Полное руководство по маховику автомобиля: что нужно знать

Во время работы мотора коленчатый вал выполняет движение с рывками. Эта задача по накоплению и мягкой передаче энергии решается незаметным, но важным маховиком. Давайте подробнее узнаем, что представляет собой маховик, какие функции он выполняет в автомобиле, какими бывают его типы и как проверить его состояние.

Подробно о маховике двигателя

Маховик, функционирующий как накопитель кинетической энергии, является устройством, которое стабилизирует крутящий момент и располагается на торце коленчатого вала.

Одномассовый маховик на Хендай Сонате 2003 года

Принцип его работы строится на аккумулировании кинетической энергии, создаваемой двигателем. После достижения необходимого объема энергии, она перераспределяется на элементы трансмиссии автомобиля, что и приводит его в движение.

Необходимость стабилизации крутящего момента возникает из-за наличия пауз между тактами двигателя внутреннего сгорания. Эти кратковременные промежутки незаметны для человека, но без маховика автомобиль перемещался бы с рывками.

Общая информация

С первого взгляда маховик кажется достаточно простой конструкцией — это массивный диск с внушительным диаметром. Его масса варьируется в зависимости от габаритов автомобиля, мощности и числа цилиндров мотора. Чем меньше цилиндров в двигателе, тем большее давление приходится на маховик, что связано с необходимостью увеличивать его размеры и массу в сравнении с размером двигателя.

Новый и старый одномассовый маховик Lada 2107

Основная задача маховика заключается в аккумулировании кинетической энергии, которая передается рваными импульсами, с дальнейшим плавным, равномерным распределением. Накопление энергии происходит благодаря подвижным поршням, а распределяется она, когда поршни достигают мертвой точки.

Что делает

Рассмотрим, как функционирует маховик:

• Зубчатый венец отводит вращение от стартера к коленчатому валу при запуске мотора.
• Обеспечивает плавное движение, выравнивая угловую скорость коленчатого вала. При прямом соединении между двигателем и колесами автомобиль двигался бы с ощутимыми рывками.
• Передача крутящего момента от коленчатого вала на сцепление и трансмиссию — мощность от мотора передается на маховик, а спустя него — на колеса автомобиля через трансмиссию.
• Помогает поршням выходить из нижней и верхней мертвой точки — движение поршневой группы достигается за счет инерционной силы. Благодаря этому синхронизируется работа двигателя, исключаются резкие рывки при сгорании топлива.
• Демпфер гасит вибрации и колебания, исходящие от коленчатого вала и двигателя.

Одномассовый маховик поглощает колебания

Где располагается

Конструктивные решения и технические характеристики современных маховиков варьируются. Однако их функционал и место установки остаются неизменными.

Маховик располагается между двигателем и трансмиссией, прикрепленный к задней части коленчатого вала. Он устанавливается снаружи относительно двигателя.

Устройство

Простейшая версия маховика состоит из диска и зубчатого венца. В современных моделях добавлены дополнительные элементы к корпусу маховика:

• первичный и вторичный диски
• ступица
• подшипник
• дуговая пружина
• уплотнительная мембрана
• венец
• фланец
• отверстия для вентилирования
• кольцевая камера с маслом для смазки трения.

Разновидности и различия в конструкции маховиков

В настоящее время автопроизводители применяют различные типы маховиков. Давайте рассмотрим доступные модификации и их особенности.

Одномассовый

Одномассовый маховик представляет собой диск из чугуна или другого металла, диаметр которого составляет примерно 40 сантиметров.

Одномассовый маховик Nissan X-Trail T31

Внешняя часть имеет стальной венец. Соединение с коленчатым валом осуществляется через ступицу, которая находится изнутри. Венец крепится к диску прессовкой, что обеспечивает надежность и долговечность его работы.

Простота конструкции одномассового маховика является залогом его долгосрочной эксплуатации, однако он не так эффективно гасит колебания, как двухмассовый механизм.

