Махове колесо

Версія від 06:16, 21 грудня 2011, створена Shkod (обговорення | внесок) (Створена сторінка: thumb|Маховик ковальської машини у місті [[Віттен (Німеччина)]] '''Ма́хове...)
(різн.) ← Попередня версія | Поточна версія (різн.) | Новіша версія → (різн.)

Ма́хове ко́лесо (махови́к) — масивна обертова деталь з великим моментом інерції у вигляді диска або колеса, що встановлюється на ведучому валу машини для зменшення нерівномірності його обертання при усталеному русі. Маховик акумулює (нагромаджує) кінетичну енергію в період прискорення руху і віддає її при сповільненні.

Маховик ковальської машини у місті Віттен (Німеччина)

Використання махового колеса як в простих конструкціях (гончарний круг), так і в поршневих двигунах, компресорах, насосах та ін. машинах забезпечує рівномірність обертання вала. В поршневих двигунах маховик, крім того, дає змогу поршню долати крайні положення («мертві точки»). В інерційних двигунах нагромаджена маховиком енергія використовується для привода машини (жиробус).

Історична довідка

 
Трактор VL30 італійської фірми «Ландіні» з винесеним маховим колесом

Ефект маховика використовувався з найдавніших часів. Прикладами можуть служити гончарний круг та вітряний млин.

Згідно з американським медієвістом Лінном Вайтом ще німецький монах Теофіл (пресвітер Теофіл) (бл. 1070-1125)згадує у своєму трактаті «Про різні мистецтва» (лат. «De diversibus artibus») декілька машин, у яких знайшов використання маховик.[1]

Під час промислової революції Джеймс Ватт використав махове колесо у своїй паровій машині поршневого типу для покращення рівномірності роботи та долання «мертвих» положень поршня, а його сучасник Джеймс Пікард використав маховик у поєднанні з кривошипно-шатунним механізмом для перетворення зворотно-поступального руху в обертальний[2].

Використання махового колеса як акумулятора енергії обмежується тим, що при перевищенні допустимої колової швидкості відбувається розрив маховика, що призводить до великих руйнувань. Це змушує створювати маховики з дуже великим запасом міцності, що супроводжується зниженням їх ефективності.

Наслідком цього є мала (у порівнянні з іншими видами акумуляторів) питома енергоємність.

Фізичні параметри махового колеса

 
Суцільне махове колесо
 
Махове колесо порожнистої конструкції

Кінетична енергія маховика записується рівнянням:

 

Момент інерції суцільного диска маховика:

 ,

Момент інерції порожнистого диска маховика:

 

Для випадку малої товщини (r ≈ R) момент інерції набуває найбільшого значення серед маховиків однакової маси і діаметра. Він становить:

 

де:

  — кутова швидкість обертання маховика;
  — момент інерції маси відносно осі обертання;
  — маса маховика;
  — радіус зовнішнього кола маховика;
  — внутрішній радіус порожнистого маховика.

Див. також

Примітки

  1. Lynn White, Jr., “Theophilus Redivivus”, Technology and Culture, Vol. 5, No. 2. (Spring, 1964), Review, pp. 224-233 (233)
  2. Encyclopedia of the Industrial Revolution, 1750-2007: Steam Engine(англ.)