для чего нужен облегченный маховик
ЗАЧЕМ СТАВЯТ ОБЛЕГЧЕННЫЙ МАХОВИК?
Очень познавательная статья!
• Много всяких мнений существует по поводу облегченных маховиков. Кто-то говорит, что облегченный маховик – это пустая безделушка и лишняя трата денег. Кто-то доказывает себе и окружающим, что облегченный маховик добавил его автомобилю небывалую прыть. Давайте попробуем внести хоть какую-то ясность в этот вопрос. Почему же так по-разному все относятся к облегченному маховику, уже давно ставшему неотъемлемой частью спортивного (тюнингового) двигателя?
• Многие, пытаясь теоретически посчитать «приход» от облегченного маховика, бросают это «неблагодарное» занятие, загрузившись основами теоретической механики. Мы попробуем вычислить приблизительную разницу, упростив задачу и учитывая только инерционные составляющие облегченного маховика. Можно прикинуть разницу работ, совершаемых, скажем, при разгоне автомобиля с массой 900 кг и рабочим диапазоном двигателя 3000…6000 об/мин («околостандартный» двигатель) до скорости 150 км/ч.
• Примем разницу в весе маховиков до и после облегчения 1,5 кг. Это тот вес, потеря которого не сказывается на прочности облегченного маховика, и, что немаловажно, который можно удалить с максимального радиуса облегченного маховика. Удаление металла с мест, расположенных на небольшом радиусе, дает снижение прочности и незначительное понижение момента инерции. Это одна из причин, по которой разные облегченные маховики дают различный эффект или, вернее, иногда его отсутствие.
• Далее примем, что мы стартуем с 3000 об/мин и разгоняемся вплоть до 150 км/ч (41,7 м/с) на 1-й, 2-й, 3-й и 4-й передачах. Если у нас стандартная коробка передач, то диапазоны выглядят так: 1-я передача 3000…6500 об/мин, переключение на 2-ю передачу на 3500…6500 об/мин, переключение на 3-ю передачу на 4500…6500 об/мин (VА = 132 км/ч), переключение на 4-ю передачу на 4500…5100 об/мин (VА = 150 км/ч).
• Работу, совершенную по разгону автомобиля (инерционная составляющая), можно выразить через разницу кинетических энергий:
А = Ek(v=150)—Ek(v=0) => (M*V2)/2
Получаем:
EK =(900*41,72)/2=781,3 кДж
• Теперь посчитаем, какую энергию затрачивает двигатель на то, чтобы раскрутить «лишнюю» массу маховика, т.е. наши 1,5 кг. Очевидно, что энергия эта будет равняться сумме работ на каждой передаче:
∑А=А1+А2+А3+А4
где А1 = Еk(при 6500)—Еk(при 3000)
А2 = Еk(при 6500)—Еk(при 3500)
А3=Еk(при 6500)—Еk(при 4500)
А4=Еk(при 6500)—Еk(при 5100)
• Кинетическая энергия вращающегося тела (облегченного маховика) вычисляется таким образом:
EKmax =(JM*w2)/2
где JM – момент инерции облегченного маховика,
w – угловая скорость, p*n/30
• Под JM мы будем подразумевать не момент инерции облегченного маховика, а только тех 1,5 кг, которые мы лишили нашу деталь – облегченный маховик.
• Если учесть, что съём металла для двигателей 08-10 семейства, при изготовлении облегченного маховика, происходит на радиусе около 140 мм, то:
JM = 1,5 х 0,142 = 0,294 кг
w(при 6500) =680,7 (с-1)
w(при 5100)=533,8 (с-1)
w(при 4500)=471 (с-1)
w(при 3500)=366 (с-1)
w(при 3000)=314 (с-1)
Еk(при 6500)=6811 (Дж)
Еk(при 5100)=4188 (Дж)
Еk(при 4500)=3261 (Дж)
Еk(при 3500)=1969 (Дж)
Еk(при 3000)=1449 (Дж)
SА=16377 (Дж) или 16,38 (кДж)
— А это, как ни крути, 2,1% от работы затрачиваемой на разгон массы автомобиля.
• Причем это существенная экономия работы (2,1%) только за счет облегченного маховика, а ведь есть еще другой прием в спортивном и тюнинговом двигателестроении – облегчение коленвала.
