Een vliegwiel is niets meer dan een zwaar mechanisch apparaat dat aan de as is bevestigd om overtollige rotatie-energie op te slaan. Het fungeert als een roterend reservoir dat energie opslaat; wanneer het in overvloed beschikbaar is en vrijgeeft wanneer het het hardst nodig is, net als een batterij. Het heeft een significant gewicht met betrekking tot de krukasassemblage; en helpt zo torsie handhaven die rotatiesnelheid weerstaat. Zij worden over het algemeen geïnstalleerd in systemen met variërende lading en schommelende torsie; zoals in interne verbrandingsmotor.
Door zijn zwaar gewicht heeft een vliegwiel zeer hoge inertie waardoor het blijft; bij dezelfde snelheid ongeacht de tegengestelde krachten. De in deze vliegwielen opgeslagen energie is evenredig met het kwadraat van de draaisnelheid. Een koppel wordt toegepast op het vliegwiel om rotatie-energie op te slaan en wanneer nodig; energie wordt vrijgegeven van vliegwiel in de vorm van koppel toegepast op de mechanische belasting. Aldus verhoogt het zijn rotatiesnelheid terwijl het energie opslaat en verliest het terwijl het energie vrijgeeft.
U kunt de toepassing in het dagelijkse leven met een eenvoudig voorbeeld begrijpen. Denk aan het speelgoed uit uw kindertijd waarmee u over de vloer wreef om te rennen. Dergelijke kleine auto’s zijn eenvoudige voorbeelden van een vliegwiel in actie; mechanische energie wordt opgeslagen in hun vliegwiel wanneer gewreven over de vloer die vervolgens worden vrijgegeven zodra ze vrij. Enkele andere voorbeelden van vliegwielen in het dagelijks leven zijn automotoren, naaimachines en handmatige suikerriet sapcentrifuges.
Wat zijn vliegwielen & Zijn typen
Een vliegwiel bestaat al sinds de dageraad van de industriële revolutie. Toen was het puur mechanisch met een wiel aan de as; het verandert niet veel toch? Tegenwoordig zijn vliegwielen meer een complexe opstelling die aan één kant van de as zitten; om energie over te brengen van en naar de motor / bron. Ze zijn niet langer beperkt tot eenvoudige machines en motoren, maar worden in veel andere toepassingen gebruikt. Bijvoorbeeld in elektriciteitsnet voor frequentieregeling, in rails voor doorvoerkrachtterugwinning en mijnbouw; om afval op te slaan en zo het totale brandstofverbruik te verminderen.
De werking ervan kan worden samengevat en begrepen met de volgende natuurkundige vergelijking: koppel op rotatie-as = I.α . Wanneer een lichaam vrij rond een vaste as draait, is een koppel “t” vereist om de beweging te veranderen met een hoekversnelling “a”. Het vereiste koppel is dan evenredig met zijn hoekversnelling; en wordt gegeven door het product van zijn traagheidsmoment en hoekversnelling. We zullen later in dit artikel in detail ingaan op het werkingsprincipe.
Op basis van de massa kan het een vliegwiel met enkele massa of een vliegwiel met dubbele massa zijn. Een constructie met enkele massa is goedkoper; dempt de motortrilling matig en is bestand tegen een grotere warmtecapaciteit. Ze zijn gemaakt van gietstaal en hebben niets tussen zichzelf en de koppelingsconstructie. Een enkele massa ontwerp is gebouwd voor vliegwielen met multifunctionele toepassing, zoals energie-opslag, trillingsdemping en energieterugwinning.
Aan de andere kant een dubbele massa constructie is speciaal gemaakt om trillingen en geluid te dempen. Ze hebben een veer tussen de twee vliegwielen als demper. Beide vliegwielen kunnen onafhankelijk van elkaar bewegen binnen een vaste limiet. Deze ontwerpen zijn duur en gevoelig voor schade bij hoge temperaturen of ruw gebruik.
Waarom vliegwielen worden gebruikt in I.C.-motoren
Ik geloof dat we allemaal de basisprincipes begrijpen van hoe I.C.-motoren werken. Voor degenen die dat niet doen; een I.C (Internal Combustion) motor is een warmte motor type waar brandstof wordt verbrand binnen een afgesloten ruimte genaamd verbrandingskamer. Het zijn over het algemeen roterende of heen en weer gaande motoren met een zuigerconstructie. Plotselinge expansie van rookgas na de verbranding beweegt de zuiger naar beneden; die op zijn beurt draait de krukas en ten slotte het voertuig / uitgaande as.
