зачем нужен облегченный маховик
Смысл облегченного маховика, его плюсы и минусы
Когда автовладельцы хотят затюнинговать свой двигатель, они устанавливают штатный маховик на спортивный. Как правило, он легче обычного. Это и является преимуществом. Обычно вес штатного маховика уменьшают на полтора килограмма.
Содержание:
Какие преимущества у облегченного маховика?
Основными отличительными особенностями спортивного маховика являются:
Специалисты выделяют один нюанс, про который нужно помнить. Если менять штатный маховик на облегченный, тогда нужно перестаивать всю силовую установку. Нужно каждый элемент модернизировать, а также силовую передачу.
Только действительно хорошо настроенный агрегат будет выдавать максимальный результат.
Очень много автовладельцев модернизируют своих «железных коней», но не каждые осознают и понимают минусы такого усовершенствования, слушая лишь своих знакомых.
Перед тем, как разбираться в положительных и отрицательных сторонах спортивного маховика, нужно изучить весовые характеристики. Большинство автомобилей с завода оснащаются маховиками с массой более 12 килограмм. Но существуют модели, которые оснащались более легкими аксессуарами. Вес деталей не превышал 5 килограмм. Действительно облегченный, или же спортивный маховик имеет массу менее 3,5 килограмм, и выполнен из стали, либо же из сплавов алюминия.
Штатный маховик, который устанавливается конструкторами на заводе, выполняет функцию поддержания оборотов во время переключения передач, а также придает ускорение автомобилю. Все детали подгоняются таким образом, чтобы динамика разгона обладала заводскими характеристиками. Создавая маховик, конструкторы рассчитывают его вес таким образом, чтобы тот максимально соответствовал своему классу, а также отлично подходил под каждого обладателя автомобиля.
Штатный аксессуар, обладая большим весом, имеет ряд преимуществ:
Основные плюсы и минусы облегченного маховика
Чтобы увеличить динамику разгона, и устанавливают спортивные маховики. В таком случае силовая установка будет вращать более легкий узел, благодаря чему происходит очень быстрый набор оборотов мотором. При установке легкого маховика улучшается разгон, но появляются следующие негативные стороны:
Как говорят настоящие эксперты: нельзя мешать налаженному механизму работать. Каждый автомобиль оснащен конкретной деталью, с нужной массой и конкретными характеристиками. Поэтому улучшать та уже нечего. Уменьшить время разгона на внедорожниках и больших седанах нет резона. Если разговор зайдет о купе, тогда спортивный маховик будет весьма уместен, так как улучшит динамику и время разгона.
Если автовладелец решит установить на свой автомобиль такой маховик, тогда он столкнется с рядом проблем:
Те, кто обладает динамичным характером стиля езды, спортивная деталь подойдет хорошо. Для этого нужно выбрать аксессуар, которая будет легче обычной, желательно сделанная из алюминиевых материалов. Такой аксессуар встречается в специальных ателье, занимающихся тюнингом. Стоить такой тюнинг будет около 2000 рублей. И это при том, что всю процедуру замены владелец будет проводить сам.
Перед тем, как устанавливать спортивный аксессуар, нужно как следует изучить характеристики этой модели. Самый главный фактор, которым должна обладать действительно хорошая деталь – это прочность. Нежелательная поломка маховика во время эксплуатации на высоких оборотах может привести к сильным повреждениям силовой установки, элементам коробки передач, а также деформациям кузова. В связи с этим, установка спортивного маховика дело очень решительное. Поэтому вся ответственность за его последующую работу лежит только на автовладельце.
Как же выбрать правильную деталь?
Если владелец все-таки решился приобрести и установить на свой автомобиль облегченный маховик, тогда нужно внимательно прочитать все необходимые рекомендации, которые помог выполнить действительно качественную покупку. На заводе облегченный маховик делают путем использования облегченных сплавов, либо же снятием лишних частей детали. Поэтому, перед покупкой, важно изучить с какой части удаляли материал. Никак нельзя покупать маховик, у которого центральная часть хоть немного, но вырезана. Центр должен быть полностью укрепленным.