• Понятно, что расчет не учитывает силы сопротивления дороги и воздуха, которые начинают значительно сказываться с ростом скорости. Однако, он позволяет оценить примерный эффект не на словах. Дальше каждый сам для себя решает необходимость установки облегченного маховика на собственный автомобиль.
• Также, следует учесть, если произвести расчеты облегченного маховика для более высокооборотного двигателя (
9000 об/мин), то можно увидеть, что влияние лишнего веса на маховике сказывается более значительно (квадратичная зависимость).
• Важно не забывать одно: все доработки, связанные с силовым агрегатом, начинают «хорошо работать» только при грамотной комбинации деталей и качественном их монтаже. И еще необходимо помнить – все изменения должны производиться не в ущерб безопасности автомобиля, в качестве примера можно привести бездумное облечение маховика, снижающее его прочность и надежность. Такие облегченные маховики часто встречаются на нашем рынке.
• НЕ НАДО ПЫТАТЬСЯ ОБМАНУТЬ СУДЬБУ, УСТАНОВКА ОДНОГО ЛИШЬ МАХОВИКА ВАМ НИ ДАСТ РОВНЫМ СЧЕТОМ НИЧЕГО, ТЕМ БОЛЕЕ НА СТАНДАРТНОМ МОТОРЕ.ВЫ ВЫИГРАЕТЕ В РАЗГОНЕ, НО ПОТЕРЯЕТЕ В ТЯГЕ!
• Для лиц пытающихся доказать, что маховик ухудшает характеристики авто и особенно турбо авто, напомню, менять нужно не только маховик, но и сцепление с коробкой.
Облегчённый маховик, зачем?
Как известно есть 2 мнения насчёт этой темы — одни говорят что это самый бесполезный элемент тюнинга, другие утверждают что это must have. Я отношусь к другим)
У меня порой спрашивают зачем мне облегчённый маховик, поменялось ли что-то. Отвечаю.
Вес сток маховика почти 7.5 кг.
облегчённого от MWR 4кг.
Могу отметить следующие изменения:
— Чёткая реакция машины на нажатие педали газа. В любом режиме работы мотора, будь то низкие передачи или высокие, обороты реагируют достаточно остро во всём диапазоне. На стоке отзыв был однозначно тупее.
— Действительно комфортное переключение на пониженную передачу, без рывков и дёрганий. Обороты взвинчиваются моментально.
— Двигатель легче раскручивается. Достаточно лёгкого нажатия на тапку как обороты взлетают. Это особенно актуально на низких передачах.
Читал я где то в автосрачах чьи-то серьёзные расчёты на тему лишних инерционных масс на коленвале (тяжёлый маховик vs облегчённый). Практического прироста показателей в повседневной езде по пробкам он не даёт, даже наоборот, приходится больше подгазовывать чтоб тронуться. Но в заезде на 402м, машина с облегчённым маховиком приходит на полкорпуса-корпус быстрее чем совершенно идентичная с тяжёлым (стоковым). Не знаю насколько верно это. Подводя итог хочу сказать что эта деталь не даёт какго-то прироста показателей. Очевидно что такой ништяк даёт некоторую эластичность при переключениях трансмиссии, что очень важно на кольце. То есть можно бросить сцепление с меньшими ударными нагрузками.
В общем мне на моей атмо тошниловке очень комфортно с таким маховиком, на сток вернуться не хочется. Порулил недавно полностью стоковой GTшкой. Разница есть, особенно ощущается при переключениях короткоходной кулисой в режиме городской зажигалки.
