Un volant d'inertie est un dispositif mécanique qui utilise la conservation du moment cinétique pour stocker l'énergie de rotation; une forme d'énergie cinétique proportionnelle au produit de son moment d'inertie et du carré de sa vitesse de rotation.
Un volant d'inertie est une roue lourde fixée à un arbre rotatif pour faciliter le transfert de puissance d'un moteur à une machine. Dans les moteurs automobiles, le volant d'inertie sert à lisser les impulsions d'énergie fournies par la combustion dans les cylindres et à fournir de l'énergie pour la course de compression des pistons.
L'inertie du volant d'inertie s'oppose et modère les fluctuations de régime moteur et stocke l'énergie excédentaire pour une utilisation intermittente. Afin de contrecarrer efficacement les fluctuations de vitesse, un volant d'inertie est doté d'une inertie de rotation élevée; c'est-à-dire que la majeure partie de son poids est loin de l'axe.
Une roue à jante lourde reliée au moyeu central par des rayons ou un voile présente une inertie de rotation élevée. De nombreux volants d'inertie utilisés sur les moteurs alternatifs pour lisser le flux de puissance sont fabriqués de cette façon.
Cependant, l'énergie stockée dans un volant d'inertie dépend à la fois de la répartition du poids et de la vitesse; si la vitesse est doublée, l'énergie cinétique est quadruplée. Un volant d'inertie de type jante éclatera à un régime beaucoup plus bas qu'une roue à disque de même poids et diamètre.
Pour un poids minimal et une capacité de stockage d'énergie élevée, un volant d'inertie peut être fabriqué en acier à haute résistance et conçu comme un disque conique, épais au centre et fin autour de la jante.
Dans les moteurs automobiles, le volant d'inertie sert à lisser les impulsions d'énergie fournies par la combustion dans les cylindres et à fournir de l'énergie pour la course de compression des pistons. Plus l'inertie de rotation du volant est grande, plus les changements de vitesse résultant de l'alimentation et de la demande d'énergie intermittentes sont faibles.
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Les utilisations courantes d'un volant d'inertie sont :
Les volants d'inertie sont généralement en acier et tournent sur des roulements conventionnels; ceux-ci sont généralement limités à une vitesse maximale de quelques milliers de tours par minute. Les volants d'inertie à haute densité d'énergie peuvent être fabriqués à partir de composites en fibre de carbone et utiliser des roulements magnétiques, ce qui leur permet de tourner à des vitesses allant jusqu'à 60 000 tr/min (1 kHz).
Voici les parties d'un volant :
Un volant d'inertie est une roue lourde fixée à un arbre rotatif de manière à lisser la transmission de puissance d'un moteur à une machine . L'inertie du volant s'oppose et modère les fluctuations de régime du moteur et stocke l'énergie excédentaire pour une utilisation intermittente.
Les volants d'inertie se trouvent dans presque tous les types d'automobiles car ils servent à diverses fins, qui sont discutées ici. Voici les fonctions du volant d'inertie dans un moteur de voiture :
Équilibrage du moteur :parce que les pistons sont décalés du centre de l'oscillation du vilebrequin et une oscillation se produit. C'est aussi parce que chaque piston tire à un angle différent.
La fonction d'un volant d'inertie dans cette situation est de supprimer le mouvement latéral. Ceci est réalisé par le poids lourd du volant d'inertie. Les volants d'inertie réduisent les vibrations du moteur dans son ensemble car le moteur est stabilisé et équilibré sur les roulements.
Démarrage du moteur : Le volant d'inertie joue un rôle supplémentaire dans le démarrage du moteur. Les dents du volant sont fixées à un démarreur. Ce démarreur est commandé avec la clé de voiture de sorte que lorsque le véhicule est démarré, le démarreur fait tourner le volant.
Dès que le moteur tourne, l'effet de combustion continue de faire tourner le moteur. La boîte de vitesses Bendix du moteur démarré se rétracte pour permettre au volant de tourner librement.
Réduction de la charge sur le groupe motopropulseur : est une autre fonction d'un volant d'inertie, qui est obtenue en stabilisant le mouvement du moteur. Il adoucit également le régime moteur et réduit l'usure des composants d'entraînement.
Le volant moteur limite également l'usure entre l'arbre de transmission et l'arbre de transmission. Ces deux sont attachés avec un joint universel.
