بهمن
فلایویل چیست؟ – انواع، قطعات، عملکرد، کاربردها، مزایا و معایب
در این مقاله قصد داریم به طور کامل در مورد فلایویل ، انواع آن ، کاریرد و وظیفه آن به همراه عکس و توضیحات کامل بپردازیم.
فهرست:
- معرفی
- فلایویل چیست
- فلایویل‌چگونه ساخته میشود
- کاربرد‌فلایویل
- انواع‌فلایویل
- قطعات‌فلایویل
- فلایویل‌چه می کند؟
- وظایف‌فلایویل
- تفاوت گاورنر با فلایویل
- مزایا و معایب‌فلایویل
- مشکلات رایج‌فلایویل چیست؟
- نتیجه
معرفی
چرخ طیار یکی از بخش‌های اصلی موتور خودرو است. یک دستگاه مکانیکی که وظیفه ذخیره انرژی دورانی (انرژی جنبشی)دارد و برای این منظور طراحی شده‌است.
فلایویل به اینرسی چرخشی جرم میدهد تا موتور وسیله نقلیه شما روشن بماند. در غیر این صورت، وقتی پای خود را از روی پدال گاز بردارید، موتور کند‌شده و وسیله نقلیه خاموش میشود. متعادل نمودن موتور از وظایف فلایویل میباشد.
فلایویل چیست؟
فلایویل اساساً یک چرخ بسیار سنگین است که چرخش به دور آن به نیروی زیادی نیاز دارد. مشخص است که یک چرخ با قطر بزرگ با پره ها و لبه فلزی بسیار سنگین باشد، و از چیزی شبیه کامپوزیت فیبر کربن ساخته‌شده‌است. فلایویل به عنوان یک چرخ وزن دار به نیروهای کافی برای چرخش در محور خود نیاز دارد. این تغییرات در سرعت چرخش با ممان اینرسی آنها مخالف‌است. با تغییر انرژی ذخیره شده روی فلایویل، سرعت چرخش آن باید افزایش یا کاهش یابد. یعنی تا زمانی که نیروی زیادی اعمال شود به چرخش ادامه میدهد.
انرژی جنبشی زیادی با چرخش چرخ طیار حفظ میشود. این انرژی متعاقباً برای روشن کردن وسیله نقلیه هنگام روشن کردن موتور یا سرعت زیاد استفاده‌می‌شود.
فلایویل چگونه ساخته می شود؟
با توجه به ضرورت دوام یک فلایویل، معمولاً از فولادی ساختهمیشود که در جهت معمولی می‌چرخد. فلایویل‌های با چگالی انرژی بالا از کامپوزیت‌های فیبر کربن ساخته‌شده‌اند و از یاتاقان‌های مغناطیسی استفاده می‌کنند.
کاربردهای فلایویل چیست؟
هدف اصلی آن هموارسازی تولید برق یک منبع انرژی است. به عنوان مثال، چرخ طیار در موتورهای رفت و برگشتی به این دلیل استفاده میشود که نیروی فعال پیستون منفرد شکسته شده است.
فلایویل به طور کلی در سیستم های ذخیره انرژی استفاده می شود تا با انرژی موجود در سیستم به عنوان انرژی دورانی همگام شود.
در کنترل تنظیم چارچوب مکانیکی، ژیروسکوپ و چرخه واکنش ارزشمند است. فلایویل با یک ژنراتور موتوری برای ذخیره انرژی استفاده میشود. اغلب از چرخ طیار در توربین‌های بادی و موتورهای خودرو استفاده‌می‌شود. آنها در اتومبیل های الکتریکی برای پشتیبانی از سرعت و در شبکه‌های بزرگ قدرت برای محافظت در برابر انسداد استفاده‌می‌شوند. علاوه بر این، فلایویل در سیستم‌های پیشرانه لوکوموتیو پیشرفته و نوآورانه استفاده‌می‌شود.
در مقاله زیر میتوانید به طور کامل در مورد کابرد فلایویل مطالعه بفرمایید.
4 نوع مختلف فلایویل
دیسک جامد فلایویل
فلایویل دیسکی جامد نوعی فلایویل است که در کوبنده تکی که از چدن ساخته‌شده‌است استفاده میشود. فلایویل دیسک جامد مجهز به هاب و دیسک است. در برآورد طراحی یک فلایویل دیسک جامد، پارامترهای مختلفی به عنوان ورودی در نظر گرفته میشود که این مورد شامل ابعاد فلایویل دیسک جامد هم میشود.
