Маховик служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления: Для чего нужен маховик в двигателе? – Читать книгу Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы Илья Мельников : онлайн чтение

Содержание

Читать книгу Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы Илья Мельников : онлайн чтение

Коленчатый вал

Рис. Коленчатый вал и маховик. а – восьмицилиндрового V – образного двигателя; б – четырехцилиндрового рядного двигателя; 1 – коренные шейки; 2 – шатунные шейки; 3 – грязеуловитель; 4 – пробка; 5 – противовесы; 6 – маховик; 7 – зубчатый венец маховика.

Воспринимает усилия передающиеся от шатунов и преобразует их в крутящий момент, который через маховик передается механизмам силовой передачи. Бывают кованные стальные коленчатые валы и литые из легированного чугуна.

Коленчатый вал состоит из опорных коренных шеек 1 и шатунных шеек 2, соединяющих их щек, носка (передней части) и хвостовика (задней части). Продолжением щек, являются противовесы 5, уменьшающие действие инерции. С этой целью шатунные шейки сделаны полыми.

В четырехцилиндровых двигателях число коренных шеек на одну больше, чем шатунных. Шатунные шейки, число которых у рядных двигателей равно числу цилиндров, у четырехцилиндровых двигателей расположены попарно под углом 180 градусов, у шестицилиндровых – под углом 120 градусов. В шейках вала проходят косые каналы и грязеуловители 3, закрытые пробками 4, по которым масло поступает к шатунным подшипникам.

Внутри шатунных подшипников сделаны полости для центробежной очистки масла. При вращении коленчатого вала, под действием центробежной силы, продукты изнашивания подшипника скольжения оседают на стенках полости. По трубке, расположенной в средней части полости, очищенное масло выходит на поверхность шатунной шейки.

На переднем конце коленчатого вала крепят распределительную шестерню и шкив привода вентилятора, а в торец вала ввертывают храповик.

Осевое перемещение вала ограничивают сталебаббитовые кольца, установленные в переднем коренном подшипнике. К фланцу заднего конца коленчатого вала крепят маховик.

Маховик

Маховик – чугунный диск с тяжелым ободом. Он служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления двигателем повышенных нагрузок при трогании с места и во время работы. Маховик выводит поршни из мертвых точек, повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя. На ободе маховика 6 напрессован зубчатый венец 7 для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят установочными штифтами и несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140-150 н .м (14-15 кгс м). У некоторых двигателей имеется фланец, в котором просверлены отверстия для крепления маховика болтами. Иногда с задней стороны маховика некоторых двигателей предусмотрена выточка для размещения сцепления.

Крепление двигателя

Картер – это основание, на котором крепят основные детали двигателя. Картер изготавливают из алюминиевого сплава. Кривошипной камерой называется место картера, в котором вращается шатун и щеки коленчатого вала. Крепление двигателя к раме или подрамнику должно быть надежным, но упругим, чтобы вибрация двигателя не передавалась кузову, а перекосы рамы при движении не вызывали повреждения деталей крепления. Для этой цели между рамой автомобиля и опорными лапами двигателя помещают резиновые подушки.


Рис. Крепление двигателя на раме. 1 – кронштейн передней опоры двигателя; 2, 5 – болты крепления передней и задней опор; 3, 4 – резиновые подушки; 6 – кронштейн задней опоры двигателя; 7 – картер сцепления; 8, 9 – опорные кронштейны; 10 – блок цилиндров рамы.

Часто ставят по две опоры справа и две опоры слева у передней и задней частей двигателя.

У четырехтактного двигателя в передней части картера находится коробка распределительных шестерен: в верхней части – расположен распределительный (кулачковый) вал, закрепленный подшипниками. Снизу картер закрыт штампованной крышкой – поддоном. Между картером и поддоном установлена прокладка.

Неисправности кривошипно-шатунного механизма

Работа двигателя должна быть в пределах установленных норм (паспортные данные на механизм). Двигатель должен работать ровно, без перебоев и стуков, расходовать топливо и масло согласно паспортным данным, развивать полную мощность.

Если у вас повышенный расход масла, непонятные стуки и шумы в двигателе, значительный износ деталей, причем наблюдается сильное задымление, возникают трещины на головках цилиндров или на поверхности блока цилиндров, следует задуматься о техническом состоянии автомобиля.

Резкое падение давления масла чаще всего происходит при выплавлении подшипников. Автомобиль надо остановить и не продолжать дальнейшее движение до устранения неисправности или же вызвать техническую мобильную службу поддержки.

Стуки в двигателе. Распознание характера стуков и определение неисправностей требуют большого опыта. При износе поршневых пальцев и втулок верхних головок шатунов стуки звонкие, при всех режимах работы двигателя.

При износе поршней звонкий звук, который прослушивается при работе холодного двигателя и уменьшаетя по мере его прогревания.

Об износе вкладышей коренных подшипников говорит усиливающийся звонкий стук при резком увеличении числа оборотов двигателя. Об износе вкладышей шатунных подшипников можно судить при наличии глухого стука при увеличении числа оборотов двигателя.

Прослушиваются звуки стетоскопом. Для этого стержнем стетоскопа касаются двигателя в местах возможного возникновения стуков.


Рис. Зоны прослушивания двигателя с нижним расположением клапанов стетоскопом.

1 – распределительных шестерен; 2 – клапанов; 3 – поршневых пальцев; поршней, колец и шатунных подшипников; 4 – подшипников распределительного вала; 5 – коренных подшипников; 6 – маховика.


Газораспределительный механизм
Схема, устройство работа

В механизм газораспределения входят: распределительный вал и его привод. Передаточные детали – толкатели с направляющими втулками, а при верхнем расположении клапанов еще штанги и коромысла, клапаны, их направляющие втулки и пружины, опорные шайбы пружин с деталями их крепления.

Для своевременной подачи в цилиндры воздуха (в дизельных двигателях) или горючей смеси (в карбюраторных двигателях) и для выпуска из цилиндров отработавших газов, в четырехтактных двигателях применяют клапанный механизм газораспределения.

Клапаны в определенные моменты открывают и закрывают каналы головки цилиндров, таким образом обеспечивают сообщение цилиндров двигателя с впускным и выпускным трубопроводами.

В таких двигателях для лучшей очистки цилиндров от отработавших газов и заполнения их свежим воздухом или горючей смесью клапаны открыты дольше, чем в простейшем двигателе.

Мощность двигателя напрямую зависит от степени очистки цилиндров от обработавших газов, и от притока количества воздуха или горючей смеси.

Чтобы воздуха или смеси поступило больше, впускные клапаны должны быть открыты заблаговременно, т.е. до прихода поршня в верхнюю мертвую точку.

При вращении распределительного вала, его кулачок 1 , набегая на толкатель 2, поднимет его вместе со штангой 7(для верхнего расположения клапанов). Штанга поднимает короткое плечо коромысла 9 при этом длинное плечо коромысла, нажимая на клапан открывает его. После прохождения кулачка пружина 4 закрывает клапан и возвращает все детали его привода в исходное положение. В механизме с нижним расположением клапанов, кулачок набегает на толкатель, который непосредственно открывает клапан 6, так же открываются и закрываются остальные клапана двигателя.