Verbranding vindt plaats slechts een keer per vier cycli in viertakt motor; terwijl elke twee cycli in tweetakt motor. Er is dus slechts voor één cyclus vermogen beschikbaar; dit betekent niet dat de motor voor die ene cyclus in een tweetakt & viertakt motor moet werken. Dit is wanneer een vliegwiel van pas komt aangezien het naadloos macht aan de krukas te allen tijde levert; houdend motor bewegend. Een vliegwiel is direct verbonden met de krukas einde; behoud van consistente kracht en oriëntatie van de motor.
Thus vliegwielen helpen zorgen voor consistente vermogensafgifte in een enkele cilinder motor. Maar motoren met meerdere cilinders kunnen worden getimed om een consistente vermogensafgifte te krijgen; toch hebben we nog steeds vliegwielen in deze motoren. Maar waarom? In motoren met meerdere cilinders worden ze gebruikt om de trillingen van de motor te beheersen, de krukas in balans te houden, de juiste looprichting te waarborgen en de motor aan te zwengelen wanneer dat nodig is. Meercilinder motoren hebben een gelijkmatig uitgaand koppel en vereisen dus kleinere lichte vliegwielen; dat draagt bij aan de versnelling van de motor.
Werkingsprincipe
Het draaimoment van een viertaktmotor voor verschillende posities van de krukas is alleen positief voor de vermogensslag. Zoals we eerder hebben besproken, produceert een I.C.-motor alleen vermogen tijdens de vermogensslag. Uit het draaimoment-diagram kunnen we aflezen dat er tijdens de zuigslag een negatief draaimoment optreedt als gevolg van een cilinderdruk van minder dan 1 atmosfeer.
Ook wordt er energie onttrokken aan de krukas en het vliegwiel om de gassen te laten werken, wat resulteert in een veel groter negatief draaimoment. Dan tijdens de vermogensslag zien we een piek in het positieve draaimoment; als gevolg van de uitdijende rookgasdruk. Terwijl tijdens de uitlaatslag de rookgassen vrijkomen door op de gassen te werken; wat resulteert in een negatief draaimoment.
Uit het gegeven draaimoment-diagram kan men duidelijk zien dat het gegenereerde koppel/draaimoment veel meer is dan het gemiddelde koppel. Er wordt dus een extra koppel gegenereerd tijdens de krachtsinspanning, dat moet worden opgeslagen en vervolgens met behulp van vliegwielen wordt vrijgegeven. De energie die wordt opgeslagen door een vliegwiel met een zeer dunne rand en massa “m” kan worden gegeven door:-
E = 1 / 2 X I ω2
Waarbij ‘ E ‘ de gemiddelde kinetische energie van het vliegwiel is. “I ” het traagheidsmoment is en ” ω ” de hoeksnelheid. Aangezien tijdens de aanzuig-, compressie- en uitlaatslag energie aan het vliegwiel wordt onttrokken en tijdens de vermogensslag wordt toegevoegd.
Dus de kinetische energie van het vliegwiel voor de fluctuerende hoeksnelheid zal zijn:-
E = Maximale kinetische energie – Minimale kinetische energie = Arbeid verricht door koppel aan vliegwiel ( Bewijs op Brilliant.com )*
E = 12x I x ( ω )2 – 12x I x ( ω )2
Of,
E = 1/2 x I x ( ω1 + ω2 )( ω1 – ω2 )
Nu aangezien ( ω1 + ω2 ) / 2 = ω
Daarom,
E =I ω2 ( ω1-ω2 )ω
Nu omdat, ω = 2πN / 60
Daaruit,
E=Ix2πN60x2πN60x2πN160-2πN260x602πN=4π23600xIxNN1-N2=π2900x m.k2 x NN1-N2
Waar, K is de straal van gyratie voor het vliegwiel.
Nu, Energie opgeslagen in het vliegwiel kan worden gegeven door:-
E=π2900x m.k2 xN2xCs
Waar; Cs is de coëfficiënt van viscositeit voor het vliegwiel i.e (N1-N2)/N
Hoe kunnen we vliegwielen gebruiken om de looprichting te bepalen?
Een vliegwiel kan heel handig zijn om de looprichting van een motor te bepalen. U kunt eenvoudig vertellen welke kant de motor draait; het geven van een blik op de motor vliegwielen. Dit komt omdat een vliegwiel niet zijn eigen draairichting heeft, maar de draairichting van de motor volgt waarop het is gemonteerd. Als het vliegwiel met de wijzers van de klok mee draait, dan is de motor van het rechtse type. Op dezelfde manier als het vliegwiel linksom draaien in een motor zijn een linkerhand type.