فلایویل لبه دار
یک چرخ از نوع لبه دار با سرعت چرخشی بسیار کمتری نسبت به چرخ دیسکی جامد با وزن و قطر مشابه میباشد. برای حداقل وزن و ظرفیت ذخیره انرژی بالا، فلایویل‌ها را می توان با استفاده از فولاد با استحکام بالا ساخت و به عنوان یک دیسک مخروطی تولید کرد که در مرکز ضخیم تر است.
فلایویل کم سرعت
سرعت زاویه‌ای این نوع فلایویل‌ها تا 10000 دور در دقیقه می‌رسد. آنها در مقایسه با فلایویل با سرعت بالا ، حجیم و سنگین هستند. آنها نیاز به تعمیر و نگهداری دوره ای دارند و از یاتاقان‌های شناور مغناطیسی استفاده نمی کنند. نصب آنها نیاز به ساخت و ساز اساسی استثنایی برای تحمل وزن آن دارد. آنها در مقایسه با Fly wheels با سرعت بالا ارزان تر هستند.
فلایویل با سرعت بالا
فلایویل پرسرعت دارای سرعتی بین 30000 دور در دقیقه تا 80000 دور در دقیقه است. آنها دارای یاتاقان‌های شناور مغناطیسی هستند و نیاز به پشتیبانی و نگهداری کمی دارند. با توجه به اندازه/ظرفیت، وزن آن ها نسبت به فلایویل های کم سرعت کمتر است. آنها نسبت به فلایویل‌های کم سرعت گران تر هستند.
قطعات یک فلایویل
محفظه فلایویل
محفظه فلایویل جامد است و به سمت بیرون در مقابل فلایویل قرار دارد. فلایویل‌ها بخشی از موتور هستند که می‌چرخند و به دینام نیرو می‌دهند.
چرخ سیاره ای
یک چرخ سیاره ای شامل چند چرخ دنده سیاره ای است که بر روی یک بخش چرخ لنگر ثابت شده‌اند. در نقطه‌ای که براکت چرخ طیار توسط یک پیچ به حرکت در می‌آید و می‌چرخد، هر چرخ دنده سیاره‌ای که با چرخ‌دنده حلقه بیرونی مشبک میشود، یک حرکت ترکیبی ایجاد میکند که از مجموع چرخش‌ها تشکیل شده‌است.
چرخ دنده
یک چرخ دنده حلقه‌ای در قطر خارجی فلایویل نصب شده‌است. معمولاً از طریق یک اتصال تداخلی به فلایویل متصل میشود که با گرم کردن چرخ دنده حلقه ای تهیه میشود.
فنرها
فلایویل از فنرهای خمیده دو مرحله ای به صورت موازی ساخته‌شده‌است. قوس بیرونی برای بالا بردن فنر زمانی که موتور در حال کار است سازگار است. فنر قوس بیرونی نرم تنها برای اصلاح محدوده فرکانس آرک عمل میکند.
یاتاقان کشویی محوری و شعاعی
اگرچه یک یاتاقان با عملکرد محوری فقط برای کنترل وزن کار میکند، ناهمواری یا نیروهای شعاعی وارد شده توسط موتور یا واحد ژنراتور باید جبران شود.
کفشک کشویی فلایویل
کفشک‌های کشویی بیرونی، شعاعی محدب دارند که روی جرم داخلی چرخهای فلایویل قرار دارد. در اینجا، آنها به طور ایده آل برای جلوگیری از لغزش و عبور از حداقل نسبت مسافت پیموده‌شده ساخته‌شده‌اند.
دیسک پشتیبانی
دیسک های پشتیبانی در داخل فلایویل به هم متصل می‌شوند تا به فنرهای خمیده دو مرحله ای و قسمت‌های مختلف فلایویل کمک کنند.
پوشش فلایویل
روکش فلایویل معمولاً از کروم ساخته‌شده‌است. این روکش‌های چرخ فلایویل با روکش کرومی، از ورود گرد و غبار و یا هر آلودگی محیطی به داخل فلایویل جلوگیری میکند.
بازوها
بازوها ساختار پشتیبان هستند. از لبهها در برابر ارتعاشات ناشی از چرخش محافظت میکند. عامل تعیین کننده در مورد اینکه فلایویل باید از نوع بازویی باشد یا نه، به اندازه چرخ طیار بستگی دارد.
لبه
دیسک دایره‌ای بیرونی فلایویل به عنوان لبه شناخته‌می‌شود. رینگ نسبت به بدنه داخلی آن سنگین‌تر شده‌است تا انتقال انرژی جنبشی بهتر را فراهم کند. رینگ نیز دارای دندانه هایی در سطح خارجی با موتور الکتریکی مشبک است و به چرخش موتور کمک میکند.
