Маховик

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Маховик

Маховик (Маховое колесо) — тяжёлый вращающийся диск, может использоваться как устройство для накопления кинетической энергии (инерционный аккумулятор).

Также маховиком называют регулировочное колесо, похожее по форме.

Содержание

1 Использование
2 Физика
3 История
4 См. также
5 Ссылки

[править] Использование

Используется в машинах имеющих неравномерное поступление или использование энергии, накапливая энергию, когда поступление энергии выше чем расход, и отдавая её, когда потребление превышает поступление энергии. Также используется в гибридном двигателе в качестве накопителя энергии, и для рекуперативного торможения

Часто функцию маховика выполняет массивный вращающийся элемент механизма. Такие как гончарный круг, массивные колеса водяной мельницы или массивные зубчатые колеса

Также, то что вращающийся маховик, помимо энергии накапливает еще и момент импульса, использвется для ориентации космических аппаратов.

Свйство маховика сохранять направление оси вращения используется в гироскопах.

[править] Физика

Кинетическая энергия вращения, накопленная во вращающемся теле (маховике), может быть рассчитана по формуле:

$E = \frac{1}{2} I \omega^2$

где:

$I$ — момент инерции массы относительно оси вращения маховика
$ω$ (Омега) — угловая скорость в радианах

Для простых форм маховика, известны конечные выражения момента инерции

Для полого цилиндра $I = \frac{1}{2} m(r^2+r_o^2)$

где m — масса цилиндра; r — его радиус; $r o$ — внутренний радиус цилиндра
Для тонкостенного цилиндра $I = m r 2$
Для сплошного цилиндра $I = \frac{1}{2} mr^2$

Заменив в формуле для полого цилиндра, угловую скорость — $ω$ на частоту вращения — $S$ по формуле

ω = 2π S

получим

$E = m(\pi S)^2(r^2+r_o^2)$

[править] История

Эффект маховика использовался с древнейших времен. Например в гончарном круге, Ветряных мельницах.

Маховик со старой фабрики

Во время промышленной революции, Джеймс Уатт применил маховик в паровой машине, и его современник Джеймс Пикард(James Pickard) использовал маховик в сочетании с кривошипно-шатунным механизмом для преобразования возвратно поступательного движения во вращательное^[1]

Использование маховика в качестве аккумулятора энергии, ограничивается рядом факторов.

Одним из них являются большие разрушения, производимые в случае разрыва маховика, при разгоне до больших оборотов. Это вынуждало создавать маховики с очень большим запасом прочности, что приводит к снижению их эффективности.

В мае 1964 года Гулия Нурбей Владимирович [2] подает заявку на изобретение супермаховика – энергоемкого и разрывобезопасного маховика.