Двухмассовый демпферный

Двухмассовый (демпферный) маховик характеризуется более сложной конструкцией. Он включает два основных элемента — ведущий и ведомый диски. Это как если бы к одномассовой конструкции добавили дополнительный корпус, связанный с трансмиссией, в промежутке между дисками установлены демпфирующие элементы (пружины, пластиковые сепараторы, смазка и т.д.).

Слева двухмассовый и одномассовый маховик с элементами сцепления; справа демонстрация двухмассового и одномассового

Передача крутящего момента осуществляется с помощью упругих пружин, которые гасят вибрационные и колебательные волны. По этой причине данный маховик называется демпферным. Преимущества такого механизма включают:

• Защита трансмиссии от повышенных нагрузок
• Отличные показатели по гашению вибрации
• Нормализация работы двигателя
• Снижение расхода топлива и уровня шума в салоне
• Комфортное и мягкое переключение передач.

Тем не менее, у двухмассовых маховиков есть и свои недостатки. К ним относятся:

• Значительно более высокая цена по сравнению с одномассовыми
• Ниже надежность
• Быстрый износ при сильных нагрузках и высоких температурах, а также при использовании на низких оборотах
• Невозможность ремонта.

Мнение эксперта

Алексей Абзалов

Автоэксперт с 20 летним стажем

Маховик является важным элементом трансмиссии автомобиля, отвечающим за передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Он служит для сглаживания колебаний крутящего момента, возникающих во время работы двигателя. Благодаря своей массе маховик способен аккумулировать кинетическую энергию, что позволяет обеспечить более плавный и стабильный запуск и работу двигателя, особенно на низких оборотах.

Существует два основных типа маховиков: однослойные и многослойные. Однослойные маховики обычно встречаются на автомобили с простыми системами трансмиссии, тогда как многослойные маховики используются в спортивных или высокопроизводительных автомобилях, где требуется улучшенная реакция на изменения оборотов. Кроме того, многослойные маховики могут снижать вес и обеспечивать большую эффективность за счет использования легких материалов в конструкции.

При эксплуатации автомобиля следует обращать внимание на состояние маховика, так как износ или повреждение этого элемента может привести к серьезным проблемам с трансмиссией и двигателем. Признаки проблем с маховиком могут включать вибрации, шумы или трудности при переключении передач. Регулярная диагностика и замена изношенных частей помогут сохранить хорошие характеристики работы автомобиля и предотвратить более серьезные поломки.

Двухмассовый с маятниковым гасителем колебаний

Улучшенная версия демпферного маховика включает маятниковый гаситель колебаний. Центробежные грузики, размещенные по окружности маховика, обеспечивают его работу.

Процесс работы одномассового

Когда двигатель работает на низких оборотах, грузики раскачиваются под воздействием центробежных сил. Колебания гасятся за счет пружин, обеспечивая одинаковое вращение коленчатого вала во всех режимах. Это помогает уменьшить вибрации на низких оборотах двигателя.

Для работы маятникового гасителя не требуется дополнительное пространство. Этот элемент улучшает демпферные характеристики, повышает эффективность двигателя и снижает расход топлива, а также обеспечивает комфортное передвижение.

Работа двухмассового маховика

Создание улучшенного механизма с маятниковым гасителем обусловлено желанием уменьшить размеры двигателя без потери мощности. Это расширяет диапазон крутящего момента за счет использования низких оборотов.

Данный механизм занимает немного места, а внутренний демпфер становится частью устройства, позволяя устанавливать его на двигатели различных модификаций с механической и автоматической трансмиссией или вариатором.

Недостатком является наличие шумов в работе, которые затрудняют диагностику повреждений на слух, так как они возникают из-за вращения внутреннего демпфера в маховике.

