Koło zamachowe

Koło zamachowe

Koło zamachowe to obrotowa bryła charakteryzująca się dużym momentem bezwładności, stosowana do krótkotrwałego magazynowania energii mechanicznej. Działa jako akumulator mechaniczny, gromadząc energię kinetyczną. Używane jest zarówno w prostych urządzeniach, jak koła garncarskie, jak i w nowoczesnych silnikach.

Historia

Pierwsze wykorzystania koła zamachowego sięgają neolitu, gdzie służyło do gromadzenia energii w kołach garncarskich. W XI wieku arabskim inżynierem Ibn Bassala opisano jego zastosowanie w pompach wodnych. W czasach rewolucji przemysłowej koła zamachowe znalazły zastosowanie w silnikach parowych.

Zastosowanie

• Silniki spalinowe: podtrzymywanie ruchu podczas fazy sprężania oraz stabilizacja prędkości kątowej wału korbowego.
• Żyrobusy: napędzanie pojazdów między przystankami.
• Agregaty trałowe i przetwornice: wyważanie impulsów elektrycznych.
• Koła garncarskie: utrzymywanie stałej prędkości obrotowej.

Fizyka koła zamachowego

Energia kinetyczna koła zamachowego opisana jest wzorem:

$E\_k=\backslash frac\{1\}\{2\}\backslash cdot\; I\backslash cdot\; \backslash omega^2.$

Moment bezwładności dla różnych typów kół zamachowych wynosi:

• Całkowicie wypełnione: $I\; =\; \backslash frac\{1\}\{2\}\; mR^2.$
• Wydrążone: $I\; =\; \backslash frac\{1\}\{2\}\; m(R^2\; +\; r^2).$
• Cienki pierścień: $I\; =\; mR^2.$

Im większy moment bezwładności, tym więcej energii może być zgromadzone, dlatego preferowane jest, aby masa koła była skoncentrowana na obrzeżu.

Koło zamachowe dwumasowe

W silnikach czterocylindrowych i większych zastosowanie koła zamachowego dwumasowego poprawia komfort pracy silnika, redukując wibracje i szarpnięcia przy załączaniu sprzęgła. Składa się ono z dwóch lżejszych kół połączonych tłumikiem drgań, co zmniejsza przenoszenie wibracji na skrzynię biegów. Dzięki temu osiąga się mniejsze zużycie paliwa oraz wydłużenie trwałości skrzyni biegów.

Jednakże koła dwumasowe są droższe i mogą charakteryzować się wyższą awaryjnością. Szacuje się, że w 2006 roku co czwarty samochód w Europie miał takie koło.