Маховик в двигателе внутреннего сгорания: Маховик двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

Содержание

Маховик двигателя внутреннего сгорания | ЖЕЛЕЗНЫЙ-КОНЬ.РФ

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

Рис. 1. Коленчатые валы.

а) – Коленчатый вал дизельного двигателя Д-240:

1) – Коренная шейка;

2) – Щека;

3) – Упорные полукольца;

4) – Нижний вкладыш пятого коренного подшипника;

5) – Маховик;

6) – Маслоотражательная шайба;

7) – Установочный штифт;

8) – Болт;

9) – Зубчатый венец;

10) – Верхний вкладыш пятого коренного подшипника;

11) – Шатунная шейка;

12) – Щека;

13) – Галтель;

14) – Противовес;

15) – Болт крепления противовеса;

16) – Замковая шайба;

17) – Шестерня коленчатого вала;

18) – Шестерня привода масляного насоса;

19) – Упорная шайба;

20) – Болт;

21) – Шкив;

22) – Канал подвода масла в полость шатунной шейки;

23) – Пробка;

24) – Полость в шатунной шейке;

25) – Трубка для чистого масла;

б) – Упорный подшипник коленчатого вала карбюраторных двигателей:

1) – Сальник;

2) – Пылеотражатель;

3) – Шкив;

4) – Ступица;

5) – Храповик;

6) – Коленчатый вал;

7) – Крышка распределительных шестерён;

8) – Штифт;

9) – Блок-картер;

10) – Задняя неподвижная шайба;

11) – Передняя неподвижная шайба;

12) – Шпонка;

13) – Вкладыш;

14) – Крышка коренного подшипника;

15) – Штифт;

16) – Упорная вращающаяся шайба;

17) – Распределительная шестерня;

18) – Маслоотражатель;

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

1) – Коренная шейка;

2) – Шатунная шейка;

3) – Роликоподшипник.

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

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

1) – Шкив коленчатого вала;

2) – Шестерня привода масляного насоса;

3) – Коленчатый вал;

4) – Шатун;

5) – Втулка верхней головки шатуна;

6) – Поршень;

7) – Стопорное кольцо;

8) – Поршневой палец;

9) – Расширитель;

10) – Поршневое маслосъёмное кольцо;

11) – Поршневые компрессионные кольца;

12) – Вкладыши коренных подшипников;

13) – Упорные полукольца;

14) – Маховик коленчатого вала;

15) – Гайка;

16) – Фланец крепления маховика;

17) – Маслоотражатель;

18) – Шестерня привода газораспределения;

19) – Масляная полость шатунной шейки;

20) – Шатунный болт;

21) – Крышка нижней головки шатуна;

22) – Вкладыш шатунного подшипника;

23) – Противовес;

24) – Маслоотражатель.

17*

Похожие материалы:

Маховик: сплошной, двухмассовый, облегченный

Маховик – важный элемент, который является составной частью сразу нескольких систем ДВС:

  • кривошипно-шатунный механизм;
  • механизм сцепления;
  • система запуска двигателя;

Маховик одновременно выполняет несколько функций.

  1. В системе КШМ указанная деталь отвечает за компенсацию неравномерности вращения коленчатого вала.
  2. В устройстве механизма сцепления маховик передает крутящий момент от двигателя к КПП, выступая ведущим диском сцепления.
  3. Что касается системы запуска силового агрегата, через маховик осуществляется передача крутящего момента, который создается стартером, на коленвал ДВС. Маховик в этой системе является ведомой шестерней редуктора.

Работа двигателя внутреннего сгорания связана с постоянным изменением оборотов коленчатого вала. Коленвал динамично закручивается и раскручивается, подвергаясь крутильным колебаниям. Маховик является гасителем крутильных колебаний.

Маховик сглаживает колебания крутящего момента посредством того, что деталь с определенной периодичностью накапливает и далее отдает кинетическую энергию. Накопление указанной энергии осуществляется в то время, когда происходит рабочий хода поршня. Отдача энергии реализуется во время других тактов работы двигателя.

Маховик выводит поршни ДВС из верхней и нижней мертвой точки. От количества цилиндров в двигателе зависит длительность рабочего хода поршня. Чем больше цилиндров, тем дольше времени занимает рабочий ход. Крутящий момент в многоцилиндровых ДВС отличается большей равномерностью, благодаря чему массу маховика можно уменьшить.

Маховик устанавливается в задней части коленвала. Местом его установки становится область рядом с торцевым коренным подшипником. Данный подшипник является наиболее массивным в конструкции двигателя. Подшипнику нужно выдерживать вес самого маховика и дополнительные рабочие нагрузки.

Конструкция маховика может быть разной. На ДВС используются следующие виды маховиков:

  • сплошной маховик;
  • двухмассовый маховик;
  • облегченный маховик;

Сплошной маховик изначально получил наибольшее распространение на большинстве гражданских авто. Деталь представляет собой тяжелый диск из чугуна, средний диаметр диска составляет около 40 см. Внешняя поверхность маховика имеет зубчатый венец из стали, прикрепленный к основе посредством пресса.

Указанный венец отвечает за проворачивание коленчатого вала в момент запуска ДВС при  помощи стартера. Маховик с одной стороны имеет ступицу, которая необходима для соединения  указанной детали со специальным фланцем на коленчатом валу. Другая сторона  элемента выполняет функцию ведущего диска в схеме устройства механизма сцепления.

Двухмассовый маховик, который еще называется демпферный маховик, устанавливается на автомобили с середины 80-х. Такой маховик состоит из двух дисков, которые соединены друг с другом при  помощи пружинно-демпферной системы. Решение позволяет реализовать эффективную защиту трансмиссии от крутильных колебаний. Дополнительной функцией становится обеспечение равномерной работы всех узлов ДВС. Двухмассовый маховик исключает необходимость установки отдельных демпфирующих элементов, которые нужно размещать на ведомом диске сцепления.

