Un volano è una macchina che riserva energia di rotazione resistendo ai cambiamenti di velocità di rotazione. L’energia conservata è proporzionale al quadrato della velocità di rotazione. È possibile modificare l’energia conservata dalla macchina applicando una coppia per aumentare o ridurre la sua velocità di rotazione. Una macchina o un veicolo perde la quantità di moto ogni volta che rallenta o si ferma. Un volano recupera la quantità di moto persa fornendo dalla sua potenza riservata. In questa breve guida, discuteremo come funziona un volano e cosa fa.
Che cos’è il volano in un’auto?
Un volano è una ruota pesante che richiede molta forza per girare sul suo asse. Quando la ruota è in movimento ad alta velocità, continuerà a girare a meno che non la si fermi applicando molta forza. Quando ruota, conserva una grande quantità di energia cinetica che utilizza in seguito per alimentare un veicolo o una macchina al momento dell’avvio del motore o dell’accelerazione.
Che cos’è un volano su una macchina? Tecnicamente spiegato, il volano (se manuale) o la piastra flessibile (se cambio automatico) è definito come un disco che è imbullonato all’albero motore nella parte posteriore del motore. Serve a molti scopi:
- In un’auto con cambio manuale, fornisce una delle superfici di attrito per la frizione. La piastra di pressione della frizione è imbullonata ad essa e il disco della frizione è inserito tra loro.
- Su un’auto con cambio automatico, è in realtà conosciuta come una piastra flessibile e il convertitore di coppia della trasmissione è imbullonato ad essa.
C’è un anello dentato sul suo bordo esterno che lo starter gira per avviare il motore. A causa del grande disco (rispetto all’albero motore), questo permette al motorino d’avviamento di avere più leva contro il motore.
Serve anche a realizzare certi obiettivi di funzionamento del motore. Anche se i volani più massicci richiedono più energia per farli girare, una volta che girano guadagnano più slancio e aiutano il motore a funzionare più dolcemente e a cambiare più dolcemente a un numero di giri più alto.
Come funziona un volano?
Come funziona un volano per immagazzinare l’energia? Beh, si può paragonare al meccanismo di una batteria meccanica. Mentre la batteria immagazzina l’energia in forma chimica, un volano conserva l’energia sotto forma di movimento o di energia cinetica per essere precisi.
Un volano sarà in grado di immagazzinare più energia se gira ad una velocità maggiore o ha un momento d’inerzia più alto, il che significa più ingombrante. Tuttavia, funziona sempre meglio se lo si fa girare più velocemente piuttosto che aumentarne la massa. Per esempio, una ruota produrrà il doppio dell’energia di quella che pesa la metà, dato che entrambe vengono fatte girare alla stessa velocità. D’altra parte, facendo girare la ruota più leggera due volte più velocemente, si quadruplicherà la quantità di energia immagazzinata.
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Per questo motivo, è sempre meglio utilizzare ruote più leggere e veloci piuttosto che le unità che hanno un peso enorme. Inoltre, i volani compatti hanno un senso pratico nelle auto da corsa perché devono essere il più leggeri possibile per funzionare ad alta velocità.
Come funziona un volano quando si continua ad aumentare la velocità? Non è possibile perché c’è un punto in cui il materiale della ruota non sarà in grado di gestire la forza e si frantumerà in frammenti.
Quali sono le funzioni di un volano?
Prima di approfondire il principio di funzionamento dei volani per auto, è importante conoscere le loro funzioni. È usato in quasi tutti i tipi di automobili, comprese le auto da corsa, i treni e gli autobus. In passato, avevano un grande diametro con raggi e un cerchio metallico ingombrante. Tuttavia, le unità moderne sono più compatte perché sono fatte di materiali compositi o di fibra di carbonio. Bisogna spingere la ruota con forza per metterla in movimento. Serve principalmente a queste funzioni nella maggior parte dei veicoli:
Avvio del motore
I denti dell’ingranaggio tagliati nella circonferenza del volano supportano l’avvio del motore. Nel motorino d’avviamento del motore, un piccolo ingranaggio (chiamato ingranaggio Bendix) si accoppia al volano quando si gira la chiave. La combinazione ingranaggio Bendix/motore d’avviamento fa girare il volano, facendo ruotare l’albero motore e iniziando il ciclo di compressione necessario per avviare il motore. Dopo l’avvio del motore, l’ingranaggio Bendix si ritira per lasciare che il volano giri liberamente.