Réduction de la vitesse : Le vilebrequin convertit le mouvement du piston en un mouvement de rotation saccadé lorsque la force est générée. la vitesse du vilebrequin est constante et le moteur tourne en douceur. En effet, la masse du volant crée une inertie qui maintient le vilebrequin du moteur en rotation entre chaque allumage du piston.
Manipulation du poids : Le poids d'un volant d'inertie détermine les performances d'un moteur. Le poids dépend des performances des véhicules.
Des volants d'inertie plus lourds permettent au moteur de fonctionner sous des charges, ce qui peut provoquer le calage du moteur. Les gros camions ou les remorques fonctionnent bien avec les volants d'inertie plus lourds, tandis que les voitures de sport et certains véhicules utilitaires font bon usage des volants d'inertie plus légers.
Un volant d'inertie est essentiellement une batterie mécanique constituée d'une masse tournant autour d'un axe. Il stocke l'énergie sous forme d'énergie cinétique et fonctionne en accélérant un rotor à des vitesses très élevées et en maintenant l'énergie dans le système sous forme d'énergie de rotation.
Comment fonctionne un volant d'inertie pour stocker l'énergie ? Eh bien, vous pouvez le comparer au mécanisme d'une batterie mécanique. Alors que la batterie stocke l'énergie sous forme chimique, un volant d'inertie conserve la puissance sous forme de mouvement ou d'énergie cinétique pour être précis.
Un volant d'inertie pourra stocker plus d'énergie s'il tourne à une vitesse plus élevée ou a un moment d'inertie plus élevé, ce qui signifie plus volumineux. Cependant, cela fonctionne toujours mieux lorsque vous le faites tourner plus rapidement plutôt que d'augmenter sa masse.
Par exemple, une roue produira deux fois plus d'énergie que celle qui en pèse la moitié, étant donné que les deux tournent à la même vitesse. D'un autre côté, faire tourner la roue du briquet deux fois plus vite quadruplera la quantité d'énergie stockée.
Pour cette raison, il est toujours préférable d'utiliser des roues plus légères et à grande vitesse plutôt que des unités ayant un poids énorme. De plus, les volants d'inertie compacts ont un sens pratique dans les voitures de course car ils doivent être aussi légers que possible pour rouler à grande vitesse.
Comment fonctionne un volant d'inertie quand vous continuez à augmenter la vitesse? Ce n'est pas possible car il y a un moment où le matériau de la roue ne pourra plus supporter la force et se briser en fragments.
Voici les types de volants d'inertie utilisés dans les véhicules :
Le volant à disque plein est un type de volant. Il est utilisé dans une batteuse à volant unique en fonte. Le volant à disque complet est équipé d'un moyeu de volant et d'un disque.
Lors du calcul de la conception d'un volant d'inertie à disque complet, divers paramètres sont utilisés comme entrées. Cela inclut les dimensions du volant moteur à disque complet. Les valeurs de fonction résultantes sont également calculées.
Le volant d'inertie de type jante explose à une vitesse beaucoup plus lente qu'une roue à disque complet de même poids et diamètre. Pour un poids minimal et une capacité de stockage d'énergie élevée, un volant d'inertie peut être formé d'acier à haute résistance et fabriqué sous la forme d'un disque conique d'épaisseur centrale.
Dans ces types de volants, le volant à grande vitesse a une vitesse comprise entre 30 000 tr/min et 80 000 tr/min. Cela peut également être réglé jusqu'à 100 000 tr/min.
Ils ont des roulements à lévitation magnétique et nécessitent peu d'entretien. Comparés à un volant d'inertie à rotation lente, ils sont légers en fonction de la taille/capacité. Ils sont plus chers qu'un volant à faible vitesse.
Dans ces types de volants, le volant à basse vitesse a une vitesse de 10 000 tr/min. Ils sont plus lourds et plus volumineux que les volants d'inertie à grande vitesse.
Ils nécessitent un entretien de temps en temps et n'utilisent pas de paliers à lévitation magnétique. Leur installation nécessite une structure spéciale en béton pour supporter leur poids. Ils sont moins chers que les volants à grande vitesse.
Les volants d'inertie sont fabriqués à partir de nombreux matériaux différents; l'application détermine le choix du matériau. On trouve de petits volants d'inertie en plomb dans les jouets pour enfants. Les volants d'inertie en fonte sont utilisés dans les anciennes machines à vapeur.