Готовимся к сезону #6: Облегченный маховик Fidanza / Зачем нужен облегченный маховик
Я снова закупил очередную порцию тюни, а значит, время продолжать рубрику «Готовимся к сезону», которая уже собрала приличное такое комбо из шести постов включая этот. И самое интересное — несмотря на мои слова в прошлом посте о том, что после следующего поста уйду надолго в затишье по причине отсутствия финансов, все сложилось несколько иначе, чем я предполагал, и поэтому комбо постов «Готовимся к сезону» все еще продолжается 🙂
На этот раз вашему взору предстает легкий маховик Fidanza, приобретенный мной за скромные 7400р. Цена не кусачая, состояние — фрикционная пластина себя чувствует хорошо и вся гладенькая, зубчики в норме, а вот по самому маховику присутствует куча мелких коцок. Уж не знаю что с ним случилось, что его так закоцало; и меня интересует теперь следующее: есть ли вероятность того, что такие маленькие коцки могут нарушить баланс маховика и немного сместить центр тяжести? ТК Энергия, к слову, снова облажалась с весом, указав «1кг», как это было в случае со спойлером; и на этот раз еще и с объемом натупили; поэтому за доставку я отдал всего 200р. Спасибо человеческому фактору за дешевую доставку 😀
Взял себе данную приблуду я не просто потому что захотелось (хотя и поэтому тоже), а скорее по нужде, ибо тяжелый маховик в кольце требует от водителя повышенного внимания к переключениям, создает неудобства из-за своей большой инерции и замедляет переключения, особенно при понижении. Такая вещь, как легкий маховик, имеет как свои плюсы, так и минусы; и нужен ли он вам — зависит от того, как вы ездите и для чего используете машину. Каждый первый сракер итак давно все знает, но для тех, кто не в теме — давайте попробуем разобраться в основных преимуществах и недостатках тяжелого и легкого маховика:
Облегченный маховик VS Сток
Для начала, вот масса наших маховиков:
Fidanza — 3.7кг
Сток — 8.4кг
Как видно из чисел, Фиданза более чем вдвое легче стока.
Перед тем, как мы начнем говорить о плюсах и минусах, нужно понимать за что вообще отвечает маховик в автомобиле. Думаю, здешним людям не нужно много рассказывать об элементарных вещах, поэтому просто отмечу, что маховик отвечает за накопление и сохранение энергии от двигателя за счет инерции, создаваемой своей массой. Эта накопленная маховиком энергия и позволяет нам, к примеру, без проблем тронуть машину с практически холостых оборотов. Соответственно, увеличивая или уменьшая массу маховика, мы увеличиваем или уменьшаем количество запасаемой им энергии.
Почему стандартные маховики являются достаточно тяжелыми — понятно. Чтобы был комфорт передвижения в городских условиях: накопленная маховиком энергия позволяет легче трогаться с места, а также заставляет обороты после выжима сцепления слегка «зависнуть» и опускаться медленно, чтобы у водителя было достатчно времени неспешно включить передачу. Но увеличение массы маховика не проходит без побочных эффектов. Большая инерция от маховика доставляет неудобства при очень активной езде, где переключения должны быть не вальяжными, а быстрыми, четкими и при всем этом плавными. Лишняя энергия от маховика заставляет обороты слишком медленно повышаться при перегазовках и слишком медленно опускаться при переключениях вверх; а также добавляет сильное сопротивление при попытке механически сравнять скорость вращения двигателя и колес (это происходит в случае если водитель не угадал с оборотами при перегазовке на понижении, и, в результате, машина либо клюет носом, либо ее резко подбрасывает вперед — в обоих случаях происходит нежелательная дестабилизация). Подводя итог — увесистый маховик является оптимальным выбором для повседневной езды, но несколько усложняет жизнь в боевых условиях.
Облегченный маховик же хуже предназначен для повседневной езды в городских условиях, ибо его запаса энергии недостаточно, чтобы так же легко трогать машину с места (в пробочках будет не комильфо); а переключаться всегда придется весьма активно, чтобы не проворонить момент, когда обороты, которые полетят камнем вниз стоит только выжать сцепу, упадут ниже нужного. Но облегченные маховики для повседневной езды и не делаются — а делаются они для чего? Правильно: конечно же, для жогова! И для любителей погонять они имеют ряд преимуществ по сравнению со стоком; главное из которых — это возможность быстрее переключаться за счет существенно более быстрого отклика оборотов двигателя на действия водителя. Поскольку инерция свободного вращения двигателя ниже, обороты при выжатой сцепе быстро падают и так же быстро набираются, что является отличным подспорьем при переключениях на пониженную в боевых условиях при помощи техники «пятка-носок»; и в целом сокращает время, проведенное с выжатой сцепой без передачи момента с двигателя на колеса, поскольку сцепу можно будет бросать быстрее. Также, вторым большим плюсом облегченного маховика является меньшая цена за ошибку при подгадывании оборотов под пониженную передачу — меньше энергии на маховике означает меньше энергии, переданной на колеса при попадании мимо нужных под передачу оборотов; соответственно, дерганье и дестабилизация авто будут не так сильно выражены. Еще одно преимущество — это какое-никакое, а облегчение. К примеру, в моем случае от установки маховика Fidanza заместо стока я выиграю почти пять кило веса. Мелочь, а приятно. В общем и целом; облегченный маховик — идеальный вариант для любителей погонять, которые хотят ускорить и упростить свои переключения в боевом режиме; но в повседневной езде может появиться дополнительный дискомфорт.
