דלג לתוכן
In English
A heavy rotating wheel storing kinetic energy to smooth speed fluctuations.
הסבר
האנרגיה שלו פרופורציונית למומנט ההתמד ולריבוע המהירות. הוא משמש במכבשים מכניים, במנועי בעירה ובמערכות לאגירת אנרגיה.
מה זה אומר בפועל
במכבש אקסצנטרי המנוע מסובב את גלגל התנופה ברציפות. כשהמצמד משתלב, הגלגל מוסר בבת אחת חלק מהאנרגיה שלו לניקוב ומאט מעט, ובזמן שבין המכות המנוע מחזיר אותו למהירות. כך מנוע קטן יחסית מספק כוח גבוה מאוד לרגע קצר. במנוע בוכנה, גלגל התנופה מחליק את הפעימות וממשיך לסובב את הגל ביניהן.
למה זה חשוב
- מקטין תנודות מהירות במכונה עם עומס מחזורי.
- מאפשר להשתמש במנוע קטן יותר לעומסי שיא קצרים.
- אוגר אנרגיה ומחזיר אותה, למשל במערכות גיבוי חשמל מכניות.
בעיות נפוצות ופתרונות
- מסה מרוכזת קרוב למרכז → מומנט התמד נמוך; מרכזים את המסה בשפה החיצונית, כי מומנט ההתמד עולה בריבוע הרדיוס.
- מהירות היקפית גבוהה מדי → התפרקות מסוכנת מכוח צנטריפוגלי; בודקים מאמצים לפי החומר ומוסיפים מגן.
- חוסר איזון → רעידות ועומס על המסבים; מאזנים דינמית.
- זמן עצירה ארוך → סכנה בטיחותית; מתכננים בלם ולוקחים בחשבון את זמן העצירה.
איפה משתמשים
- מכבשים מכניים ומספריים לפח
- מנועי בעירה
- מדחסים בוכנתיים
- מערכות לאגירת אנרגיה
- מכשירי כושר וחתירה
- מכונות תפירה ומכונות מכניות ותיקות
נוסחאות ונתונים הנדסיים
אנרגיה קינטית
E = J · ω² / 2 , ω = 2π · n / 60מומנט התמד – דיסקה מלאה
J = m · r² / 2מומנט התמד – חישוק דק
J ≈ m · r²אנרגיה שנמסרת בתנודת מהירות
ΔE = J · ωm² · δ , δ = (ωmax − ωmin) / ωm| E | אנרגיה אגורה | J |
| J | מומנט התמד מסה | kg·m² |
| ω | מהירות זוויתית | rad/s |
| n | מהירות סיבוב | rpm |
| m | מסה | kg |
| r | רדיוס חיצוני | m |
| ωm | מהירות זוויתית ממוצעת | rad/s |
| δ | מקדם אי־אחידות המהירות | – |
ערכים מקובלים
- δ – מכונות גזירה≈ 0.03–0.05
- δ – מגרסות, פטישים≈ 0.2
- δ – מכונות כלים≈ 0.03
- δ – גנרטורים≈ 0.002–0.005
- צפיפות פלדה7850 kg/m³
דוגמה: דיסקת פלדה Ø400 × 50 mm: m = 7850 · π · 0.2² · 0.05 ≈ 49.3 kg, J = 0.5 · 49.3 · 0.2² ≈ 0.99 kg·m². ב־1500 rpm (ω ≈ 157 rad/s) היא אוגרת E ≈ 0.5 · 0.99 · 157² ≈ 12.2 kJ.
נוסחאות בסיסיות להערכה ראשונית. לתכנון סופי יש לבדוק מול התקן ונתוני היצרן.
