Un volano è un dispositivo meccanico che utilizza la conservazione del momento angolare per immagazzinare l'energia di rotazione; una forma di energia cinetica proporzionale al prodotto del suo momento di inerzia per il quadrato della sua velocità di rotazione.
Un volano è una ruota pesante attaccata a un albero rotante per facilitare il trasferimento di potenza da un motore a una macchina. Nei motori delle automobili, il volano serve a smorzare gli impulsi di energia forniti dalla combustione nei cilindri e fornire energia per la corsa di compressione dei pistoni.
L'inerzia del volano contrasta e modera le fluttuazioni del regime del motore e immagazzina l'energia in eccesso per un uso intermittente. Per contrastare efficacemente le fluttuazioni di velocità, un volano è dotato di un'elevata inerzia rotazionale; cioè, la maggior parte del suo peso è lontano dall'asse.
Una ruota con un cerchione pesante collegato al mozzo centrale tramite raggi o un'anima ha un'elevata inerzia rotazionale. Molti volani utilizzati sui motori alternativi per regolare il flusso di potenza sono realizzati in questo modo.
Tuttavia, l'energia immagazzinata in un volano dipende sia dalla distribuzione del peso che dalla velocità; se la velocità è raddoppiata, l'energia cinetica è quadruplicata. Un volano a cerchio esplode a un numero di giri molto inferiore rispetto a una ruota a disco dello stesso peso e diametro.
Per un peso minimo e un'elevata capacità di accumulo di energia, un volano può essere fabbricato in acciaio ad alta resistenza e progettato come un disco conico, spesso al centro e sottile attorno al bordo.
Nei motori delle automobili, il volano serve a smorzare gli impulsi di energia forniti dalla combustione nei cilindri e fornire energia per la corsa di compressione dei pistoni. Maggiore è l'inerzia di rotazione del volano, minori sono le variazioni di velocità risultanti dall'alimentazione e dalla domanda intermittenti.
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Gli usi comuni di un volano sono:
I volani sono tipicamente realizzati in acciaio e ruotano su cuscinetti convenzionali; questi sono generalmente limitati ad una velocità massima di poche migliaia di giri al minuto. I volani ad alta densità di energia possono essere realizzati con compositi in fibra di carbonio e utilizzare cuscinetti magnetici, che consentono loro di ruotare a velocità fino a 60.000 giri/min (1 kHz).
Di seguito sono riportate le parti di un volano:
Un volano è una ruota pesante fissata a un albero rotante in modo da ammorbidire l'erogazione di potenza da un motore a una macchina . L'inerzia del volano contrasta e modera le fluttuazioni del regime del motore e immagazzina l'energia in eccesso per un utilizzo intermittente.
I volani si trovano in quasi tutti i tipi di automobili perché servono a una varietà di scopi, che sono discussi qui. Le seguenti sono le funzioni del volano nel motore di un'auto:
Bilanciamento del motore :poiché i pistoni sono sfalsati rispetto al centro dell'albero motore, si verificano oscillazioni e oscillazioni. Questo anche perché ogni pistone spara con un'angolazione diversa.
La funzione di un volano in questa situazione è di sopprimere il movimento laterale. Ciò è ottenuto dal peso elevato del volano. I volani riducono le vibrazioni del motore nel suo insieme poiché il motore è stabilizzato e bilanciato sui cuscinetti.
Avviare il motore: Il volano svolge un ruolo aggiuntivo nell'avviamento del motore. I denti del volano sono attaccati a un motorino di avviamento. Questo motorino di avviamento è controllato con la chiave dell'auto in modo che all'avvio del veicolo, il motorino di avviamento giri il volano.
Non appena il motore gira, l'effetto combustione continua a far girare il motore. Il cambio Bendix nel motorino avviato si ritrae per consentire al volano di ruotare liberamente.
Ridurre il carico sulla trasmissione: è un'altra funzione di un volano, che si ottiene stabilizzando il movimento del motore. Inoltre, uniforma il regime del motore e riduce l'usura dei componenti di trasmissione.
Il volano limita anche l'usura tra l'albero di trasmissione e l'albero di trasmissione. Questi due sono fissati con un giunto cardanico.