За время рабочего цикла четырехтактного двигателя, т.е. за два оборота коленчатого вала. Распределительный вал должен открыть по одному разу все клапаны двигателя, совершив для этого один оборот. Поэтому число зубьев шестерни или звездочки распределительного вала вдвое больше числа зубьев шестерни или звездочки коленчатого вала.

Моменты открытия и закрытия клапанов у каждого двигателя различны и зависят от профиля кулачков распределительного вала, а также от величины зазоров между клапанами и коромыслами.

Детали механизма газораспределения

Распределительный вал предназначен для своевременного открывания и закрывания клапанов определенной последовательности. Изготавливают распределительный вал из чугуна или штампуют из стали. Вал вращается во втулках, внутренняя поверхность которых залита баббитом. На валу имеются кулачки, эксцентрик для привода топливного насоса и шестерня привода масляного насоса и прерывателя-распределителя. Для уменьшения износа опорные шейки подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты.

Валы разных двигателей различаются размерами, числом, расположением и профилем кулачков, а также числом опорных шеек.

В большинстве цилиндров на каждый цилиндр приходятся по два кулачка. Каждый кулачок воздействует на один клапан – выпускной или впускной. Клапаны служат для сообщения и разобщения впускных или выпускных каналов с цилиндрами. Впускные клапаны изготовляют из хромистой стали, а выпускные из жаропрочной стали – сильхрома. Клапанный механизм состоит из головки стержня, закрывает впускной или выпускной канал цилиндра. Для улучшения наполнения цилиндра свежей горючей смесью, диаметр головки впускного клапана изготавливается больше диаметра головки выпускного клапана. Чтобы лучше отводить теплоту, внутри клапанов двигателей ЗИЛ и ЗМЗ изготовлены полости, заполненные на 50 – 60% натрием. Полость закрыта заглушкой, приваренной к головке клапана. Во время работы двигателя натрий плавится и, переливаясь при встряхивании, интенсивно переносит теплоту от головки к стрежню, а от стержня теплота предается втулке клапана.

Клапаны меньше изнашиваются, если они во время работы постепенно поворачиваются вокруг собственной оси.

Выпускной клапан двигателя типа ЗИЛ может поворачиваться принудительно во время работы двигателя специальным механизмом принудительного вращения клапана.

Седла клапанов изготавливают в виде вставных колец из жаропрочной стали или чугуна и запрессовывают в головку или блок цилиндров. Это облегчает их восстановление при ремонте.

Направляющие втулки. Служат для обеспечения направленного движения клапана и посадки его в седло без перекоса. Делают направляющие втулки чугунными или металлокерамическими и запрессовывают в блок или головку цилиндров. В некоторых двигателях на втулку впускного клапана устанавливают резиновую манжету для предотвращения попадания масла в цилиндр по зазору между втулкой и стрежнем клапана.

Пружина клапана 6 предназначена для создания усилия, необходимого для закрытия клапана и обеспечивает плотную посадку клапана в седло. Пружины имеют переменный шаг, что устраняет вибрацию витков (резонанс пружины). Изготавливают пружины из специальной стальной проволоки. При сборке конец пружины с меньшим шагом витков, должен располагаться у тарелки клапана.

В некоторых двигателях на каждый клапан устанавливают по две пружины, имеющих противоположное направление витков.

Для обеспечения плотной посадки клапана в седло во время работы, когда стержень удлиняется, между клапаном и толкателем или коромыслом должен быть тепловой зазор.

Коромысло 5 представляет собой неравноплечий рычаг и служит для опускания клапана на определенное расстояние. Изготавливают коромысло из стали. Распорные пружины и стопорные кольца удерживают коромысло от осевого смещения. Ось коромысла пустотелая. В отверстие коромысла запрессована бронзовая втулка 3.По ее внутренней части поступает смазка к трущимся деталям (втулкам коромысел, регулировочным винтам и штанг). С торцов обе оси коромысел закрыты заглушками.

Штанга служит для передачи усилия от толкателя к коромыслу. Штанги изготавливают из стальных или дюралюминиевых трубок, в которые запрессовывают с двух сторон стальные шлифованные, термически обработанные наконечники. Наконечники имеют сферическую форму и упираются внизу в толкатель, а вверху в выемку коромысла.

Толкатели передают поступательное движение от кулачка распределительного вала к штанге. Изготавливаются толкатели из стали. Чтобы износ толкателей был равномерным, они совершают одновременно поступательное и вращательное движение.

Распределительные шестерни.

Распределительные шестерни необходимы чтобы передать вращения от коленчатого вала распределительному валу топливного насоса (у дизельных двигателей), масляному насосу и другим механизмам. Одну из шестерен крепят на коленчатом, а другую на распределительном валу. Шестерни изготавливают с косыми зубьями, чтобы уменьшить шум. В четырехтактных двигателях диаметр шестерни коленчатого вала в два раза меньше диаметра шестерни распределительного вала. при установке шестерен необходимо совмещать метки на их зубьях, чтобы срабатывание впускных и выпускных клапанов соответствовало определенному положению поршня в цилиндре. У дизельных двигателей устанавливают между этими шестернями дополнительную, промежуточную шестерню, так как направление вращения распределительного вала и вала топливного насоса у них, совпадает с направлением вращения коленчатого вала.

Фазы газораспределения

Открывая или закрывая клапаны с некоторым опережением или запаздыванием относительно мертвых точек, можно достичь максимальной мощности двигателя, а также обеспечить хорошее наполнение цилиндров свежей горючей смесью. Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в углах поворота коленчатого вала относительно верхней мертвой точки и нижней мертвой точки, называют фазами газораспределения. От того, насколько грамотно подобраны фазы газораспределения, зависит экономичность мотора, мощность и развиваемый момент, а также наивысшая эффективность наполнения и очистки цилиндра во время работы двигателя.

В карбюраторных двигателях впускной клапан начинает открываться в конце такта выпуска, закрывается впускной клапан в начале такта сжатия. Продолжительность открытия впускного клапана составляет 240 – 280 градусов угла поворота коленчатого вала.

Выпускной клапан открывается в конце рабочего хода с опережением 50-70 градусов до нижней мертвой точки , а закрывается в начале такта впуска с запаздыванием 20 – 50 градусов после верхней мертвой точки. Продолжительность открытия выпускного клапана равна 250-300 градусов.

Моменты. Когда оба клапана открыты, называют перекрытием клапанов. В это время происходит продувка цилиндров от отработавших газов свежей горючей смесью.

Основные неисправности газораспределительного механизма

К основным неисправностям относятся:

1. неплотное прилегание клапанов к седлам.

2. износ деталей привода клапанов.Признаки неплотного прилегания впускного клапана – хлопки во впускном трубопроводе, уменьшение компрессии, падение мощности двигателя. Причиной может быть: обгорание или повреждение рабочих поверхностей клапана или седла, отсутствие теплового зазора меду стержнем клапана и винтом коромысла.

При износе деталей газораспределительного механизма появляются стуки и шумы. В случае незначительного износа деталей, подгорании рабочих поверхностей клапанов и седел их притирают. Для этого на стрежень клапана надевают слабую пружину и вставляют клапан на место. Образивной пастой, смешанной с маслом от двигателя, покрывают рабочую поверхность клапана и дрелью поворачивают клапан в обе стороны на пол оборота, поочередно усиливая и ослабляя его нажатие. В случае неплотного прилегания выпускного клапана уменьшается мощность двигателя, а также возможны хлопки в глушителе.