Если центральная часть облегченной детали удалена, тогда имеются все возможности срыва, в результате которого остатки детали могут застрять и в салоне. Деформированный спортивный аксессуар сразу же разлетается на мелкие кусочки, которые способны без каких-либо вопросов пробить тонкий металл кузова. А это может привести к очень серьезным травмам водителя.
Какой вывод нужно сделать?
В статье были конкретно описаны все плюсы и все минусы установки спортивной детали. Как заключение, следует выделить, что свой выбирать лучше детали, которые изготовлены из алюминия. Все объясняется тем, что уменьшают вес путем использования более легких материалов, а не уменьшения количества материала на квадратный сантиметр, что уменьшает прочность в разы.
Если же такие маховики вас не интересуют, и выбор пал на стальные детали, тогда лучше обратить свое внимание на тот факт, что металл должен быть вырезан максимально близко к раю детали. Это при том, что центральная часть должна быть максимально оснащена металлом.
Видео
Что дает облегченный маховик и как правильно его установить
Существует много мнений о целесообразности установки облегченного маховика на автомобиль, одни видят в этом много плюсов, другие же наоборот, приводят много контраргументов, которые трудно оспорить.
Облегченные маховики устанавливают не только на спортивные или тюнингованные автомобили, но и на отечественные вазы или другие авто, а вот в чем здесь суть и почему это делают поговорим дальше.
Чем характерен облегченный маховик
Облегченный маховик, это изделие из которого было извлечено определенное количество металла.
К примеру, многие автовладельцы ВАЗ из серии классика, облегчают свой маховик на полтора, два, а то и 3,5 килограмма. При этом заводской вес устройства около 7,5 кг.
При последнем варианте изделие будет весить около 4 кг и считается, что это предел для вазовских автомобилей, так как выход за него в меньшую сторону может повлиять на прочностные характеристики самого маховика. Рисковать не стоит. Хотя при правильном подходе вес изделия на ВАЗе можно уменьшить до 3 кг, но про это дальше.
Но обычно на вазовских моделях вес маховика уменьшают на 1,5 кг, что не может негативно сказаться на его прочностных характеристиках.
Но не так все просто, как кажется, тут есть много подводных камней, про которые важно знать.
Сколько мощности забирает на себя обычный маховик
На любом автомобиле, неважно грузовом или легковом, маховик является неотъемлемой составляющей системы запуска мотора.
Именно благодаря этому устройству вращательный момент от бендикса стартера передается на коленвал.
Но после того, как автомобиль завелся маховик не останавливается, а продолжает вращаться, так как постоянно соединен с коленвалом.
Имея определенный вес, при наборе скорости, он забирает часть мощности от двигателя. И чем больше изделие весит, тем больше мощности уходит. Как правило, это 2 – 3%.
Особенно такая картина наблюдается на высоких оборотах работы мотора, уходящих за отметку 4 тыс. в минуту.
Казалось бы, это конструкторская недоработка, которая требует технического решения, но не так все просто. Оказывается, в этом есть и свои плюсы.
Дело в том, что маховик во время вращения, забирает на себя много опасных колебаний от побочных процессов, происходящих в моторе, которые трудно учесть при конструировании последнего.
По сути, колебания не уходят в кузов автомобиля, а гасятся, что немаловажно.
Во время запуска агрегата и на высоких оборотах маховик переносит большие нагрузки, поэтому при изготовлении в него закладываются такие показатели, как стойкость к слому, кручению и большим нагрузкам.
Поэтому весить изделие может в пределах от 6 до 9 кг, в зависимости от того на какой модели авто установлено и какой у нее мощности агрегат.
Маховик в роли энергетического аккумулятора
Устанавливают тяжелые маховики на обычные, пользовательские автомобили с серийными моторами еще по одной причине – они выполняют функцию энергетического аккумулятора.
По причине того, что у стандартного мотора обороты небольшие, а передача мощности происходит в очень узком диапазоне, даже вращение его на холостом ходу затруднено.
Эту ситуацию исправляет тяжелый маховик, который за 50 0 поворота колен вала вбирает в себя достаточно энергии чтобы потом по инерции дальше раскручиваться и помогать двигателю.
Это же свойственно и для работы агрегата на низах. Т.е. тяжелое устройство на моторах, у которых рабочие обороты в пределах 2,5 – 4 тыс., а холостые – от 0,8 до 1 тыс. играет положительную роль и облегчать его не стоит если параллельно не вносить конструкторские изменения в другие элементы мотора.
