего маховика (в более старых вариантах, сделанных из чугуна) и его балансировки, или путем покупки вторичного маховика (обычно сделанного из стали), разработанного специально для данного автомобиля.

Уменьшенная масса означает, что маховик намного легче вращается под действием мощности двигателя.Это делает его идеальным для ускорения на более низких передачах, когда частота вращения двигателя должна быстро меняться, и является популярной модификацией для автомобилей, жаждущих более динамичной трансмиссии.

Отсутствие инерции в облегченном маховике также означает, что частота вращения двигателя очень быстро падает при переключении на более высокую передачу (вместо зависания) и увеличивается при малейшем нажатии педали акселератора для плавного переключения на пониженную передачу за счет согласования оборотов.Хотя плавность оборотов двигателя может быть несколько нарушена из-за уменьшения массы, резкие характеристики оборотов делают это снижение веса общей темой в автомобилях, модифицированных для автоспорта.

Быстрая демонстрация характеристик стандартного и облегченного маховика.Видео через Heywood Jablome

Другой тип — двухмассовый маховик , который работает противоположно облегченному варианту, принося вторичный кусок материала в бой. Так в чем же смысл его добавления?

Когда двигатель совершает возвратно-поступательное движение, циклы создают большое количество нежелательной вибрации, которая может нарушить работу других компонентов на линии.Эти колебания различаются по частоте в зависимости от количества имеющихся цилиндров и их ориентации.

Например, балансировка двигателя, задействованная в рядной шестерке, создает очень небольшие неблагоприятные вибрации, поскольку первичные и вторичные силы, создаваемые в двигателе, компенсируют друг друга. С другой стороны, одно- и двухцилиндровые двигатели создают большое количество вибраций из-за присущего им дисбаланса. Возникающие в результате вибрации распространяются от коленчатого вала к трансмиссии и могут нарушить переключение передач и общую работу коробки передач.

Двухмассовый маховик делает все возможное, чтобы бороться с этими вибрациями, демпфируя их воздействие за счет двух масс и комбинации пружин.Одна масса соединена с коленчатым валом, а другая — с трансмиссией.

Первичная масса образует большой диск, который вращается вместе с коленчатым валом, а вторичная масса представляет собой меньший диск, который находится внутри него. Пружины физически соединяют две массы, поэтому, когда первичная масса вращается, вторичная масса также находится под влиянием пружин. Пружины являются ключевым компонентом, поскольку они максимально уравновешивают любые неприятные вибрации, прежде чем они достигнут вторичной массы и трансмиссии.

Этот тихий, но обучающий ролик демонстрирует внутреннюю работу двухмассового маховика

Маховики должны были идти в ногу с тенденцией к уменьшению габаритов последних лет из-за отсутствия цилиндров, что приводит к нежелательным отклонениям частоты вращения коленчатого вала и большим уровням вибрации.Это способствовало развитию подобных двухмассовых маховиков со стандартными одномасовыми агрегатами, позволяющими по сравнению с ними иметь громкую и дребезжащую трансмиссию.

К сожалению, более сложная природа компонентов в двухмассовом маховике означает, что детали изнашиваются и их необходимо заменять, что увеличивает затраты на обслуживание того, что должно быть долговечным и простым компонентом.

У вашего автомобиля двухмассовый или облегченный маховик? Может быть, вы даже ежедневно ездите на машине с модифицированным маховиком? Прокомментируйте ниже свой опыт работы с этим жизненно важным компонентом!

Как маховики накапливают энергию?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 10 марта 2020 г.

Стоп … старт … стоп … старт — это не способ водить машину! Каждый раз, когда вы замедляете или останавливаете автомобиль или машину, вы впустую тратить накопленный заранее импульс, превращая его кинетическую энергию (энергия движения) в тепловую энергию в тормозах. Разве не было бы лучше, если бы вы могли как-то хранить эту энергию, когда вы остановился и вернуть его снова при следующем запуске? Это один работ, которые маховик может сделать за вас.Впервые использован в гончарные круги, которые тогда очень популярны в гигантских двигателях и машинах во время промышленной революции маховики теперь возвращение во всем, от автобусов и поездов до гоночных автомобилей и мощности растения. Давайте подробнее рассмотрим, как они работают!

