что такое венец на машине
Что такое маховик в автомобиле и для чего он нужен
Современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) состоят из множества деталей и узлов, причем каждый из элементов играет отведенную для него роль. Имеется такая роль и у маховиков, которые являются хотя и достаточно простыми по своей конструкции, но важными по назначению компонентами силовых агрегатов.
Устанавливаются маховики на торцевых частях коленчатых валов, неподалеку от коренных задних подшипников. У многих владельцев транспортных средств, не очень хорошо разбирающихся в нюансах конструкции двигателей, нередко возникает вопрос: что такое маховик в автомобиле и зачем он вообще нужен? Попробуем ответить на этот вопрос.
Маховик: что это и для чего он нужен
Схематичное изображение маховика на коленчатом валу: 1 — коленчатый вал; 2 — маховик с зубчатым венцом; 3 — шатунная шейка; 4 — коренная шейка; 5 — противовес
Маховик — это похожее на диск устройство, которое крепится к задней части коленчатого вала.
Маховик имеет достаточно значительную массу и, соответственно, способен, согласно законам физики, накапливать и отдавать кинетическую энергию. Именно благодаря такому свойству эти узлы используются в современных двигателях внутреннего сгорания в качестве конструкций, позволяющих сглаживать неравномерность вращения коленчатого вала. В периоды рабочего хода поршня маховики накапливают энергию крутящего момента, а когда поршни находятся в так называемых «мертвых точках», выводят эти детали из них, отдавая энергию.
Необходимо отметить, что чем большим количеством цилиндров оснащен ДВС, тем более равномерным крутящим моментом он обладает. Следовательно, в таких двигателях внутреннего сгорания можно использовать маховики меньшего веса, чем в тех моторах, которые имеют небольшое количество цилиндров.
Еще одной важной функцией маховиков двигателей внутреннего сгорания является трансляция крутящего момента на коленчатый вал от стартера. На внешней окружности этого узла монтируется зубчатый стальной обод, который называют венцом. Он находится в зацеплении с валом, идущим от стартера и имеющим зубчатое колесо. Когда водитель включает зажигание, стартер проворачивает этот вал, а он, в свою очередь — маховик, который приводит в движение коленчатый вал. Именно благодаря этому и производится запуск двигателя.
Кроме того, маховики играют немаловажную роль в трансмиссии современных автомобилей, играя в них роль ведущих дисков сцепления. Таким образом, именно благодаря им вращательный момент коленчатого вала ДВС передается на коробку переключения передач, а уже от них транслируется на ведущие колеса.
Разновидности маховиков
Как выглядит маховик на собранном двигателе
В современных двигателях внутреннего сгорания используется три разновидности маховиков:
Каждая из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки.
Одномассовые маховики
Эта разновидность является наиболее распространенной. Одномассовый маховик двигателя внутреннего сгорания имеет сплошную конструкцию и представляет собой довольно массивный диск, имеющий диаметр от 300 до 400 миллиметров. Чаще всего для его изготовления используется высококачественный чугун.
На внешнюю сторону одномассового маховика, по всей окружности устанавливается венец — зубчатое кольцо, изготовленное из стали. Его монтаж производится по технологии напрессовки, и поэтому оно фиксируется очень прочно. Для того чтобы закрепить одномассовый маховик на коленчатом валу (а точнее — к установленному на нем специальному фланцу), с одной стороны этой детали выполняется ступица. При этом другая, противоположная плоскость одномассового маховика, играет роль ведущего диска сцепления.
Таким образом, одномасовый маховик достаточно прост по своей конструкции, недорог в производстве, чем и обусловлено его широкое применение в современных двигателях внутреннего сгорания. Есть у него и один достаточно серьезный минус, который состоит в том, что он недостаточно хорошо гасит крутильные колебания. Гораздо лучше с этой задачей справляются двухмассовые маховики. В конструкции двигателей внутреннего сгорания они активно применяются со средины 80-х годов прошлого века.
Читайте также: Признаки неисправности датчика положения коленвала.
Двухмассовые маховики
Пример внутреннего устройства двухмассового маховика
Конструктивно они состоят из двух дисков, которые соединены между собой специальной пружинно-демпферной системой. Она предназначена для того, чтобы избавить трансмиссию автомобиля от постоянно возникающих крутильных колебаний силового агрегата и сделать ее функционирование равномерным. Использование двухмассового маховика вместо одномассового дает возможность отказаться от использования в ведущем диске сцепления демпфирующего устройства, повысить, таким образом, его надежность и долговечность.
