飞轮转动惯量计算公式详细介绍

  安装在机器回转轴上的具有较大转动惯量的轮状蓄能器。当机器转速增高时,飞轮的动能增加,把能量贮蓄起来;当机器转速降低时,飞轮动能减少,把能量释放出来。飞轮可以用来减少机械运转过程的速度波动。具有适当转动惯量、起贮存和释放动能作用的转动构件,常见于机器、汽车、自行车等,具有较大转动惯量的轮状蓄能器。

  ①将发动机作功行程的部分能量储存起来,以克服其他行程的阻力,使曲轴均匀旋转。

  在曲轴的动力输出端,也就是连变速箱和连接做功设备的那边。飞轮的主要作用是储存发动机做功冲程外的能量和惯性。四冲程的发动机只有做功一个冲程吸气、压缩、排气的能量来自飞轮存储的能量。平衡纠正一下不对,发动机的平衡主要靠去轴上的平衡块单缸机专门有平衡轴。

  飞轮具有较大转动惯量。由于发动机各个缸的做功是不连续的,所以发动机转速也是变化的。当发动机转速增高时,飞轮的动能增加,把能量贮蓄起来;当发动机转速降低时,飞轮动能减少,把能量释放出来。飞轮可以用来减少发动机运转过程的速度波动。

  装在发动机曲轴后端,具有转动惯性,它的作用是将发动机能量储存起来,克服其他部件的阻力,使曲轴均匀旋转;通过安装在飞轮上的离合器,把发动机和汽车传动连接起来;与起动机接合,便于发动机起动。并且是曲轴位置传感和车速传感的集成处。

  在作功行程中发动机传输给曲轴的能量,除对外输出外,还有部分能量被飞轮吸收,从而使曲轴的转速不会升高很多。在排气、进气和压缩三个行程中,飞轮将其储存的能量放出来补偿这三个行程所消耗的功,从而使曲轴转速不致降低太多。

  除此之外,飞轮还有下列功用:飞轮是摩擦式离合器的主动件;在飞轮轮缘上镶嵌有供起动发动机用的飞轮齿圈;在飞轮上还刻有上止点记号,用来校准点火定时或喷油定时,以及调整气门间隙。

  图中,这种飞轮由轮毂、轮辐和轮缘三部分组成。由于与轮缘相比,其它两部分的转动惯量很小,因此,一般可略去不计。这样简化后,实际的飞轮转动惯量稍大于要求的转动惯量。若设飞轮外径为D1,轮缘内径为D2,轮缘质量为m,则轮缘的转动惯量为

  当轮缘厚度H 不大时,可近似认为飞轮质量集中于其平均直径D 的圆周上,于是得

  式中, m D2 称为飞轮矩 ,其单位为kgm2。知道了飞轮的转动惯量 ,就可以求得其飞轮矩。当根据飞轮在机械中的安装空间,选择了轮缘的平均直径D后,

  即可用上式计算出飞轮的质量 m 。 若设飞轮宽度为B (m),轮缘厚度为H(m),平均直径为D(m),材料密度为(kgm3),则

  在选定了D并由式(10.28)计算出m后,便可根据飞轮的材料和选定的比值H/B由式(10.30)求出飞轮的剖面尺寸H和B,对于较小的飞轮,通常取H/B2,对于较大的飞轮,通常取H/B1.5。

  由式(10.29)可知,当飞轮转动惯量一定时,选择的飞轮直径愈大,则质量愈小。但直径太大,会增加制造和运输困难,占据空间大。同时轮缘的圆周速度增加,会使飞轮有受过大离心力作用而破裂的危险。因此,在确定飞轮尺寸时应核验飞轮的最大圆周速度,使其小于安全极限值。

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