Двухмассовый маховик гасит колебания, уменьшает шумы, снижает вибрацию ДВС, упрощает процесс переключения передач в КПП, снижает износ деталей трансмиссии, навесного оборудования т.д. Маховик этого типа защищает трансмиссию от избыточной нагрузки, делает работу всех механизмов и систем более плавной, позволяет экономить горючее.

Слабым местом двухмассового маховика является склонность к износу пружинно-демпферной системы. Наиболее сильно нагружена дуговая пружина, которая часто ломается. По этой причине демпферный маховик нельзя считать оптимальным решением для современных двигателей.

Стремление разработчиков к уменьшению объема и массы ДВС с одновременным сохранением высокой мощности, а также настройка современных моторов с упором на отдачу максимума крутящего момента уже в нижнем диапазоне оборотов привели к появлению двухмассового маховика с маятниковым гасителем крутильных колебаний.

Такой маховик качественно устраняет неравномерности вращения коленвала на низких оборотах. Для этого на маховике установлена дуговая пружина, а также дополнительный центробежный маятник. Маятник способен самостоятельно создавать колебания, которые в противофазе полностью устраняют колебания после дуговой пружины.

Центробежный маятник представляет собой грузы,  которые размещаются по окружности двухмассового маховика. Когда мотор работает на низких оборотах, грузы активно раскачиваются благодаря незначительному воздействию на маховик центробежной силы. Прирост оборотов означает уменьшение амплитуды колебания грузов маятника. Маховик начинает гасить колебания на высоких оборотах по «классической схеме» посредством дуговой пружины.

Облегченный маховик устанавливается на спортивные ДВС и часто применяется для тюнинга двигателя. Масса такого маховика перераспределяется ближе к краям диска. Это позволяет в среднем облегчить маховик на 1.5 кг и более, а также уменьшить инерционное движение. Облегченный маховика позволяет  ДВС получить прирост мощности на отметке 3-6%, быстрее раскручиваться и эффективнее выходить на пик максимальных оборотов.

Читайте также

Маховик

В двигателях с небольшим числом цилиндров маховик служит для выравнивания скорости вращения вала, вывода из мертвых точек кривошипно-шатунного механизма и осуществления вспомо­гательных тактов рабочего процесса. При шести и большем числе цилиндров двигатели работают с некоторым, иногда значительным перекрытием рабочих ходов в отдельных цилиндрах, поэтому упомя­нутые функции маховика для них не столь существенны. Однако кинетическая энергия маховика в многоцилипдровых двигателях облегчает их пуск и необходима для обеспечения плавного трога-иия автомобиля с места.

Маховики отливают из чугуна в виде диска 7 с массивным ободом (см.

рис.) и подвергают динамической балансировке в сборе с коленчатым валом. Недостаточная сбалансированность маховика порождает неуравновешенные центробежные силы, вызывающие нежелательную вибрацию двигателя на опорах.

В автомобильных двигателях маховик крепится к хвостовику вала, имеющему форму фланца. Болты 14 крепления маховика ввертывают во фланец 1 или вставки 12 и затягивают динамометри­ческим ключом и тщательно фиксируют (шплинтуют шайбами 13). Маховик центрируется по наружной поверхности фланца 1 с помо­щью выточки, а положение его относительно коленчатого вала фиксируется установочным штифтом 8. Для этой цели используют также несимметричное расположение самих болтов крепления маховика (двигатели ГАЗ, ЗИЛ-130 и др.).

Для прокрутки вала при пуске двигателя электрическим стар­тером на обод маховика напрессовывают зубчатый венец 6. На ци­линдрической поверхности маховика наносят метки и надписи, определяющие момент прохождения в. м. т. поршнем первого цилиндра, а часто и принятое для данного двигателя исходное опережение зажигания (момент подачи искры в цилиндры).

На торцовую шлифованную поверхность маховика опирается фрикционный диск сцепления, кожух которого прикрепляют к махо­вику. Сцепление предназначено для быстрого отключения двигателя от трансмиссии автомобиля в процессе переключения шестерен в коробке перемены передач и последующего плавного соединения трансмиссии с валом двигателя.

В силовых передачах автомобилей с гидротрансформатором или гидромуфтой маховик отсутствует, а функции его выполняет маховая масса колеса гидротрансформатора.

 

 

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.


Newer news items:

Older news items:


ручной маховик — это… Что такое ручной маховик?

ручной маховик

ручни́й кру́тень

Русско-украинский политехнический словарь. 2013.

  • ручной лаг
  • ручной метод

Смотреть что такое «ручной маховик» в других словарях:

  • Гончарный круг — Ножной гончарный круг в Эрфурте (Германия) Гончарный круг  станок для формовки посуды и керамических изделий, позволяющий испол …   Википедия

  • Словесные названия российского оружия — …   Википедия

  • Пусковая система двигателя внутреннего сгорания — Запрос «Кикстартер» перенаправляется сюда; О сайте см. Kickstarter. Двигатель внутреннего сгорания любого типа не создаёт вращающего момента в неподвижном состоянии. Прежде чем он начнёт работать, его нужно раскрутить с помощью внешнего источника …   Википедия

  • Запуск двигателей внутреннего сгорания — Содержание 1 Мускульная сила человека 2 Электростартёр 3 Вспомогательный ДВС …   Википедия

  • Запуск двигателя внутреннего сгорания — Содержание 1 Мускульная сила человека 2 Электростартёр 3 Вспомогательный ДВС …   Википедия

  • Кикстартер — Содержание 1 Мускульная сила человека 2 Электростартёр 3 Вспомогательный ДВС …   Википедия

  • Пусковая система двигателя — Содержание 1 Мускульная сила человека 2 Электростартёр 3 Вспомогательный ДВС …   Википедия

