Volan Kinetik Enerjisi Hesaplama

Volan enerjisi nasıl hesaplanır?

Dönen bir cismin kinetik enerjisi, atalet momenti ile açısal hızın karesinin çarpımının yarısıdır: E = ½ × I × ω². Açısal hız devirden ω = 2 × π × n / 60 ile bulunur. Devir iki katına çıkınca enerji dört katına çıkar.

Dolu bir diskin atalet momenti I = m × D² / 8, içi boş bir çemberin atalet momenti I = m × (D² + d²) / 8 olur. Kütleyi çevreye toplamak aynı ağırlıkla daha çok enerji depolar, bu yüzden volanlar çoğunlukla kalın çemberli yapılır.

Volan ne işe yarar?

Volan, enerjiyi devir yükselirken depolar ve devir düşerken geri verir. Eksantrik preste motor küçük bir güçle volanı sürekli hızlandırır, kesme anında volan birkaç yüz devirlik düşüşle büyük bir enerjiyi kısa sürede verir. Verilen enerji iki devir arasındaki farktır: ΔE = ½ × I × (ω₁² − ω₂²).

Örnek

50 kg kütleli, 500 mm çaplı dolu disk volanın atalet momenti 50 × 0.5² / 8 = 1.5625 kg·m² olur. 1500 d/dk devirde 19.3 kJ enerji taşır. Devir 1200 d/dk değerine düşerse 6.94 kJ enerji verir. Yani devirde yüzde 20 düşüş, enerjinin yüzde 36 kadarını kullandırır.

Sınırlar ve emniyet

Araç enerji hesabı yapar, dayanım hesabı yapmaz. Volandaki merkezkaç gerilmesi çevre hızının karesiyle artar ve aşırı devirde volan parçalanabilir. İzin verilen en yüksek devir üretici verisinden ya da ayrı bir dayanım hesabından alınır.