Махове колесо

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Маховик ковальської машини у місті Віттен (Німеччина)

Ма́хове ко́лесо (махови́к) — масивна обертова деталь з великим моментом інерції у вигляді диска або колеса, що встановлюється на ведучому валу машини для зменшення нерівномірності його обертання при усталеному русі. Маховик акумулює (нагромаджує) кінетичну енергію в період прискорення руху і віддає її при сповільненні.

Використання махового колеса як в простих конструкціях (гончарний круг), так і в поршневих двигунах, компресорах, насосах та ін. машинах забезпечує рівномірність обертання вала. В поршневих двигунах маховик, крім того, дає змогу поршню долати крайні положення («мертві точки»). В інерційних двигунах нагромаджена маховиком енергія використовується для привода транспортного засобу (жиробус).

Історична довідка[ред.ред. код]

Трактор VL30 італійської фірми «Ландіні» з винесеним маховим колесом

Ефект маховика використовувався з найдавніших часів. Прикладами можуть служити гончарний круг та вітряний млин.

Згідно з американським медієвістом Лінном Вайтом ще німецький монах Теофіл (пресвітер Теофіл) (бл. 1070-1125)згадує у своєму трактаті «Про різні мистецтва» (лат. «De diversibus artibus») декілька машин, у яких знайшов використання маховик.[1]

Під час промислової революції Джеймс Ватт використав махове колесо у своїй паровій машині поршневого типу для покращення рівномірності роботи та долання «мертвих» положень поршня, а його сучасник Джеймс Пікард використав маховик у поєднанні з кривошипно-шатунним механізмом для перетворення зворотно-поступального руху в обертальний[2].

Використання махового колеса як акумулятора енергії обмежується тим, що при перевищенні допустимої колової швидкості відбувається розрив маховика, що призводить до великих руйнувань. Це змушує створювати маховики з дуже великим запасом міцності, що супроводжується зниженням їх ефективності.

Наслідком цього є мала (у порівнянні з іншими видами акумуляторів) питома енергоємність.

Маховики автомобільних двигунів[ред.ред. код]

Типовий маховик автомобільного двигуна
Двомасовий (демпферний) маховик з муфтою зчеплення двигуна автомобіля

Маховик автомобільного двигуна виконує одразу декілька функцій:

Розрізняють декілька конструктивних видів махових коліс двигунів: суцільні, двомасові (демпферні) та полегшені

Суцільні маховики[ред.ред. код]

Найбільшого поширення на автомобілях отримав маховик суцільної конструкції. Це масивний диск діаметром від 30 до 40 сантиметрів, виконаний з чавуну. На зовнішню поверхню диска напресовано сталевий зубчастий вінець, що забезпечує провертання колінчастого вала при запуску двигуна за допомогою стартера. З одного боку маховика виконана маточина для кріплення до фланця колінчастого вала, інша сторона грає роль ведучого диска муфти зчеплення.

Двомасові (демпферні) маховики[ред.ред. код]

При роботі двигуна на різних частотах обертання колінчастий вал постійно зазнає крутильних коливань. У двигунах застосовуються маховики особливої ​​конструкції демпферні двомасові маховики (англ. dual mass flywheel). Такий маховик містить два диски, з'єднані за допомогою пружинно-демпферної системи, що дозволяє повністю ізолювати трансмісію від крутильних коливань і забезпечити рівномірну роботу її елементів. Із застосуванням подвійний маховик відпадає необхідність демпфувального пристрою в веденому диску муфти зчеплення.

Полегшені маховики[ред.ред. код]

Полегшений маховик використовується при тюнінгу двигуна. Перерозподіл маси маховика до країв диска дозволяє зменшити його масу до 1,5 кг і в свою чергу зменшити момент інерції. Із застосуванням полегшеного маховика двигун швидше досягає максимальних обертів, відповідно має кращу розгінну динаміку, а також спостерігається збільшення потужності до 5%.

Фізичні параметри махового колеса[ред.ред. код]

Суцільне махове колесо
Махове колесо порожнистої конструкції

Кінетична енергія маховика записується рівнянням:

E_k=\frac{1}{2}\cdot I\cdot \omega^2

Момент інерції суцільного диска маховика:

I = \frac{1}{2} mR^2,

Момент інерції порожнистого диска маховика:

I = \frac{1}{2} m(R^2 + r^2)

Для випадку малої товщини (r ≈ R) момент інерції набуває найбільшого значення серед маховиків однакової маси і діаметра. Він становить:

I = mR^2 \,

де:

 \omega  — кутова швидкість обертання маховика;
 I  — момент інерції маси відносно осі обертання;
m — маса маховика;
R — радіус зовнішнього кола маховика;
r — внутрішній радіус порожнистого маховика.

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Lynn White, Jr., “Theophilus Redivivus”, Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224-233 (233)
  2. Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine(англ.)

Джерела[ред.ред. код]

  • Абрамчук Ф. І., Гутаревич Ю. Ф., Долганов К. Є., Тимченко І. І. Автомобільні двигуни: Підручник. — К.: Арістей, 2006. — 476 с. — ISBN 966-8458-36-5
  • Кисликов В. Ф., Лущик В. В. Будова й експлуатація автомобілів: Підручник. — 6-те вид. — К.: Либідь, 2006. — 400 с. — ISBN 966-06-0416-5.
  • Сирота В. І. Основи конструкції автомобілів. Навчальний посібник для вузів. К.: Арістей, 2005. — 280 с. — ISBN 966-8458-45-1