  • Электростартер — Содержание 1 Мускульная сила человека 2 Электростартёр 3 Вспомогательный ДВС …   Википедия

  • Электростартёр — Содержание 1 Мускульная сила человека 2 Электростартёр 3 Вспомогательный ДВС …   Википедия

  • Ветерок (лодочный мотор) — У этого термина существуют и другие значения, см. Ветерок. Лодочный мотор Ветерок 8 Годы выпуска с 1964 по 2008 …   Википедия

  • Наименования специальных приспособлений, механизмов и деталей к ним — Амальгаматор Амальгамирная бочка Амальгамирная мельница Амальгамирная чаша Амальгамирный ящик Американка Американская толчея Архимедов винт Аппарат Башмак Бегуны Борона Боронка (пробная, рушная) Боронная машина Бочка ( амальгамирная, галечная,… …   Словарь золотого промысла Российской Империи

Маховик — презентация онлайн

МАХОВИК
Выполнил : Нуртас Асан
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.
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
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 изготовлен из серого чугуна и крепится на коленчатом
валу болтами, изготовленными из хромоникелевой стали. Затянутые болты
шплинтуются проволокой. Для установки маховика в определенном
положении отверстия под болты расположены несимметрично. На маховик
напрессован зубчатый венец из легированной стали, служащий для
зацепления со стартером при запуске двигателя.
Черновая и чистовая токарные обработки такого чугунного диска
производятся на токарно-карусельном станке. На следующем этапе
производства в диске делаются необходимые отверстия и проводятся
другие операции. Надевание зубчатого венца является конечной
операцией в производстве маховика. Надевается венец путём
электронагрева детали на линии производства. При работе маховика
зубчатый венец обеспечивает проворачивание коленчатого вала во
время запуска двигателя. Завершает производство маховика процедура
балансировки детали в совокупности с зубчатым венцом. По окончании
производства маховик получается диаметром около 30-40 сантиметров
и весом около 6-7 килограмм.
Основное назначение токарнокарусельных станков — обработка
цилиндрических и конических деталей
больших габаритов и массы. Главная
особенность конструкции таких
станков, которая определила выделение
их в отдельную категорию вертикальное расположение оси
вращения шпинделя. Сегодня эти станки
практически полностью заменили
устаревшие модели лобовых станков
ПРИНЦИП РАБОТЫ ТОКАРНО-КАРУСЕЛЬНЫХ СТАНКОВ
На столе в держателях
планшайбы закрепляется
заготовка. Запускается
механизм вращения на
пониженной скорости для
проверки правильности
центровки заготовки.
Подводится шпиндельная
головка, которая перемещается
по траверсе. Включается подача
смазывающе-охлаждающей
жидкости. Резец приводится в
рабочее положение. Начинается
процесс точения В зависимости
от технических условий
выбирается скорость подачи
резца и вращения заготовки в
планшайбе.

Уменьшение массы маховика | Тюнинг ателье VC-TUNING

Информационная статья в разделе TT. 

Маховик в конструкции автомобиля является незаменимым элементом, поскольку в трех конструктивных системах он имеет определенные функции. А именно:

 
Маховик уменьшает цикличность при вращении двигателя с накоплением кинетической энергии и отдавая ее. При работе поршневой системы маховик придает движение цилиндрам  при возвратном движении и накапливает ее при рабочем ходе. Время движения поршней зависит от их количества, и следовательно, чем их больше, тем больше и время передачи вращения. За счет этих долей секунды обороты двигателя стабилизируется и движение проходит без рывков. Существует три типа конструкции маховиков: сплошной, двухмассовый и облегченный.
 
При тюнинге двигателя уменьшают массу маховика. В конструкции маховика присутствует два диаметра – внутренний и наружный и если стачивать меньший диаметр снизится прочность детали. Убрать необходимо слой металла с внешнего диаметра. 
 
Для чего нужно уменьшать массу маховика? Инерционная сила вращения при этой детали автомобиля уменьшается,  следовательно, увеличивается скорость раскручивания. Все вроде бы просто! Однако не тут-то было — необходима замена всей  системы под новый маховик. 
 
При быстром разгоне машины и при активном переключении скоростей резервы мощности двигателя внутреннего сгорания  используют не только на ускорение авто, но и на раскручивание всех вращающихся деталей, используемых при движении транспортного средства. 

При быстром переключении коробки передач и резком отпуске педали сцепления происходит пробуксовывание колес, которое влияет на скорость  резкого разгона автомобиля.
 
 Для стабилизации данного фактора  и необходим  облегченный маховик. Энергию маховика не могут принять на себя элементы трансмиссии и передаточный импульс идет на пробуксовку колес.
 
Даже  низкооборотистые двигатели,  установленные на автомобилях с механической коробкой передач, могут привести к пробуксовке авто на второй и третей передаче скоростей. 
Данную процедуру тюнинга следует проводить комплексно, для достижения оптимального эффекта.

Маховик двигателя — обзор

3.2.3 Сопротивления

Некоторое упрощение анализа многомодовых динамических систем с несколькими степенями свободы часто можно получить, используя приемники, особенно если требуются только собственные частоты. Если гармоника force F sin vt действует в некоторой точке системы, так что система реагирует с частотой v , а точка приложения силы имеет смещение x = X sin vt , то, если уравнения движения линейны, x = α F sin vt , где α, который является функцией параметров системы и v , но не функцией F , известен как прямой прием на x . Если смещение определяется в некоторой точке, отличной от той, в которой приложена сила, α называется переносом или перекрестным приемом.

Можно видеть, что частота, при которой рецептор становится бесконечным, является собственной частотой системы. Приемлемость может быть записана для вращательных и поступательных координат в системе, то есть наклона и отклонения в точке.