В итоге, плюсы и минусы каждого варианта выглядят следующим образом
Сток:
+ Комфортное передвижение в городских повседневных условиях
+ Легче тронуть машину с места
+ Позволяет переключаться неспеша
— Обороты растут и падают слишком медленно для активной езды
— Переключения в целом отнимают больше времени
— Переключения требуют слишком много внимания, ибо:
— Очень сильно ощущаются ошибки при перегазовке
— При перегазовке техникой «пятка-носок» пятку приходится немного задерживать на педали газа (если просто быстро нажать, то оборотов набранных не хватит), либо же приходится утапливать пятку очень глубоко, и из-за этого неудобно дозировать носком тормозное усилие
— Сцепу отпускать зачастую приходится слишком плавно и долго, ибо нужно как-то «размазывать» лишний момент от маховика для предотвращения толчка
Облегченный:
+ Быстрые переключения, чуть меньше времени придется проводить с выжатой сцепой
+ Саму сцепу можно кидать увереннее и быстрее, не боясь при этом получить существенный толчок из-за непогашенного момента маховика
+ Быстро набираются и падают обороты двигателя
+ Меньше цена ошибки при перегазовке
+ Небольшое облегчение
— Сложнее трогаться с места, нужно добавлять больше газа (что приводит к ускоренному износу сцепления)
— Переключаться быстро облегченный маховик не только позволяет, но и обязывает (ввиду быстро падающих оборотов)
Если про что-то забыл, напишите в комментариях.
Пока я на мели и денег нет даже чтобы поставить себе тюнь, которую я приобрел; поэтому поделиться своими ощущениями от езды на нем я пока что не могу. К тому же, возможно, во мне просто заговорил параноик, но я слегка беспокоюсь за возможное небольшое нарушение баланса маховика из-за мелких коцок на нем (см. фото ниже). Может, кто-нибудь подскажет есть ли смысл из-за этого париться или это — ерунда; ну и заодно если кто знает где у нас в Красноярске можно проверить баланс маховика и отбалансировать его в случае на то необходимости — скажите. Кустарный тест проводить пытался; мне маховик нормально зафиксировать негде, вывешивал абы как — и вроде нет явного смещения центра тяжести, маховик не стремится какой-либо стороной вниз сползти; так что думаю, что все с ним окей, но, как говорится, лучше перебдеть, чем недобдеть; и не хотелось бы получить лишние перегрузки на мотор, крутящийся за 8 тысяч оборотов.
Скоро напишу еще о парочке приобретенных мной интересных вещей, ну а пока — спасибо за чтение и удачи на дорогах!
Облегченный маховик
Облегченный маховик – разница в весе по сравнению со стандартным маховиков 1,5 — 2 кг. Это тот вес, потеря которого не сказывается на прочности облегченного маховика, и, что немаловажно, который можно удалить с максимального радиуса облегченного маховика.
Многолетний опыт автогонок во всех классах и формулах, бесспорно доказал, что снижение массы вращающихся компонентов уменьшает их момент инерции и таким образом увеличивает ускорение. А разве не для этого вы и занимаетесь тюнингом?
При использовании на дорожном автомобиле, облегченного маховика будет экономия топлива, особенно в режиме спортивной езды. Поскольку требуется меньше энергии, чтобы разогнать автомобиль, вы тратите меньше бензина.
Устанавливая облегченный маховик на ваш автомобиль, вы снижаете нагрузку на другие детали, в том числе и на коленвал, сцепление, коробку передач.
Уменьшая разницу моментов инерции при переключении вы повышаете износостойкость соответствующих компонентов. Для коленвала это уменьшение скручивающего момента и вибрационных нагрузок. Для сцепления это уменьшение тепловых и истирающих нагрузок. Ну а для коробки передач это уменьшение нагрузок на синхронизаторы.
Фактические ощущения от установки: двигатель крутится легче, и быстрее достигает максимальных оборотов, немного улучшается динамика разгона.
Прост в установке, не требует ни каких дополнительных доработок.
Как работает легкий маховик?
Что дает легкий маховик? Вопрос, на который можно ответить очень просто и чуть сложнее. Простой ответ: он вносит вклад в общее облегчение авто. Но это и так всем понятно и конечно Вас интересует более сложный ответ, в котором я постараюсь на пальцах объяснить физику «прихода» от установки легкого маховика и эту же логику можно будет отнести ко всем вращающимся деталям так или иначе связанным с двигателем.
