Il volano è un organo meccanico che funziona come serbatoio di energia rotazionale, e l’energia è lavoro. Il suo funzionamento è
basato sull’inerzia (si ricorda che l’inerzia è la proprietà della materia, di
opporsi a qualunque cambiamento del proprio stato di quiete o di moto); in particolare
un corpo in rotazione (come una ruota o il nostro volano), presenta un'inerzia
rotazionale, ossia una resistenza a cambiare la propria velocità di rotazione.
I volani sono grosse e pesanti pulegge (in genere in ghisa) applicate alle macchine a regime periodico utilizzati per regolarizzare e rendere uniforme il moto rotatorio dell'albero motore.
ricordiamo che le macchine motrici possono essere suddivise in
• macchine a regime assoluto (ad es. le turbine o i motori elettrici) che realizzano un momento motore costante a cui corrisponde, istante per istante un momento resistente e di conseguenza una velocità angolare costante;
• macchine a regime periodico (macchine alternative ad es. biella-manovella) che realizzano un momento motore variabile periodicamente tra i valori massimi ed i valori minimi, caratterizzate da una corrispondente velocità angolare variabile.
Nelle macchine a regime periodico (come i motori a combustione o i compressori) si usa il volano, una grossa ruota la cui massa e la cui forma crea un elevato momento di inerzia J che si oppone alle rapide variazioni di velocità dell'albero motore.
Se l'albero motore accelera improvvisamente la rotazione, il volano con la sua inerzia fa si che la variazione di velocità sia graduale. Ovviamente si avrà una graduale variazione anche nel caso contrario di decelerazioni improvvise dell'albero motore.
Il volano, dunque, funziona come un magazzino di energia cinetica, che viene assorbita quando è in eccesso e viene restituita quando è in difetto.
Il compito del volano è quello di accumulare energia cinetica nelle fasi di eccesso di produzione e di cederla nelle fasi di carenza. É quindi un regolatore della velocità e della potenza della macchina alla quale è applicato.
Per chiarire questi due aspetti del modo di intervento del volano, riferiamoci al modo di funzionare di un motore a combustione interna, limitandoci a due sole fasi compressione ed espansione (monocilindrico 2T)
La legge di variazione del momento motore (N/m) sviluppato all'albero della macchina può essere rappresentata graficamente in un piano cartesiano, riportando sulle ascisse i valori degli angoli (α) descritti dalla manovella e in ordinate i valori del momento (misurato in N/m).
Nella fase di compressione: il pistone deve ridurre, il volume del gas chiuso nel cilindro e tende a rallentare il suo moto essendo contrastato dalla pressione crescente dello stesso gas.
Ma il pistone, attraverso il sistema albero-manovella-biella è collegato al volano, il quale, per inerzia, si oppone alla riduzione di velocità, tentando di mantenerla costante. La conseguenza è che il pistone può proseguire nel suo moto mentre il volano rallenta, rendendo al pistone l'energia che gli aveva sottratto nella fase di espansione.
Nella fase di espansione: il pistone è sotto l'azione della pressione esercitata dai gas combusti ad alta temperatura e tende a muoversi ad alta velocità e grande accelerazione, ma deve trascinare il volano, cioè una grande massa, che si oppone per inerzia a cambiare la propria velocità. La conseguenza è che il pistone rallenta e il volano accelera, il primo perde una parte della sua energia cinetica, il secondo la acquista.
Nei motori a combustione interna (usati ad esempio nelle automobili) Il volano è una ruota metallica montata all’estremità dell’albero motore adiacente alla trasmissione: su di esso è montata la frizione.
Per ridurre al minimo le irregolarità del moto, il volano è collegato all'albero motore mosso dal sistema biella-manovella dei cilindri. Il volano immagazzina energia durante la fase attiva dei cilindri e la rilascia nel momento in cui, a fine corsa, il pistone tende a fermarsi per cambiare il verso del suo movimento. In questo momento interviene il volano che diventa il "motore", appunto, restituendo l'energia cinetica che ha catturato, rendendo più continuo e regolare il movimento della macchina che, altrimenti, sarebbe a scatti.
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| in figura vediamo alcuni elementi di un motore automobilistico: 1-pistone. 2-biella, 3-albero motore con quatto manovelle, 4-volano. |
Il volano ha una massa calcolata in funzione di alcune caratteristiche del motore, in particolare il numero di cilindri. Con la sua inerzia, il volano si oppone alla variazioni della velocità angolare dell’albero motore (uniformandola), riducendo le accelerazioni e le decelerazioni. Per fare ciò, la ruota accumula energia meccanica durante le fasi utili del motore, quando gli viene dunque applicata una coppia motrice, per restituirla poi nelle fasi passive. All’aumentare del numero dei cilindri migliora anche la regolarità di funzionamento del motore e quindi il volano può essere più leggero.
Il volano ha il compito di aumentare il momento d’inerzia dell’albero motore a cui è applicato e di rendere il più possibile uniforme la sua velocità angolare. In questo modo, si regolarizza il funzionamento del motore.
Inoltre, la presenza del volano permette di armonizzare la catena cinematica, smorzando le vibrazioni e rendendo più morbido e fluido l’intervento della frizione.FONTE http://www.edutecnica.it/meccanica/volano/volano.htm
principi fondamentali articoli 1 e 4.
Lavorò come professore d’Italiano in Brasile.
Il lavoro alla FIAT dei calciatori del Torino durante la II guerra mondiale
Presentarsi per cercare lavoro.
Nel lavoro si devono risolvere problemi anche usando equazioni.
Il volano è un serbatoio di energia cinetica.
L’energia è la capacità di compiere lavoro.