Различные виды двухмассовых маховиков: 1 — двухрядный с дополнительным контуром пружин; 2 — с маятниковым адаптирующимся демпфером; 3 — для небольших двигателей с адаптивным увеличением трения; 4 — с отбором мощности непосредственно (для двухдисковых КПП, вариаторов и гибридов)

Облегченный

Облегченный маховик представляет собой модифицированную версию одномассового. Изменения заключаются в снижении веса диска, что достигается удалением металла в его центральной части или вырезанием отверстий. При таком распределении веса возникают проблемы с устойчивостью работы двигателя на переходных режимах.

Облегченный маховик от Lada 2109

Облегченные маховики часто используются в тюнинге автомобилей. Снижение массы позволяет двигателю быстрее достигать максимальных оборотов, а также улучшать КПД на пять процентов. Этот метод эффективен только при условии модернизации других элементов двигателя, потребуется также настройка силового агрегата и трансмиссии. Установка облегченнного маховика может привести к проблемам в работе автомобиля, которые становятся заметнее на низких оборотах, а на высоких незаметны.

К недостаткам облегченных маховиков следует отнести их низкую надежность и ограниченный срок службы.

Признаки неисправностей

Треснувший

В процессе работы на автомобиле маховик испытывает значительные нагрузки, что может приводить к его неисправности. К основным признакам возникновения проблем относятся:

• скрипящие звуки во время запуска и остановки двигателя
• изменения в поведении сцепления
• мягкие постукивания на холостом ходу
• сильные вибрации при трогании с места
• ощущение тряски или вибрации на педали сцепления
• скачки при переключении передач
• вибрация во время разгона
• посторонние звуки и грохот со стороны маховика
• вибрации, продолжающиеся даже после остановки мотора
• пульсация в тормозах
• неустойчивая работа на холостом ходу
• невозможность движения из-за сильной вибрации коробки передач

Частые поломки маховика

К основным видам повреждений маховика можно отнести:

• Износ венца – зубцы с течением времени стираются, что создает трудности при запуске двигателя. Сложно запустить двигатель с первого раза.
• Нарушение центровки – важно, чтобы маховик и сцепление находились на одной линии. При несоответствии возникает биение.
• Износ сцепления – механизм подвергается сильным нагрузкам при взаимодействии со сцеплением. Постепенно рабочая поверхность теряется, образуются углубления и царапины, из-за чего ухудшается работа сцепления.
• Износ крепления под коленчатый вал – посадочное место также испытывает высокие нагрузки, что приводит к образованию люфтов и посторонним звукам при движении.

Кроме указанных неисправностей, двухмассовые маховики также подвержены поломкам подшипников и пружин. В большинстве случаев неисправные компоненты заменяются целиком. Тем не менее, в теории, восстановление механизма возможно.

Ресурс

Двухмассовый маховик способен прослужить от 150,000 до 200,000 км пробега.

Сильно изношенный маховик

В указанный период может возникнуть необходимость в замене сцепления. При этом важно оценить состояние маховика – велика вероятность, что на нем уже образовались зазоры и люфты, что может привести к поломке. Различные производители предлагают свои критерии по допустимому износу и ресурсу.

Как увеличить ресурс

Явный износ

Неправильная эксплуатация автомобиля приводит к сокращению срока службы маховика. Для увеличения его долговечности стоит избегать следующих действий:

• Передвижение по плохим дорожным покрытиям на маленьких оборотах – это создает перегрузку для демпферной системы.
• Резкое трогание с места независимо от уровня оборотов.
• Частое движение с прицепом также негативно сказывается на сроке службы.
• Резкое отпускание сцепления.
• Пробуксовка.
• Частые пуски и остановки двигателя.
• Трогание на высокой передаче.
• Агрессивная езда с резкими ускорениями и торможениями.
• Чип-тюнинг двигателя без учета последствий.

Самостоятельная диагностика маховика

Для проверки исправности лучше всего двигаться на самой высокой передаче, удерживая обороты около 1300 в минуту. Затем необходимо резко нажать на акселератор до упора. Нормальное состояние маховика характеризуется отсутствием посторонних шумов и вибрации. Такой метод диагностики создает большую нагрузку на механизм, не следует его применять слишком часто.