Кроме того, применение таких маховиков позволяет:
Согласно некоторым исследованиям, применение двухмассовых маховиков даже способствует снижению потребления двигателем топлива.
Необходимо, однако, признать, что эти узлы имеют и некоторые недостатки. Главным из них является то, что они не столь надежны, как одномассовые. Дело в том, что входящая в их конструкцию пружинно-демпферная система испытывает на себе немалые нагрузки и поэтому довольно быстро изнашивается. Во многом именно по этой причине двухмассовые маховики пока используются не очень широко.
Следует заметить, что сейчас ведутся активные разработки по улучшению конструкции этих узлов. Они связаны, прежде всего, с тем, что появляется все большее количество двигателей, работающих на низких оборотах, а также моторов, имеющих достаточно большую мощность при относительно скромном рабочем объеме. Такие ДВС требуют от маховиков высокой степени гашения колебаний, и конструкторы пытаются решить эту проблему. Уже сконструированы и успешно прошли испытания двухмассовые маховики, в которых используются центробежные маятники. Они создают колебания в противофазе основным и, таким образом, гасят их.
Облегченные маховики
Такие маховики используются при тюнинге силовых агрегатов. Они характеризуются тем, что их масса перераспределена от центра к краям. Это позволяет уменьшить вес конструкций, а также момент инерции. Автомобили с установленными на них облегченными маховиками имеют улучшенную разгонную динамику.
Читайте также: Оппозитный двигатель — что это такое.
Что такое маховик?
Итак, маховик – это большое вращающееся колесо, накопитель кинетической энергии. Это если по научному. Маховики применяются не только в автомобиле строении, но и в других видах промышленности. Самые ранние применения это ветряная мельница и гончарный круг.
Но вам же интересно применительно к автомобилю. Буду объяснять простым языком, для профессионалов эта информация будет не интересна. Маховик автомобиля находится на одной стороне колен.вала (коленчатого вала) двигателя, крепится он очень прочно, несколькими болтами. Представляет из себя, большой, дискообразный круг, с «венцом» сверху. «Венец маховика», это зубчатое колесо, которое одевается на маховик в разогретом состоянии, после того как венец маховика остынет, две детали становятся практически не разъемные. То есть маховик становится похож на одну большую шестерню.
Металл маховика очень прочный, но не ломкий, способен выдержать большие нагрузки. Предназначений у маховика два.
Первое. После того как вы сели в автомобиль и повернули ключ зажигания, стартер начинает своей малой шестерней раскручивать большую шестерню маховика. Маховик присоединен к колен.валу, который заставляет поршни двигаться. Поршни начинают сдавливать топливо, подается искра и автомобиль заводится. То есть маховик является очень важной частью при пуске двигателя. Без него приходилось бы крутить двигатель вручную как раньше, «кривым стартером», как называли его водители прошлого века, загнутый ключ который вставлялся в двигатель и выполнял функцию маховика. Но это еще не вся функция маховика.
Второе. Маховик, призван бороться с сторонней энергией двигателя, то есть он гасит колебания двигателя, которые пошли бы в кузов. Благодаря такой функции, наш с вами двигатель работает ровно, без детонации (колебания двигателя). Вообще то колебания двигателя есть, но они не такие мощные. А двигатели некоторых иномарок вообще не слышно. Можно понять, что он работает только по приборам, по тахометру, например. Это говорит о очень хорошей сбалансированности двигателя и маховик играет здесь не последнюю роль.
Вот в принципе и все о маховике. И последнее на СТО вас не обманывают, такой хруст и скрежет из под вашего капота, разносится именно из-за маховика. Стартер пытается зайти в зацепление с «венцом маховика», а там либо сломаны зубы, либо они вообще сточились. Стачиваются зубы маховика, из-за некачественной закалки или металла. Так что не бойтесь, вас мастера не обманывают. Надеюсь, я вам ответил, что такое маховик.©
Разновидности маховиков и их назначение.
— Маховик – это элемент нескольких систем силового агрегата, поскольку он используется для выполнения разных задач. Что такое маховик и для чего он нужен в автомобиле? Рекомендуем внимательно изучить эту статью.
➲ Маховик двигателя обеспечивает:
— Уменьшение неравномерности вращения коленвала (маховик представляет собой составляющую конструкции кривошипно-шатунного механизма),
— Передачу крутящего момента от стартера на коленвал (в данном случае маховик выступает ведомой шестерней редуктора системы запуска).
— Передачу тяги от силового агрегата к трансмиссии (маховик используется в качестве ведущего диска сцепления).