Таким образом, если на тело массой м действует сила F sin vt , и реакция тела будет x = X sin vt ,

Fsin vt = mx.. = m (−Xv2sin vt) = — mv2x.

Таким образом,

x = −1mv2F sin vt,

Это прямое восприятие твердого тела.

Для пружины α = 1/ k . Это прямой приемник пружины.

В модели системы без демпфирования с одной степенью свободы уравнение движения имеет вид

mx .. + kx = Fsin vt,

Если x = X sin vt , α = 1 / ( к мв 2 ). Это прямая рецепция системы с единственной степенью свободы.

В более сложных системах необходимо уметь различать прямые и перекрестные приемники и указывать точки, в которых рассчитываются приемники. Это делается с помощью индексов. Первый индекс указывает координату, в которой измеряется отклик, а второй указывает точку, в которой приложена сила. Таким образом, α pq , который является перекрестным приемом, представляет собой реакцию в точке p, деленную на гармоническую силу, приложенную в точке q, а α pp и α qq являются прямыми рецепторами в точках p и q соответственно.

Рассмотрим систему с двумя степенями свободы, показанную на рис. 3.12

Рис. 3.12. Система двух степеней свободы с принудительным возбуждением.

Уравнения движения:

m1x..1 + (kI + k2) x1 − k2x2 = f1,

и

m2x..2 + (k2 + k3) x2 − k2x1 = 0.

Пусть f 1 = F 1 sin vt , и предположим, что x 1 = X 1 sin vt и x 2 = X 2 sin vt . Подстановка в уравнения движения дает

(k1 + k2 − m1v2) X1 + (- k2) X2 = F1,

и

(−k2) X1 + (k2 + k3 − m2v2) X2 = 0.

Таким образом,

α11 = X1F1 = k2 + k3 − m2v2Δ,

, где

Δ = (k1 + k2 − m1v2) (k2 + k3 − m2v2) −k22.

α 11 — прямая восприимчивость, а Δ = 0 — частотное уравнение.

Также перекрестный прием

α21 = X2F1 = k2Δ.

Эта система имеет еще два рецептора, ответы, обусловленные f 2 , применяются ко второму телу.Таким образом, можно найти α 12 и α 22 . Фундаментальным свойством является то, что α 12 = α 21 (принцип взаимности), так что получаются симметричные матрицы.

Общий ответ системы:

X1 = α11F1 + α12F2,

То есть

{X1X2} = [α11α12α21α22] {F1F2}.

Некоторое упрощение анализа сложных систем может быть достигнуто, если рассматривать сложную систему как ряд простых систем (чьи рецепторы известны), связанных вместе с помощью условий совместимости и равновесия. Метод состоит в том, чтобы разбить сложную систему на подсистемы и проанализировать каждую подсистему отдельно. Найдите приемник каждой подсистемы в точке, где она соединена с соседней подсистемой, и «соедините» все подсистемы вместе, используя условия совместимости и равновесия.

Например, чтобы найти прямую восприимчивость γ 11 динамической системы C по одной координате x 1 , система рассматривается как две подсистемы A и B, как показано на рис.3.13.

Рис. 3.13. Динамические системы.

По определению

γ11 = X1FI, α11 = XaFa и β11 = XbFb.

Потому что системы подключены.

Xa = Xb = X1, (совместимость)

и

F1 = Fa + Fb, (равновесие).

, то есть рецептор системы γ может быть найден из рецепторов подсистем.

В простой системе пружина — корпус подсистемами A и B являются пружина и корпус соответственно. Следовательно, α 11 = 1/ k и β 11 = −1 / mv 2 и 1 / γ 11 = k mv 2 , как указано выше.

Частотное уравнение: α 11 + β 11 = 0, потому что это условие делает γ 11 = ∞.

Рассмотрим применение демпфирующего динамического виброгасителя, показанного на рис. 3.14. Система разбита на подсистемы A и B.

Рис. 3.14. Подсистемы абсорберов.

Для подсистемы A,

fA = Mx..A + KxA; следовательно, α = 1 / (K − Mv2).

Для подсистемы B:

fB = k (xB − yB) = my..B = −mv2YB; следовательно, β = — (k − mv2) / kmv2.

Таким образом, частотное уравнение α + β = 0 дает

Mmv4− (mK + Mk + mk) v2 + Kk = 0.

Часто бывает удобно решить частотное уравнение α + β = 0 или α = — β графическим методом. В случае поглотителя оба α и — β могут быть построены как функция v , а пересечения дают собственные частоты Ω 1 и Ω 2 (рис. 3.15).

Рис. 3.15. Приемник гасителя вибрации.

Видно, что эффект от добавления различных поглотителей в первичную систему можно легко определить без повторного анализа всей системы. Чтобы найти Ω 1 и Ω 2 для всей системы, необходимо просто набросать приемную часть каждого поглотителя на рис. 3.15.

Метод приемки особенно полезен, когда требуется исследовать эффекты добавления динамической системы к существующей системе, например, дополнительного этажа или установки кондиционирования воздуха в здании. После того, как рецепт исходной системы известен, необходимо только проанализировать дополнительную систему, а затем включить ее в исходный анализ.Более того, иногда характеристики динамических систем измеряются и доступны только в графической форме. Пример 30.

Некоторые подсистемы, такие как те, что показаны на рис. 3.16, связаны двумя координатами, например отклонением и наклоном в общей точке.

Рис. 3.16. Приложенные силы и реакции системы.

Теперь в данном случае

Xa1 = α11Fa1 + α12Fa2, Xa2 = α21Fa1 + α22Fa2, Xb1 = β11FbI + β12Fb2,

и

Xb2 = β21Fb1 + β22Fb2.

Прилагаемые силы или моменты равны F 1 sin vt и F 2 sin vt , где

F1 = Fa1 + Fb1,

и

F2 = Fa2 + Fb2.