Регулировку теплового зазора проводят на холодных двигателях, когда поршень находится в верхней мертвой точке такта сжатия.

Поврежденные детали газораспределительного механизма необходимо заменить.

Уход за газораспределительным механизмом

1. проверять и при необходимости регулировать тепловые зазоры между стержнем клапана и коромыслом,

2. регулировать натяжение цепи привода распределительного вала,

3. отпустить дна 1/2 – 1/4 оборота стопорный болт, фиксирующий положение плунжера,

4. дать двигателю поработать на малых оборотах 1-2 минуты. Если двигатель снят с автомобиля, провернуть коленчатый вал по направлению движения часовой стрелки на 3 – 4 оборота,

5. зафиксировать плунжер в новом положении, а с ним и рычаг звездочки натяжного устройства.

Равномерность вращения коленчатого вала двигателя

Для получения большей мощности и равномерности вращения коленчатого вала двигатели делают многоцилиндровыми.  [c.10]

В целях получения большей мощности и более равномерного вращения коленчатого вала двигатели выполняют многоцилиндровыми.  [c.10]

Колебание угловой скорости со = со (ф) при установившемся режиме, т. е. равномерность вращения коленчатого вала двигателя, характеризуется коэффициентом, неравномерности хода  [c.365]

РАВНОМЕРНОСТЬ ВРАЩЕНИЯ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА ДВИГАТЕЛЯ  [c.94]


Коленчатый вал (рис. 15) воспринимает усилия от поршня через шатун, преобразует их в крутяш,ий момент и передает на трансмиссию. Эти усилия передаются с помош,ью кривошипа, который состоит из кривошипного пальца (шатунной шейки, охватываемой головкой шатуна), двух щек с противовесами и двух коренных пальцев или шеек, на которых кривошип вращается е подшипниках. У двухтактных двигателей шатунная шейка или щеки с двух сторон ее образуют своего рода маховик, который обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, облегчает пуск двигателя и трогание с места за счет накопленной при вращении кинетической энергии.  [c.20]

Чем больше цилиндров установлено на двигателе, тем более равномерно вращение коленчатого вала. С гой же целью на коленчатом валу устанавливают маховик I (см. рис. 2.2), накапливающий энергию на интервалах ускоренного вращения коленчатого вала и отдающий ее в движущуюся механическую систему при замедлениях.  [c.28]

Маховик. Для вывода поршней из верхней и нижней мертвых точек и повышения равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливается маховик. Центр тяжести маховика должен лежать на оси коленчатого вала (исключение составляет двигатель ЯМЗ-236,  [c.13]

Равномерность вращения коленчатого вала при том же числе цилиндров двигателя зависит и от того, насколько равномерно рабочие ходы следуют один за другим.  [c.35]

Из рабочего цикла двигателя видно, что полезная работа совершается только в течение рабочего хода, а остальные три такта являются вспомогательными. Для равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливают маховик, обладающий значительной массой. Маховик получает энергию при рабочем ходе и часть ее отдает на совершение вспомогательных тактов.  [c.15]

Маховик отливается из чугуна и служит для вывода поршней из мертвых точек, равномерного вращения коленчатого вала при вспомогательных тактах, облегчения пуска двигателя и плавного трогания автомобиля с места. На обод маховика напрессовывают стальной зубчатый венец для пуска двигателя стартером.  [c.21]

Основное назначение маховика — обеспечивать равномерное вращение коленчатого вала. Кроме того, являясь в большинстве случаев ведущей частью сцепления, маховик непосредственно связывает двигатель с трансмиссией. На ободе маховика, как правило, устанавливается зубчатый венец для пуска двигателя электростартером. В ряде конструкций маховик соединяется с вентилятором системы охлаждения.  [c.116]


Для вывода поршня из мертвых точек и равномерного вращения коленчатого вала на нем устанавливают маховик 7. Он обладает значительной массой, вследствие чего накапливает кинетическую энергию во время процесса расширения продуктов сгорания рабочей смеси. Часть этой энергии используется для совершения вспомогательных тактов рабочего процесса двигателя впуска, сжатия и выпуска.  [c.23]

Маховик служит для равномерного вращения коленчатого вала и вывода поршня из положений в. м. т. и н.м.т. При пуске двигателя в результате раскручивания коленчатого вала посторонней силой (пусковым двигателем, стартером) маховик получает некоторый запас кинетической энергии и способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах. Накапливаемый маховиком запас энергии используется для преодоления кратковременных перегрузок двигателя.  [c.34]

В многоцилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала (720°) происходит столько рабочих ходов, сколько цилиндров Б двигателе. Из условия равномерности вращения коленчатого вала необходимо, чтобы чередование рабочих ходов в разных  [c.17]

Маховик представляет собой массивный диск, отливаемый из чугуна. Он повышает равномерность вращения коленчатого вала, что особенно важно при малой частоте вращения, и передает крутящий момент трансмиссии автомобиля. Изготовлен маховик из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубчатый венец, предназначенный для вращения коленчатого вала стартером при пуске двигателя.  [c.27]

Маховик отливают из чугуна. Он служит для вывода поршней из мертвых точек, осуществления вспомогательных тактов, равномерного вращения коленчатого вала, а также пуска двигателя стартером, для чего на обод маховика напрессован стальной зубчатый венец. Кроме того, маховик служит ведущим диском сцепления.  [c.15]

В четырехтактном одноцилиндровом двигателе коленчатый вал вращается под действием давления расширяющихся газов только при рабочем ходе. Для совершения вспомогательных тактов (впуска, сжатия и выпуска), а также для повышения равномерности вращения коленчатого вала на его конце устанавливается маховик, представляющий собой чугунный диск, который вращается по инерции после рабочего хода двигателя.  [c.112]

Для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, облегчения пуска двигателя и трогания автомобиля с места на коленчатом валу 8 устанавливают маховик 6. Маховик, обладая значительной массой, накапливает механическую энергию во время процесса расширения, когда газы совершают работу. Часть этой энергии затем используется для осуществления остальных, вспомогательных тактов выпуска, впуска и сжатия.  [c.26]

Маховик служит для обеспечения равномерного вращения коленчатого вала вывода деталей кривошипного механизма из мертвых точек накопления во время такта расширения кинетической энергии, необходимой для вращения коленчатого вала в период между вспышками в отдельных цилиндрах облегчает пуск двигателя и плавное трогание с места.  [c.44]

МАХОВИК представляет собой механически обработанную отливку из чугуна. Он служит для вывода поршней из мертвые точек, обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, а также облегчает пуск двигателя. Точное положение маховика на коленчатом валу фиксируется при помощи двух штифтов, запрессованных в торце вала. На маховик надет и закреплен болтами зубчатый венец, предназначенный для зацепления с шестерней  [c.22]

Большое закапывание автомобиля в песок возникает на глубоком сыпучем песке, когда водитель делает рывки при большой частоте вращения коленчатого вала двигателя. Короткие участки песчаной местности рекомендуется преодолевать по инерции на средней скорости. При большой длине участка с сыпучим песком надо заранее включить ту передачу, на которой можно преодолеть весь участок и двигаться с равномерной скоростью по возможности без переключения передач и остановок, не делая резких поворотов рулевого колеса.  [c.244]

