Vliegwiel

Eenvliegwielis eenwielmet grotemassadat verschillende functies kan vervullen. De oudste, min of meer onbewuste toepassing is in despintolen depottenbakkersschijf.Technische toepassing vindt plaats instoommachinesen later ook inverbrandingsmotorenom de goede gang van de motor te garanderen. Ook anderszins worden vliegwielen gebruikt om de gelijkmatige rotatie van apparatuur te verzorgen. Daarnaast wordt een vliegwiel gebruikt omkinetische energieop te slaan, en vindt het toepassing ingyroscopen.Bij fluctuerende energiebronnen zoalszonne-energieenwindenergiekan een vliegwiel dienen om tijdelijk energie op te slaan wanneer het aanbod de vraag overtreft en vrij te geven bij te weinig zon en wind.

Principe

De werking van een vliegwiel berust op het grotetraagheidsmomentals gevolg van de grote massa. Hoe groter het traagheidsmoment hoe moeilijker het weliswaar is het vliegwiel op gang te krijgen, maar als het eenmaal draait is het moeilijk af te remmen, en blijft de rotatie gelijkmatig. Beter gezegd, hoe groter het traagheidsmoment, hoe groter hetmomentmoet zijn om een bepaaldehoekversnellingte verkrijgen. De kinetische energie van een draaiend vliegwiel is

E_{k}={\tfrac {1}{2}}I\omega ^{2}

waarin

$I$ hettraagheidsmomentis van de massa om derotatieas[kg m²],
$\omega$ dehoeksnelheidis [rad/s].

Bij het in gang brengen van het vliegwiel wordtarbeidomgezet in kinetische energie. Omgekeerd wordt die kinetische energie bij het afremmen weer omgezet in arbeid. Men zou dus kunnen zeggen dat het vliegwiel fungeert als een soortaccu,die energie opslaat als kinetische energie.

Als men het vliegwiel kan beschouwen als eencilindermet massa $m$ enstraal $r$ ,dan is het traagheidsmoment gelijk aan:

I={\tfrac {1}{2}}mr^{2}

.

Toepassingen

Een vliegwiel kan worden gebruikt om een machine of apparaat gelijkmatiger te laten lopen. Eenstoommachineof eenbenzinemotorlevert alleenarbeidop het moment dat de stoom of het gasmengselexpandeertin decilinder.De machine geeft in dearbeidsslagals het ware steeds een korte stoot. Een vliegwiel neemt een deel van deze arbeid op tijdens een stoot en geeft die weer af tussen twee stoten in. Vooral bij een eencilinder-stoommachine of -explosiemotor is een groot vliegwiel essentieel om de motor rustig te laten lopen.

In allerlei apparatuur geeft een vliegwiel een goedegelijkloopdie van belang is voor de natuurgetrouwe weergave vanaudioenvideo,zoals incassettedecks,videorecordersenplatenspelers.

Sommigespeelgoedauto's maken gebruik van een vliegwiel voor de aandrijving. Eerst moet het ingebouwde vliegwiel op gang gebracht worden door de auto met de wielen over de grond te bewegen. Daarna rijdt de speelgoedauto 'vanzelf' weg tot het vliegwiel weer stilstaat.

Ook sommige19e-eeuwsedrukpersen werden aangedreven met een vliegwiel, dat aanvankelijk met de hand draaiende werd gehouden, zoals bijvoorbeeld te zien is in hetTurnhoutse Speelkaartenmuseum.

Een vliegwiel kan ook gebruikt worden om bij het remmen van een voertuig de bewegingsenergie tijdelijk op te slaan, zodat die weer kan worden gebruikt bij het optrekken. Dit wordt bij sommigebussenentrams(RTM) toegepast. Dit heetregeneratief remmen.

Een vliegwiel kan ook gebruikt worden bij de lancering van achtbaantreintjes. Een bekend voorbeeld is de 'Turbine' inWalibi Belgium.Het treintje werd met behulp van een vliegwiel in slechts enkele seconden tijd van 0 naar meer dan 85 km/u gebracht. De vliegwiellancering werd in 2013 vervangen door een lancering doorlineaire inductiemotoren(LIM).

Bij moderne energieopslagsystemen op basis van vliegwielen wordt het vliegwiel in eenluchtledigekamer opgesteld, om de wrijving met de lucht te voorkomen. Dergelijke energieopslagsystemen kunnen nuttig zijn bij eennoodstroomvoeding.

Bij degyrobuswerd het vliegwiel gebruikt om eenalternatoraan te drijven. Die alternator (dynamo) voorzag de motor van de bus van elektrische energie.

Zie ook

Zie de categorieFlywheelsvanWikimedia Commonsvoor mediabestanden over dit onderwerp.