Номер 8, страница 148 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Тепловые свойства газов, жидкостей и твёрдых тел. Параграф 36. Двигатель внутреннего сгорания. Вопросы для самопроверки - номер 8, страница 148.

Условие.

8. Зачем на ось коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания насаживают маховик?

Решение.

Маховик, устанавливаемый на коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания (ДВС), представляет собой массивный диск с большим моментом инерции. Его основная задача — сглаживание неравномерности вращения коленчатого вала.

Работа поршневого ДВС носит циклический характер. В четырехтактном двигателе полезная работа совершается только во время одного такта из четырех — рабочего хода (такта сгорания и расширения). В остальные три такта (впуск, сжатие и выпуск) поршень движется за счет инерции, и на эти процессы энергия затрачивается. Это приводит к тому, что крутящий момент на коленчатом валу возникает не постоянно, а импульсами. Без маховика угловая скорость вала резко возрастала бы во время рабочего хода и так же резко падала бы на остальных тактах, что привело бы к очень нестабильной работе, сильным вибрациям и остановке двигателя, особенно на холостых оборотах.

Маховик выполняет роль инерционного аккумулятора кинетической энергии вращения. Его кинетическая энергия определяется формулой $E_k = \frac{I\omega^2}{2}$, где $\text{I}$ — момент инерции, а $\omega$ — угловая скорость. Благодаря своему большому моменту инерции $\text{I}$, маховик накапливает избыточную энергию во время рабочего хода, незначительно увеличивая свою скорость. Затем он отдает эту накопленную энергию, чтобы провернуть коленчатый вал во время вспомогательных тактов, поддерживая практически постоянную угловую скорость и обеспечивая плавную работу двигателя.

Кроме основной функции, маховик выполняет и другие важные задачи: он передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии (на него крепится сцепление), обеспечивает запуск двигателя (на его наружной поверхности имеется зубчатый венец для стартера) и гасит крутильные колебания в трансмиссии для повышения комфорта и долговечности узлов.

Ответ:

Маховик насаживают на ось коленчатого вала для сглаживания неравномерности его вращения, которая возникает из-за цикличной работы двигателя (энергия вырабатывается только во время одного из четырех тактов). Благодаря большой массе и моменту инерции, маховик накапливает кинетическую энергию во время рабочего хода и отдает ее на остальных тактах, обеспечивая плавность работы двигателя, а также служит для передачи крутящего момента на трансмиссию и для запуска двигателя стартером.