Одному И тому же угловому перемещению кривошипа коленчатого вала соответствуют различные линейные перемещения поршня. Поэтому даже при равномерном вращении коленчатого вала поршень движется неравномерно приближаясь к какой-либо мертвой точке, он замедляет движение, а удаляясь от нее — ускоряет. В результате неравномерного движения поршня возникают силы инерции возвратно-поступательно движущихся деталей двигателя.  [c.16]

В многоцилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала (720°) рабочих ходов будет столько, сколько цилиндров у двигателя. Из условия равномерности вращения коленчатого вала необходимо, чтобы чередование рабочих ходов в разных цилиндрах соответствовало 720//, где / — число цилиндров. Таким образом, в четырех-, шести- и восьмицилиндровых двигателях рабочие ходы должны происходить соответственно через 180, 120 и 90° поворота коленчатого вала.  [c.19]

При повороте кривошипа от в. м. т. иа равные углы поршень проходит каждый раз различные расстояния. Это значит, что при равномерном вращении коленчатого вала поршень в цилиндре двигается неравномерно с ускорениями и замедлениями, вследствие чего в работающем двигателе появляются силы инерции.  [c.32]

В четырехцилиндровых двигателях рабочие ходы действуют на каждом полуобороте вала и следуют непрерывно один за другим, в шестицилиндровых двигателях рабочие ходы перекрываются на Уд хода поршня и в восьмицилиндровых — на Уо хода поршня. Из-за этого при увеличении числа цилиндров обеспечивается более равномерное вращение коленчатого вала и постоянство развиваемого на нем крутящего момента. Поэтому соответственно снижается значение массы маховика. Таким образом, вес маховика, отнесен-  [c.52]

Сочетание равномерности вращения коленчатого вала в многоцилиндровых двигателях с их уравновешенностью обеспечивает плавную и спокойную работу таких двигателей без сотрясений и толчков.  [c.53]

В восьмицилиндровом четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала совершается восемь рабочих ходов. Перекрытие рабочих ходов в различных цилиндрах происходит на дуге 90°, что способствует равномерному вращению коленчатого вала.  [c.37]

Маховик. Маховик, служащий дл накопления энергии в течение рабочего хода, вращает коленчатый вал во время вспомогательных тактов, уменьшает неравномерность его вращения, сглаживает толчки при переходе деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, а также облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. С увеличением числа цилиндров и быстроходности автомобильных двигателей достигается достаточно высокая равномерность вращения коленчатого вала, поэтому размеры и масса маховика уменьшаются. При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси, и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до начала его в следующем цилиндре в соответствии с порядком работы двигателя.  [c.51]

Маховик (рис. 2.34) представляет собой массивный чугунный диск с напрессованным стальным ободом. Служит для обеспечения равномерности вращения коленчатого вала, а также используется при запуске двигателя. На периферийной, части диска маховика установлен штифт  [c.39]

Порядок работы многоцилиидрового двигателя. Из характеристики тактов рабочего цикла четырехтактного двигателя следует, что для равномерного вращения коленчатого вала и плавной работы многоцилиндрового двигателя нужно установить такую последовательность чередования тактов, чтобы рабочие ходы в отдельных цилиндрах чередовались через равные углы поворота коленчатого вала. Такая последовательность чередова-  [c.22]

Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, облегчг-ет раскручивание его, помогает преодолевать сопротивление сжатию в цилиндре во время пуска двигателя.  [c.20]

Наиболее сложной и ответственной являются цеховая проверка и регулировка насоса высокого давления на начало подачи, ее равномерность и собственно подача топлива, осуществляемая на специальных стендах. Неточность интервала между началом подачи топлива каждой секцией относительно первой не должна превышать 20, а неравномерность при установке рейки в положение максимальной подачи — не более 5 %. На стенде регулируются пусковая и максимальная цикловая подача топлива, а также работа регулятора топлива (выключение подачи топлива при остановке двигателя, автоматическое выключение подачи топлива при установленных максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и частоте начала работы автомагического ре1улятора).  [c.171]

Работа с неправильными зазорами в клапанном механизме Еызывает характерный стук обычно с равномерными интервалами частота его меньше любого другого стука в двигателе, так как клапаны приводятся в действие от распределительного нала, частота вращения которого в 2 раза меньше частоты вращения коленчатого вала двигателя.  [c.82]

Маховик представляет собой маханически обработанную отливку из серого чугуна. Он служит для вывода поршней из мертвых точек, обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, облегчения запуска двигателя и плавного трогания автомобиля с места. Точное положение маховика на коленчатом валу достигается при помощи запрессованных в торце вала двух штифтов. На маховик надет и закреплен болтами зубчатый венец, предназначенный для зацепления с шестерней стартера. На цилиндрической поверхности маховика нанесены риски с цифрами для установки угла опережения впрыска топлива.  [c.23]

В одноцилиндровом двигателе маховик-должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить удовлетворительную равномерность вращения коленчатого вала. Частота чередования одноименных тактов при одном и том же скоростном режиме возрастает пропорционально числу цилиндров. Поэтому мнoгoцилиндpoвьie двигатели характеризуются более высокой равномерностью вращения коленчатого вала. Масса маховика у многоцилиндровых двигателей значительно меньше, чем у одноцилиндровых.  [c.26]

При критических числах оборотов наблюдается сильная вибрация установки, сопровождаемая шумом и ударами в кривошинношатунном механизме, обусловленными увеличенньши крутильными колебаниями. Равномерность вращения коленчатого вала ухудшается, в валопроводе возникают большие дополнительные напряжения, опасные для его прочности. С изменением числа оборотов эти явления исчезают. Установка с двигателем внутреннего сгорания может иметь несколько зон критических чисел оборотов.  [c.122]

Значительно удобнее двигатели с тремя и четырьмя цилиндрами. В первом случае цилиндры располагаются звездой (рис. 54, а) под углом 120° друг к другу. Все цилиндры здесь работают на один кривошип коленчатого вала и рабочие ходы совершаются в них последовательно. Поэтому, когда в одном из цилиндров начинается рабочий ход, в других он заканчивается или совершается холостой. Это позволяет обеспечить равномерность вращения коленчатого вала и апокойную уравновешенную работу всей маш ины.  [c.80]

В зависимости от необходимой лющности и требуемой равномерности вращения коленчатого вала д. в. с. делятся на одно-, двух- и многоцилиндровые двигатели с различным расположением цилиндров относительно коленчатого вала и между собой. Различают двигатели с вертикальным и горизонтальным расположением цилиндров, которые в свою очередь могут быть расположены в один ряд — рядные д. в. с., оппозитные (цилиндры расположены по разные стороны от коленчатого вала) и У-образные (цилиндры расположены в два ряда под углом 60 и 90° друг к дру) у).  [c.22]

По сравнению с четырехтактными, двухтактные двигатели с кривошипнокамерной продувкой конструктивно более просты, так как не требуют применения дополнительных подвижных деталей, обеспечивающих. перезарядку цилиндров (отсутствуют кулачковые валы, клапаны, толкатели и др.) и обеспечивают более равномерное вращение коленчатого вала вследствие более частого чередования рабочих ходов. Однако благодаря низкой экономичности и высокой теплонапряженности поршней ставится под сомнение целесообразность применения двухтактных д. в. с. в качестве силовых установок для тракторов.  [c.26]