Riduzione della velocità: L'albero a gomiti converte il movimento del pistone in un movimento rotatorio a scatti quando viene generata la forza. la velocità dell'albero motore è costante e il motore funziona senza intoppi. Questo perché la massa del volano crea un'inerzia che mantiene in rotazione l'albero a gomiti del motore tra ogni accensione del pistone.
Manipolazione del peso: Il peso di un volano determina le prestazioni di un motore. Il peso dipende dalle prestazioni dei veicoli.
Volani più pesanti consentono al motore di funzionare sotto carico, il che può causare lo stallo del motore. Camion o rimorchi di grandi dimensioni funzionano bene con i volani più pesanti, mentre le auto sportive e alcuni veicoli commerciali fanno buon uso dei volani più leggeri.
Un volano è essenzialmente una batteria meccanica costituita da una massa rotante attorno ad un asse. Immagazzina energia sotto forma di energia cinetica e funziona accelerando un rotore a velocità molto elevate e mantenendo l'energia nel sistema come energia rotazionale.
Come funziona un volano per immagazzinare l'energia? Bene, puoi confrontarlo con il meccanismo di una batteria meccanica. Mentre la batteria immagazzina l'energia in forma chimica, un volano conserva la potenza sotto forma di movimento o energia cinetica per essere precisi.
Un volano sarà in grado di immagazzinare più energia se gira a una velocità maggiore o ha un momento di inerzia maggiore, il che significa più ingombrante. Tuttavia, funziona sempre al meglio quando lo fai girare più velocemente anziché aumentarne la massa.
Ad esempio, una ruota produrrà il doppio dell'energia di quella che ne pesa la metà, dato che entrambe girano alla stessa velocità. D'altra parte, girare la ruota più leggera due volte più velocemente quadruplica la quantità di energia immagazzinata.
Per questo motivo, è sempre meglio utilizzare ruote più leggere e veloci piuttosto che unità dal peso enorme. Inoltre, i volani compatti hanno un senso pratico nelle auto da corsa perché devono essere il più leggeri possibile per correre ad alta velocità.
Come funziona un volano quando continui ad aumentare la velocità? Non è possibile perché c'è un punto in cui il materiale della ruota non sarà in grado di sopportare la forza e frantumarsi in frammenti.
Di seguito sono riportati i tipi di volani utilizzati nei veicoli:
Il volano a disco solido è un tipo di volano. Viene utilizzato in una trebbiatrice a volano singolo realizzata in ghisa. Il volano full disc è dotato di mozzo e disco volano.
Quando si calcola la progettazione di un volano a disco intero, vengono utilizzati vari parametri come input. Ciò include le dimensioni del volano a disco intero. Vengono calcolati anche i valori della funzione risultanti.
Il volano a cerchio esplode a una velocità molto inferiore rispetto a una ruota a disco intero dello stesso peso e diametro. Per un peso minimo e un'elevata capacità di accumulo di energia, un volano può essere formato da acciaio ad alta resistenza e fabbricato come un disco conico di spessore centrale.
In questi tipi di volani, il volano ad alta velocità ha una velocità compresa tra 30.000 giri/min e 80.000 giri/min. Questo può anche essere impostato fino a 100.000 giri/min.
Hanno cuscinetti a levitazione magnetica e richiedono poca manutenzione. Rispetto a un volano lento, questi sono leggeri a seconda delle dimensioni/capacità. Sono più costosi di un volano a bassa velocità.
In questi tipi di volani, il volano a bassa velocità ha una velocità di 10.000 giri/min. Sono più pesanti e ingombranti dei volani ad alta velocità.
Richiedono manutenzione di tanto in tanto e non utilizzano cuscinetti a levitazione magnetica. La loro installazione richiede una speciale struttura in calcestruzzo per sostenerne il peso. Sono più economici dei volani ad alta velocità.
I volani sono realizzati con molti materiali diversi; l'applicazione determina la scelta del materiale. Piccoli volani di piombo possono essere trovati nei giocattoli per bambini. I volani in ghisa sono usati nei vecchi motori a vapore.
I volani nei motori delle automobili sono realizzati in ghisa sferoidale o sferoidale, acciaio o alluminio. Sono stati proposti volani in acciaio ad alta resistenza o compositi per l'uso nei sistemi di accumulo dell'energia e di frenata dei veicoli.
