← 返回古代工艺
飞轮
工业基石储存旋转动能以平滑扭矩波动
机械动力工业
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
古代至近代
难度
中等
风险等级
低
制作周期
数小时至数天
前置条件
轮坯、轮辐、轮毂、车床
原理
飞轮转动惯量 I = Σmr²。动能 E = ½Iω²。当动力源输出扭矩大于负载时飞轮加速储能；当负载瞬时超过动力源时飞轮减速放能。转动惯量越大，速度波动越小，但启动和制动越慢。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 铸铁/钢 | 1 个 | 轮缘，质量集中 |
| 铸铁/钢 | 若干 | 轮辐 |
| 钢 | 1 个 | 轮毂 |
| 螺栓/键 | 若干 | 连接 |
工具
- 车床
- 钻床
- 平衡支架
- 卡尺
- 砂轮机
操作步骤
- 设计尺寸：根据允许速度波动系数 δ 计算所需转动惯量 I = W/(δω²)，其中 W 为每转盈亏功。
- 制轮缘：铸铁浇铸或钢板卷制圆环，内径、外径车光。
- 制轮毂：中心孔与轴配合，外缘钻孔安装轮辐。
- 制轮辐：辐条或辐板，一端连轮毂，一端连轮缘。
- 组装：轮缘、轮辐、轮毂用热套或螺栓连接。
- 静平衡：放在刀口支架上，重边朝下，在对侧钻孔去重，直到任意位置都能静止。
- 安装：键连接飞轮与轴，加轴向固定。
注意事项
- 飞轮转速越高，离心力越大，轮缘强度要足够。
- 必须做动平衡或静平衡，否则振动。
- 防护罩必不可少，防止破裂飞出。
- 热套时温度不可过高，避免材料性能下降。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 振动大 | 不平衡或轴弯曲 | 重新平衡，校正轴 |
| 轮缘开裂 | 超速或铸造缺陷 | 限制转速，探伤 |
| 轴承过热 | 飞轮过重或皮带张力大 | 减重，调皮带 |
| 转速波动仍大 | 惯量不足 | 增大轮缘直径或质量 |
升级方向
- 分置双质量飞轮：吸收扭转振动。
- 铸铁轮缘＋钢轮心：兼顾强度和成本。
- 与离合器组合：平稳接合。
参考来源
- 机械设计
- 机械动力学
- 动力机械