سوراخ فلایویل
سوراخ فلایویل سوراخ یا دهانه ای است که با یک کلید برای قرار دادن محور محرک در آن ایجاد میشود.
فلایویل چه می کند؟
علاوه بر تمامی موارد ذکر شده در بالا ، فلایویل می‌تواند سه کار فوق العاده ارزشمند را برای ما انجام دهد.
در وهله اول، در صورتی که موتور بخار به طور متناوب نیرو تولید کند، فلایویل به ساده سازی قدرت چرخ ها کمک می کند. بنابراین در حالی که موتور می‌توانست مانند ساعت‌گردی به چرخ فلایویل نیرو بیافزاید، چرخ‌ها می‌توانستند با سرعت ثابت و مستمری از چرخ طیار نیرو بگیرند و موتور به‌طور بی‌عیب و نقص می‌چرخد، برخلاف تکان‌های ناگهانی در هنگام استارت.
دوم، چرخ طیار می‌تواند برای کاهش سرعت خودرو استفاده شود، مانند ترمز، اما ترمز انرژی خودرو را جذب میکند، نه اینکه مانند یک ترمز معمولی آن را هدر دهد. فرض کنید در حال رانندگی با موتور کششی در جاده هستید و از هیچ جا نیاز به توقف دارید. می توانید موتور بخار را با کلاچ جدا کنید تا خودرو شروع به کند شدن کند. به این ترتیب، انرژی از وسیله نقلیه به چرخ طیار منتقل میشود، که حرکت میکند و به چرخش ادامه میدهد. سپس می توانید فلایویل را خارج کنید تا وسیله نقلیه به طور کامل متوقف شود. دفعه بعد که به راه افتادید، از کلاچ برای اتصال مجدد چرخ فلایویل به چرخ های محرک استفاده می کنید، بنابراین چرخ طیار بخش قابل توجهی از موتور مصرف شده در هنگام ترمز را پس می دهد.
سوم، هنگامی که موتور نمی تواند به اندازه کافی نیرو تولید کند، می توان از چرخ طیار برای دادن قدرت اضافی مختصری استفاده کرد. فرض کنید چرخ فلایویل برای مدتی طولانی در حال چرخش بوده است اما در حال حاضر به موتور یا چرخ ها متصل نشده است. در نقطه ای که دوباره آن را به چرخ ها وصل می کنید، مشابه موتور بعدی قدرت اضافی می دهد. صرفاً به‌طور مختصر کار میکند.
وظایف فلایویل چیست؟
فلایویل‌ها را می توان تقریباً در همه انواع خودروها یافت زیرا نیازهای مختلفی را که در زیر توضیح داده‌شده‌است را برآورده می‌کنند:
بالانس موتور
از آنجایی که پیستون‌ها از مرکز میل لنگ متعادل می‌شوند، لرزش و ارتعاش اتفاق می‌افتد. این نیز نتیجه حرکت هر پیستون در یک زاویه متناوب است. عملکرد چرخ طیار در این شرایط کنونی حرکت پهلو به پهلو است. این به دلیل وزن زیاد چرخ طیار انجام میشود یا به دست می‌آید. فلایویل‌ها لرزش موتور را کاهش می‌دهند، اما ممکن است کل موتور روی پایه‌ها نشسته و متعادل شود.
کاهش استرس پیشرانه
این یکی دیگر از عملکردهای فلایویل است که با تثبیت حرکت موتور انجام میشود. علاوه بر این، سرعت موتور را کاهش میدهد و مسافت پیموده‌شده روی قطعات پیشرانه را کاهش میدهد. فلایویل نیز سایش بین شفت انتقال و میل محرک را محدود میکند. هر دو با یک مفصل متصل هستند.
استارت موتور
دندانه های چرخ دنده روی فلایویل به موتور استارت متصل می‌شوند. این موتور استارت با کلید ماشین کنترل میشود، بنابراین وقتی ماشین روشن میشود، موتور استارت چرخ فلایویل را می‌چرخاند. بلافاصله موتور می‌چرخد و اثر احتراق به چرخش موتور ادامه میدهد. چرخ دنده Bendix در موتور راه اندازی‌شده بیرون می‌آید تا فلایویل آزادانه بچرخد.