Взаимосвязь с ГРМ
Следующая особенность заключается в том, что маховик напрямую завязан с газораспределительным механизмом.
Если на серийном моторе стоит обычное тяжелое изделие, как в нашем случае, и серийный, не тюнинговый, ГРМ, который обеспечивает хорошее наполнение цилиндра и крутящий момент на низких оборотах – двигатель работает в обычном режиме.
Но если на обычном моторе заменить тяжелый маховик на легкий аналог, то получится что для низов инерционной энергии изделия не хватит чтобы машина плавно двигалась в обычном режиме, так как цилиндры топливной смесью будут наполняться плохо.
Но в то же время высокие обороты у стандартного мотора не появятся потому что механизм газораспределения будет сразу же задавлен и как в первом случае тоже не будет успевать качественно наполнять цилиндры топливной смесью.
Поэтому выбор маховика и степень его облегчения будет напрямую зависеть от ГРМ, т.е. от того, в каком скоростном режиме будет работать двигатель.
Если же наоборот, установить тяжелый маховик и тюнингованный широкий распредвал, то о качественных низов у мотора можно забыть. Высокие обороты, при этом, тоже будут плохие так как мотору придется вращать большую массу моховика и это создаст препятствие для качественного наполнения цилиндров.
Поэтому скоростной режим моторов прежде всего зависит от механизма газораспределения и уже под этот ГРМ подгоняются все остальные детали, включая и вес маховика.
Тут все зависит от конкретной компоновки впускного и выпускного трактов, ширины фаз газораспределения, количество и диаметр клапанов и так далее.
Нужен ли облегченный маховик на форсированном двигателе
У форсированного двигателя рабочий режим работы варьирует в пределах 6 – 7 тыс. оборотов. На таких частотах тяжелое изделие является большим препятствием, ведь такую массу нужно быстро проворачивать.
Облегченное же изделие плюс вращение тяжелого коленчатого вала на больших оборотах будет достаточным чтобы на инерции поддерживать стабильное вращение мотора.
Поэтому в данном случае тяжелый маховик будет лишним, его можно облегчать.
При этом на форсированном моторе уже был проведен комплекс мероприятий по его тюнингу.
Особенности установки облегченного устройства на автомобили ВАЗ
Установка только облегченного маховика на любую вазовскую модель не даст заметного прироста мощности, хотя динамика набора скорости безусловно увеличится.
Перед самой установкой желательно сделать тюнинг газораспределительного механизма, только тогда он позволит хорошо наполнять цилиндры на частотах в пределах 7 – 8 тыс. об/мин.
По сути, при таком тюнингованном ГРМ маховик уже будет не нужен, но так как его полностью выбросить нельзя, его можно спокойно облегчить до 3 кг, и он будет хорошо себя показывать. Но холостой ход на таком агрегате будет уже в пределах 2 – 2,5 тыс. об/мин.
Можно сделать и меньше, но мотор в данном случае будет работать неустойчиво и не в своем режиме, может перегреться поршень и прогореть.
Плюсы и минусы облегченного маховика
Итак, давайте подведем небольшой итог, так в чем же плюсы облегченного маховика по сравнению с обычным, и каковы его минусы.
Какие изделия опасно покупать
На авторынке представлен широкий выбор облегченных маховиков. Если вы занимаетесь спортивной ездой или дрифтингом, то не стоит покупать изделия весом до 3 кг. Почему?
Обычно для облегчения маховика:
Как правило, основный способ первый, но в любом случае важно не переборщить с количеством снятого металла.
На гонках или дрифтинге постоянно работает сцепление и в результате трения в зоне маховика возникают сумасшедшие температуры. По этой причине тонкий металл устройства может не выдержать и его попросту поведет или оно разлетится.
Разлетевшийся маховик может оторвать корзину сцепления, разорвать колокол, может отлететь стартер. Поэтому тут нужно находить компромисс между сильно облегченным устройство и его надежностью, и безопасностью.
Итак, максимум что даст облегченный маховик, установленный на обычный автомобиль, к примеру, ВАЗ классика, со стандартным мотором, это прирост мощности не более чем на 2%.