Engine Speed Smoothing
Una volta avviato il motore, l’albero motore converte il movimento su e giù dei pistoni in movimento rotatorio. Tuttavia, questo movimento è a scatti, poiché la potenza viene generata solo due volte (per un motore a quattro cilindri) o quattro volte (per un otto cilindri) durante un giro del motore. La massa del volano applica l’inerzia per mantenere l’albero motore in rotazione tra ciascuna di queste accensioni dei pistoni, così la velocità di rotazione dell’albero motore è mantenuta costante e il motore funziona senza problemi.
Bilanciamento del motore
Poiché i pistoni sono sfalsati rispetto al centro dell’albero motore, il motore di conseguenza vibra e vacilla poiché ogni pistone spara con un angolo diverso. Il pesante peso del volano sopprime questo movimento laterale, aiutando a stabilizzare ed equilibrare il motore sui suoi supporti e a ridurre le vibrazioni in tutto il veicolo.
Riduzione dello stress della trasmissione
Stabilizzando il movimento del motore e livellando la sua velocità, il volano limita l’usura degli altri componenti della trasmissione. Anche se gli alberi del motore e della trasmissione sono paralleli tra loro, gli attacchi tra l’asse e la trasmissione non lo sono; l’albero di trasmissione utilizza giunti cardanici che cambiano costantemente angolo mentre girano. I volani aiutano a ridurre l’usura di questi giunti.
Manipolazione del peso
Il peso del volano è una delle regolazioni che i costruttori di motori personalizzati usano per adattare le prestazioni del loro motore a scopi specifici.
- I volani più pesanti permettono ai motori di lavorare sotto carichi che possono causare l’impantanamento del motore; quindi le auto che tirano costantemente rimorchi pesanti dovrebbero beneficiare di un volano più grande.
- I motori che funzionano ad alte velocità, come i motori delle auto da corsa, beneficiano di un volano più leggero per una migliore accelerazione a velocità; il che può rendere più difficile mantenere il motore al minimo senza problemi e più difficile accelerare da uno stop. A causa di questo, i piloti hanno bisogno che i loro team ai box li spingano per aiutare ad avviare le loro auto.
Top 5 Bad Flywheel Symptoms
Burning Smell
Questo odore si genera quando la frizione viene utilizzata in modo improprio, sia da un cattivo volano che da un pilota inesperto. I rivestimenti delle frizioni hanno materiali destinati a ridurre la quantità di rumore che la frizione fa durante il funzionamento. I rivestimenti della frizione producono molto calore a causa dell’attrito dovuto all’uso improprio che essenzialmente fa glassare la superficie dal calore. La conseguenza è un forte odore acre e pungente che può diventare abbastanza evidente.
Chatter della frizione
Invece di impegnarsi dolcemente, la frizione “salta” lungo il volano. La frizione afferra e rilascia ripetutamente che si sente come un balbettio o una vibrazione quando la frizione viene rilasciata. Mentre può accadere in qualsiasi marcia, è più popolare quando si parte da un arresto completo. Mentre un volano deformato è a volte la causa, le chiacchiere della frizione possono essere difficili da diagnosticare come piastra di pressione, il disco della frizione o il cuscinetto di rilascio sono spesso in difetto se le parti sono usurate, rotte, deformate o contaminate da olio a causa di una perdita del motore o della trasmissione.
La frizione scivola
Spesso, quando si cerca di cambiare marcia durante la guida, le marce possono scivolare. Questo accade tipicamente quando si può dire che nessuna potenza viene trasferita alle ruote. Questo è spesso un risultato diretto di una frizione usurata. La frizione che slitta causerà alla fine l’usura anche del volano. Si può iniziare a sentire rumori di rettifica dalla piastra di pressione e alla fine, il volano altre parti del gruppo frizione si surriscaldano e causano loro di deformare o addirittura crack.
Frizione che trascina
Questo è opposto a una frizione che scivola. Invece della frizione che si disinnesta, la frizione semplicemente non si stacca completamente. Sperimenterete vari livelli di stridore di ingranaggi quando cambiate marcia o anche il completo fallimento di mettere la macchina in prima marcia quando si parte da fermi.
Il trascinamento della frizione non è un fallimento del volano stesso in realtà. È il cuscinetto o la boccola nel volano o nel gruppo dell’albero motore.
Il pedale della frizione vibra
Insieme a questo, ci possono essere vibrazioni provenienti dal pedale della frizione o dal pavimento del veicolo ogni volta che si aziona la frizione. Queste vibrazioni indicano che i supporti a molla del volano sono andati a male. Come forse sapete, il meccanismo a molla normalmente riduce le vibrazioni che sono generate dalla frizione in uso.