ثبات سرعت موتور
سرعت چرخش میل لنگ ثابت است و موتور طبق برنامه کار می کند. این به این دلیل است که جرم فلایویل اینرسی را اعمال می کند که باعث می شود میل لنگ موتور بین هر جرقه پیستون در حال چرخش باشد.
وزن
سنگینی یک چرخ طیار، نشانه قدرت یک موتور میباشد. وزن بر اساس وسایل نقلیه طراحی و برنامه ریزی شده‌است. چرخ فلایوهای سنگین تر به موتور اجازه می دهد تا تحت بارهایی کار کند که باعث از بین رفتن قدرت موتور میشود. کامیون یا تریلر بزرگ با فلایویل‌های سنگین تر عالی است، در حالی که وسایل نقلیه اسپرت از مزایای چرخهای فلایویل سبک تر استفاده می‌کنند.
اصل کار فلایویل
دستورالعمل عملکرد چرخ فلایویل بسیار ساده و جالب است زیرا انرژی را برای استفاده وسیله نقلیه ذخیره می کند. صرفاً به روشی که باتری مکانیکی انرژی را به شکل شیمیایی ذخیره می کند، چرخ طیار انرژی را به عنوان انرژی موتور ذخیره میکند.
با چرخش فلایویل با سرعت بالاتر انرژی بیشتری تولید می شود. این به این دلیل است که فلایویل‌های سبک‌تر دو برابر بیشتر از فلایویل‌هایی با وزن بیشتر انرژی تولید می‌کنند. هر چه فلایویل سبک تر باشد انرژی بیشتری ذخیره می شود. در هر صورت، برای وسایل نقلیه سنگین تر مانند تریلر، کامیون، ون و غیره، وسایل نقلیه سنگین تر انتخاب معقولی خواهند بود. این به این دلیل است که آنها بار اضافی را حمل می کنند و برای حرکت در سرعت های بالاتر ضروری نیستند.
بنابراین، دانستن نحوه کار فلایویل این است که هر چه سرعت بیشتر باشد، انرژی ذخیره شده، بیشتر است.
در زیر انواع مواد مورد استفاده برای ساخت فلایویل آورده شده است:
- چدن
- فولاد
- کامپوزیت شیشه (GFRP)
الف) چدن
فلایویل های سنتی از چدن ساخته‌می‌شوند. مزیت قابل توجه چدن گران نبودن آن است. کمترین نیاز به ماشین کاری وجود دارد یا اصلاً نیازی نیست زیرا می توان از آن به طور مستقیم در پی عملیات ریخته گری استفاده کرد. آنها همچنین به عنوان دمپرهای عالی حرکت می‌کنند و ارتعاشات را جذب می‌کنند. آنها همچنین دارای چند محدودیت هستند، به عنوان مثال، آنها شکست ناگهانی دارند و علاوه بر این، خاصیت ارتجاعی ضعیفی دارند.
ب) فولاد
در زمان حاضر، فلایویل ها از فولاد با استحکام بالا ساخته می شوند زیرا خاصیت ارتجاعی بهتری دارند و در برابر خوردگی مقاوم هستند. آنها به همین ترتیب بادوام هستند و به راحتی از بین نمی روند. فولادها در مقایسه با چدن انتخابی برتر در نظر گرفته می شوند.
کامپوزیت شیشه (GFRP)
GFRP نشان دهنده پلیمر تقویت شده با الیاف گرافیت است. این به عنوان ایده آل ترین تصمیم برای ساخت چرخ فلایویل برای اتومبیل ها و اتومبیل های امروزی در نظر گرفته‌می‌شود. آنها چگالی و استحکام باورنکردنی را ارائه می‌دهند و برای ساخت چرخ فلایویل مناسب هستند.
تفاوت بین فلایویل و گاورنر
بسیاری از افراد فلایویل را با گاورنر اشتباه می‌گیرند، با این حال، آنها دو چیز متفاوت هستند. در زیر برخی از تفاوت‌های آنها را مرور میکنیم.
- فلایویل برای کاهش تغییرات چرخهای در انرژی قابل دسترس استفاده میشود، اما یک گاورنر برای تغییر عرضه سوخت بر اساس بار استفاده میشود.
- انرژی ذخیره شده در فلایویل جنبشی است که 100 درصد قابل دسترسی است اما مکانیسم گاورنر شامل فرسایش است.
- هنگامی که نوسانات چرخه ای انرژی کوچک یا ناچیز است از فلایویل استفاده نمی شود. در حالی که گاورنر برای انواع موتورها حیاتی است زیرا عرضه سوخت را بر اساس تقاضا محدود میکند.