Но при этом возможна нестабильная работа двигателя на холостом ходу и низах, так как инерции изделия уже будет не хватать для полноценной работы газораспределительного механизма. Да и с высокими оборотами тут тоже не все гладко (читайте выше).
Вносить изменения в двигатель целесообразно при условии, что его мощность возрастет хотя бы на 20%, а для этого нужно проводить комплекс мероприятий по тюнингу, одно из которых и будет — облегчение маховика.
В статье изложено лично наше мнение, оно может отличаться от вашего, поэтому ждем ваших комментариев.
Облегченный маховик: конструкция, преимущества и недостатки, выбор для авто и замена своими силами
Облегченный маховик создан для улучшения динамики машины на высоких оборотах. В принципе его можно установить на штатный двигатель, но только после динамической балансировки в сборе на коленвалу вместе с корзиной сцепления и регулировки газораспределительного механизма.
Назначение тюнинга двигателя
Необходимость облегчить маховик возникает по следующим причинам:
Например, в мощных ДВС стоят тяжелые валы, инерции которых в принципе достаточно, чтобы «сдернуть» КШМ из ВМТ, даже без участия маховика.
По этой причине обтачиваются штатные и покупаются облегченные диски с зубчатыми венцами из стали и алюминиевых сплавов разных конструкций.
Однако после замены без балансировки коленвала в сборе и регулировки механизма газораспределения можно получить противоположный эффект – нагрузить двигатель в обычных режимах, что приведет к выработке КШМ, коленвала, сцепления и прочих взаимосвязанных узлов машины.
Без углубления в теорию механики и динамики можно примерно вычислить эффект от снижения массы маховика, например на 1,5 кг для машины весом 0,9 т со стандартным двигателем (обороты 3000 – 6000) для разгона до 150 км/ч:
В сумме облегченный маховик сэкономит 16 кДж кинематической энергии, то есть 2% с небольшим. Для спортивных машин и ДВС с высокими рабочими оборотами эффект значительно выше.
Внимание: Следует понимать, что на малых скоростях движения и в режиме холостого хода ДВС возможны проблемы.
Конструкция облегченного маховика
Технически обосновал, что дает облегченный маховик спортивным автомобилям, двукратный чемпион-раллист Э. Г. Сингуринди. До сих пор конструкция облегченного маховика «по Сингуринди» остается эталоном, но только с учетом конструкции всего двигателя и сцепления.
Внимание: Для водителей-новичков и пользователей, предпочитающих плавный стиль вождения, облегченный маховик не нужен в принципе. Данное руководство предназначено для профессионалов или уверенных пользователей, как минимум.
За счет чего снижается вес?
Тюнинг собственными силами в 85% случаев невозможен, так как необходима достаточно высокая квалификация сварщика, наличие стенда для динамической балансировки коленвала в сборе, поэтому производители выпускают для опытных пользователей облегченный маховик двух типов:
Стандартные маховики весят 6 – 13 кг, облегченные модификации 4 – 2,8 кг (реже 2,5 кг). Замена штатной детали на облегченный маховик производится только в комплекте со сцеплением, поэтому важно, чтобы посадочные отверстия корзины совпадали.
Дюралевый облегченный маховик имеет плюсы и минусы:
У чугунного и стального маховика ситуация прямо противоположная – высокая износостойкость, низкая механическая прочность возле зубчатого венца.
«Лишний» металл снимают с изделия несколькими способами:
Сингурдини начинал свои опыты в советские времена на двигателях «Жигулей» и 412 «Москвичей». Позже доказал, что облегченные маховики могут эксплуатироваться на тяжелых легковых машинах (ГАЗ, внедорожники) без снижения комфортности старта и на малых оборотах.
Основным условием является обработка (стачивание) стенки маховика, на которой расположены посадочные отверстия для корзины сцепления, до размера (толщины), не меньше диаметра внутренней резьбы. Например, если корзина крепится болтом М8, стенка должна быть минимум 8 мм. В противном случае на высоких оборотах тело детали может быть срезано крепежом.
На что влияет изменение конструкции?
Эксплуатация облегченного маховика по ощущениям добавляет мотору мощности. На самом деле после обтачивания детали своими руками на малых оборотах расходуется на 2% меньше кинетической энергии. Зато при увеличении оборотов экономия наблюдается уже в геометрической прогрессии.
