飞轮如上图所示,最外圈厚度为8mm,宽度为直径360mm到直径400mm的圆环。
次外圈厚度为40mm,宽度为直径230mm到直径360mm的圆环。
里圈为厚度为50mm,宽度为直径30m到直径50mm的圆环。
钢条的厚度为40mm,宽度为15mm。
计算转动惯量 (3-1)
(3-2)
将式3-2带入式3-1可得
(3-3)
式中d——飞轮的厚度(mm);r——飞轮的宽度(mm);
ρ——飞轮的密度,查表得Q235A的密度为7.85 ;
将飞轮参数带入式3-3中可以得到
对于钢条:
所以飞轮的转动惯量为
3.2气动马达选型
气动马达分为叶片式马达和活塞式马达。二者在相同功率的情况下,前者比后者体积更小,重量更轻。而且由于制造较为方便,前者几乎在所有的范围都是可以运用的。由于其可在很宽的转速和扭矩范围内工作,因此选择叶片式马达。
由于加速过程被分为了两段,一段是先将飞轮加速至500r/min,再通过换挡将飞轮加速至1000r/min。因此将第一段时间设置为30秒,这样可以使整个过程少于60秒。
第一段在30秒内到达500r/min
则角加速度为
(3-4)
则此时飞轮的转矩为
(3-5)
则此时飞轮需要的功率为
(3-6)
第一段在30秒到60秒内从500r/min到达1000r/min
则角加速度为
(3-7)
则此时飞轮的转矩为
(3-8)
则此时飞轮需要的功率为
(3-9)
经过了仔细的比较和考量,最终选择叶片式气动马达,其产品参数如下所示:
功率150W