Поскольку подсистемы связаны

X1 = Xa1 = Xb1,

и

X2 = Xa2 = Xb2.

Следовательно, если возбуждение применяется при x только 1 , F 2 = 0 и

γ11 = X1F1 = α11 (β11β22 − β122) + β11 (α11α22 − α122) Δ,

где

Δ = (α11 + β11) (α22 + β22) — (α12 + β122),

и

γ21 = X2F1 = α12 (β11β22 − α12β12) −β12 (α11α22 − α12β12) Δ.

Если

FI = 0, γ22 = X2F2 = α22 (β11β22 − β122) −β22 (α11α22 − α122) Δ.

Поскольку Δ = 0 является частотным уравнением, собственные частоты системы C задаются формулой

| α11 + β11 α12 + β12α21 + β21α22 + β22 | = 0.

Это чрезвычайно полезный метод для нахождения частотного уравнения системы, потому что требуются только рецепторы подсистем. Приемлемость многих динамических систем была опубликована в The Mechanics of Vibration Р. Э. Д. Бишопа и Д. К. Джонсона (CUP 1960/1979). При повторном применении этого метода можно считать, что система состоит из любого количества подсистем. Таким образом, этот метод идеально подходит для компьютерного решения.

Следует понимать, что, хотя метод приема полезен для записи частотного уравнения, он не упрощает решение этого уравнения.

Пример 30

Показан двигатель с маховиком. Двигатель должен приводить в движение воздушный винт с инерцией I через вал с жесткостью на кручение k , как показано. Приемлемость к крутильным колебаниям

системы двигатель-маховик была измерена в точке А в ограниченном диапазоне частот, который не включает никаких внутренних резонансов системы.На рисунке показана чувствительность в точке A как функция (частоты) 2 .

Рассчитайте наименьшую ненулевую собственную частоту для двигателя, маховика и гребного винта, если I = 0,9 кг · м 2 и k = 300 кН · м / рад.

Систему двигатель-винт можно рассматривать как две подсистемы, A и B:

Частотное уравнение: α 11 + β 11 = 0, где α 11 дано в графической форме, а β 11 находится следующим образом. Для винтовой системы

Теперь

tB = k (θB − ϕB) = Iϕ..B = −IΦBv2sin vr,

, поэтому

k (ΘB − ΦB) = — IΦBv2

и

ΘB = ΦB −IkΦBv2 = ΦB (k − Iv2k).

Таким образом,

β11 = ΘBTB = −ΦB (k − Iv2k) 1ΦBIv2 = — (k − Iv2kIv2).

Если α 11 и — β 11 построены как функции (частоты) 2 , пересечение дает значение частоты, которое является решением α 11 + β 11 = 0, то есть находится собственная частота свободных колебаний.Приведенная ниже таблица может быть рассчитана для — β 11 , поскольку k = 300 × 10 3 Нм / рад, а I = 0,9 кг · м 2 .

в 2 Iv 2 k — Iv 2 kIv 2 0,3 × 10 6 0,27 × 10 6 0. 03 × 10 6 0,081 × 10 12 −0,37 × 10 −6
0,4 × 10 6 0,36 × 10 6 0,06 × 10 6 0,108 × 10 12 −0,55 × 10 −6
0,5 × 10 6 0,45 × 10 6 0,15 × 10 6 0,135 × 10 12 −1,11 × 10 −6

Приемник β 11 теперь может быть нанесен на график относительно (частоты) 2 , как показано ниже:

Пересечение происходит на (частоте) 2 = 0.39 × 10 6 (рад / с) 2 , то есть частота 624 рад / с или 99,4 Гц. Это собственная частота комбинированной системы двигатель — винт. Можно видеть, что эффект от использования разных гребных винтов с разными значениями k и I легко найти, без необходимости повторного анализа всей системы двигатель — гребной винт.

(PDF) Обзор гибридных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания с маховиком

Выводы

Сегодня существуют различные типы гибридных транспортных средств, которые можно классифицировать в соответствии с их схемой трансмиссии

, типом используемого накопителя энергии и уровнем гибридной функциональности достигнуто.В этом документе

рассматриваются гибридные транспортные средства, у которых двигатель внутреннего сгорания обеспечивает основную движущую силу, а маховик действует как

как накопитель энергии. В статье показана история создания гибридных автомобилей с двигателем внутреннего сгорания

с механическим маховиком и рассмотрены различные концепции трансмиссии в этой области. Интерес к FW

существует уже много десятилетий, и различные организации и исследователи представили

различных конструкций. С недавними ускоренными усилиями можно сказать, что разработка FW

достигла точки, когда их внедрение может вскоре стать реальностью в массовых дорожных транспортных средствах.

Ссылки

1. Hofman, T. et. др., Оптимальный дизайн систем накопления энергии для трансмиссии гибридных транспортных средств,

Конференция по силе и движению транспортных средств IEEE, 2005 г.

2. Исследование теплового двигателя / маховика: гибридная силовая установка с системой электрической трансмиссии

. Калифорнийская производственная компания AiResearch, Департамент энергетики США.

Отдел энергосбережения на транспорте, Вашингтон, округ Колумбия 1978

3.Электрогир Oerlikon, его разработка и применение для службы Омнибус. Автомобиль

Инженер (декабрь 1955 г.)

4. Клерк Р., Использование энергии маховика, документ SAE 640047

5. Рабенхорст, Д.В., Первичное накопление энергии и суперфлайвил »Отчет APL / JHU TG-

1081 , 1969

6. Лоусон, Л., Проектирование и испытания маховиков с высокой плотностью энергии для применения в гибридных приводах транспортных средств с маховиком и тепловым двигателем

, Межобщество по преобразованию энергии,

Конференция

, 1971,

7. Даггер, Г. и др. др., Гибридные силовые установки с маховиком и маховиком / тепловым двигателем для транспортных средств с низким уровнем выбросов

, Конференция по инженерной конверсии энергии в межобществе 1971 г.

