Регистрация Войти
Вопрос

Каковы преимущества облегчённого маховика и почему они уже не являются облегчёнными?

В этом предыдущем вопросе объясняется, для чего нужен маховик и почему он необходим. Из этого объяснения следует, что для выполнения своей функции маховику нужна определённая масса. Однако для многих автомобилей (с точки зрения повышения производительности) «улучшением» является «облегчённый» маховик.



Уменьшение веса спортивного автомобиля — это нормальная практика, поэтому облегчённый маховик кажется хорошим выбором, но разве ему не нужна эта масса? Какие преимущества, кроме снижения веса, даёт модернизированный маховик? Если бы это было только хорошо, то заводской маховик уже был бы облегчённым, так в чём же недостатки?



Существует ли такое понятие, как маховик для тяжёлых грузов?



Сверхлегкий маховик



Сверхлёгкий маховик для Honda Civic
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/28561/what-are-the-benefits-of-a-lightweight-flywheel-and-why-arent-they-lightweight
1
+ Читать

23 Комментария

  1. Одна из причин, по которой облегчённый маховик может быть не лучшим решением для езды по городу, не упомянута здесь. Как и в случае с тормозами, вращающаяся масса обычного маховика обеспечивает лучший контроль нагрева, вызванного включением/выключением сцепления во время нормальной эксплуатации. Масса обычного маховика более термостабильна, чем у облегчённого. Это обеспечивает более долгий срок службы маховика. У облегчённого маховика больше проблем с перегревом и потерей сцепления после таких событий. Для гоночных команд это обычно не проблема, так как это запланированная замена, и маховик заменят гораздо раньше, чем уличный.

  1. Ответ cdunn's точен.



    Чтобы добавить немного (особенно для автомобилей), скажу, что в гоночном автомобиле часто требуется снизить обороты с 7000 до 5500 (или даже выше, в зависимости от двигателя) за долю секунды, чтобы переключиться на более высокую передачу. Особенно при высоких оборотах двигателя теряется много энергии (и это зависит от веса маховика).



    Чем легче маховик, тем быстрее упадут обороты двигателя, как только вы выжмете сцепление. Это палка о двух концах. Это не только позволяет вам переключать передачи быстрее, но и требует более быстрого и точного переключения. Время между выжиманием сцепления и переключением (при идеальных оборотах) сокращается, а окно возможностей для идеального переключения также уменьшается. Ваши обороты не будут просто медленно снижаться (давая вам достаточно времени, чтобы повозиться с рычагом переключения передач) — они упадут как камень, и вам нужно будет переключиться до того, как они упадут слишком низко (иначе вы получите резкий удар, когда снова отпустите сцепление).



    То же самое касается понижения передачи: резкое нажатие на педаль газа приводит к очень быстрому увеличению оборотов, но, опять же, вам нужно успеть переключиться в тот короткий промежуток времени, который для этого предоставляется.



    Пружины сцепления в гоночных сцеплениях обычно более жёсткие, поэтому несвоевременное переключение передач ещё сильнее нагружает автомобиль. Небрежное переключение не только сократит ваше время на трассе, но и навредит машине.



    Малый вес гоночного маховика также затрудняет трогание с места (после остановки). Во время гонки вы делаете это только один раз, а иногда и вовсе не делаете, если старт с хода. Во время поездок на работу вы делаете это целый день. Более тяжёлый маховик обладает гораздо большей инерцией. Когда вы плавно отпускаете сцепление после остановки, эта инерция помогает поддерживать стабильные обороты двигателя при увеличении нагрузки и даёт вам больше свободы в управлении дроссельной заслонкой, чтобы автомобиль двигался плавно.



