Lendkerék

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Egy Landini traktor lendkerékkel
Munkagép lendkereke
A szőlődarálón hajtókar helyett fogantyús lendkerék van.

A lendkerék vagy lendítőkerék egy forgó tárcsa, melyet kinetikus energia tárolására használnak.

A lendkerék (közelítőleg) megőrzi fordulatszámát, így lehetővé teszi, hogy olyan gépek járása is egyenletes legyen, melyeknél a tengelyre ható nyomaték ingadozása jelentős. Ilyen esetek fordulnak elő gőzgépeknél, dugattyús motoroknál, valamint munkagépeknél, ahol a terhelés változik: dugattyús szivattyúknál, sajtóknál stb. Lendkereket lehet használni olyan nagy erők lökésszerű kifejtésére szolgáló kísérleti berendezéseknél is, ahol a villamos hálózat terhelése nem bírná el a hirtelen terhelésugrást. Ilyenkor egy kis motor fokozatosan gyorsíthatja fel a lendkereket és töltheti fel a kísérlet elvégzéséhez szükséges energiával. Kézi meghajtással felgyorsított lendkereket használtak a II. világháborúban egyes harci repülőgépek motorjainak beindítására. Újabban a lendkerék intenzív kutatás tárgya közlekedési eszközök lendkerekes energiatárolóihoz. Közismertek az olcsó lendkerekes játékok.

A műholdaknál és repülőgépeknél lendkerekeket használnak az irányok helyesbítésére, ezeket giroszkópnak nevezik, kis energiaráfordítással működnek, anélkül, hogy segédrakétákat kellene bekapcsolni.

Fizikája[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A lendkerékben tárolt kinetikus energia vagy pontosabban forgási energia:

E_k=\frac{1}{2}\cdot I\cdot \omega^2

ahol

 \omega a szögsebesség
 I a lendkeréknek a forgástengelyre vett tehetetlenségi nyomatéka
  • Egy tömör henger tehetetlenségi nyomatéka I_z = \frac{1}{2} mr^2,
  • a vékony gyűrű tehetetlenségi nyomatéka I = m r^2 \,,
  • a vastag gyűrű tehetetlenségi nyomatéka I = \frac{1}{2} m({r_1}^2 + {r_2}^2).

ahol m jelöli a tömeget, r a sugarat. További információért lásd: tehetetlenségi nyomatékok listája.

Egyenlőtlenségi fok[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Bizonyos erőgépek és munkagépek üzemében csak kismértékű fordulatszám-ingadozást engedhetünk meg. Ezek jellemzésére az egyenlőtlenségi fokot vezették be:

 \delta = \frac {\omega_{max}- \omega_{min}}{\omega_k}

ahol

 \omega_{max} a legnagyobb szögsebesség
 \omega_{min} a legkisebb szögsebesség
 \omega_{k} a közepes szögsebesség:
 \omega_{k}=\frac {\omega_{max}+ \omega_{min}} 2

Az egyenlőtlenségi fok megengedett értékei egyes gépekre:

Gép [1] Egyenlőtlenségi fok
Szivattyúk hajtása 1/20…1/30
Szövőgépek 1/60…1/100
Világítási dinamó 1/150…1/200
Váltóáramú generátor 1/300
Motorkerékpár 1/30…1/100
Gépkocsi motor 1/100…1/300
Repülőgép motor 1/1000

A lendítőkerék méreteit a legnagyobb és legkisebb mozgási energia egyenletéből lehet meghatározni:

 E_{max} - E_{min}= I \frac{(\omega_{max}^2-\omega_{min}^2)}2 =I\omega_k^2\delta [2]

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A lendítőkerék nagyon régi találmány. Az újkőkori rokka már lendkerékkel volt felszerelve, de ugyancsak történelemelőtti idők találmánya a fazekaskorong is. A lendkerék első írásos említése Theophilus Presbyter (~ 1070-1125) német iparos De diversibus artibus (Különböző iparok) című könyvéből ismert, ez több alkalmazását is megemlíti.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Commons
A Wikimédia Commons tartalmaz Lendkerék témájú médiaállományokat.
  1. Pattantyús. Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
  2. Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963-10-4808-X