8. Франк, А., и Бичли, Н., Повышенная экономия топлива в автомобилях за счет использования Маховик

система управления энергопотреблением, Симпозиум по технологиям Маховика 1975

9. Рид М., Маховиковые системы хранения энергии для железных дорог, докторская диссертация, Имперский колледж Лондона,

2010

10.Loscutoff, W., Мощность маховика / теплового двигателя для энергоэкономичного личного транспортного средства,

Подготовлено для Управления энергетических исследований и разработок по контракту E (45-1):

1830, 1976

11. Hagin, F. et. др., Использование систем гидростатического торможения и маховиков в автобусах (гидробус и гиробус

) — их будущее применение в гибридных электромобилях для снижения энергопотребления,

и увеличения дальности и производительности, Группа разработки электромобилей 4-я Международная конференция

: Гибридные, двухрежимные и гусеничные системы, 1981

12. Берроуз, C.R. et. др., Оценка накопления энергии в маховике в электромобилях, SAE

, документ 800885

13. Гринвуд, К., Интеграция рекуперативного тормозного привода коммерческого транспорта,

Международная конференция по интегрированным системам трансмиссии двигателя, 1986

14 Schilke, N. et. др., Конструкция гибридной системы привода двигатель-маховик для легкового автомобиля,

Труды Института инженеров-механиков, Часть D: Автомобильный журнал

Engineering, Vol.200, 1986

15. Ван дер Грааф, Р., Гибридный привод маховика двигателя внутреннего сгорания для дорожных транспортных средств, Конференция EAEC

1987

Обзор гибридных транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания на основе маховика

  • AiResearch Manufacturing Company of California (1978 ). Исследование теплового двигателя / маховика: гибридная силовая установка с электрической системой передачи. Министерство энергетики США. Отдел энергосбережения на транспорте, Вашингтон, округ Колумбия.

    Google ученый

  • Беркель К.ван, Хофман, Т., Вроемен, Б. и Штайнбух, М. (2011). Оптимальное управление энергопотреблением для гибридного автомобиля с маховиком. Американская конференция по контролю, 2011 г. , Сан-Франциско, Калифорния, США.

    Google ученый

  • Берч, С. (2011). Volvo продолжает исследования в области технологий маховиков. Международная автомобильная инженерия онлайн. http://www.sae.org/mags/9924

    Google ученый

  • Brockbank, C.и Гринвуд, К. (2008). Системы трансмиссии с полным тороидальным приводом и переменным приводом в механических гибридных системах — от Формулы-1 до дорожных транспортных средств Формулы 1. Int. CTI Symp., Инновационные автомобильные трансмиссии , Берлин.

    Google ученый

  • Берроуз, К. Р., Прайс, Г. и Перри, Ф. (1980). Оценка накопления энергии маховиком в электромобилях. Бумага SAE № 800885.

    Google ученый

  • Клерк, Р.(1964). Использование энергии маховика. Бумага SAE № 640047.

    Google ученый

  • Диего-Аяла, У., Мартинес-Гонсалес, П., МакГлашан, Н. и Пуллен, К. (2008). Механический гибридный автомобиль: исследование автомобильной регенеративной системы захвата энергии на основе маховика. Proc. Институт инженеров-механиков, часть D: J. Automobile Engineering , 222 , 1903–1917.

    Google ученый

  • Даггер, Г., Брандт, А., Джордж, Дж. И Перини, Л. (1971). Гибридные силовые установки с маховиком и маховиком / тепловым двигателем для автомобилей с низким уровнем выбросов. Международная конференция по преобразованию энергии .

    Google ученый

  • Франк, А. и Бичли, Н. (1975). Повышенная экономия топлива в автомобилях за счет использования системы управления энергией маховика. Технология маховика .

    Google ученый

  • Гринвуд, К.(1986). Интеграция привода рекуперативного торможения коммерческого транспорта. Внутр. Конф. Интегрированные системы передачи двигателя .

    Google ученый

  • Хейгин Ф. и Мартин С. (1981). Использование систем гидростатического торможения и маховиков в автобусах (гидробусах и гиробусах) — их будущее применение в гибридных электромобилях для снижения энергопотребления, увеличения дальности и производительности. Группа разработки электромобилей 4th Int.Конф .: Гибридные, двухрежимные и гусеничные системы .

    Google ученый

  • Hofman, T., Hoekstra, D., van Druten, R.M. и Steinbuch, M. (2005). Оптимальная конструкция систем накопления энергии для трансмиссии гибридных транспортных средств. IEEE Vehicle Power and Propulsion Conf .

    Google ученый

  • Кок Д. (1999). Оптимизация конструкции гибридного автомобиля с маховиком .Кандидатская диссертация. Технический университет Эйндховена.

    Google ученый

  • Лоусон, Л. (1971). Разработка и испытание маховиков с высокой плотностью энергии для применения в приводах гибридных транспортных средств с маховиком и тепловым двигателем. Международная конференция по преобразованию энергии .

    Google ученый

  • Loscutoff, W. (1976). Мощность маховика / теплового двигателя для энергоэкономичного личного автомобиля.Подготовлено для Управления энергетических исследований и разработок по контракту E (45-1): 1830.

    Google ученый

  • Пресс-релиз (2009 г.). Проект KinerStor направлен на демонстрацию жизнеспособности недорогих гибридных систем с маховиком . www.ricardo.com

    Google ученый

  • Пресс-релиз (2010 г.). Исследовательский проект Совета по технологической стратегии направлен на сокращение выбросов CO2 на 20% с помощью системы CVT с маховиком.Пресс-релиз FHSPV. www.flybridsystems.com

    Google ученый

  • Пресс-релиз (2011 г.). Flybus приступит к испытаниям первого гибридного автобуса с маховиком. Пресс-релиз компании Flybus Project. www.ricardo.com

    Google ученый

  • Rabenhorst, D. W. (1969). Первичный накопитель энергии и маховик. Отчет APL / JHU TG-1081.

