安裝在機器回轉軸上的具有較大轉動慣量的輪狀蓄能器。當機器轉速增高時,飛輪的動能增加,把能量貯蓄起來;當機器轉速降低時,飛輪動能減少,把能量釋放出來。飛輪可以用來減少機械運轉過程的速度波動。具有適當轉動慣量、起貯存和釋放動能作用的轉動構件,常見于機器、汽車、自行車等,具有較大轉動慣量的輪狀蓄能器。
飛輪的功能
①將發動機作功行程的部分能量儲存起來,以克服其他行程的阻力,使曲軸均勻旋轉。
②通過安裝在飛輪上的離合器,把發動機和汽車傳動系統連接起來。
③裝有與起動機接合的齒圈,便于發動機起動。
飛輪的功用
在曲軸的動力輸出端,也就是連變速箱和連接做功設備的那邊。飛輪的主要作用是儲存發動機做功沖程外的能量和慣性。四沖程的發動機只有做功一個沖程吸氣、壓縮、排氣的能量來自飛輪存儲的能量。平衡糾正一下不對,發動機的平衡主要靠去軸上的平衡塊單缸機專門有平衡軸。
飛輪具有較大轉動慣量。由于發動機各個缸的做功是不連續的,所以發動機轉速也是變化的。當發動機轉速增高時,飛輪的動能增加,把能量貯蓄起來;當發動機轉速降低時,飛輪動能減少,把能量釋放出來。飛輪可以用來減少發動機運轉過程的速度波動。
裝在發動機曲軸后端,具有轉動慣性,它的作用是將發動機能量儲存起來,克服其他部件的阻力,使曲軸均勻旋轉;通過安裝在飛輪上的離合器,把發動機和汽車傳動連接起來;與起動機接合,便于發動機起動。并且是曲軸位置傳感和車速傳感的集成處。
在作功行程中發動機傳輸給曲軸的能量,除對外輸出外,還有部分能量被飛輪吸收,從而使曲軸的轉速不會升高很多。在排氣、進氣和壓縮三個行程中,飛輪將其儲存的能量放出來補償這三個行程所消耗的功,從而使曲軸轉速不致降低太多。
除此之外,飛輪還有下列功用:飛輪是摩擦式離合器的主動件;在飛輪輪緣上鑲嵌有供起動發動機用的飛輪齒圈;在飛輪上還刻有上止點記號,用來校準點火定時或噴油定時,以及調整氣門間隙。
飛輪轉動慣量計算公式
輪形飛輪
圖中,這種飛輪由輪轂、輪輻和輪緣三部分組成。由于與輪緣相比,其它兩部分的轉動慣量很小,因此,一般可略去不計。這樣簡化后,實際的飛輪轉動慣量稍大于要求的轉動慣量。若設飛輪外徑為D1,輪緣內徑為D2,輪緣質量為m,則輪緣的轉動慣量為
當輪緣厚度H 不大時,可近似認為飛輪質量集中于其平均直徑D 的圓周上,于是得
式中, m D2 稱為飛輪矩 ,其單位為kg·m2。知道了飛輪的轉動慣量 ,就可以求得其飛輪矩。當根據飛輪在機械中的安裝空間,選擇了輪緣的平均直徑D后,
即可用上式計算出飛輪的質量 m 。 若設飛輪寬度為B (m),輪緣厚度為H(m),平均直徑為D(m),材料密度為ρ(kg·m3),則
在選定了D并由式(10.28)計算出m后,便可根據飛輪的材料和選定的比值H/B由式(10.30)求出飛輪的剖面尺寸H和B,對于較小的飛輪,通常取H/B≈2,對于較大的飛輪,通常取H/B≈1.5。
由式(10.29)可知,當飛輪轉動慣量一定時,選擇的飛輪直徑愈大,則質量愈小。但直徑太大,會增加制造和運輸困難,占據空間大。同時輪緣的圓周速度增加,會使飛輪有受過大離心力作用而破裂的危險。因此,在確定飛輪尺寸時應核驗飛輪的最大圓周速度,使其小于安全極限值。
盤形飛輪
當飛輪的轉動慣量不大時,可采用形狀簡單的盤形飛輪,如圖所示。
設m ,D和B分別為其質量、外徑及寬度,則整個飛輪的轉動慣量為
當根據安裝空間選定飛輪直徑D后,即可由該式計算出飛輪質量m 。又因
,故根據所選飛輪材料,即可求出飛輪的寬度B為
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