Les volants d'inertie des moteurs de voiture sont en fonte coulée ou nodulaire, en acier ou en aluminium. Des volants d'inertie en acier à haute résistance ou en composite ont été proposés pour une utilisation dans les systèmes de stockage d'énergie et de freinage des véhicules.
L'efficacité d'un volant d'inertie est déterminée par la quantité maximale d'énergie qu'il peut stocker par unité de poids. Lorsque la vitesse de rotation ou la vitesse angulaire du volant d'inertie augmente, l'énergie stockée augmente; cependant, le stress monte également.
Si la contrainte circonférentielle dépasse la résistance à la traction du matériau, le volant d'inertie se brise. Ainsi, la résistance à la traction limite la quantité d'énergie qu'un volant d'inertie peut stocker.
Dans ce contexte, l'utilisation de plomb pour un volant d'inertie dans un jouet pour enfant n'est pas efficace; cependant, la vitesse du volant ne s'approche jamais de sa vitesse d'éclatement puisque la limite dans ce cas est la force de traction de l'enfant.
Dans d'autres applications, comme une automobile, le volant d'inertie fonctionne à une certaine vitesse angulaire et est limité par l'espace qu'il doit tenir, de sorte que l'objectif est de maximiser l'énergie stockée par unité de volume. Le choix du matériau dépend donc de l'application.
Malheureusement, les volants d'inertie ne durent pas éternellement. Ils s'usent progressivement car ils sont constamment utilisés dans le véhicule. Si votre volant devient trop usé ou endommagé, il y aura des symptômes visibles que vous ne pourrez pas ignorer.
Ne laissez pas ces symptômes durer trop longtemps, sinon cela affectera la maniabilité globale du véhicule. Voici quelques-uns des signes les plus courants d'un mauvais volant.
Le patinage des vitesses se produit plus souvent lorsque vous augmentez vos vitesses. Par exemple, vous pouvez aller mettre votre voiture de la deuxième vitesse à la troisième vitesse. Lorsque vous changez de vitesse, votre moteur tourne et vous pouvez dire qu'il n'a pas changé de vitesse. Votre voiture est probablement revenue à la vitesse à partir de laquelle vous avez essayé de passer ou, dans ce cas, est revenue à la deuxième vitesse.
Malheureusement, les engrenages qui patinent sont également un signe révélateur de problèmes d'embrayage. En tant que tel, si vous rencontrez des engrenages qui patinent, vous devez rechercher d'autres signes afin de pouvoir déterminer si l'embrayage ou le volant moteur est en panne.
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S'il y a une odeur de brûlé qui consume votre habitacle, cela pourrait être attribué à de nombreuses causes possibles. Un mauvais volant pourrait être l'une de ces causes en raison de toute la chaleur générée par le frottement dans l'embrayage.
Si vous avez utilisé l'embrayage à des moments où vous n'étiez pas censé le faire, cela pourrait causer des problèmes avec le volant.
Si votre pédale d'embrayage subit beaucoup de vibrations, votre volant moteur est probablement en panne. Les vibrations finiront par devenir si fortes que vous pourrez les sentir sur le sol plutôt que simplement sur la pédale d'embrayage.
Lorsque vous conduisez votre véhicule, le volant d'inertie peut se retrouver avec un faux-rond excessif au fil du temps, ce qui donne l'impression que la surface est déformée lorsque vous engagez l'embrayage.
Si vous avez déjà surchauffé votre volant moteur ou conduit trop longtemps avec un embrayage qui était sur ses dernières jambes, il est très probable que vous ayez endommagé le volant moteur en raison d'une chaleur excessive ou d'une usure métal sur métal. Les embrayages usés jusqu'aux rivets endommageront le volant.
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Un volant endommagé peut avoir une couleur bleutée car le métal est chauffé bien au-delà de sa température de fonctionnement. Vous verrez probablement également des fissures capillaires à la surface. Il peut même y avoir des traces de métal sur la surface lorsque le volant a chauffé et refroidi.
Certains volants contiennent des ressorts, tels que les volants à double masse. Si votre voiture en est équipée, les ressorts du volant moteur peuvent être à l'origine de ces vibrations. Les volants d'inertie à double masse devront probablement être remplacés, car ils ne peuvent pas être resurfacés comme un volant d'inertie standard.