В связи с тем что только один такт за два оборота коленчатого вала (в четырехтактных двигателях) является рабочим, а три остальные — вспомогательными, требующими для их осуществления затраты энергии, коленчатый вал при работе одноцилиндрового четырехтактного двигателя вращается неравномерно. Некоторое улучшение равномерности вращения вала достигается установкой маховика. Более лучшей равномерностью вращения коленчатого вала обладают многоцилиндровые двигатели. Естественно, что в таких двигателях одноименные такты единичных циклов, осуществляющихся в каждом цилиндре, должны быть сдвинуты по углу поворота коленчатого вала так, чтобы в разных цилиндрах они следсшали друг за другом через равные угловые интервалы.  [c.26]

Маховик представляет собой чугунный тщательно сбалапсиросанный диск определенного веса. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Маховик вследствие запасенной энергии, полученной при вращении, обеспечивает также двигателю возможность преодоления им кратковременных перегрузок, например, при трогании автомобиля с места и т. д.  [c.67]


Маховик

Маховик — не слишком сложная по своему устройству деталь двигателя, решающая сложные задачи

Двигатель

Маховик – одна из важнейших деталей двигателя. Он выполняет сразу несколько функций. С помощью маховика осуществляется запуск двигателя. Благодаря этой детали двигатель соединяется с трансмиссией. Маховик является ведущим диском сцепления – через него крутящий момент от двигателя передается к коробке передач. Кроме того, маховик нужен для равномерного вращения коленвала двигателя.

Устройство и принцип работы маховика

Маховик представляет собой диск диаметром от тридцати до сорока сантиметров. Торец диска – зубчатый. Благодаря этому, он может сцепляться при помощи шестерней с валом стартера, что позволяет раскручивать коленвал двигателя при его запуске.

Двухмассовый маховик лишен главного преимущества обычного маховика — простоты конструкции. Поэтому некоторые производители отказываются ставить двухмассовые маховики на свои автомобили

Маховик крепится на конце коленчатого вала двигателя. С другой стороны маховик соединяется при помощи болтов с корзиной сцепления.

Принцип работы маховика можно легко понять, если посмотреть на игрушечный волчок. Как волчок раскручивается от руки, так и маховик начинает крутиться за счет вращения коленчатого вала. То, как долго волчок крутится, по сути, и есть запас энергии. Если в случае с игрушкой энергия растрачивается впустую, пока волчок не остановится, то  маховик эту энергию отдает обратно, помогая крутиться коленвалу.

Маховики разных конструкций

По конструкции все маховики можно разделить на три группы: сплошные, двухмассовые и облегченные.

В автомобилях чаще всего применяется сплошной маховик, который представляет собой чугунный диск со стальным зубчатым венцом на внешней поверхности. Именно он и поворачивает коленчатый вал при запуске стартера.

Маховик, применяющийся в автомобилях с АКПП упрощен до предела. По сути, его функция — служить шестерней, которую крутит бендикс стартера во время запуска двигателя

Еще одна система, которая широко применяется в автомобилях, — это двухмассовый (или демпферный) маховик, который служит не только для гашения вибрации, но и для борьбы с крутильными колебаниями коленвала.

Наконец, облегченный маховик – это прерогатива тюнингованных автомобилей и автомобилей с АКПП. Уже из его названия понятно, что основное достоинство такого маховика – сниженный вес. Масса маховика перераспределяется к краям диска, за счет чего он становится легче, в среднем, на 1,5 кг, за счет чего уменьшается инерция. Отдача двигателя при этом повышается примерно на 5%. В случае автомобилей с АКПП применение облегченного маховика обосновано тем, что часть веса добавляют присоединенные к нему вращающиеся детали, и, прежде всего, гидротрансформатор. 

Устройство двухмассового маховика

На устройстве двухмассового (демпферного) маховика стоит остановиться поподробнее. Такой маховик представляет собой два соединенных диска, между которыми находится пружинно-демпферное устройство. Пружина принимает на себя все вибрации и позволяет избавить трансмиссию от ненужных крутильных колебаний.

Двухмассовый маховик позволяет гасить вибрации и колебания, возникающие при вращении коленвала, снижать уровень шумов, уменьшать износ синхронизаторов, а также защищать трансмиссии от перегрузки. Кроме того, применение двухмассового маховика облегчает переключение передач. При этом из-за активной работы двухмассового маховика быстрее изнашивается пружинно-демпферная система, вследствие чего ее основной элемент, дуговая пружина, может выйти из строя и потребовать ремонта. Это и есть основной недостаток демпферного маховика, который не позволяет применять его на всех современных двигателях.

Маховик двигателя

Категория:

   Устройство и работа двигателя

Публикация:

   Маховик двигателя

Читать далее:



Маховик двигателя

Маховик представляет собой чугунный, тщательно сбалансированный диск определенного веса. Кроме обеспечения равномерного вращения коленчатого вала, маховик после раскручивания вала способствует преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Маховик вследствие запасенной энергии, полученной при вращении, обеспечивает также возможность преодоления двигателем кратковременных перегрузок, например, при трогании автомобиля с места и т. д.

Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами, которые шплинтуют. Для точной центровки маховика на фланце служат установочные штифты, закрепленные во фланце, или бурт самого фланца. На ободе маховика закреплен зубчатый венец для пуска двигателя от стартера и нанесены установочные метки для определения в. м. т. поршня первого цилиндра и установки зажигания.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Маховик, накапливающий энергию в течение рабочего хода, вращает коленчатый вал во время вспомогательных тактов, уменьшает неравномерность вращения коленчатого вала, сглаживает толчки при переходе деталей кривошипно-шатунного механизма через мертвые точки, а также облегчает пуск двигателя и трогание автомобиля с места. С увеличением числа цилиндров и быстроходности автомобильных двигателей достигается достаточно высокая равномерность вращения коленчатого вала, поэтому размеры и масса маховика уменьшаются. В этом случае он необходим лишь при пуске двигателя, при трогании автомобиля с места и для поддержания устойчивой работы двигателя на малЫх числах оборотов холостого хода.

При пуске двигателя в цилиндрах происходят вспышки рабочей смеси и маховик обеспечивает вращение коленчатого вала от конца рабочего хода в одном цилиндре до начала его в следующем цилиндре, в соответствии с порядком работы двигателя. ^

При трогании автомобиля с места число оборотов коленчатого вала постепенно увеличивают и плавно его соединяют с трансмиссией при помощи сцепления. Энергия, накопленная маховиком, позволяет преодолеть силу сопротивления в начале движения автомобиля.

Маховик отливается из серого чугуна; для увеличения момента инерции основную массу металла располагают на его ободе.

У двигателя М-21 маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами из легированной стали, которые термически обработаны и отшлифованы. Корончатые гайки, навернутые на эти болты, шплинтуются. Если болты крепления маховика ввертывают непосредственно в тело коленчатого вала, то шплинтуют головки болтов.

У дизеля ЯМЗ-236 маховик устанавливается на коленчатый вал при помощи выточки, имеющейся в маховике, и штифтов, а затем он крепится болтами и замковыми шайбами.

На обод маховика напрессован или надет зубчатый венец для вращения коленчатого вала при пуске двигателя с помощью стартера. Венец закреплен болтами. Поверхность маховика, которая соприкасается с ведомым диском муфты сцепления, шлифуют и полируют.

На ободе или торце маховика имеются метки, позволяющие установить поршень первого цилиндра в в. м. т. Такая необходимость возникает при установке зажигания (карбюраторные двигатели) или топливной аппаратуры (дизели).

