Как правильно облегчить маховик

Наряду с форсированием двигателя для улучшения динамических характеристик автомобиля, актуально применение методов уменьшения различного рода механических потерь. В статье рассмотрим, что такое облегченный маховик, а также многие тонкости облегчения своими руками.

Теория

Основное предназначение маховика – передача крутящего момента от коленчатого вала через нажимной диск сцепления к первичному валу МКПП. Второстепенные, но отнюдь не маловажные важные функции – выравнивание скорости вращения коленвала, вывод КШМ из верхних и нижних мертвых точек, а также осуществление вспомогательных тактов рабочего процесса. Также на маховик напрессовывается венец, зубцы которого входят в зацепление с шестерней стартера и используются для запуска двигателя.

В процессе тюнинга двигателя особый интерес представляет момент инерции всех вращающихся и поступательно движущихся деталей в двигателе, а точнее, момент инерции масс. Чем меньший вес шатунов, поршней, коленчатого вала и маховика, тем меньше усилий требуется для их раскрутки. В процессе работы двигателя немалая доля получаемой полезной работы от сгорания топливовоздушной смеси тратится не на вращения колес, то бишь на разгон автомобиля, а на раскручивание этих самых деталей. Разумеется, представить себе работу ДВС без механических потерь попросту невозможно. Наша задача – путем облегчения маховика уменьшить общий момент инерции вращающихся и поступательно движущихся масс в двигателе.

В книге «Подготовка автомобильных двигателей к соревнованиям» Э.Г. Сингуринди, опираясь на данные профессора И.М. Ленина, приводит следующее процентное соотношение инертных масс в двигателе:

85-90% — маховик;6-10% — коленчатый вал;1-3% — массы, движущиеся поступательно;1,5-3% — вентилятор системы охлаждения;0,5-1,5 – помпа, распределительный вал, масляный насос и остальные, неучтенные элементы.

Трудности при облегчении

Из приведенных выше данных получается, что огромная доля полезной работы от сгорания ТПВС затрачивается на преодоление момента инерции маховика двигателя. Но обратной стороной медали является выравнивание скорости вращения коленчатого вала. На раскручивание маховика необходимо затратить энергию, но набранная им кинетическая энергия помогает выводить КШМ из мертвых точек, делая тем самым работу двигателя более равномерной. Вес маховика среднестатистического автомобиля с объемом двигателя от 1.3 л. колеблется в пределах 6-9 кг. Чем тяжелее маховик, тем меньше будет заметна, к примеру, неравномерность компрессии в цилиндрах, также тяжелый маховик позволяет трогаться автомобилю с меньших оборотов, так как в момент соединения первичного вала КПП и коленчатого вала набранная более тяжелым маховиком кинетическая энергия приводит к меньшему замедлению вращения коленчатого вала.

Основные недостатки, связанные с установкой чрезмерно облегченного маховика:

нестабильная работа на холостом ходу. Будет казаться, что двигатель подтраивает, так как эффект чрезмерно легкого маховика напоминает пропуски зажигания в отдельных цилиндрах, отчего коленчатый вал начинает вращаться с заметной неравномерностью. Для решения проблемы может потребоваться повысить количество оборотов холостого хода, что, конечно же, скажется на расходе топлива;потеря жесткости. Наибольшие нагрузки на изгиб и кручение маховик переживает в моменты подвода и отвода нажимного диска сцепления. Чрезмерно хлипкая конструкция приведет к потере устойчивости и деформации. Значительно усугубит ситуацию отсутствие балансировки после установки облегченной детали;возрастают ударные нагрузки на сцепление, элементы трансмиссии. Стандартный маховик является подобием демпфера.стоимость облегченного маховика и цена работ, связанных с монтажом. Правильная установка облегченного маховика на автомобиль предполагает предварительную динамическую балансировку. Динамическую балансировку необходимо проводить вместе с корзиной сцепления.

Преимущества

Как и недостатки, преимущества крайне очевидны:

уменьшение механических потерь. Двигатель становится более приемистым и отзывчивым, так как наибольшие потери идут именно на начальное раскручивание маховика, а не на поддержание постоянной скорости вращения. Двигатель будет лучше крутиться во всем диапазоне оборотов, но особенно результат будет заметен на высоких оборотах;уменьшение расхода топлива.

Как облегчить

Технология снятия лишнего металла далеко не нова и применялась еще советскими автоспортсменами. В частности, Э.Г. Сингуринди в книге «Подготовка автомобильных двигателей к соревнованиям» приводит чертежи облегченного маховика М-412.

Момент инерции в первую очередь характеризуется распределением масс в теле и во многом зависит от веса, распределенного по радиальному размеру. Иными словам, каждый грамм, снятый на максимальном удалении от центра, будет ценнее нескольких грамм, снятых вблизи центра. Сингуринди Э.Г заявляет, что маховик М-412, облегченный ими с 8 до 4 кг, достойно выдержал испытание многими соревнованиями, а применяемый метод был успешно реализован и на других двигателях.

Существует несколько методов снятия веса с детали:

равномерное стачивание металла без образования отверстий (еще такой метод называют облегчением по Сингуринди);фрезой вытачиваются равноудаленные от центра прорези. Если площадь прорезей большая, венец рекомендуется приваривать. Делать это нужно аккуратно, чтобы металл чрезмерно не повело.

Помните о том, что облегчение не должно вести к послаблению мест крепления корзины сцепления и венца. Судя по отзывам, многие автолюбители после облегчения обходятся только статической балансировкой. При должной квалификации токаря заводская балансировка не должна кардинально нарушиться, но пренебрегать динамической балансировкой деталей после облегчения все же не стоит.

Источник