Фото: Старый маховик парового двигателя в Think Tank, музее науки и промышленности в Бирмингеме, Англия. Маховик — это колесо со спицами сзади. Обратите внимание, что это в основном пустое пространство с длинными спицами и большим тяжелым ободом.

Зачем нужны маховики

Фото: Типичный маховик газоперекачивающего двигателя. Маховик — это большее из двух черных колес с тяжелым черным ободом в центре. Это один из многих увлекательных двигателей, которые вы можете увидеть в Think Tank, музее науки в Бирмингеме, Англия.

Двигатели самые счастливые и самые эффективные когда они вырабатывают мощность с постоянной относительно высокой скоростью. Единственная проблема в том, что транспортные средства и машины, которыми они управляют, должны работают на самых разных скоростях, и иногда требуется полная остановка.Отчасти эту проблему решают муфты и шестерни. (Клатч — это механический «выключатель», который может отключить двигатель от машины он движется, в то время как шестерня — это пара заблокированных колеса с зубьями который изменяет скорость и крутящий момент (усилие вращения) машины, поэтому он может ехать быстрее или медленнее, даже если двигатель работает с одинаковой скоростью.) Но чего не могут сделать сцепления и шестерни, так это сэкономить энергию, которую вы тратите впустую. когда вы тормозите и отдаете позже. Это работа маховика!

Что такое маховик?

Маховик — это очень тяжелое колесо, которое нужно много силы, чтобы вращаться.Это может быть большой диаметр колесо со спицами и очень тяжелым металлическим ободом, или это может быть цилиндр меньшего диаметра, сделанный из чего-то вроде углеродного волокна композитный. В любом случае, это колесо, которое нужно толкать действительно сложно настроить его вращение. Так же, как маховику нужно много силы, чтобы запустить его, поэтому для его остановки требуется много силы. В качестве в результате, когда он вращается на высокой скорости, он стремится к продолжайте вращаться (мы говорим, что у него большой угловой момент), что означает, что он может хранить большое количество кинетической энергии.Вы можете думать об этом как об «механический аккумулятор», но он накапливает энергию в виде движения (другими словами, кинетическая энергия), а не энергия, запасенная в химическая форма внутри традиционной электрической батареи.

Маховики бывают всех форм и размеров. Законы физики (кратко объясненные в поле ниже — но вы можете пропустить их, если вам это не интересно или вы знаете про них уже) скажите что большого диаметра и тяжелых колес хранят больше энергии, чем колеса меньшего размера и легкости, а маховики которые вращаются быстрее, хранят гораздо больше энергии, чем те, которые вращаться медленнее.

Современные маховики немного отличаются от тех, что были популярны во время промышленной революции. Вместо широкого и тяжелого стальные колеса с еще более тяжелыми стальными ободами, маховики 21-го века, как правило, более компактные и изготовленные из углеродного волокна или композитных материалов, иногда со стальными ободами, которые работают, возможно, на четверть тяжелее.

Физика маховиков

Вещи, движущиеся по прямой линии, имеют импульс (своего рода «сила» движения) и кинетическая энергия (энергия движения) потому что у них есть масса (сколько «материала» они содержат) и скорость (насколько быстро они движутся).в таким же образом вращающиеся объекты обладают кинетической энергией, потому что они то, что называется моментом инерции (сколько «хлама» они сделаны из и как это распределено) и угловой скорости (как они быстро вращаются). Момент инерции эквивалентен массе вращающихся объектов, а угловая скорость аналогична обычной. скорость только ходит по кругу.