Общие рекомендации для проверки двухмассового маховика

LUKSachs

Свободный ход
Максимально возможно смещение до 7 зубьев, 20° – это допустимо. Люфт более 8 зубьев говорит о неисправности маховика.	Допустимо перемещение на 3 зуба. Если обе массы смещаются более чем на 4 зуба, маховик необходимо заменить.
Радиальный люфт
Не более 1,6 для маховика с шариковым подшипником. Максимум 2,9 для подшипников скольжения.	Радиальный не должен превышать 0,15 мм.
Удары между дисками недопустимы.
Общие рекомендации по проверке
Во вращении не должно быть посторонних звуков.
Сила пружин должна быть равномерной с обеих сторон.
Увеличение силы пружин должно быть плавным.
Минимальный радиальный люфт (смещение одной массы относительно другой).

Какой маховик купить

Для подбора маховика будут нужны следующие данные:

• идентификационный номер автомобиля (VIN-код)
• марка и модель автомобиля
• код двигателя.

Компании LUK и Sachs являются разработчиками двухмассовых маховиков. Чаще всего их продукция используется в производстве автомобилей. Маховики данных брендов легко применяются в качестве аналогов, особенно если цена оригинала значительно выше.

При замене маховика одномассового типа необходимо использовать идентичные по конструкции запчасти.

Тюнинг с облегчением маховика требует дополнительной настройки двигателя или замены некоторых его элементов.

Двухмассовый маховик также нужно менять на аналогичную запасную часть. Однако есть исключения: некоторые производители предлагают усовершенствованные версии одномассового маховика, например, компания Valeo.

Некоторые эксперты ставят под сомнение рациональность такой замены. Специалисты LUK и Sachs утверждают, что одномассовый маховик не выдерживает вибраций и вращательных колебаний, рассчитанных на двухмассовую конструкцию, что также может снизить срок службы трансмиссии и сопутствующих элементов.

Если материал оказался полезным, поделитесь своим мнением в комментариях. Если были замечены неточности или материал показался бесполезным, также сообщите об этом.

Вопросы по теме

Как маховик влияет на экономию топлива автомобиля?

Маховик, благодаря своей массе и инерции, помогает сглаживать колебания крутящего момента, произведенного двигателем. Это означает, что при плавном переключении передач и стабильных оборотах двигателя, маховик способствует более эффективному использованию топлива. Когда маховик хорошо отбалансирован, это позволяет двигателю работать в более оптимальном режиме, что может привести к снижению расхода топлива. Однако, слишком тяжелый маховик может привести к увеличению инерции, что делает машину менее отзывчивой на газ и потенциально увеличивает расход топлива в определённых режимах работы.

Можно ли увеличить мощность двигателя, заменив маховик на облегчённый?

Да, замена стандартного маховика на облегчённый может повысить мощность двигателя, особенно в высоких оборотах. Облегчённый маховик снижает инерцию, позволяя двигателю быстрее набирать обороты и реагировать на педаль акселератора. Это особенно заметно в спортивных автомобилях, где каждая десятая доля секунды имеет значение. Однако важно помнить, что лёгкий маховик может ухудшить стабильность работы двигателя на низких оборотах и привести к затруднениям при трогании с места, особенно для обычных автомобилей, использующих автоматические трансмиссии.

Как долго служит маховик в автомобиле и когда его нужно менять?

Срок службы маховика зависит от множества факторов, включая стиль вождения, тип автомобиля и условия эксплуатации. В среднем, маховик может прослужить от 100,000 до 200,000 км. Однако, если вы часто используете автомобиль для агрессивной езды или в условиях частых перегревов, его замена может понадобиться раньше. Признаки, указывающие на необходимость замены маховика, включают возникновение вибраций, шумов или трудности при переключении передач. В таких случаях рекомендуется провести диагностику и, при необходимости, заменить маховик, чтобы избежать более серьёзных проблем с трансмиссией.