Новичку сложно тронуться с таким маховиком в гору и преодолеть «лежачего полицейского». Для профессионала на низких оборотах придется чаще выжимать акселератор, зато при их увеличении комфорт и динамика резко повышаются.
Замена штатного маховика облегченным
После принятия принципиального решения – стоит ли давать машину в тюнинг на СТО или производить модернизацию собственными силами, придется демонтировать штатный маховик, выбрать облегченный вариант по характеристикам или изготовить деталь самостоятельно. Затем демонтировать узел, заменить маховик вместе со сцеплением, произвести динамическую балансировку и регулировку газораспределительной системы.
Выбор по характеристикам
Покупая готовый маховик двигателя со сниженным весом, необходимо учесть расположение отверстий под корзину сцепления, диаметр, количество зубьев и конструкционный материал детали.
Изготовление своими силами
Как минимум, для этого необходим токарный станок и квалифицированный токарь. Рекомендуется использовать схему, чертеж и рекомендации Сингуринди:
Готовое изделие устанавливается на коленвал для последующей динамической балансировки.
Демонтаж
Перед тем, как облегчить маховик собственными силами, следует понимать, что для этого придется демонтировать несколько узлов и механизмов:
Работы удобнее производить на подъемнике, в крайнем случае, на яме с вывешиванием на домкрат для демонтажа переднего колеса с водительской стороны.
Установка облегченного маховика
Величина силы инерции на коленчатом валу ДВС зависит от веса/угловой скорости шатунов и противовесов. После обточки маховика угловая скорость возрастает, поэтому сила инерции так же увеличивается, а противовесы остаются штатными.
Существует два варианта:
Внимание: Требуется точный расчет, сколько «лишних» граммов убрать из веса шатуна. Иначе, эффект получится противоположным – снижение ресурса КШМ и ДВС в целом.
Если происходит обточка элементов коленвала, эта деталь вначале балансируется на динамическом стенде отдельно, затем на нее надевается маховик и корзина сцепления.
Балансировка
Обычно учитывают вес снятого с поверхности заготовки конструкционного материала – 35% в среднем. Точнее вес внешнего диаметра облегченного маховика снижается на 500 – 700 г/мм. На некоторых авто существует выбор нескольких типоразмеров сцепления, поэтому нужно учесть:
Чтобы не дать разбалансированной детали разрушить подшипники и КШМ, коленвал балансируется на стенде в сборе.
Регулировка механизма газораспределения
В теории ДВС клапаны должны срабатывать при нахождении поршня в мертвых точках ВМТ и НМТ, соответственно. Однако на высоких оборотах время прохождения поршнем мертвой точки исчисляется тысячными долями секунды, поэтому цикл очистки камер сгорания от остаточных продуктов и наполнение их новой смесью будет неизбежно запаздывать.
Бортовой компьютер получает с датчика коленвала реальную информацию о пространственном положении поршней, но корректирует ее для инжекторной системы с учетом показаний датчика оборотов, то есть дает нужные параметры опережения или запаздывания, соответственно.
Другими словами, впускной клапан срабатывает с опережением ВМТ на 10 – 32 градуса, закрывается с опозданием на 40 – 85 градусов относительно НМТ. Аналогичные параметры выпускного клапана составляют 40 – 70 градусов опережения НМТ и 10 – 50 градусов запаздывания ВМТ, соответственно.
Кроме того, важно понимать, зачем между элементами клапанного привода используются зазоры:
Облегченный маховик сбивает регулировки ГРМ, рассчитанные на другой момент инерции этой детали. Происходит запаздывание или опережение зажигания, теряется смысл тюнинга ДВС. Регулировку ГРМ лучше производить в СТО, а не гараже, у специалистов, обладающих необходимой квалификацией и оборудованием.
Таким образом, замена штатного маховика облегченным вариантом подходит исключительно для опытных пользователей, в идеале – на автомобилях с высокооборотными двигателями. Тюнинг по умолчанию стоит дорого, так как необходима разборка сцепления, КПП (частично), мотора (частично), балансировка коленвала динамическая, затем узла в сборе с маховиком, и окончательная с присоединенной корзиной сцепления на специальном стенде.