Так же, как кинетическая энергия объекта, движущегося по прямой линии, определяется этим уравнением:

E = ½mv2

(где m — масса, а v — скорость), поэтому эквивалентный кинетический энергия вращающегося объекта дается этим:

E = ½Iω2

(где I — момент инерции, а ω — угловая скорость).

«Момент инерции» звучит ужасно абстрактно и сбивает с толку, но понять его намного проще, чем вы могли бы думать. На самом деле это означает, что с точки зрения кинетической энергии и количества движения эффективная масса вращающегося объекта зависит не только от того, сколько фактической массы он имеет, но и от того, где эта масса расположена по отношению к точка, она вращается. Чем дальше от центра находится масса, тем большее влияние он оказывает на импульс и кинетическую энергию объекта — и мы количественно оцениваем это, говоря, что масса имеет более высокий момент инерции.Так что большой диаметр, легкий, со спицами маховик с очень тяжелым стальным ободом может иметь более высокий момент инерции, чем у прочного маховика гораздо меньшего размера, потому что больше его масса дальше от точки вращения.

Законы о сохранении

Законы сохранения энергии и закон сохранения импульса применяется к вращающимся объектам так же, как они применяется к объектам, движущимся по прямой линии. Так что то, что крутится с определенное количество энергии и углового момента (вращение эквивалент обычного прямолинейного количества движения) сохраняет свое угловой момент, если только сила (например, трение или сопротивление воздуха) крадет это.Этот закон называется сохранением угловой импульс.

Когда фигурист вытягивает руки, некоторые из их масса находится дальше от центра их тела (точки вращения) значит, у них более высокий момент инерции. Если они быстро крутятся с вытянутыми руками, но затем внезапно подносят руки к центр они мгновенно уменьшают свой момент инерции. Но сохранение углового момента говорит, что их полный угловой момент должны оставаться такими же, и это может случиться только в том случае, если они вверх.Вот почему вращающийся фигурист будет вращаться быстрее, когда он прижать руки к телу (и замедлить движение, когда они снова руки).

Artwork: Если вы медленно вращаетесь (стоя на вращающемся подносе без электропитания или сидите на офисном стуле) и быстро прижимаете руки к телу, вы будете вращаться намного быстрее. Ваш момент инерции уменьшается, поэтому ваша скорость должна увеличиваться, чтобы «сохранить» ваш угловой момент (оставьте его неизменным).

Какая лучшая конструкция для маховика?

Из этих основных законов физики следует, что маховик будет накапливать больше энергии, если он имеет более высокий момент инерция (большая масса или масса расположена дальше от ее центра) или если он вращается с большей скоростью.А поскольку кинетическая энергия вращающийся объект (E в приведенном выше уравнении) связан с квадратом его угловой скорости (ω2), вы Вы можете видеть, что скорость имеет гораздо большее влияние, чем момент инерции. Если взять маховик с ободом из тяжелого металла и заменить его на обод, который вдвое тяжелее (удваивает его момент инерции), он накапливает вдвое больше энергии, когда вращается с той же скоростью. Но если вы берете оригинальный маховик и вращаете его в два раза быстрее (вдвое больше угловая скорость), вы в четыре раза увеличите запас энергии.Вот почему конструкторы маховиков обычно стараются использовать высокоскоростные колеса. а не массивные. (Компактные, быстроходные маховики тоже более практично в таких вещах, как гоночные автомобили, не в последнюю очередь потому, что большие маховики имеют тенденцию добавить слишком много веса.)

Сила на маховике увеличивается со скоростью, а энергия, которую колесо может накапливать, равна ограничено прочностью материала, из которого он изготовлен: вращать маховик слишком быстро, и вы в конечном итоге достигнете точки, где сила настолько велика, что разбивает колесо на фрагменты.Прочные и легкие материалы лучше всего подходят для маховиков, поскольку они могут быстрее всего вращаться без разваливается. Современные маховики обычно изготавливаются из таких материалов, как сплавы, композиты из углеродного волокна, керамика и кристаллические материалы, такие как монокристаллы кремния. Некоторые специально разработаны, чтобы безопасно разбиться на крошечные фрагменты, если они будут вращаться слишком быстро.