    Google ученый

  • Рид М. (2010). Системы накопления энергии с маховиком для рельсов . Кандидатская диссертация. Императорский колледж. Лондон.

    Google ученый

  • Schilke, N. , DeHart, A., Hewko, L., Matthews, C., Poznialc, D. and Rohde, S. (1986). Конструкция гибридной системы привода двигатель-маховик для легкового автомобиля. Proc. Институт инженеров-механиков, Часть D: J.Автомобилестроение , 200.

    Google ученый

  • Шен, С., Серраренс, А., Штайнбух, М. и Велдпаус, Ф. (2001). Согласованное управление механической гибридной трансмиссией с бесступенчатой ​​трансмиссией. Обзор JSAE 22,4 , 453–461.

    Артикул Google ученый

  • Автомобильный инженер (1955).Электрогир Oerlikon, его разработка и применение для обслуживания омнибусов.

    Google ученый

  • Тривин И. (2012). Сравнительный анализ альтернативных гибридных систем для автомобильной промышленности . Кандидатская диссертация. Болонский университет.

    Google ученый

  • Ван дер Грааф Р. (1987). Гибридный привод маховика двигателя внутреннего сгорания для дорожных транспортных средств. EAEC Conf .

    Google ученый

  • Вроемен, Б., Дебаль, П., Ремерс, Л. и Мессен, М. (2010). Мехибрид; Недорогой механический гибрид. Proc. 6-й Int. Конф. Бесступенчатая и гибридная трансмиссии , Маастрихт, Нидерланды.

    Google ученый

  • Типы, функции, преимущества, ограничения, использование

    Что такое маховик?

    Маховик — это тяжелое вращающееся тело, которое действует как резервуар энергии.Он действует как банк энергии между источником энергии и оборудованием.

    Энергия, запасенная в маховике, находится в форме кинетической энергии.

    Маховик

    Функции маховика
    • Он используется для хранения энергии, когда она есть, и подачи ее при необходимости.
    • Для снижает колебания скорости.
    • Для уменьшения мощности электродвигателя или двигателя.

    Применения маховика можно в общих чертах разделить на две части в зависимости от доступного источника энергии и типа приводимого в действие механизма.

    Применение маховика
    1. Когда мощность доступна с переменной скоростью, но требуется с постоянной скоростью. Например, машины с приводом от поршневого двигателя внутреннего сгорания.
    2. Когда мощность доступна с постоянной скоростью, но нам она нужна с неоднородной скоростью. Например, мощность, необходимая для пробивного пресса. В этом случае нам нужна резкая мощность при пробивном ударе.

    Типы маховиков

    По угловой скорости маховики можно разделить на два типа.

    1. Маховики с большой скоростью

    Для угловой скорости от 10000 до 100000 об / мин

    1. Маховики малой скорости

    Для угловой скорости ниже 10000 об / мин

    Разница между маховиком и регулятором

    Многие путают маховик и губернатор, но это совершенно разные вещи. Вот некоторые различия между ними.

    • Маховик используется для смягчения циклических колебаний доступной энергии, но регулятор используется для регулировки подачи топлива в соответствии с нагрузкой.
    • Энергия, запасенная в маховике, является кинетической, которая доступна на 100%, но механизм регулятора включает трение.
    • Маховик не используется, если циклические колебания энергии малы или незначительны. В то время как регулятор необходим для всех типов двигателей, потому что он ограничивает подачу топлива по запросу.
    • Если у нас постоянная нагрузка, то регулятор будет бездействовать, но из-за циклических колебаний доступной энергии маховик будет работать всегда.
    • Регулятор не влияет на циклические колебания энергии, а маховик не влияет на среднюю скорость двигателя.
    • Регулятор управляет средней скоростью двигателя, а маховик контролирует циклические колебания энергии.

    Преимущества маховика
    • Минус общие затраты
    • Высокая емкость накопителя энергии
    • Высокая выходная мощность
    • Они безопасны, надежны, энергоэффективны, долговечны
    • Не зависит от рабочих температур
    • Низкое и недорогое обслуживание
    • Высокая плотность энергии

    Ограничения маховика
    • Могут занимать много места
    • Они дороги в производстве
    • Строительный материал всегда является ограничением для него

    Использование маховика
    • В поршневых двигателях внутреннего сгорания
    • В ветряных турбинах
    • В двигательной установке локомотива
    • В спутниках для управления направлениями
    • В механических мастерских
    • В штамповочных станках

    Источник изображения:

    URL изображения: https: // picryl. com / media / steam-engine-toys-flywheel-955535, Лицензия: Public Domain Dedication (CC0)

    Категория: Теория машин

    Интересная идея с четырехтактным двигателем — замена маховика на легкий электродвигатель

    Заблокируйте маховики, ребята, американский изобретатель идет за ними. Рэнди Мур из RK Transportation работает над идеей замены маховика двигателя на легкий ротор со встроенными магнитами, чтобы применять небольшие импульсы электромагнитного крутящего момента именно тогда, когда они необходимы в поисках более легкого ускорения.

    Проблема, по мнению Мура, заключается во всем, что происходит между «ударами» цикла четырехтактного двигателя. Рабочий ход направляет поршень вниз со значительной энергией, но затем такт выпуска, такт впуска и такт сжатия — все это оказывает сопротивление системе.

    Инерция и вес маховика могут помочь всему этому вращаться и несколько сгладить подачу мощности. Но инерция работает в обоих направлениях; Чем тяжелее маховик, тем сложнее разгоняться, а также замедляться, поэтому двигатель может продолжать успешно катиться через три хода без мощности, но ему также будет сложно набрать скорость, когда вы на газе.