    С гоночным маховиком вам никто не поможет: когда вы отпускаете сцепление после остановки, двигатель быстро глохнет (и останавливается), если вы не добавите топлива, чтобы поддерживать обороты. Но поскольку маховик очень лёгкий, если вы резко нажмёте на педаль газа до того, как сцепление начнёт включаться, двигатель сразу же разгонится до высоких оборотов. Вся эта процедура гораздо более чувствительна к лёгкому маховику (и жёсткому, схватывающемуся сцеплению). Ежедневная езда в таком режиме была бы настоящим кошмаром: пробки с остановками и движением взад-вперёд стали бы тренировкой для всего тела и умственным упражнением на концентрацию.


  1. Перефразируя Эйнштейна: всё должно быть максимально лёгким, но не более того.
  1. @J... Этот парень был очень дотошным, я сомневаюсь, что он выходил за рамки дозволенного на улице. Так что я понимаю, о чём ты.
  1. @dotancohen Я думаю, что если вы на улице выжимаете из шин максимум, то, скорее всего, пытаетесь попасть в тюрьму или что-то в этом роде. Подозреваю, что он ездит так, чтобы привыкнуть к ощущениям от сцепления и реакции двигателя, а не к управлению на высокой скорости.

  1. Физика гласит, что инерция вращения препятствует ускорению...



    Вот почему облегчённый маховик считается модификацией, повышающей производительность



    Меньшая вращающаяся масса = большее ускорение, при прочих равных условиях



    Но инерция вращения помогает двигателю стабильно работать на холостом ходу



    Это объясняет, почему производители изначально не выбирают более лёгкие маховики



    Если они выберут более лёгкий маховик, то для поддержания стабильности двигателя на холостом ходу придётся увеличить обороты, что приведёт к повышенному расходу топлива и снижению топливной экономичности. Для обычного автомобиля, для которого производительность не является приоритетом, такой подход не имеет особого смысла.





    Чаще всего тем, кто устанавливает более лёгкий маховик ради повышения производительности, приходится увеличивать обороты холостого хода, чтобы двигатель продолжал работать. Это особенно актуально для двигателей с меньшим количеством цилиндров и рабочим объёмом.

  1. Маховик обеспечивает вращение двигателя



    Инерция маховика прямо пропорциональна его массе.



    Первый закон Ньютона гласит: «Тело, находящееся в состоянии покоя, остаётся в покое, а тело, находящееся в движении, продолжает двигаться с той же скоростью и в том же направлении, пока на него не подействует неуравновешенная сила».



    Учитывая это, мотоциклетные двигатели, как правило, испытывают меньшее сопротивление инерции, чем большинство автомобильных двигателей, поскольку в них меньше цилиндров, сжимающих воздух, и (во многих случаях) степень сжатия ниже. Кроме того, на них меньше воздействуют силы сопротивления, связанные с кондиционерами и различными аксессуарами, которые есть в автомобильном двигателе.



    Вот отличный пост о маховиках.





    Маховики на мотоциклах часто используются в двух целях: они выполняют функцию генератора переменного тока.



    введите описание изображения здесь
    Изображение от KTM и MotoUSA



    Атрибуты



    Маховик меньшего веса позволит быстрее реагировать на подачу топлива от водителя благодаря меньшему весу и первому закону Ньютона.



    Атрибуты включают в себя




    • Более быстрое переключение


    • Долговечность трансмиссии


    • Для большей мощности требуется более высокая частота вращения на первой передаче из-за меньшей инерционной массы




    Предостережения



    Одно- и двухцилиндровые мотоциклы часто оснащаются противовесом, чтобы уменьшить вибрацию и дисбаланс, присущие двигателям с меньшим количеством цилиндров. Эти дополнительные компоненты увеличивают инерционную массу и тем самым снижают потребность в более тяжёлом маховике, поскольку сумма дополнительных компонентов составляет общую инерционную массу двигателя.


