Что такое маховик, или маховое колесо? Важный рабочий узел кривошипно-шатунного механизма, сцепления и пусковой системы двигателя внутреннего сгорания. Как он выглядит и что делает? Массивный диск из металла с зубчатым венцом крепится на задней оконечности коленчатого вала, накапливает и затем отдает кинетическую энергию, обеспечивая стабильную работу мотора.
Поршневые двигатели функционируют неравномерно: четыре такта в каждом цилиндре на два оборота коленвала, с разной скоростью перемещения поршня в каждом из тактов. Избавиться от этой неравномерности позволяет сдвижка по времени одинаковых тактов в различных цилиндрах и дополнение кривошипно-шатунного механизма маховиком.
Маховое колесо необходимо:
- для выравнивания угловой скорости вращения коленвала;
- для вывода поршней из ВМТ и НМТ (верхней и нижней мертвых точек);
- для передачи крутящего момента от коленвала на сцепление и коробку передач;
- при запуске двигателя – для передачи крутящего момента от стартерной шестерни на коленчатый вал.
Первые две задачи решаются за счет того, что во время рабочего хода поршня маховое колесо, обладающее большой массой, получает кинетическую энергию, накапливает ее, а на выпуске-впуске и такте сжатия отдает коленчатому валу. Некоторые типы маховиков также гасят вибрационные и крутильные колебания, служат для развязки КШМ и трансмиссии.
Неисправность маховика фатально влияет на качество и безопасность эксплуатации автомобиля, потому при первом же намеке на неполадки следует, не откладывая, отремонтировать либо заменить деталь. А перед этим полезно разобраться, какие типы маховых колес используются сегодня в двигателях внутреннего сгорания, как они сконструированы и как работают.
Типы и конструкции маховиков
Конструктивно маховые колеса очень разнообразны, но чаще всего в современном движке можно обнаружить маховик одного из трех типов: сплошной, облегченный или демпферный (двухмассовый).
Сплошной. Маховик сплошного типа имеет наиболее простое устройство и широко используется в ДВС самого разного рабочего объема и назначения, от поршневых малолитражных движков до мощных силовых агрегатов для промышленного оборудования, тепловозов и морских судов.
- Базовой частью конструкции служит диск диаметром от 30-40 см, изготовленный из стали или чугуна.
- По центру находится посадочное место для монтажа на коленчатый вал: ступица с большим основным отверстием и расположенными вокруг него меньшими отверстиями под крепежные болты – их может быть от 4 до 12 и более.
- На поверхности махового колеса предусмотрено место для установки сцепления, контактная площадка для ведомого диска.
- По внешней окружности запрессован зубчатый венец, служащий для передачи крутящего момента от шестерни электростартера на коленчатый вал в процессе пуска ДВС.
Чтобы предотвратить биение, маховик балансируют – методом сверловки удаляют излишки металла там, где они есть, а сцепление (и иные детали при их наличии) устанавливают в строго выверенном положении. Достигнутая взаимная ориентация махового колеса и сцепления должна оставаться неизменной: во избежание дисбаланса, способного нарушить работу не только коленвала, но и всего мотора.
Облегченный. От сплошного аналога облегченное маховое колесо отличается меньшей массой – за счет выборки металла в разных местах, с формированием окон всевозможной конфигурации.
Такой маховик хоть и немного дестабилизирует работу мотора на переходных режимах, зато позволяет быстрее набирать максимальные обороты и улучшает характеристики мощности в целом. Установка облегченного устройства выполняется при форсировании и тюнинге ДВС, причем только в комплексе с другими операциями, преследующими ту же цель.
Демпферный. Значительно более сложная конструкция двухмассового маховика обусловлена расширением его функций – наличием разнообразных демпферов и деталей для гашения крутильных колебаний.
- В минимальной конфигурации маховое колесо представляет собой ведомый и ведущий диски с расположенным между ними гасителем крутильных колебаний: витой пружиной/пружинами, изогнутыми в виде дуг или замкнутыми в кольцо.
- В усложненных случаях между дисками располагаются еще и планетарные шестерни, а пружин может быть до десяти и больше.
Устанавливается демпферный маховик традиционно – на хвостовик коленвала, и работает по следующему принципу: на ведущий диск, напрямую контактирующий с фланцем вала, передается не только крутящий момент, но и вибрации, крутильные колебания, неизбежные при работе ДВС на переходных режимах толчки. Далее происходит передача крутящего момента на ведомый диск через упругие пружины гасителя, при этом большинство колебаний, вибраций и толчков демпфируется. В результате выравнивается вращение и самого диска, и сцепления с трансмиссией.
Сегодня маховые колеса демпферного типа становятся все более востребованными в производстве ДВС для легкового и грузового автотранспорта: да, они конструктивно сложны и достаточно дороги, но отлично работают и успешно защищают трансмиссию от опасных воздействий. В свою очередь, простые, надежные и общедоступные по цене сплошные маховики по-прежнему являются лучшим решением для легковых автомобилей эконом-класса, а также грузовой, тракторной и другой техники.
Характерные неисправности маховиков: ремонт и замена
При работе двигателя на маховое колесо падает высокая механическая нагрузка, что рано или поздно приводит к различным поломкам: металл трескается и деформируется, разрушаются зубцы венца, изнашивается место контакта с ведомым диском сцепления; старый чугунный маховик может просто рассыпаться.
При неисправном устройстве двигатель становится шумным, перестает запускаться стартером или делает это через раз; начинает хуже функционировать сцепление, возрастают вибрации. Все это – сигнал к скорейшему осмотру маховика; если подозрения обоснованы, его надо демонтировать, тщательно проверить на дефекты и, в зависимости от выявленных проблем, отремонтировать или полностью заменить.
Следует учесть, что подход к ремонту сплошных и двухмассовых маховых колес разнится:
- Самым слабым местом сплошных маховиков является зубчатый венец. Если сам диск при этом остается в хорошем состоянии, венец можно заменить аналогичной деталью; в некоторых случаях допустимо иное количество зубьев. Для демонтажных работ обычно используют молоток или зубило; новую деталь перед установкой нагревают – горячий венец без проблем «садится по месту», а затем остывает и прочно фиксируется на диске. В случаях, когда растрескался, деформировался или частично разрушился диск, маховое колесо нуждается в замене.
- Для двухмассовых маховиков список поломок шире: могут истереться подшипники, прийти в негодность дуговые пружины, износиться трущиеся элементы и так далее. Как правило, неисправное устройство заменяют в сборке; иногда есть смысл попытаться поставить другой венец или подшипники, но это задача для профессиональных мастеров-ремонтников. В ходе диагностических работ – и на ДВС, и после демонтажа – первым делом определяется угол отклонения ведомого диска и люфт; если значения велики или механизм заклинивает, понадобится новый маховик.
Диагностика, ремонт, замена и другие операции с маховиком должны осуществляться строго согласно инструкции на транспортное средство. Чтобы добраться до неисправной детали, обычно приходится снимать КП и сцепление, а при установке нового махового колеса следует не забывать о правильной ориентации сцепления, использовать указанный в ТУ крепеж и смазку. Все это отнимает много времени и сил, но зато правильный подбор и замена устройства – гарантия надежного функционирования ДВС и трансмиссии.