    Идея Мура довольно проста: заменить маховик на легкий диск, вставить в этот диск магниты и воздействовать на эти магниты электромагнитными импульсами, чтобы заменить инерцию маховика электрическим крутящим моментом. Эффективная замена маховика ротором для маломощного электродвигателя, который может передавать крутящий момент точным и полезным способом.

    Энергетические всплески будут применяться к поршню в верхней и нижней мертвых точках его хода, чтобы поразить его в точках минимального трения

    RK Transportation

    Мур хочет ударить кривошип с небольшим всплеском крутящего момента прямо тогда, когда поршень находится в нижней мертвой точке перед тактом сжатия, помогая ему сжать топливно-воздушную смесь перед тактом сжатия.Он считает свою систему максимально полезной на низких оборотах, в основном при ускорении. На крейсерских скоростях катушки в корпусе могут начать выпадать и позволить двигателю работать самостоятельно, или даже начать работать в обратном направлении, чтобы зарядить собственные батареи или конденсаторы системы.

    Одно интересное применение может быть, например, в двигателе небольшой бензопилы, которому, возможно, может пригодиться небольшая электрическая помощь, когда двигатель начинает увязать под большой нагрузкой. Другие могут включать в себя небольшие моторы для мотоциклов и скутеров или, возможно, гоночные автомобили, которые могут выиграть от быстрого ускорения без маховика.

    Устройство в настоящее время вернулось на «лабораторную» стадию после того, как дела пошли не так хорошо с первым прототипом, который был построен на основе неисправного «дешевого двигателя иностранного производства». Мур попытался использовать легкую пластмассовую водопроводную деталь для удержания вращающихся магнитов, и все закончилось «впечатляющим взрывом». Сообщается, что некоторые магниты все еще находятся на свободе.

    В сообщении в блоге, в котором, как ни странно, в основном описываются его предыдущие неудачи в работе с двигателями, Мур говорит, что он планирует вернуться к идее прототипа, как только у него будет время и смелость, чтобы дать ему еще один шанс. У него есть патент на идею, и он ищет партнеров для сотрудничества. Может быть, мозговой трест Нового Атласа подскажет какой-нибудь совет?

    Источник: Транспортная компания РК

    Устройство, назначение, принцип действия

    Маховик — важная часть двигателя автомобиля, которая предназначена для выполнения таких сложных задач, как:

    Осуществление своевременного пуска двигателя автомобиля, путем передачи вращательного движения от стартера на коленчатый вал.

    Передача крутящего момента от двигателя автомобиля к трансмиссии (коробке передач).

    Снижение вибрационного шума двигателя (уменьшение неравномерности движения вала). Если из-за аварии вышел из строя маховик, а вместе с ним и другие важные компоненты автомобиля, вероятно, проще и выгоднее сдать автомобиль на металлолом: https://scrapcar.cash.

    Принцип работы маховика двигателя

    Маховик установлен на конце коленчатого вала, непосредственно на заднем коренном подшипнике. Главный подшипник не только удерживает маховик в одном положении, но и снижает рабочие нагрузки.

    Принцип работы маховика заключается в уменьшении вибрации при крутящем моменте коленчатого вала. Когда двигатель работает интенсивно, энергия накапливается в приводном цикле и передается на коленчатый вал. При других ударах происходит обратный процесс — высвобождение энергии.

    Маховик накапливает энергию, чтобы коленчатый вал равномерно перемещался от одного измерения к другому.

    Принцип работы маховика и его основные типы

    Как упоминалось ранее, маховик — важная часть автомобильного двигателя, относительно небольшой, но очень тяжелый диск, диаметр которого может составлять 30-40 см.Конец маховика имеет зубчатые края, что позволяет ему соединяться с валом стартера для передачи энергии вращения на коленчатый вал двигателя.

    Типы маховиков

    Маховики двигателей могут быть двухмассовыми, прочными и легкими по конструкции. Самым распространенным и широко используемым является цельный маховик. Мы рассмотрим каждый из этих типов.

    Двухмассовый маховик (демпферный маховик)

    Это обычно используемый тип маховика в двигателях современных автомобилей. Двухмассовый маховик — это устройство, состоящее из двух дисков, соединенных специальным пружинно-демпфирующим устройством.Основными элементами двухмассового маховика являются маховик, подшипник, дуговая пружина с внешними демпферами, пружина сжатия с внутренними демпферами и ведущий диск.

    Такое устройство выполняет ряд важных функций и задач:

    принимает на себя все чрезмерные колебания коленчатого вала;

    защищает трансмиссию от чрезмерных вращательных движений и перегрузок.

    снижает возможный износ синхронизирующих элементов;

    обеспечивает плавное переключение передач;

    экономит расход топлива в двигателе.№

    Однако чрезмерно интенсивная работа этого типа маховика может со временем привести к быстрому износу пружинно-демпферного механизма или выходу из строя отдельных его элементов, например пружины.

    Цельный маховик

    Этот тип маховика более эффективен для использования в современных автомобильных двигателях. Сплошной маховик — это тяжелый чугунный диск диаметром 35-40 см. На внешней поверхности маховика находится стальная подпруга с зубьями, обеспечивающая движение коленчатого вала при запуске стартера.Одна сторона маховика имеет ступицу, которая соединяет маховик с фланцем коленчатого вала, противоположная сторона действует как диск сцепления.

    Облегченный маховик

    Этот тип маховика часто используется для тюнинга двигателей автомобилей. Облегченный маховик — это диск, на который надевается предварительно нагретое зубчатое колесо, а после его остывания маховик принимает вид шестерни.

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

    Легкий маховик изготовлен из износостойкого металла, который выдерживает чрезмерные нагрузки при работе двигателя, работая быстро, тихо и эффективно.