Коленчатый вал в сборе с маховиком и сцеплением подвергают динамической и статической балансировке, чтобы неуравновешенные силы инерции не вызывали вибрации двигателя и сильного износа коренных подшипников.

Рекламные предложения:


Читать далее: Картер и коренные подшипники

Категория: — Устройство и работа двигателя

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Маховик берется за дело. Удивительная механика

Маховик берется за дело

Средневековая Европа. Процветает схоластика, алхимия, не сидят без работы и астрологи. Странный и страшный период в истории Европы, когда на несколько веков она погрузилась во мрак отсталости и невежества.

О маховиках тогда, конечно, никто и не думал. Да и о каких маховиках могла идти речь, когда «ученые мужи» были заняты поисками «философского камня», изгнанием дьявола, размышлениями на тему: «Сколько ангелов уместится на булавочной головке?»

Но почти через тысячу лет после гибели высокоразвитого в техническом отношении античного Рима в Европе постепенно опять начинают заниматься делом. Медленно, но верно развиваются технические науки, появляются машины. Машины поначалу были несложные, приводимые в движение вручную с помощью рукояток.

Тот, кто пробовал завести двигатель автомобиля рукояткой, хорошо знает, как это трудно. А каково же было людям средневековья? Для того чтобы машина работала, им приходилось крутить рукоятки с утра до вечера, изо дня в день, из месяца в месяц, из года в год. Будучи, по существу, «живыми двигателями» средневековых машин, они быстро выбивались из сил, производительность их труда заметно падала. И вот однажды кто-то догадался снабдить рукоятку маховиком. Это позволило значительно облегчить труд работников. Отныне маховик стали применять в самых различных технических устройствах.

Характерным примером использования маховика в старинных машинах может служить ковшовый водоподъемник XV века, колесо которого должен был поворачивать вручную специально нанятый для этого работник. В те моменты, когда человеку было удобно вращать рукоятку, укрепленный на ней достаточно большой маховик «принимал» у него часть энергии и возвращал ее тогда, когда крутить рукоятку становилось уже неудобно. В результате и человек меньше утомлялся, и машина работала более равномерно.

Другой пример – поршневой насос конца XV – начала XVI века. Помимо неудобства пользования рукояткой, здесь требовалось преодолеть еще одну сложность. Когда поршень поднимал воду, крутить рукоятку было намного тяжелее, чем во время его спуска. И нередко случалось так, что при подъеме у работника просто не хватало сил провернуть рукоятку, оказавшуюся в неудобном для него положении. Применение маховика позволило решить эти проблемы.

Старинный поршневой насос с маховиком

Старинная лесопильная машина с маховиком

Даже тогда, когда машины стали приводить в движение с помощью водяного колеса, маховик не утратил своего значения. В XVI веке, например, его использовали в машинах для распиловки досок. Поднимать пилу вверх было легко: в это время она не пилила – наклон зубьев был в другую сторону, опускать же – совсем непросто, ведь при этом и происходила собственно распиловка доски. Без маховика пила бы часто застревала в доске, и водяное колесо не в силах было бы протянуть ее дальше. Теперь же маховик, разгоняясь при свободном ходе пилы вверх, отдавал ей свою энергию при рабочем ходе вниз. Пила не застревала, и дело шло быстро. Маховик здесь был уже гораздо больше по размерам и массе, чем на ручных машинах, – мощность тут требовалась большая.

Паровая машина с маховиком

В XVIII веке изобрели паровой двигатель, а в XIX – двигатель внутреннего сгорания. Оба поршневые. Главный же недостаток поршневой машины – неравномерность выделения энергии, неравномерность хода. Машина выделяет энергию лишь в момент подачи пара в цилиндр или в момент сжигания в нем горючего. Все остальное время она только расходует энергию на свое прокручивание. Это необходимо, чтобы машина не остановилась.

Тут-то и пригодился маховик. Посаженный на вал двигателя, маховик при сжигании горючего, то есть при рабочем ходе машины, накапливает энергию, а потом за счет нее сам прокручивает машину для подготовки следующего рабочего хода. Если кто-нибудь думает, что автомобиль постоянно приводится в движение двигателем, то он ошибается. Часть времени машину тянет двигатель, а часть – именно маховик. И изрядные расстояния автомобиль проезжает за счет маховика. Правда, такой маховик накапливает очень незначительную энергию по сравнению с другими аккумуляторами той же массы, поэтому претендовать на роль «энергетической капсулы» он не может.

Часто маховик присутствует в машинах незримо, он «замаскирован» в них под какую-то деталь, но выполняет самую что ни на есть «маховичную» работу. Те, кто бывали на заводе, наверное, видели там механические ножницы. Мотор с помощью ремня крутит шкив, а от этого шкива приводится в движение нож. На первый взгляд, шкив как шкив. А будь он полегче, не такой массивный, каким его изготовили, не сработали бы тогда ножницы, уперевшись в заготовку, – и нож сразу бы остановился. Только маховик, «замаскированный» в этом случае под шкив, позволяет за счет накопленной энергии развивать огромные силы и мощности, необходимые для работы.

Один из первых двигателей внутреннего сгорания с маховиком

«Маскируется» маховик обычно под шкивы, муфты, зубчатки, колеса и другие круглые, а подчас и не совсем круглые детали. В самом деле, почему бы и не использовать свободный обод маховика для размещения на нем ремня или зубьев? Это очень даже удобно.

Кстати, уж коли мы заговорили про колеса, то велосипедные колеса – настоящие маховики, на которые надеты шины. Но здесь используется главным образом другое свойство маховика – гироскопический эффект. Это он помогает сохранять устойчивость велосипеду, как и волчку – игрушке, наблюдая за вращением которой этот эффект был впервые подмечен.

Более 200 лет тому назад английский изобретатель Серсон попытался использовать это свойство волчка для создания «искусственного горизонта» – особого прибора, крайне необходимого в мореплавании: ведь нередко из-за тумана естественного горизонта не видно. Этот прибор нужен был морякам для астрономических наблюдений, чтобы выяснить, где находится в данный момент корабль. Раньше применяли для этих целей отвес, но при волнении на море отвес сильно раскачивался наподобие маятника и «поймать» горизонт было невозможно.

Судьба оказалась несправедливо жестокой к изобретению и к самому изобретателю. Фрегат «Виктори», на котором был установлен «искусственный горизонт», потерпел крушение – Серсон погиб. О его изобретении лет на сто забыли.

Маховичный пресс

Свойство маховика сохранять ось вращения в пространстве поначалу поражало меня, как, впрочем, и каждого, кто впервые сталкивался с этим свойством. Только позже я понял, чем оно объясняется. Но уже до этого, наблюдая гироскопический эффект, я твердо решил применить его при создании маховичной «энергетической капсулы».

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Маховик перебирается на транспорт. Удивительная механика

Маховик перебирается на транспорт

Наступил XIX век – век настоящего расцвета машиностроения. Неизменный спутник машин – маховик завоевывал все более прочное место на транспорте. А впервые он был использован на транспортном средстве в 1791 году гениальным русским механиком-самоучкой И. П. Кулибиным, который применил его в своей знаменитой «самокатке».

Надо сказать, что «самокатки», «самобеглые коляски» и прочие «безлошадные» транспортные средства появились задолго до И. П. Кулибина. Но Кулибин не знал об этом и создавал все заново. Не подозревая о существовании иных конструкций «самокаток», где маховиков и в помине не было, он положил начало новому применению маховичных накопителей.