Si les dents du volant sont endommagées, le volant peut avoir du mal à s'engager avec le démarreur. Cela pourrait rendre difficile ou impossible le démarrage du véhicule.
Si vous rencontrez des problèmes pour démarrer votre véhicule, vous pouvez également jeter un œil à votre démarreur.
Un volant d'inertie de rechange trop léger pour le véhicule (ou le conducteur) facilitera grandement le calage du véhicule et pourrait vous donner un ralenti irrégulier.
Sur les volants d'inertie très légers, vous pouvez même caler le véhicule simplement en appuyant sur l'embrayage, simplement parce que le régime moteur chute trop rapidement pour que l'ECU ajoute de l'air et du carburant supplémentaires pour compenser.
Si un volant est déséquilibré, il peut faire vibrer l'ensemble du groupe motopropulseur même lorsque l'embrayage est engagé.
Si vous avez récemment remplacé l'embrayage, le volant ou le plateau de pression, assurez-vous d'avoir serré tous les boulons conformément aux spécifications et d'avoir appliqué du frein-filet si cela était demandé dans le manuel d'entretien d'usine. Un volant qui se détache ou se désintègre pendant la conduite est extrêmement dangereux, car il y a une quantité considérable d'énergie stockée dans le volant.
Le volant d'inertie est très lourd et a le potentiel de secouer considérablement le véhicule si tout n'est pas équilibré et aligné correctement.
En moyenne, le coût de remplacement du volant se situe entre 600 $ et 1 100 $. You can save yourself a lot of coins if you did the replacement by yourself but only attempt that if you’re an experienced mechanic.
The replacement cost of a flywheel can range considerably. There are some flywheels that cost under $50 while others cost as much as $400 or more. It all depends on what type of car you drive, how durable the flywheel is, and whether the part is an exact OEM replacement or aftermarket. In addition, clutch and/or release bearing replacement may also be necessary.
Then, of course, you have to consider the labor costs of doing the replacement job. Since most auto mechanics charge about $90 to $110 per hour, you could be looking at paying close to $500 just for labor.
The reason for this is that the flywheel is attached to the crankshaft in an engine and it is harder for the mechanics to take out and replace. This requires more time which means you’ll be paying more money.
In total, you could be looking at anywhere between $550 and $1,000 on average. If you’re an experienced mechanic who knows how to replace a flywheel or clutch or you have a friend who is, then it would be better to use this option rather than paying for the labor. It will save you a lot of money this way.
A Flywheel is a heavy wheel attached to a rotating shaft so as to smooth out delivery of power from a motor to a machine. In automobile engines the flywheel serves to smooth out the pulses of energy provided by the combustion in the cylinders and to provide energy for the compression stroke of the pistons.
What is the function of the flywheel?A flywheel is a heavy wheel attached to a rotating shaft so as to smooth out the delivery of power from a motor to a machine . The inertia of the flywheel opposes and moderates fluctuations in the speed of the engine and stores the excess energy for intermittent use.
What is the definition of a flywheel?A heavy wheel attached to a rotating shaft, a flywheel smooths out delivery of power from a motor to a machine. The inertia of the flywheel moderates fluctuations in the speed of the engine and stores the excess energy for intermittent use. In automobile engines, the flywheel smooths out the pulses of energy provided by combustion in the cylinders, and provides energy for the compression stroke of the pistons. In power presses, the punching, shearing, and forming are done in a fraction of the operating cycle. During the rest of the cycle, the speed of the flywheel is built up by a comparatively low-powered motor, and most of the required energy for the cycle is provided by the flywheel.
How does a flywheel work?A flywheel is essentially a mechanical battery consisting of a mass rotating around an axis. It stores energy in the form of kinetic energy and works by accelerating a rotor to very high speeds and maintaining the energy in the system as rotational energy.
What are the types of Flywheel?
Following are the types of flywheels used in vehicles:
1. Solid disc flywheel.
2. Rimmed flywheel.
3. High-velocity flywheel.
4. Low-velocity flywheel.
On average, flywheel replacement cost is anywhere between $600 to $1,100. You can save yourself a lot of coins if you did the replacement by yourself but only attempt that if you’re an experienced mechanic.
