Что такое маховик и как он устроен

Про двигатель и сцепление, соединяющее его с коробкой передач, знают, пожалуй, все автомобилисты. Но в курсе ли вы, что такое маховик в машине, который расположен между ними? А ведь именно маховику мы во многом обязаны комфортом во время движения. Подробно рассказываем про маховик: его назначение, устройство и неполадки. 

Любой поршневой двигатель, в силу специфики своей конструкции, работает неравномерно. Во-первых, каждый поршень разгоняется и останавливается. Причём только во время одного, рабочего такта его толкают расширяющиеся газы. А остальные три (если мотор четырёхтактный, как на всех современных автомобилях) поршень проходит по инерции. Точнее, его двигают совершающие в это время работу другие поршни. Во-вторых, переходы от одного такта к следующему не бывают плавными или постепенными. Между ними могут быть паузы, пусть и очень короткие, а главное — процессы впуска, сжатия и выпуска не начинаются точно в моменты, когда поршень максимально внизу или вверху. 

Но на практике мы не замечаем каких-либо заминок или неравномерности как раз за счёт маховика. Что вообще делает маховик? Он накапливает кинетическую энергию при рабочем такте и выравнивает угловую скорость вращения коленвала в остальных тактах, сглаживая тяговые характеристики двигателя.

Кроме того, маховик позволяет мотору более-менее плавно работать при наличии неполадок: пропусках или сбое в зажигании одного из цилиндров, а также неполном сгорании смеси. 

Раз нужно выравнивать непостоянную угловую скорость коленвала двигателя, то и устанавливать маховик нужно на нём. Поэтому в автомобилях он находится на заднем конце коленвала (сразу после коренного подшипника и заднего сальника), то есть фактически между двигателем и коробкой передач.

Для выполнения своей задачи маховик должен иметь значительный вес, равномерно распределённый по окружности. А чтобы инерция маховика была выше, желательно большую часть этой массы сосредоточить максимально далеко от оси его вращения.

Но даже у такой простой детали есть несколько вариантов исполнения. Какие именно используются в современных автомобилях и из чего состоит маховик?

Сплошной (одномассовый) маховик — самый распространённый. Это полнотелый  металлический диск, прикрученный к концу коленвала, тонкий в центре и более массивный на краю. На этот же край традиционно устанавливается зубчатая шестерня (венец), через которую коленвал раскручивает стартер. Это второе, дополнительное назначение маховика.

Никаких подвижных деталей в такой конструкции нет, поэтому она максимально надёжна и обходится в производстве недорого. С годами изнашиваются только зубья венца, но их ресурс может превысить срок жизни мотора в целом.

Разновидностью одномассовых маховиков можно назвать облегчённые. В теле такого маховика могут быть отверстия или канавки, выполненные методом фрезеровки — это уменьшает общий вес детали. Облегчённые варианты встречаются на спортивных или быстрых автомобилях. Для чего нужно облегчение маховика в машине и что это даёт? Все просто: меньший вес позволяет быстрее раскручивать двигатель. Но экономия на металле сказывается на функциональности маховика — мотор с ним работает жёстче, с вибрациями и, как следствие, служит меньше. Поэтому на обычных моделях облегчённые маховики не используются.

Составной (двухмассовый) маховик гораздо сложнее сплошного. Он состоит из двух дисков, между которыми находится система пружин, направляющих и подшипников. Она позволяет эффективно гасить рывки и крутильные колебания, возникающие при вращении коленвала. А ещё — при старте с места и переключении передач. Поэтому такой тип маховиков часто называют демпферным.

Двухмассовые маховики не только сложнее, но и заметно дороже сплошных. К тому же наличие подвижных элементов делает всю конструкцию менее надёжной. И эти недостатки лишь отчасти компенсируются более простой конструкцией сцепления (при одномассовом маховике аналог демпфера встраивается в ведомый диск). Но с точки зрения стабилизации вращения двухмассовая конструкция работает намного лучше.

Кстати, у многих автомобилей маховика в том виде, как он описан выше, нет совсем. Это касается машин с гидромеханическим «автоматом» или вариатором. Неотъемлемый элемент их конструкции — гидротрансформатор. Его корпус (он же ведущее колесо) тоже прикручивается к коленвалу — и он достаточно тяжёлый, чтобы сглаживать неравномерности работы двигателя. Его дополняет только лёгкая конструкция, на которую монтируется венец для привода стартером, — примерно такая, как на фото ниже.

Маховик — деталь простая, и все неполадки, связанные с маховиком, обусловлены постепенным износом его поверхностей или компонентов.

• Износ зубчатого венца. При каждом запуске бендикс стартера входит в зацепление с маховиком — и этот процесс постепенно изнашивает шестерёнки этой передачи. Первой обычно сдаётся обгонная муфта, но с годами и на венце зубья стираются настолько, что стартер начинает пробуксовывать.
• Износ диска. Торцевая поверхность маховика работает как ведущий диск сцепления — со временем на ней появляются выработка и неровности. При отпускании педали сцепления из-за сильно изношенной поверхности диска маховика возникают вибрации и может ощущаться лёгкая пробуксовка. 
• Ослабление крепления маховика. Встречается редко, но бывает и такое. Резкие старты или неустойчивая работа двигателя могут «расшатать» болты, которыми маховик прикручен к коленвалу. Водитель может почувствовать небольшую вибрацию и шум, а самый неприятный сценарий — при пиковой нагрузке болты может срезать. 
• Износ или поломка демпферов. Наиболее частая проблема для двухмассовых маховиков. Пружины постепенно теряют упругость или могут лопнуть. Также могут появиться люфты в подшипниках.

Износ диска или места крепления однозначно требует замены маховика. Зубчатый венец теоретически можно установить новый, но экономической целесообразности в таком ремонте обычно нет. Проще заменить весь маховик. Поправить можно центровку, хотя для этого придётся снимать сцепление.

Двухмассовый маховик из-за дороговизны иногда ремонтируют, заменяя дефектные демпферы и подшипники, но полного восстановления ресурса это не гарантирует. Порой и его проще заменить на новый узел. К счастью, делать это, как правило, приходится не чаще чем раз в 150–200 тысяч километров.

Догадаться о проблемах с маховиком можно по симптомам, которые мы описали выше. Без них нет смысла проводить диагностику, ведь до этого узла сложно добраться. Как правило, ресурс маховика оказывается не меньше, чем двух комплектов сцеплений. Поэтому когда меняют сцепление, заодно оценивают и состояние маховика.