— Маховик двигателя может накапливать кинетическую энергию и отдавать её, что необходимо для сглаживания перепадов крутящего момента. Запасание энергии происходит во время рабочего хода поршня, а её расход осуществляется при иных тактах мотора, к примеру, в тот момент, когда поршни выводятся из мертвых точек. Длительность рабочего хода поршня напрямую зависит от количества цилиндров в моторе. Поэтому крутящий момент у двигателей с большим числом цилиндров является более равномерным, а вес маховика двигателя можно снизить.
— Маховик установлен на торцевой части коленвала, неподалеку от коренного заднего подшипника. В большинстве случаев данный подшипник является наиболее мощным в моторе, поскольку он способен выдерживать значительные нагрузки, а также вес самого маховика.
— Сегодня используются такие виды маховиков двигателя:
3: Двухмассовый или демпферный.
— Как правило, в машинах устанавливается сплошной маховик. Речь идет о большом чугунном диске, диаметр которого может составлять около 30-40 см. На его наружной поверхности расположен зубчатый венец из стали, который необходим для проворачивания коленвала во время запуска мотора с использованием стартера. На одной стороне маховика двигателя расположена ступица, позволяющая крепить его к фланцу коленвала, а другая часть используется как ведущий диск сцепления.
— Во время работы силового агрегата на разных оборотах происходит закручивание и раскручивание коленвала. В моторе используются специальные системы, которые гасят колебания, возникающие в результате этого. К примеру, для этого может использоваться двухмассовый маховик, который также называют демпферным маховиком двигателя.
➲ Двухмассовый маховик – устройство и особенности.
— В состав демпферного маховика входит два диска, для соединения которых используется демпферно-пружинная система. Она обеспечивает полную изоляцию коробки передач от крутильных колебаний, а также способствует максимально плавной работе её составляющих. Благодаря использованию двухмассового маховика двигателя, производители смогли отказаться от применения в ведомом диске сцепления отдельных демпфирующих элементов.
— К достоинствам двухмассового маховика относят звукоизоляцию, снижение вибраций, плавность переключения скоростей, защиту коробки передач от чрезмерных нагрузок, увеличение эксплуатационного срока синхронизаторов, а также уменьшение расхода топлива. Однако в это же время интенсивное функционирование демпферного маховика становится причиной более серьезного изнашивания пружинно-демпферной системы, что в некоторых случаях приводит к выходу из строя дуговой пружины. Именно по этой причине многие компании-производители не хотят использовать двухмассовый маховик в моторах.
— Облегченный маховик – это деталь, о которой знают многие любители тюнинга. Поскольку в таком элементе вес перераспределяется ближе к краям, его вес сокращается до 1500 г, что снижает инерционный момент. Установка облегченного маховика приводит к тому, что мотор может гораздо быстрее набирать высокие обороты. Это положительно влияет на динамику разгона и приводит к росту мощности примерно на 3-5%.
С полным ассортиментом товара можете ознакомиться на нашем сайте!
Как заменить венец маховика самостоятельно
Основному износу подвергается венец маховика, поэтому конструкторы предусмотрели возможность демонтажа для замены зубчатого обода. Демонтаж производится сбиванием венца, перед установкой обод нагревается до 200 градусов.
Конструкция и назначение маховика
Поскольку маховик является элементом редуктора зубчатой передачи, он представляет собой крупногабаритную ведомую шестерню. Поскольку маховик используется в нескольких системах автомобиля, в его конструкцию входят элементы:
С одной стороны интенсивный износ двигателя требует использования деталей из углеродистых и легированных сталей. С другой – наружный диаметр на венце превышает 25 см, что резко повышает себестоимость детали. Для увеличения ремонтопригодности и снижения цены маховика используется сборочная единица:
Подобная конструкция позволяет сделать ремонт двигателя намного дешевле. Например, маховик для ВАЗ 2108 стоит в среднем 2 000 рублей, а венец обходится в 300 рублей. Кроме того, при равномерной односторонней выработке зубьев от зацепления с бендиксом зубчатый обод можно просто перевернуть, не покупая новый расходник.
Основными нюансами эксплуатации маховика являются:
При заводском изготовлении сборного маховика соблюдаются технологии, используется высокотехнологичное оборудование. После выработки рабочих поверхностей зубчатый венец маховика обычно заменяют в гараже, поэтому заявленный производителем ресурс обеспечить очень сложно.
Симптомы и причины неисправности
Из-за сложного доступа к маховику визуальный контроль этой шестерни редуктора зубчатой передачи затруднен, поэтому вспоминают про него владельцы авто при следующих симптомах:
Причинами, по которым происходит износ зубьев, являются:
В любом из указанных случаев рекомендуется замена венца маховика. В некоторых случаях бедикс может сточить лишь часть зуба с внешней стороны, поэтому достаточно поменять стороны венца.