Еще в Древнем Риме дети катались на досках с приделанными к ним четырьмя колесами. Это были первые примитивные бестягловые тележки, работающие на мускульной энергии самого пассажира. Существовали в античном мире и мускульные экипажи побольше, в частности в виде большой улитки.

Античный мускульный экипаж-улитка

В 1257 году английский ученый и общественный деятель Роджер Бэкон предсказал скорое появление городских экипажей на мускульной тяге, которые будут иметь практическое значение. Таковые вскоре и появились.

В 1447 году в европейских городах на новогодних празднествах видели закрытую повозку, приводимую в движение «скрытым механизмом» – по-видимому, спрятанными внутри повозки людьми.

Великий художник Альбрехт Дюрер сконструировал целых девять «самобеглых» повозок для императора Максимилиана I. Даже сам Ньютон в ранней молодости построил «самокатку», которая ездила по полу в его доме.

Средневековый мускульный сити-кар

В XVII—XVIII веках были известны не менее десяти разновидностей «безлошадных» самоходных повозок, в том числе «самобеглая коляска» талантливого русского механика Л. Л. Шамшуренкова, построенная в 1752 году.

В XX веке «самобеглые» получили как бы второе рождение. Люди хотят больше двигаться, ведь не секрет, что мы страдаем от недостатка движения. К тому же мускульные транспортные машины не имеют двигателей, сжигающих горючее, они совершенно безвредны. Сейчас создано много новых конструкций не только велосипедов, уже завоевавших мир, но и мускульных автомобилей – веломобилей или педикаров, которым еще предстоит это сделать. Ряды сегодняшних «изобретателей велосипедов», в хорошем понимании этого словосочетания, множатся с каждым днем.

У всех «самобеглых» есть общий недостаток – они плохо преодолевают подъемы. Велосипедисты знают, как тяжело даже на современных легких педальных машинах ехать в гору. Можно понять, насколько трудно это было для водителей педикебов – велосипедных колясок, в которых помимо самого водителя нередко сидело еще два пассажира. Между тем, по отзывам очевидцев, «самокатка» И. П. Кулибина в гору шла быстрее, чем по ровной дороге!

Дело здесь в применении маховика, который, разогнавшись за счет накопленной энергии, помогал преодолевать подъемы и, кроме того, снижал скорость «самокатки» на спусках. Водитель, он же слуга, вращая педали, раскручивал маховик, расположенный под сиденьем, после чего уже сам маховик посредством механической передачи приводил в движение колеса.

Маховик не единственный накопитель энергии, использованный И. П. Кулибиным в «самокатке». Он применил в качестве тормоза специальные пружины, способные накапливать энергию экипажа при торможении. Пружины помещались в тормозном барабане, служившем одновременно сцеплением и коробкой передач. Можно только удивляться гению Кулибина, почти на полтора столетия опередившего техническую мысль того времени.

В Политехническом музее в Москве демонстрируется прекрасная действующая модель «самокатки» Кулибина в масштабе 1:5. Измерив модель, я определил диаметр маховика и массу обода. В натуральную величину они составляли 1,5 м и 50 кг, соответственно. Считается, что человек, спокойно работая ногами, способен развить мощность около одной десятой лошадиной силы. Учитывая потери энергии маховика при трении о воздух и в подшипниках, я получил максимальную скорость, до которой может быть разогнан такой маховик – 500 оборотов в минуту. Это очень низкая скорость для маховика, но и при этом маховик Кулибина мог накопить около 800 Дж/кг, а всего – около 40 кДж. Полагая, что масса экипажа была примерно 400 кг и соответственно сила сопротивления его движению по дороге около 0,1 кН (килоньютон), я определил путь, который могла пройти «самокатка» только равен 400 м. Для преодоления встретившегося подъема «самокатке» достаточно было энергии самого маховика. А ведь при этом человек тоже не переставал работать педалями. Поэтому наблюдателям и казалось, что «самокатка» в гору шла быстрее, чем по равнине.

«Самокатка» И. П. Кулибина – прекрасный пример удачного использования маховика на транспорте, даже соотношение масс маховика и экипажа словно взято из современных справочников!

Следующим применил маховик на транспорте другой наш соотечественник, инженер-поручик З. Шуберский.

В июле 1862 года в газете «Современная летопись» появилась такая заметка: «Два года назад в “Журнале путей сообщения” было заявлено об остроумном изобретении г-на Шуберского. Маховоз господина

Шуберского, состоящий из системы маховых колес, предполагается к употреблению при всходе и спуске поездов по крутым скатам железных дорог. Умеряя быстроту движения при спуске с горы и употребляя сбереженную скорость при подъеме в гору, снаряд г-на Шуберского дает возможность проводить железные дороги со значительными склонами, уменьшая количество земляных работ и искусственных сооружений. Опыты над моделью ма-ховоза оказались удовлетворительными, и изобретатель намеревается приступить к опытам в большом виде».

Я разыскал этот журнал и обнаружил подробное описание, расчеты и чертежи первого рельсового маховичного экипажа.

Три пары огромных железных маховиков просто посажены своими осями на ободы ведущих колес маховоза. Таким образом, вращение передается от ведущих колес на оси маховиков при спуске и, напротив, от осей маховиков ведущим колесам на подъеме только силой трения под давлением тяжести самих маховиков. Это самый простой и в данном случае наиболее подходящий способ передачи механического движения при высокой мощности и минимальных потерях энергии в опорах и на приводе. Кроме того, оси маховиков помещены в подшипниках и могут быть приподняты в случае торможения маховоза, чтобы не гасить при этом энергию маховиков. Последние в это время будут вращаться вхолостую.

Маховоз предполагалось цеплять позади паровоза, перед вагонами. Предусматривалось также снабдить маховиками паровоз и тендер.

Маховоз З. Шуберского

Размеры и масса маховиков весьма внушительны: каждый маховик диаметром 12 футов (3,6 м) и массой около 300 пудов (5 т). Сам маховоз имеет массу 2330 пудов (40 т). Окружная скорость обода маховика связана со скоростью поезда и превышает ее в 12 раз. Кинетическая энергия, накапливаемая маховиками, – около 2,3 млн пудо-футов (114 МДж).

Набирая кинетическую энергию на спусках или на ровном пути при помощи паровоза, маховоз должен был помогать поезду преодолевать крутые подъемы. Допустим, сам паровоз может преодолеть уклон только в 5 тысячных (подъем на 5 метров за 1 километр пути), а с маховозом он взойдет по подъему, в три раза более крутому, из которых 2/3 подъема будут преодолены за счет энергии маховоза и лишь 1/3 – самого паровоза.

Шуберский предлагал использовать свое изобретение и для поездок «малыми поездами» на небольшие расстояния. Например, если прицепить к маховозу один пассажирский вагон массой 625 пудов (10 т), то этот поезд при разгоне его паровозом до скорости 28 верст в час (30 км/ч) на участке в 2 версты (2,1 км) пройдет за счет энергии маховиков внушительное расстояние – 55 верст (60 км) до остановки.

Если не доводить поезд до полной остановки и использовать, скажем, 75 % всей кинетической энергии, пробег сократится до 40 верст (43 км). Если же удвоить скорость поезда, то есть довести ее до 55 верст в час (60 км/ч), вполне нормальной и даже низкой скорости для поездов, то пробег увеличится в 4 раза и составит уже 170 км. Это весьма неплохо для поезда, движущегося за счет аккумулированной энергии!