Произведения: Маховики имеют фиксированный диаметр и массу, а значит, фиксированный момент инерции — или есть? Эта гениальная система маховика 1959 года, разработанная Бертрамом Шмидтом, может складываться и раскладываться для увеличения или уменьшения запасаемой энергии.Как это работает? Приводной двигатель (зеленый, справа) приводит в движение груз (оранжевый, слева) через ось (желтый) и систему шкивов (серый). При изменении скорости оси центробежный регулятор (темно-синий) и электрическая цепь (вверху справа) включают или выключают небольшой электродвигатель (розовый), перемещая рычажный механизм (коричневый) влево или вправо, перемещая другой рычажный механизм ( синий), поэтому маховик (красный) складывается или раскладывается по мере необходимости. Из патента США 2 914 962: Система маховика Бертрама Шмидта, опубликованного 1 декабря 1959 г., любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как маховик может сохранять свою энергию?

Фото: Маховики в конечном итоге перестают вращаться из-за трения и сопротивления воздуха, но если мы установим их на подшипники с очень низким коэффициентом трения, они сохранят свою энергию в течение нескольких дней. В этом экспериментальном маховике используется сверхпроводящий подшипник без трения, который вращается внутри вакуумной камеры, чтобы сопротивление воздуха не замедляло его. Фото любезно предоставлено Министерством энергетики США / Аргоннской национальной лабораторией.

Законы физики (точнее, первый закон движения Ньютона) говорят нам, что движущийся объект будет продолжать двигаться, если на него не действует сила.Вы можете подумать, что маховик будет вращаться вечно. Единственная проблема заключается в том, что маховики вращаются на подшипниках, поэтому, даже когда они хорошо смазаны, сила трения замедляет их. Есть еще одна проблема: поскольку маховики вращаются в воздухе, сопротивление воздуха или сопротивление также замедляют их. Современные маховики решают эти проблемы, устанавливая их на подшипниках с низким коэффициентом трения. подшипники и герметизированы внутри металлических цилиндров, поэтому они не теряют столько энергия на трение и сопротивление воздуха, как это делали бы традиционные маховики.Самые сложные маховики плавают на сверхпроводящих магнитах (поэтому они почти полностью вращаются без трение) и герметизированы внутри вакуумных камер (поэтому нет потерь на сопротивление воздуха).

Что делает маховик?

Фото: Типичный современный маховик даже не похож на колесо! Он состоит из вращающегося цилиндра из углеродного волокна, установленного внутри очень прочного контейнера, который предназначен для остановки любых высокоскоростных осколков в случае поломки ротора.Такие маховики имеют присоединенный электродвигатель и / или генератор, который накапливает энергию в колесе и возвращает ее позже, когда это необходимо. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Считайте что-то вроде старомодного пара тяговый двигатель — по сути, тяжелый старый трактор с приводом от паровой двигатель, который движется по дороге, а не по рельсам. Допустим, у нас есть тяговый двигатель с большим маховиком, который находится между двигателями производя мощность и колеса, которые принимают эту мощность и перемещение двигателя по дороге.Далее, допустим, маховик имеет муфты, поэтому его можно подключать или отключать от паровой двигатель, ведущие колеса или и то, и другое. Маховик может сделать три очень полезная работа для нас.

Во-первых, если паровой двигатель вырабатывает мощность с перерывами (возможно, потому, что у него только один цилиндр), маховик помогает сгладить мощность, получаемую колесами. Так что пока цилиндр двигателя может добавлять мощность на маховик каждые тридцать секунд (каждый раз, когда поршень выталкивается из цилиндра), колеса могли получать мощность от маховика на устойчивой, непрерывной скорость — и двигатель будет плавно катиться, а не дергаться в уходит и запускается (как если бы он приводился в действие непосредственно поршнем и цилиндр).