L'efficienza di un volano è determinata dalla quantità massima di energia che può immagazzinare per unità di peso. All'aumentare della velocità di rotazione o della velocità angolare del volano, l'energia immagazzinata aumenta; tuttavia, aumenta anche lo stress.
Se la sollecitazione del cerchio supera la resistenza alla trazione del materiale, il volano si rompe. Pertanto, la resistenza alla trazione limita la quantità di energia che un volano può immagazzinare.
In questo contesto, l'uso del piombo per un volano in un giocattolo per bambini non è efficiente; tuttavia, la velocità del volano non si avvicina mai alla velocità di scoppio poiché il limite in questo caso è la forza di trazione del bambino.
In altre applicazioni, come un'automobile, il volano funziona a una certa velocità angolare ed è limitato dallo spazio che deve contenere, quindi l'obiettivo è massimizzare l'energia immagazzinata per unità di volume. La scelta del materiale, quindi, dipende dall'applicazione.
Sfortunatamente, i volani non durano per sempre. Si usurano gradualmente man mano che vengono costantemente utilizzati nel veicolo. Se il tuo volano diventa troppo usurato o danneggiato, ci saranno alcuni sintomi evidenti che non potrai ignorare.
Non lasciare che questi sintomi si protraggano troppo a lungo, altrimenti influiranno sulla guidabilità complessiva del veicolo. Ecco alcuni dei segni più comuni di un cattivo volano.
Lo slittamento degli ingranaggi si verifica più comunemente quando aumenti le marce. Ad esempio, puoi passare dalla seconda alla terza marcia. Quando cambi marcia, il tuo motore gira e puoi dire che non ha cambiato marcia. È probabile che la tua auto sia tornata alla marcia da cui hai cercato di avanzare o, in questo caso, è tornata alla seconda.
Sfortunatamente, anche lo slittamento degli ingranaggi è un segno rivelatore di problemi alla frizione. Pertanto, se si verificano slittamenti degli ingranaggi, è necessario cercare altri segnali in modo da poter determinare se la frizione o il volano stanno andando male.
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Se c'è un odore di bruciato che consuma la tua cabina passeggeri, ciò potrebbe essere attribuito a molte possibili cause. Un cattivo volano potrebbe essere una di queste cause a causa di tutto il calore generato dall'attrito nella frizione.
Se hai usato la frizione in momenti non previsti, ciò potrebbe causare problemi al volano.
Se il pedale della frizione sta subendo molte vibrazioni, è probabile che il tuo volano stia andando male. Le vibrazioni alla fine diventeranno così forti che potrai sentirle sul pavimento anziché solo dal pedale della frizione.
Durante la guida del veicolo, il volano potrebbe finire con un runout eccessivo nel tempo, il che lascia la superficie deformata quando si inserisce la frizione.
Se hai mai surriscaldato il volano o hai guidato troppo a lungo con una frizione che era alle ultime gambe, è molto probabile che tu abbia danneggiato il volano a causa del calore eccessivo o dell'usura del metallo su metallo. Le frizioni usurate fino ai rivetti danneggeranno il volano.
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Un volano danneggiato può avere un colore bluastro poiché il metallo viene riscaldato ben oltre la sua temperatura di esercizio. Probabilmente vedrai anche alcune crepe sottili sulla superficie. Potrebbero anche esserci macchie di metallo sulla superficie poiché il volano si è riscaldato e raffreddato.
Alcuni volani contengono molle, come i volani a doppia massa. Se la tua auto è dotata di uno di questi, le molle del volano potrebbero causare queste vibrazioni. È probabile che i volani a doppia massa necessitino di sostituzione, poiché non possono essere rimessi in superficie come un volano standard.
Se i denti del volano sono danneggiati, il volano potrebbe avere problemi ad innestarsi con il motorino di avviamento. Ciò potrebbe rendere difficile o impossibile l'avvio del veicolo.
Se hai problemi ad avviare il tuo veicolo, ti consigliamo di dare un'occhiata anche al tuo motorino di avviamento.
Un volano aftermarket troppo leggero per il veicolo (o il conducente) renderà molto più facile lo stallo del veicolo e potrebbe darti un minimo irregolare.
