Семинарски рад
из предмета:
Истраживачки рад у машинству
Тема рада:
Замајац
Крагујевац, 2018
.
Универзитет у Крагујевцу
Факултет инжењерских
наука
University of Kragujevac
FACULTY OF ENGINEERING
Предметни наставник:
Проф. др Радивоје Пешић
Асистент:
Надица Стојановић
Кандидат:
Стеван Стојановић 429/2017
Резиме
У овом семинарском раду је реч о основним параметрима рада и главних
карактеристика замајца, њиховој историји постојања, представљен
је њихов
математички модел,
приказани
су
предности и недостаци, као и могућност даљег
развоја и усавршавања истих.
Као
што се може приметити из приложеног, утврђено је да
уређаји за производњу
чисте енергије, као што су то соларне ћелије и ветро генератори, који за акумулирање
остварене енергије користе
замајац
,
имају велику перспективу јер поседују
многе
предности у односу на конвенционалне уређаје и само је питање времена када ће
почети масовно да се примењују чиме би њихова цена била драстично мања
.
Кључне речи:
eнергија, акумулирање, уштеда, уређаји будућности
Abstract
This project task is about the basic parameters of the flywheel work, and the main
characteristics of the flywheel, their history of existence, presenting their mathematical model,
the advantages and disadvantages are shown, as well as the possibility of further development
and improvement of flywheels.
As it can be seen from the enclosed, it has been found that cleaner energy devices, such as solar
cells and wind generators, use the flywheel to accumulate the energy they generated, have a
great perspective because they have many advantages compared to conventional devices and it
is only a matter of the time when they will begin to be massively applied, which would reduce
their price dramatically.
Key words:
energy, accumulation, savings, future devices
4
1. Уводне напомене
Замајац представља масивни елемент који својом
ротацијом
ствара и складишти
кинетичку енергију. Приликом пуњења, обртни момент који се примењује у смеру
ротације убрзава ротор, повећава брзину и складиштену енергију. Приликом пражњења,
кочни обртни момент успорава ротор, чиме црпи енергију у току процеса обављања
корисног рада
.
Од проналаска лончарског точка, замајци се користе као
компоненте у машинерији
како би олакшали проток енергије. У моторима или индустријској машинерији, сврха
замајца је да умањи промене брзине услед импулсног извора кретања или импулсног
оптерећења. Овде се обртни момент може значајно разликовати између импулса док
брзина замајца мало варира. Многи облици замајца коришћени су од конфигурације
"вагонског точка" који се налази у стационарним парним моторима до масовних
произведених, вишенаменских дискова пронађених у савременим аутомобилским
моторима.
Од краја 20. века појавила се нова класа самосталних система замајца. Модерни
замајац, развијен изричито за складиштење енергије, смештен је у засебном
кућишту како
би се смањило аеродинамично
превлачење. Замајац се напаја и празни
струјом
,
користећи мотор са двоструком функцијом/генератор прикључен на ротор. Век трајања
циклуса замајца је знатно већи
у поређењу са другим решењима за складиштење
енергије
.
Данашњи модерни замајци своју примену налазе
у различитим сферама
,
од
управљања електричном енергијом повезаном са мрежом
-
до лансирања
електромагнетних ваздухоплова. Распрострањене конфигурације ротора садрже дискове,
чврсте цилиндре и цилиндре дебелих зидова од карбонских
и стаклених композита или
челика високе чврстоће
[1].
У аутомобилским моторима, замајац служи да изравна импулсе енергије
произведене сагоревањем у цилиндрима и да обезбеде енергију за сабијање
клипа. Што
је већа инерција замајца, то је мања промена брзине која проистиче
из повремене
промене напајања и потражње
[2].
5
2.
Историјски развој
Замајци су коришћени у производњи керамике у Кини и Месопотамији још 6000
година пре нове ере. Пре више од хиљаду година, замајци су коришћени у лончарске
сврхе и као такви представљају најстарији облик точкова у постојању. Лончарски точак
чврсте и јаке структуре ослања се о сопствену масу, тако да има велики момент инерције
који му омогућава да се врти сам од себе. Воденични точкови који снагу потока и река
користе за млевење, такође су дизајнирани као замајци са снажним али тешким крацима
који се константно окрећу чиме млину омогућавају сталну брзину. Такви водени точкови
су постали популарни у Римско доба
[1].
Замајци су били малих димензија, израђени најчешће од дрвета и напајани од
стране људи, све до проналаска парних машина Џејмса Вата, Болтона и Пикарда
осамдесетих година 18. века. Ове машине су користиле ручице и замајце за претварање
силе удара у далеко више корисне уједначене
ротације. Конфигурација "кола вагона"
пронађена у овим раним моторима остала је најчешћи облик замајца у 20. веку и још увек
се користи
и
данас. У аспекту ове ере, замајци су користили тешке фелне израђене од
ливеног гвожђа и касније
челика до влажних пулсација у наизменичним машинама
или
наизменичним
оптерећењима.
У периоду индустријске револуције долази до значајног
напретка замајаца.
У 18. веку, Ман је био сведок широко распрострањене употребе
метала у изградњи машина, а убрзо је замајац пронашао примену
код
парних
машина.
Овај развој замајца приписан је радовима Џејмса Вата. Замајци
од ливеног гвожђа могли
су
постићи већи момент инерције, а тиме и знатну уштеду
тежине. Током индустријске
револуције, Џејмс Пикард је развио решење за трансформацију ротационог кретања
помоћу комбинације ручице и замајца
[3].
После рада
пионира
електротехнике
из 19. века попут Томаса Едисона, електрична
енергија је ускоро постала доступна за погонске фабричке машине, за које више није било
потребних замајаца за глатке парне моторе са угљем. У међувремену, друмска возила,
бродови, возови и авиони користили су моторе са унутрашњим сагоревањем на бази
бензина, дизела и керозина. Замајци
су углавном били велики и тешки и нису имали
места у нечему као што је то био аутомобил или мотор, а камоли авион. Као резултат,
развитак и технологија замајца
је донекле пала на путу како се ближио
20. век
[4].
Машине које су користиле замајце расле су по питању снаге и величине, које су
кулминирале у масивним стационарним парним машинама крајем 19. века. Највећи
мотори, као што је ''Centennial engine'' приказан на слици 1, произвoдили су 1,04 MW
(1400 hp
), висине и преко
12 m
и користили замајце
пречника 9
m.