Во-вторых, маховик можно использовать для замедления автомобиль, как тормоз, но тормоз, поглощающий энергию автомобиля вместо того, чтобы тратить его как обычный тормоз. Предположим, вы ведете тяга двигателя по улице, и вы внезапно хотите остановиться. Вы может отключить паровой двигатель с помощью сцепления, так что транспортное средство начал бы замедляться. При этом будет передаваться энергия от транспортного средства к маховику, который набирает скорость и сохраняет спиннинг. Затем вы можете отключить маховик, чтобы автомобиль полностью прекратить.В следующий раз, когда вы снова отправитесь в путь, вы должны использовать сцепление, чтобы повторно подсоедините маховик к ведущим колесам, чтобы маховик вернуть большую часть двигателя, поглощенного им при торможении.

В-третьих, маховик может использоваться для временного дополнительная мощность, когда двигатель не может производить достаточно. Предположим, вы хотите обгонять медленно движущуюся лошадь и телегу. Допустим, маховик вращается в течение некоторого времени, но в настоящее время не подключен ни к одному из них двигатель или колеса. Когда вы снова подключаете его к колесам, он как второй двигатель, обеспечивающий дополнительную мощность.Это только работает однако временно, потому что энергия, которую вы подаете на колеса, должна потеряться от маховика, что приведет к его замедлению.

Краткая история маховиков

Древние маховики

Вы можете утверждать, что маховики — одно из старейших изобретений: самые ранние колеса были сделаны из тяжелого камня или цельного дерева и, поскольку они обладали высоким моментом инерции, работали как маховики, предназначались они для этого или нет. Гончарный круг (возможно, самая старая из существующих форм круга — даже старше, чем круги используется при транспортировке) полагается на то, что его поворотный стол будет прочным и тяжелым (или с тяжелым ободом), поэтому он имеет высокий момент инерции, который заставляет его вращаться самостоятельно пока вы лепите сверху глину руками.Водяные колеса, которые производят энергию из рек и ручьев, также имеют форму маховиков, с прочными, но легкими спицами и очень тяжелыми ободами, поэтому они продолжают вращаться с постоянной скоростью и питание мельниц на постоянной скорости. Такие водяные колеса стали популярными со времен Римской империи.

Фото: Гидравлические колеса используют простой принцип маховика для поддержания постоянной скорости вращения. Это модель подводного водяного колеса (приводимое в движение рекой, протекающей под ним).

Маховики промышленной революции

Самые известные маховики времен Промышленного Revolution и используются в таких вещах, как заводские паровые машины и тяговые двигатели. Присмотритесь практически к любой заводской машине из 18-го или 19-го века, и вы увидите огромный маховик где-то в механизм. Поскольку маховики часто бывают очень большими и вращаются с большой скоростью скорости, их тяжелые диски должны выдерживать экстремальные нагрузки. Они также должны быть выполнены с высокой точностью, так как даже если они немного разбалансированы, они будут слишком сильно раскачиваться и дестабилизировать все, что к ним прикреплено к.Широкая доступность чугуна и стали в Промышленная революция сделала возможным создание качественных, высоких прецизионные маховики, которые сыграли жизненно важную роль в обеспечении работы двигателей и машин плавно и качественно.

После работ таких пионеров электричества 19 века, как Томас Эдисон, электроэнергия вскоре стала широко доступны для управления заводскими машинами, которым больше не нужны маховики для сглаживания неустойчивости, угольные паровые машины. Между тем, автотранспорт, корабли, поезда и самолеты использовали двигатели внутреннего сгорания, работающие от бензин, дизельное топливо и керосин.Маховики обычно были большими и тяжелыми и не было места внутри чего-то вроде автомобильного двигателя или корабля, не говоря уже о самолете. В результате технология маховиков несколько упала на на обочине по мере развития 20-го века.

