飞轮-动能
飞轮中储存的动能——转动惯量。
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采用飞轮可以平滑能量波动，使间歇运转的机器能量流更加均匀。飞轮用于大多数燃烧活塞发动机。bob亚洲
能量以动能的形式机械地储存在飞轮中。
动能
飞轮的动能可以表示为
Ef= 1/2 I ω2(1）
在哪里
Ef=飞轮动能(Nm，焦耳，ft lb)
我=惯性矩(公斤米2， lb ft2）
ω =角速度(b0b体育app下载 /秒)
角速度-转换单位
- 1 rad = 360o/ 2 π =~ 57.29578o
- 1 rad/s = 9.55 rev/min (rpm) = 0.159 rev/s (rps)
惯性矩
转动惯量是刚体转动惯量的量化，可以表示为
I = k m r2（2）
在哪里
M =飞轮质量(kg, lb米）
R =半径(m, ft)
几种常见飞轮的惯性常数
- 车轮装载在边缘像自行车轮胎-k = 1
- 均匀厚度的扁平实心圆盘K = 0.606
- 带中心孔的平盘K = ~0.3
- 实心球-K = 2/5
- 薄的边缘- k = 0.5
- 径向杆- k = 1/3
- 圆形刷-K = 1/3
- 薄壁空心球K = 2/3
- 细长的矩形棒——K = 1/2
转动惯量-转换单位
- 1kg m2= 10000千克厘米2= 54675盎司2= 3417.2磅2= 23.73磅英尺2
飞轮转子材料
| 材料 | 密度 (公斤/米3.） |
设计压力 （MPa) |
具体的能源 （千瓦时/公斤） |
|---|---|---|---|
| 铝合金 | 2700 | ||
| 桦木胶合板 | 700 | 30. | |
| 复合碳纤维- 40%环氧树脂 | 1550 | 750 | 0.052 |
| e -玻璃纤维- 40%环氧树脂 | 1900 | 250 | 0.014 |
| 凯夫拉纤维- 40%环氧树脂 | 1400 | 1000 | 0.076 |
| 马氏体时效钢 | 8000 | 900 | 0.024 |
| 钛合金 | 4500 | 650 | 0.031 |
| “超级纸” | 1100 | ||
| S-glass纤维/环氧树脂 | 1900 | 350 | 0.020 |
- 1 MPa = 106Pa = 106N / m2= 145 psi
- 马氏体时效钢是无碳铁镍合金，添加钴、钼、钛和铝。马氏体时效一词来源于强化机制，即将合金转变为马氏体，随后进行时效硬化。
例子-能量在一个旋转的自行车车轮
一个典型的26英寸自行车轮辋直径为559毫米(22.0”)轮胎外径约为26.2"(665毫米)．为了计算，我们用半径-来近似r-的车轮
R = ((665 mm) + (559 mm) / 2) / 2
= 306毫米
= 0.306米
车轮与轮胎的重量是2.3公斤惯性常数是K = 1．
车轮的转动惯量可以计算出来
I = (1) (2.3 kg) (0.306 m)2
= 0.22公斤米2
自行车的速度是25公里/小时（6.94米/秒)．车轮圆周速度(rps，转数/秒)- n石头剪刀-可计算为
n石头剪刀= (6.94 m/s) / (2 π (0.665 m) / 2)
= 3.32革命/秒
车轮的角速度可以计算为
ω = (3.32革命/s) (2 π rad/革命）
= 20.9 rad/s
然后，可以计算出旋转自行车车轮的动能
Ef= 0.5 (0.22公斤米2) (20.9 rad /秒）2
＝47.9J
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