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Mechanical Design

飞轮设计·储能·转速波动系数

实时计算IC发动机·冲压机·风力发电用飞轮的转动惯量、储存能量、转速波动和爆裂安全系数。

参数设置
用途
形状
平均扭矩 T_mean 200 N·m
转速 N 1500 RPM
波动系数 C_s 0.020
精密:0.005 / 一般:0.02 / 冲压:0.1~0.2
外径 R 0.30 m
内径 r(仅环形) 0.20 m
宽度 b 0.10 m
转动惯量 I [kg·m²]
储存能量 E [kJ]
转速波动 ΔN [RPM]
估算质量 m [kg]
轮缘应力 σ [MPa]
爆裂安全系数

理论公式

动能:$E = \dfrac{1}{2}I\omega^2$

所需转动惯量:$I_{req} = \dfrac{\Delta E}{C_s \cdot \omega^2}$, $\Delta E = T_{mean} \cdot \theta_{cycle}$

环形:$I = \dfrac{1}{2}m(R^2+r^2)$, 实心圆盘:$I = \dfrac{1}{2}mR^2$

轮缘应力(离心力):$\sigma = \rho\omega^2 R^2$

CAE应用: 飞轮旋转体的离心应力分析用Ansys/Abaqus轴对称单元实施。用本工具确定设计规格后,再用FEM精确评估倒角·轮辐部的应力集中。