Современные маховики

С середины 20 века интерес к маховикам снова поднялся, в основном потому, что людей стало больше обеспокоены ценами на топливо и воздействием на окружающую среду используя их; имеет смысл экономить энергию — и маховики очень хороши в этом.Примерно с 1950-х годов европейские производители автобусов такие как M.A.N. и Mercedes-Benz экспериментировали с технология маховика в транспортных средствах, известных как гиробусы. Основная идея — установить тяжелый стальной маховик (диаметром около 60 см или пару футов, вращающийся со скоростью около 10000 об / мин). между задним двигателем автобуса и задней осью, поэтому он действует как мост между двигателем и колеса. Когда автобус тормозит, маховик работает как рекуперативный тормоз, поглощение кинетической энергии и замедление транспортного средства.Когда автобус снова заводится, маховик возвращается его энергия передается в трансмиссию, экономя большую часть энергии торможения, которая в противном случае были потрачены впустую. Современная железная дорога и в поездах метро также широко используются рекуперативные тормоза с маховиком, что может дать общую экономию энергии, возможно, на треть или более. Некоторые производители электромобилей предложили использовать сверхбыстрые вращающиеся маховики. в качестве накопителей энергии вместо батарей. Одним из больших преимуществ этого является то, что маховики потенциально может работать в течение всего срока службы автомобиля, в отличие от аккумуляторов, которые могут потребуется очень дорогая замена примерно через десять лет.

Фото: Современный маховик, разработанный НАСА для использования в космосе. Обратите внимание, как серебристый центр колеса в основном это пустое пространство и спицы, а масса колеса сосредоточена вокруг обода. Это дает колесо то, что известен как высокий момент инерции (более подробно объясняется ниже) и позволяет ему накапливать больше энергии. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

За последние несколько лет болиды Формулы 1 также использовали маховики, но больше для увеличения мощности, чем для экономии энергии.Технология называется KERS (Kinetic Energy Recovery System) и состоит из очень компактного, очень скоростного маховика (вращается со скоростью 64000 об / мин), которая поглощает энергию, которая обычно теряется в виде тепла при торможении. Водитель может нажмите переключатель на рулевом колесе, чтобы маховик временно взаимодействует с трансмиссией автомобиля, обеспечивая кратковременный прирост скорости при для разгона нужна дополнительная мощность. С таким скоростным маховиком, соображения безопасности становятся чрезвычайно важными; маховик установлен внутри сверхпрочного контейнера из углеродного волокна, чтобы не повредить драйвер, если он взорвется.(В некоторых формах KERS используются электродвигатели, генераторы, и аккумуляторы для хранения энергии вместо маховиков, аналогично гибридным автомобилям.)

Так же, как маховики — в виде водяные колеса — играли важную роль в попытках человека использовать энергии, поэтому они возвращаются в современное производство электроэнергии. Один трудностей с силовыми установками (а тем более с формы возобновляемой энергии, такие как энергия ветра и солнца) заключается в том, что они не обязательно производить электричество постоянно или таким образом, чтобы точно соответствует росту и падению спроса в течение день.Связанная с этим проблема заключается в том, что производить электричество намного проще, чем стоит хранить его в больших количествах. Маховики предлагают решение этот. Иногда, когда предложение электроэнергии превышает спрос (например, ночью или в выходные) электростанции могут кормить их избыток энергии в огромные маховики, которые будут хранить ее в течение периоды от минут до часов и время от времени отпускайте его снова пиковой потребности. На трех заводах в Нью-Йорке, Массачусетсе и Пенсильвании. Компания Beacon Power первой использовала маховики, чтобы обеспечить накопление энергии до 20 мегаватт для удовлетворения временных пиков потребления энергии. спрос.Они также используются в компьютерных центрах обработки данных, чтобы обеспечивать аварийное, резервное питание на случай отключения электроэнергии.