  1. @CortAmmon: я слышал, как один гонщик на дрэг-стрипе упомянул, что именно по этой причине он заезжает на трассу, а не буксирует машину. Я задавался вопросом, как уличные шины по сравнению с шинами для дрэг-стрипа повлияют на его уверенность, но не успел спросить его об этом.
  1. +1 за подробное объяснение того, что на самом деле означает «высокопроизводительные» детали. По сути, если бы я каждый день ездил на работу на настоящем гоночном автомобиле, это в лучшем случае раздражало бы меня, я бы, наверное, глох и получал всевозможные неприятные ощущения, а машина, скорее всего, вышла бы из строя.
  1. @nocomprende Да. Потому что в посте чётко сказано, что органическая диета и режим тренировок для автогонщиков — ключ к успеху. Особенно если учесть йогу и спиннинг, о которых подробно говорится в ответе.

  1. Основное преимущество меньшего веса маховика в гоночных автомобилях заключается в том, что уменьшенная масса позволяет двигателю свободнее набирать обороты. Снижение общего веса автомобиля на самом деле не является ключевым фактором, важнее то, что двигатель может быстро менять обороты.



    Возможность быстро менять число оборотов в минуту может означать более быстрое переключение передач, более быстрый выход на режим мощности и т. д. и т. п. Кроме того, автомобиль становится более чувствительным в управлении, поскольку ему не очень нравятся низкие обороты. На низких оборотах меньшая масса маховика означает, что вам нужно использовать дроссельную заслонку, чтобы поддерживать число оборотов выше того уровня, при котором маховик не справляется со своей задачей. Для гоночного автомобиля это не проблема. Для семейного водителя с механической коробкой передач это большая проблема.


  1. +1 за все компромиссы. Кроме того, из-за некоторых проблем с техническим обслуживанием моего автомобиля для поездок на работу я ездил на гоночном автомобиле в условиях прерывистого движения. Это тяжко — постоянно трогаться с места без помощи более тяжёлого маховика, который сглаживает процесс. Возможно, это хорошая практика для того, чтобы понять, как именно ведёт себя ваш автомобиль, но это морально истощает.
  1. @nocomprende Нет, кажется, я сказал, что ежедневное вождение гоночного автомобиля в условиях пробок и светофоров будет более утомительным и напряжённым занятием, чем то, которое может себе позволить обычный водитель. Вероятно, гонщику это тоже не доставит удовольствия.
  1. @nocomprende — Нет, он сказал: «... что приводит к большему расходу топлива и меньшей экономии топлива...», и это абсолютно верно, если не сказать излишне. Он ничего не говорил об экономии топлива.
  1. @Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2 Да, он сказал, что для облегчения маховика (что улучшает развесовку автомобиля и отзывчивость двигателя) необходимо увеличить обороты холостого хода. Многие физические системы можно смоделировать с точки зрения локальных пиков или впадин, в зависимости от того, как вы их расположите, и есть оптимальное сочетание двух противоречивых требований. Дальнейшее отклонение в ту или иную сторону ухудшает ситуацию. Таким образом, общий вес автомобиля зависит от наличия в нём всего необходимого и отсутствия всего ненужного. Если бы мы могли сделать так, чтобы автомобили весили 10 фунтов, разве мы бы уже не сделали это? «Лёгкий маховик» — это просто глупо.
  1. @nocomprende — я не вижу, чтобы Заид говорил об этом... мы упускаем что-то очевидное?
  1. @nocomprende где я это сказал?
  1. То есть повышение топливной экономичности снижает расход топлива?
  1. «Инерция маховика прямо пропорциональна его массе» — не совсем так. Это верно для двух маховиков одинаковой формы и размера, но маховик с большим радиусом (или с большей частью массы у края, а не в центре) обладает большей инерцией, поскольку мы говорим о вращательном движении, а не о линейном.
  1. Да, но в автомобилях обычно больше цилиндров и масса дополнительных устройств. Кондиционер, гидроусилитель руля и т. д.
  1. Разве у мотоциклов не более высокая степень сжатия, чем у обычных автомобилей?
  1. +1 за отличную информацию и, конечно же, за наглядное изображение. Я и не знал, что маховик мотоцикла также является генератором. Очень продуманная конструкция.
  1. В автоматической коробке передач нет маховика, просто к сведению.
Вы уже ответили на этот вопрос