- در صورتی که بار ثابتی وجود داشته باشد، گاورنر بیکار خواهد ماند، اما به دلیل نوسانات چرخه ای در انرژی قابل دسترسی، چرخ طیار همیشه کار خواهد کرد.
- گاورنر هیچ تاثیری بر نوسانات چرخه ای انرژی ندارد و فلایویل هیچ تاثیری بر میانگین سرعت موتور ندارد.
- گاورنر سرعت متوسط موتور را کنترل میکند و فلایویل نوسانات چرخه ای انرژی را کنترل میکند.
مزایای فلایویل
- هزینه کلی فلایویل کمتر است.
- فلایویل‌ها قطعاتی با طول عمر بالا می‌باشند.
- با استفاده از فلایویل، می توانید ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی بهتری داشته باشید.
- به پشتیبانی کمتری نیاز دارد و تلفات حرارتی کمتری دارد.
- فلایویل ایمن، قابل اعتماد و انرژی کارآمد است.
- کار با آن دشوار نیست و به چگالی انرژی بالایی نیاز دارد.
- مستقل از دمای کاری است.
معایب فلایویل
- ایراد اصلی فلایویل این است که به فضای زیادی نیاز دارد.
- ساخت آنها بسیار پرهزینه است.
مشکلات رایج
مشکلاتی که هنگام معیوب بودن این قطعه رخ میدهد به شرح زیر است:
1. کلاچ سر خوردن
این مشکل زمانی اتفاق می‌افتد که دنده‌ها به طور ناخواسته در حین رانندگی تغییر می‌کنند. این امر زمانی اتفاق می‌افتد که نیرو به چرخ ها منتقل نمی شود و باعث خرابی کلاچ میشود. لغزش کلاچ در نهایت باعث تخریب چرخ فلایویل نیز میشود. در زمان فشار پدال ممکن است صدای ساییدن غیرمنتظره ای ایجاد کند.
2. کشیدن کلاچ
در این شرایط، کلاچ به طور کامل پایین نمیرود. این باعث درجات مختلف آسیاب دنده در هنگام تعویض دنده میشود. (کچل شدن چرخ دنده) علاوه بر این، ممکن است در هنگام استارت زدن در حالت سکون، خودرو را در دنده یک قرار ندهد. این مشکل فقط درچرخ طیار نیست، بلکه در بلبرینگ یا بوش مجموعه چرخ فلایویل یا میل لنگ نیز ایجاد میشود.
3. کلاچ چتر
این زمانی اتفاق می‌افتد که کلاچ با مشکل قفل شدن مواجه میشود. با محکم شدن کلاچ، در امتداد چرخ طیار می‌لغزد و بارها و بارها از فلایویل خارج میشود.
4. لرزش پدال کلاچ
ممکن‌است دیده باشید که پدال کلاچ یا کف خودرو هنگام آسیب دیدن چرخ فلایویل می لرزد. این به این دلیل است که پایه های فنری فلایویل کاهش یافته است
5. بوی سوزش
در نقطه ای که کلاچ بد کار میکند ، بوی سوختگی ایجاد میشود. علت این امر یک فلایویل‌معیوب یا یک راننده ناشی است. صفحه کلاچ با موادی طراحی شده‌است که از میزان صدایی که در مواقع گرفتن کلاچ ایجاد میشود را بکاهد.
نتیجه
در گیربکس دستی، چرخ طیار یک صفحه فلزی ضخیم است. معمولاً از چدن، فولاد یا گاهی از آلومینیوم ساختهمیشود. چرخ طیار بخش مهمی از موتور است. فلایویل موتور را قادر می سازد تا همانطور که انتظار می رود بدون تنظیم حرکت چرخشی سیستم انتقال کار کند. بدون فلایویل، موتور بخشی از سرعتی را که با سرعت میل لنگ ادامه می‌یابد از دست میدهد، بنابراین به آن نیاز است. تعداد زیادی از ژنراتورهای موتور محرک از این چرخ برای ذخیره انرژی استفاده می‌کنند. آنها همچنین در ماهواره ها برای کنترل جهت استفاده می‌شوند.
در زمان حاضر، چارچوب‌های پیشرانه لوکوموتیو امروزی علاوه بر این، از چرخ لنگر استفاده می‌کنند. کاربردهای رایج فلایویل‌شامل هموارسازی بازده نیرو در موتورهای رفت و برگشتی، ذخیره انرژی، تحویل انرژی با نرخ های بالاتر از منبع، کنترل جهت یک چارچوب مکانیکی با استفاده از گرداب و چرخ پاسخ و غیره است.