Внимание: Маховик в сборе является не симметричной деталью, перевернуть его не получится из-за смещения одного посадочного отверстия болтового соединения, поэтому придется снимать венец, переворачивать его пригодной для дальнейшей эксплуатации редуктора стороной.
Замена венца
Поскольку зубчатый обод насаживается на диск маховика с натягом, его невозможно снять/надеть без нагрева. Основными проблемами самостоятельного ремонта в данном случае становятся:
Для повышения прочности стали зубчатый обод закаливают на заводе. Закаленные детали не рекомендуется нагревать, так как в этом случае венец автоматически подвергается другой термической обработке – отпуску. Получившиеся при закалке эксплуатационные характеристики – твердость, износостойкость конструкционного материала при этом изменяются в прямо противоположные свойства металла – вязкость и пластичность.
Другими словами, если перегреть обод, после надевания на диск и остывания на воздухе зубья станут мягче, сточатся гораздо быстрее. Существует три типа отпуска:
Самостоятельная замена венца маховика должна производиться при нагреве обода в пределах 200 градусов, поскольку низкий отпуск не опасен для детали, практически не снижает твердость и прочность стали, заодно ликвидирует внутренние напряжения.
Демонтаж
Никаких дополнительных способов фиксации кроме посадки с натягом венец на маховик не имеет, поэтому снимается достаточно легко, даже без нагрева:
Если зубчатый обод однозначно выбраковывается под замену, можно стучать прямо по зубьям. При повороте венца на 180 градусов для дальнейшей эксплуатации удары наносятся через прокладку – второй молоток, зубило, кусок арматуры.
Выбор зубчатого венца
Прежде, чем заменить венец маховика новой расходной деталью, необходимо подобрать полноценную замену:
После посадки с натягом зубчатый обод стягивает диск маховика, избавляя от вышеуказанных дефектов. Кроме увеличения эксплуатационного ресурса маховика, повышается срок службы сцепления авто.
Для удобства надевания обода на диск внутренний диаметр оснащен с одной стороны фаской. Продукция ведущих производителей имеет дополнительную фаску на наружном диаметре венца, то есть на самих зубьях. При включении стартера в этом случае не происходит жесткого упирания шестерни бендикса в зубья маховика.
Все указанные конструкционные особенности присутствуют в венцах производителя Tanaki. Количество зубьев должно совпадать изначально. В ДВС некоторых производителей маховик используется в качестве элемента датчика положения коленвала ДПКВ. В этом случае два зуба на венце пропущены, перед демонтажом необходимо создать отметку взаимного расположения участка с пропущенным зубом относительно диска.
Установка
Смонтировать венец автомобильного маховика без нагрева можно только при повороте. Однако даже в этом случае остается риск прокручивания обода относительно диска в процессе эксплуатации, поэтому после монтажа эту деталь прихватывают сваркой в 4 точках.
Способы нагрева венца
Основными методами нагрев при установке венца на маховик являются:
В любом из указанных вариантов диск маховика должен находиться в непосредственной близости от места нагрева обода, чтобы как можно быстрее установить его пассатижами, клещами или руками в специальных термостойких перчатках на посадочную поверхность.
Внимание: Венцы с пропущенным зубом для ДПКВ монтируются по меткам. В остальных случаях достаточно просто уложить обод, не предпринимая больше никаких действий.
После остывания деталь сожмется самостоятельно, в случае необходимости применяются прихватки в нескольких точках.
Переворот старого обода
Чтобы перевернуть эксплуатируемый венец маховика, необходимо сбить его с посадочного места, перевернуть диск, надеть нагретый обод на свое место. Если на заводе или во время последующей замены этот элемент надевают фаской внутрь, то при повороте фаска автоматически остается снаружи.
Основные ошибки самостоятельной замены
Несмотря на предельно простую технологию, автолюбители часто допускают при замене венца следующие ошибки:
Для того, чтобы уменьшить износ двигателя и увеличить приемистость машины на высоких оборотах, маховик часто облегчают. Из-за наличия дополнительных отверстий на наружном диаметре диска в зоне, примыкающей к зубчатому ободу, венец часто приваривается к диску.
В этом случае заменить изношенный элемент гораздо труднее, а перевернуть его вряд ли получится.
Таким образом, венец можно заменить собственными силами при значительной выработке профиля зуба на отдельных участках. Снять обод можно на холодную, а при установке потребуется нагрев до 200 градусов максимум.