Blog

Bánh đà là gì? Vì sao chúng ta lại phải làm vành của bánh thật to và thật dày?

Bánh đà – Vì sao vành bánh đà cần phải dày?

Bánh đà là một thiết bị cơ khí quay được sử dụng để lưu trữ năng lượng quay. Bánh đà có mô-men quán tính lớn, và do đó chống lại sự thay đổi tốc độ quay. Lượng năng lượng được lưu trữ trong một bánh tỉ lệ với bình phương tốc độ quay của nó. Năng lượng được chuyển giao cho một bánh đà bằng cách áp dụng mô-men xoắn đối với nó, do đó gây ra tốc độ quay của nó, và do đó năng lượng lưu trữ của nó, gia tăng. Ngược lại, bánh đà giải phóng năng lượng được lưu trữ bằng cách áp mô-men xoắn đến tải cơ khí, kết quả làm tốc độ quay giảm.

Ngồi ô tô chúng ta đều có thể thấy như­ sau: khi ô tô phanh đột ngột ngư­ời thư­ờng chúi về phía tr­ước. Đó là vì thân thể chúng ta và ô tô vốn đều chuyển lên tr­ước với cùng một tốc độ, khi phanh xe, ô tô đang kéo chân chúng ta đột ngột dừng lại…

Bánh đà thường được sử dụng để cung cấp năng lượng liên tục trong các hệ thống nơi mà các nguồn năng lượng không liên tục. Trong trường hợp này, năng lượng các cửa hàng bánh đà khi mô-men xoắn được áp dụng bởi các nguồn năng lượng, và nó phát hành năng lượng được lưu trữ khi các nguồn năng lượng không phải là áp dụng mô-men xoắn với nó. Ví dụ, một bánh được sử dụng để duy trì liên tục vận tốc góc của trục khuỷu trong một động cơ pit-tông. Trong trường hợp này, bánh được gắn vào năng lượng trục khuỷu cửa hàng khi mô-men xoắn tác dụng lên nó bằng cách bắn một piston, và nó giải phóng năng lượng để tải cơ khí của nó khi không có piston là nỗ mô-men xoắn vào nó. Một ví dụ khác của việc này là động cơ ma sát, sử dụng năng lượng bánh đà với các thiết bị điện như đồ chơi xe hơi.

Một bánh đà cũng có thể được sử dụng để cung cấp các xung unsustained năng lượng tại các tốc độ truyền tải năng lượng vượt quá khả năng của nguồn năng lượng của nó, hoặc khi xung như vậy sẽ làm gián đoạn việc cung cấp năng lượng (ví dụ như mạng lưới điện công cộng). Điều này đạt được bằng cách tích lũy năng lượng được lưu trữ trong bánh đà trong một khoảng thời gian, với một tốc độ tương thích với các nguồn năng lượng, và sau đó giải phóng năng lượng với tốc độ cao hơn nhiều trong một thời gian tương đối ngắn. Ví dụ, bánh quay được sử dụng trong búa máy, máy tán đinh, nơi chúng lưu trữ năng lượng từ động cơ và phát hành khi nện búa hoặc hoạt động tán đinh.

Bánh đà có thể được sử dụng kiểm soát định hướng của một hệ thống cơ khí. Trong những trường hợp như vậy, xung lượng góc của bánh đà được chuyển tải trong quá trình chuyển năng lượng. Khi đà góc cạnh là một số lượng vector, chuyển nhượng của xung lượng góc giúp định hướng các tải một trục đặc biệt.

Căn cứ vào nguyên tắc trên và kinh nghiệm thực tiễn sản xuất, ng­ười ta th­ường lắp trên máy hơi n­ước và động cơ đốt trong một bánh đà vừa to vừa nặng. Đó là vì: pittông của các máy này chuyển động qua lại theo một hành trình, do đó mômen lực ở trục khuỷu rất không đều, làm việc không ổn định, nhờ quán tính của bánh ng­ười ta có thể làm cho chuyển động không đều biến thành chuyển động đều.
Nếu l­ưu ý xem xét hình dạng bánh thì bạn sẽ phát hiện vành (biên) của bánh đà rất dày, ở giữa t­ương đối mỏng, thậm chí còn có mấy lỗ hổng.
Đó là do khi thiết kế bánh đà ng­ười ta muốn dùng vật liệu ít nhất mà thu đ­ược quán tính lớn nhất. Làm bánh to và dày lên đều làm cho quán tính của bánh lớn thêm, nh­ưng do hạn chế về vị trí nên không thể làm bánh quá to, trong tình huống đó chỉ có thể tăng thêm chiều dày cho bánh. Tăng chiều dày ở chỗ nào tốt hơn? Rõ ràng là tăng ở vành nơi bánh có tốc độ chuyển động nhanh nhất là tốt nhất, vì thế hầu nh­ư tất cả các bánh đà đều có một vành vừa rộng vừa dày; như­ thế khi bánh chuyển động không dễ dàng mà dừng nó lại.

Trả lời