In multi-cilinder zware motor zoals in de industrie en schip; deze vliegwielen kunnen ook worden gebruikt om te bepalen zuiger positie in cilinder. Met behulp van de cilinder markeringen op het vliegwiel kunt u weten in welke cilinder de zuiger is op T.D.C. Dit kan vervolgens worden gebruikt om te bepalen ontsteking volgorde van een motor. Als de motor lang heeft stilgestaan en moet worden doorgeblazen, komen deze vliegwielen goed van pas. Om een motor te spoelen moet het vliegwiel handmatig of via een motor met geopende kraan worden rondgedraaid.
Hoewel een motor zowel met de wijzers van de klok mee als tegen de wijzers van de klok in kan draaien; maar over het algemeen draaien de meeste motoren tegen de wijzers van de klok in. Maar het is geen vaste regel aangezien zijn enkel een kwestie van de keus van de ontwerper één over andere te verkiezen. U moet dus altijd weten wat de juiste draairichting van een motor is; hetzij via de handleiding van de motor of door visuele inspectie van het vliegwiel.
Common Flywheel Doubt’s & Their Answers
Q.1. Waarom de vliegwielen slechts van gietijzer worden gemaakt?
Ans: U zou in vele handboeken of op Web kunnen gelezen hebben dat dit vliegwiel van gietijzer of Grijs gietijzer wordt gemaakt. Het kan twijfelachtig of alle vliegwielen zijn gemaakt van gietijzer of ten minste de meeste van hen. In feite kan een vliegwiel gemaakt zijn van verschillende materialen, afhankelijk van de toepassing. Zeer kleine vliegwielen, zoals in speelgoed, worden meestal van lood gemaakt. Middelgrote of kleine vliegwielen kunnen van gietijzer, aluminium of staal zijn. Maar de grote vliegwielen zijn gemaakt van gietijzer of hoge sterkte staal, afhankelijk van de behoeften van het ontwerp.
Q.2. Waarom hebben vliegwielen tanden?
Ans: Niet alle vliegwielen hebben tanden, maar de meeste vliegwielen op auto’s, motorfietsen, zware generatoren en schepen hebben tanden; maar waarom? Omdat je weet dat vliegwielen helpen om het vermogen constant te houden; maar hoe krijgen we dat vermogen als we de motor niet starten. Als u een motorfiets had of hebt, moet u weten hoe we moeten trappen of zelf starten om de motor te laten draaien. Wat het eigenlijk doet is dat het het vliegwiel laat draaien door een klein tandwiel dat aan de vliegwieltanden is bevestigd. In grote dieselmotor zoals in schip waar de samengeperste lucht slinger of begin de motor wordt gebruikt; deze vliegwieltanden worden gebruikt voor hoge drukbrandstof en servo oil pump.
Q.3.
Ans: Zowel het vliegwiel als de regulateur worden gebruikt om het motortoerental te regelen, maar op een verschillende manier. Aan de ene kant regelt het vliegwiel het toerental van een motor over verschillende slagen, om het gemiddelde toerental constant te houden. Maar een regulateur wordt gebruikt om het gemiddelde toerental van de motor te regelen bij variabele belasting. Dit wordt bereikt door de brandstofinjectie aan te passen aan de toegenomen vraag naar vermogen. Wanneer de belasting plotseling toeneemt, begint de motor te vertragen. Om het motortoerental constant te houden, verhoogt de gouverneur de brandstofinspuiting in de cilinder om meer koppel te genereren en zo het toerental te verhogen. Dus hoewel zowel vliegwiel en een gouverneur lijkt te doen hetzelfde werk, maar zijn echt verschillend.
Ook lezen:
- Waarom een schip drijft op zee, maar zinkt in de rivier?
- Waarom een ventilator hebben condensator ? – Uitgelegd
- Wat zijn BFP (Boiler Feed Pump) – Onderdelen & Werking
- Scavenging In Two Stroke Engine – Types, Voordeel & Gebruik
Kunt u niet vinden wat u zoekt?
Waarom niet uw eigen Topic aanvragen !
Note: *( Externe link naar brilliant.com is alleen om u te helpen de concepten te begrijpen; & wij zijn niet verantwoordelijk voor de inhoud op die site. Lees onze Disclaimer en privacy policy voor details ).