Тщательный расчет, проведенный Шуберским, показал, что расход топлива с применением маховоза может быть снижен не менее чем на 25 % – цифра, удивительно близкая к современным данным для махо-вичных рельсовых машин, например для поезда с маховиками в нью-йоркском метро.

Свое описание маховоза Шуберский заканчивает словами, полными патриотизма: «Вполне я был бы счастлив, если бы мое изобретение обратило бы на себя внимание и могло послужить в пользу скорейшего развития отечественных железных дорог».

Потом маховиком заинтересовался американец Дж. Хауэлл. Правда, машину, на которую он его поставил, лишь условно можно назвать транспортным средством, так как это была боевая торпеда. Маховик торпеды Хауэлла, разработанный в 1883 году, раскручивался паровой машиной за одну минуту, после чего торпеда проходила около 1,5 км с достаточно высокой скоростью – 55 км/ч. Маховик имел диаметр 45 см, массу 160 кг, скорость его вращения достигала 21 тыс. оборотов в минуту. Накопленная в маховике энергия составляла 10 МДж. Вращение от маховика с помощью конических шестерен передавалось на гребной винт с регулируемым углом наклона лопастей.

Торпеда адмирала Хауэлла

Если отвлечься от военного назначения торпеды, думаю, что в «мирном» варианте это была бы неплохая прогулочная быстроходная лодка без мотора, горючего, дыма и треска. Ее с успехом можно было бы использовать в черте города, на переправах, в местах отдыха людей. А раскручивать маховик не обязательно паровой машиной – с этим еще лучше справился бы электромотор.

В 1905 году англичанину Фредерику Ланчестеру был выдан патент на изобретение, имеющее отношение к «…применению для механического движения мотора в форме тяжелого, быстровращающегося маховика, с целью приведения в движение моторного экипажа». Колеса экипажа Ланчестера соединялись приводом с маховиком или даже с системой из двух маховиков, вращающихся в противоположные стороны. Раскручивали маховики на остановках, где для этого были смонтированы стационарные двигатели. Ланчестер предусмотрел и разгон маховиков с помощью встроенного электродвигателя, который подключался к электрической сети также на остановках.

Экипаж Фредерика Ланчестера

В 1918 году русский изобретатель-самоучка А. Г. Уфимцев получил патент на маховичный накопитель – инерционный аккумулятор. А в 20-х годах он предложил использовать маховик для трамвая в своем родном городе Курске. Из-за разрухи в народном хозяйстве в те годы проект этот не был осуществлен.

Инерционный аккумулятор А. Г. Уфимцева с механическим приводом

Эпоха современного применения маховиков на транспорте начинается с разработки маховичных тележек для внутризаводских перевозок. В цехах ездить на грузовиках нельзя, мешают выхлопные газы, а электрокары невелики, грузоподъемность их мала. Вот умельцы на заводах и стали делать грузовые тележки с приводом от маховика. В Казани на компрессорном заводе долгое время работала такая маховичная тележка грузоподъемностью до 10 т.

Маховичная грузовая тележка

Еще важнее для промышленности оказались маховичные локомотивы, работающие в шахтах и рудниках. Атмосфера некоторых подземных выработок настолько насыщена взрывоопасными газами, что там становится невозможным использование обычных электровозов. Только один вид транспорта – маховичный – дает полную гарантию от возникновения искры или пламени, способных вызвать взрыв.

Шахтный маховичный локомотив-гировоз (а) и его схема (б)

И вот в СССР начался выпуск маховичных локомотивов, которые могли проходить с одной раскрутки маховика массой 1,5 т несколько километров, таща за собой состав вагонеток. Раскручивается маховик от сжатого воздуха, а с колесами локомотива его соединяет механическая передача, не образующая искры.

«Транспортом пороховых складов» прозвали маховичные перевозные средства за их пожаро– и взрывобезопасность.

И наконец, применение маховиков на автомобилях началось с изготовления швейцарской фирмой «Эрликон» маховоза-гиробуса, опытный образец которого был построен в 1945 году. Уже в 1953 году фирма выпустила серию гиробусов, проработавших 20 лет в Швейцарии, Бельгии и некоторых странах Африки. Масса гиробуса была 11 т, а с пассажирами – 16 т. Его тяговые электродвигатели питались от генератора, приводимого во вращение маховиком. Маховик, выкованный из прочной стали, имел диаметр 1,5 м и массу 1,5 т. Скорость его вращения составляла в начале движения 3000 оборотов в минуту, а по прошествии 4-6 км пути снижалась вдвое. Из накапливаемых маховиком 33 МДж энергии использовалось 75 %.

Швейцарский маховичный автобус-гиробус (а) и его маховик (б)

Подзаряжался маховик на остановках через 1,2-2 км в течение 40 с. Для этого штанги гиробуса поднимались до соприкосновения с контактами на высокой мачте. Генератор начинал работать в режиме двигателя и разгонял маховик. Хотя КПД маховичного автобуса был невысок – всего 50 %, гиробус показал себя очень экономичным транспортным средством. Расход энергии составлял 1,5 кВт·ч, или 5,5 МДж на километр пробега. Для сравнения напомню, что автобус того же класса, что и гиробус, расходует на километр пути не менее 400 г бензина, что составляет в переводе на механическую работу в три раза большую величину – 17 МДж.

Гиробус совершенно не загрязнял окружающую среду. А ведь даже электроаккумулятор выделяет в атмосферу водород и пары, которые содержат в себе такие вредные вещества, как свинец, кадмий, хлор и др. В отличие от троллейбуса, гиробусу не требовались контактные провода, уродующие вид города и создающие опасность поражения током. Он ехал совершенно бесшумно, его штанги не терлись и не искрили при движении.

И все же, несмотря на эти преимущества, гиробус проиграл соревнование с дорогим, дымящим и шумным автобусом. Это произошло, в основном, потому, что гиробус приходилось часто подзаряжать.

Он мог пройти на энергии маховика в идеальном случае 8 км, а в действительности – около 6 км, после чего останавливался. Для городского транспорта это слишком мало.

Я прикинул, что маховику гиробуса, чтобы стать «энергетической капсулой», нужно «похудеть» раз в десять и во столько же раз увеличить количество накапливаемой энергии.

Иначе говоря, требуется повысить плотность энергии маховика, ни много ни мало, в 100 раз! Это будет, конечно, меньше, чем у «метеорита на привязи», но гораздо больше, чем у самых совершенных аккумуляторов.

Итак, задача ясна. Если мне удастся «закачать» в маховик столько энергии, то проблему создания «энергетической капсулы» можно считать решенной.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Подскажите пожалуйста описание и назначение Коленчатого вала и маховика?

Коленвал преобразует возвратно-поступательное движение поршней в круговое и передает его через сцепление на трансмиссию. Маховик служит инерционной массой и помогает плавно изменять обороты двигателя.

коленвал — приводиться в движение поршнями под дйствием силы расширения сгораемого топлива, маховик смягчает его вибрации, сохраняет равновесие….

Ну вот как объяснить назначение кривошипно шатунного механизма? В купе с маховиком выполняещего функцию баллонсира и за одно для зацепления с шестерёнками стартера.

с коленвала читаются обороты, а маховик передает обороты с движка на коробку

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о