Преимущества и недостатки маховиков

Маховики — это относительно простая технология с множество плюсов по сравнению с конкурентами, такими как аккумуляторные батареи: с точки зрения начальной стоимости и текущих обслуживание, они обходятся дешевле, служат примерно в 10 раз дольше (Есть еще много работающих маховиков, начиная с Industrial Revolution), безвредны для окружающей среды (не производят выбросов углекислого газа и не содержат опасных химикатов, вызывающих загрязнение), работают практически в любом климате и очень быстро набирают обороты. (в отличие, например, от батарей, для зарядки которых может потребоваться много часов).Они также чрезвычайно эффективен (может быть 80 процентов или больше) и занимает меньше пространство, чем батареи или другие формы хранения энергии (например, накачанные водохранилища).

Фото: Маховики — отличная альтернатива батареям. Здесь маховик (справа) используется для хранения электроэнергии, производимой солнечной панелью. Электричество от панели приводит в действие электродвигатель / генератор, который раскручивает маховик до нужной скорости. Когда требуется электричество, маховик приводит в действие генератор и снова производит электричество.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL

Самый большой минус маховиков (конечно что касается транспортных средств) — это вес, который они добавляют. Полная Формула 1 KERS система маховика (включая необходимый контейнер, гидравлику и электронные системы управления) около 25 кг к весу автомобиля, что является значительной дополнительной нагрузкой. Другая проблема (особенно для гонщиков Формулы 1) в том, что большое тяжелое колесо вращение внутри движущегося автомобиля будет действовать как гироскоп, сопротивляться изменениям в своем направлении и потенциально влиять на управляемость автомобиля (хотя есть разные решения, включая установку маховиков на подвесах, например, на корабельном компасе).А дальнейшая трудность заключается в огромных напряжениях и деформациях, которые маховики опыт, когда они вращаются с чрезвычайно высокой скоростью, что может вызвать их разбить и взорвать на осколки. Это действует как ограничение на как быстро могут вращаться маховики и, следовательно, сколько энергии они можно хранить. В то время как традиционные колеса делались из стали и вращались на свежем воздухе, современные чаще используют высокоэффективные композиты или керамика и быть запечатанными внутри контейнеров, что делает возможны более высокие скорости и энергия без ущерба для безопасности.

для Мустангов

Закажите до 21.12, 17:00 EST, чтобы получить бесплатную гарантированную доставку к Рождеству. См. Подробную информацию на странице конкретного элемента. Действуют исключения.

Политика возврата в праздничные дни

Как раз к праздникам мы продлили нашу обычную 30-дневную политику возврата. Любой заказ, размещенный между 26 ноября 2020 года и 25 декабря 2020 года, будет принят для возврата до 1 февраля 2021 года. Номера RMA будут выдаваться до 19:30 по восточному стандартному времени 25 января 2021 года.Остальная часть нашей политики возврата остается в силе и должна выполняться. Пожалуйста, ознакомьтесь с остальной частью нашей политики возврата

Подарочные сертификаты к Рождеству

Физические подарочные сертификаты: заказывайте до 17:00 по восточному стандартному времени 17.12.

Электронные подарочные сертификаты: закажите до 17:00 по восточному стандартному времени 23.12.

должны быть размещены не позднее 12 декабря 2020 г. для бесплатной доставки на Рождество.

* Бесплатная рождественская доставка бесплатна / гарантирована до Рождества только для нижних 48 штатов. APO / FPO и клиенты Канады, Гуам, Пуэрто-Рико, Виргинские острова США: К сожалению, мы не можем гарантировать время доставки по вашим адресам, поэтому указанные выше сроки не применяются. Товары, отправляемые грузовым транспортом, также не могут быть гарантированы вовремя доставки.

Самый эффективный способ накопления энергию , разработки , ученые , наука , портал msrabota