Su volani molto leggeri, potresti persino arrestare il veicolo semplicemente premendo la frizione, solo perché il regime del motore scende troppo velocemente perché la ECU aggiunga aria e carburante aggiuntivi per compensare.
Se un volano è sbilanciato, potrebbe vibrare l'intero gruppo propulsore anche quando la frizione è innestata.
Se di recente hai sostituito la frizione, il volano o lo spingidisco, assicurati di aver serrato tutti i bulloni alle specifiche e applicato il frenafiletti se era richiesto nel manuale di servizio di fabbrica. Un volano che si allenta o si disintegra durante la guida è incredibilmente pericoloso, poiché nel volano viene immagazzinata una notevole quantità di energia.
Il volano è molto pesante e ha il potenziale per scuotere notevolmente il veicolo se tutto non è bilanciato e allineato correttamente.
In media, il costo di sostituzione del volano è compreso tra $ 600 e $ 1.100. Puoi risparmiare un sacco di monete se hai fatto la sostituzione da solo, ma provalo solo se sei un meccanico esperto.
Il costo di sostituzione di un volano può variare notevolmente. Ci sono alcuni volani che costano meno di $ 50 mentre altri costano fino a $ 400 o più. Tutto dipende dal tipo di auto che guidi, dalla durata del volano e dal fatto che la parte sia un'esatta sostituzione OEM o aftermarket. Inoltre, potrebbe essere necessaria anche la sostituzione della frizione e/o del cuscinetto reggispinta.
Quindi, ovviamente, devi considerare i costi di manodopera per eseguire il lavoro sostitutivo. Dal momento che la maggior parte dei meccanici di auto addebita da $ 90 a $ 110 all'ora, potresti pensare di pagare vicino a $ 500 solo per la manodopera.
La ragione di ciò è che il volano è attaccato all'albero a gomiti in un motore ed è più difficile da estrarre e sostituire per i meccanici. Ciò richiede più tempo, il che significa che pagherai di più.
In totale, potresti guardare ovunque tra $ 550 e $ 1.000 in media. Se sei un meccanico esperto che sa come sostituire un volano o una frizione o hai un amico che lo è, allora sarebbe meglio usare questa opzione piuttosto che pagare la manodopera. Ti farà risparmiare un sacco di soldi in questo modo.
Un volano è una ruota pesante collegata a un albero rotante in modo da uniformare l'erogazione di potenza da un motore a una macchina. Nei motori delle automobili il volano serve a smorzare gli impulsi di energia forniti dalla combustione nei cilindri ea fornire energia per la corsa di compressione dei pistoni.
Qual è la funzione del volano?Un volano è una ruota pesante fissata a un albero rotante in modo da ammorbidire l'erogazione di potenza da un motore a una macchina . L'inerzia del volano contrasta e modera le fluttuazioni del regime del motore e immagazzina l'energia in eccesso per un utilizzo intermittente.
Qual è la definizione di volano?Una ruota pesante attaccata a un albero rotante, un volano smussa l'erogazione di potenza da un motore a una macchina. L'inerzia del volano modera le fluttuazioni della velocità del motore e immagazzina l'energia in eccesso per un uso intermittente. Nei motori delle automobili, il volano attenua gli impulsi di energia forniti dalla combustione nei cilindri e fornisce energia per la corsa di compressione dei pistoni. Nelle presse elettriche, la punzonatura, la tranciatura e la formatura vengono eseguite in una frazione del ciclo operativo. Durante il resto del ciclo, la velocità del volano è costruita da un motore di potenza relativamente bassa e la maggior parte dell'energia necessaria per il ciclo è fornita dal volano.
Come funziona un volano?Un volano è essenzialmente una batteria meccanica costituita da una massa rotante attorno ad un asse. Immagazzina energia sotto forma di energia cinetica e funziona accelerando un rotore a velocità molto elevate e mantenendo l'energia nel sistema come energia di rotazione.
Quali sono i tipi di volano?
Di seguito sono riportati i tipi di volani utilizzati nei veicoli:
1. Volano a disco pieno.
2. Volano bordato.
3. Volano ad alta velocità.
4. Volano a bassa velocità.
In media, il costo di sostituzione del volano è compreso tra $ 600 e $ 1.100. Puoi risparmiare un sacco di monete se hai fatto la sostituzione da solo, ma provalo solo se sei un meccanico esperto.