Так как же работает легкий маховик и что он дает? Автомобильное сообщество тут делится на 2 группы. Первая говорит, что выходная мощность увеличится, а вторые говорят, что не увеличится! Кто прав? На самом деле обе группы правы!))) (неожиданно правда?)
Если мы поставим машину на диностенд с легким маховиком, а за тем ее же с стандартным, то в результате мы не увидим разницы. Естественно, вы сразу подумаете, что легкий маховик — это пустая трата денег (ведь он ничего не дал). НО ПОДОЖДИТЕ, не все так просто! Диностенд показывает максимальную мощность при постоянном значении оборотов и он не показывает, что происходит с выходной мощность ДВС в реальных условиях… а реальные условия для ДВС — это ускорение! Далее и везеде слово «ускорение» будет носить ключевое значение в данной статье. Если бы ДВС ускорялся на дино стенде (например не менее 2000 об/мин за одну секунду), то мы бы получили на выходе значение максмальной мощности на 20-25% меньше, чем при постоянном значении скорости вращения двс.
Данный эффект связан с тем, что при ускорении двигатель разгоняет не только общий вес машины, но и свои «внутренности», которые ему так же необходимо разогнать (ускорить). Чать мощности двигателя тратится на ускорение скорости вращения своих собственных далеко не легких деталей. Именно по этой причине на диностенде при ускорении двс покажет меньшую мощность в сравнении с около постоянным значением оборотов!
Небольшое отступление. Я уже представляю, как вы строчите в коментах, что на диностенде двс ускоряется и тд) Скорость роста оборотов на диностенде очень низка. Т.е этим ускорением можно пренебречь! Фактически двс работает в стационарных режимах. Именно поэтому я говоря о постоянных оборотах.
Вернемся к нашим баранам. Следует помнить, что величина ускорения вращающихся деталей ДВС значительно превосходит величину ускорения остальных частей автомобиля. Отсюда уже можно сделать предположение, что при установке легкого маховика на его «раскрутку» (ускорение скорости его вращения) требуется меньше энергии, соответстевнно больше мощности будет доступно для ускорения авто в целом.
Дочитав до этого места вы уже строчите комент: «Пфф чувак, каким образом 5 кг с маховика могут оказать значимое влияние на ускорение машины весом 1400 кг? да я посрать схожу и то больше эффекта будет!»
Как это ни странно, но от посрать эффекта как раз будет меньше. И секрет тут кроектся в КПП! Вы же знаете, что величина ускорения на 1-й передаче больше, чем на 2-й, на 2-й больше, чем на 3-й и тд. Вспомнили школьную физику, систему блоков и тд) Кпп — это некий редуктор, который уменьшает массу машины в целом, которую разгоняет двс. И, например, на 1-й передаче масса машины для двигателя будет составлять всего какие-то 150 кг, а масса собственных внутренностей двс как была 20 кг так и осталась.
Теперь понятно, откуда берется приход при установке легкого маховика. Поставив легкий маховик вы взяли и на 1-й передаче более чем на 10% облегчили свою машину))))) По мере переключения на повышенные передачи эффект от облегчения снижается и полностью пропадает на высшей ступени кпп.
Небольшой пример расчетов.
Расчитыват мы будем относительные кинетические энергии вращающейся массы маховика в сравнении с фиксированной массой машины. Для каждой передачи мы рассчитаем относительный эффект.
Вводные:
1) Масса стандартного маховика 13 кг
2) Масса облегченного маховика 5 кг
3) Диаметр маховика 289 мм
4) Диаметр колеса 643 мм
5) КПП: гп — 3.25, 1 — 4.20, 2 — 2.49, 3 — 1.66, 4 — 1.24, 5 — 1.00, 6 — 0,82
6) Масса авто 1360 кг
Результат: (передача — примерное значение общего уменьшения веса машины при использовании облегченного маховика в сравнении с стандартным)
1-я передача — 160 кг
2-я передача — 75 кг
3-я передача — 40 кг
4-я передача — 30 кг
5-я передача — 25 кг
6-я передача — 18 кг
Зависимость эффекта от включенной передачи — еще одна причина, почему стандартный прогон на 4-й передаче на диностенде не показывает значимого эффекта.