Маховик
Иллюстрации
Реферат
(72) Автор . нзобретення
Г. Г. Попов (7I) Заявнтель (54) MAx0BNK
Изобретение относится к машино1строению, а более конкретно к устройству маховика с высокой удельной энергоемкостью, предназначенного в качестве аккумулятора механической энергии, и может быть использовано преимущественно на транспортных и тяговых машинах - автомобилях, тягачах, локомотивах и др.
Известны составные маховики, содержащие элемент крепления с валом, жестко связанную с элементом ступицу и насаженный на нее обод, намотанный из высокопрочной стальной проволоки (1). ближайшим к изобретению по техни" ческой сущности является маховик, содержащий элемент крепления с валом и обод, выполненный в виде группы концентрических колец, насаженных друг на друга с предварительным напряжением растяжения. Иаховик установлен в защитном кожухе и одно из колец - наружное - навито из высокопрочной ленты с закрепленными концами. Последний виток ленты не закреплен и выполнен с местным ослабленным сечением вблизи конца ленты.
Это кольцо насажено на упругое кольцо, расположенное на элементе крепления маховика с валом (2).
Недостатком из вест ных махови ко в является их низкая удельная энергоемкость, обусловленная тем, что количество механической энергии, приходящейся на единицу веса этих маховиков, которое они могут аккумулировать без опасности разрушиться от центробежных сил, не достаточно высокое в силу особенностей их конструкции, в которой имеет место недонапряжение материала колец, в результате чего недоиспользуются его прочностные свойства.
Цель изобретения - повышение удельной энергоемкости маховика.
Указанная цель достигается тем, что маховик, содержащий элемент креп93782
3 ления с валом и обод, выполненный в виде группы концентрических колец, насаженных одно на другое с предварительным напряжением растяжения, снабжен второй группой концентрических колец, расположенный на наружном кольце первой группы и выполненной с предварительным напряжением сжатия каждого кольца так, что напряжение растяжения первой группы колец урав- о новешено напряжением сжатия второй группы колец, а все кольца изготовлены из ориентированно армированного пластика с концентрическим или спиральным расположением армирующих волокон и склеены между собой.
На фиг. 1 представлен маховик, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же (вариант). Маховик содержит элеиент 1 крепления с валом (не показан) и обод 2, выполненный. в виде группы 3 концентрических колец 4, насаженных друг на друга с предварительным напряжением растяжения. Маховик снабжен второй группой 5 концентрических колец 6, расположенной на наружном кольце 4 первой группы 3 и выполненной с предварительным напряжением сжатия каждого кольца так, что напряжение растяжения первой группы 3 колец 4 уравновешено напряжением сжатия второй группы 5 колец 6, а все кольца 4 и 6 изготовлены из ориентированно армированного пластика. с концентрическим или спиральным расположением армирующих волокон (не показаны) и склеены между собой в одно изделие.
Штриховой пунктирной линией 7 показана цилиндрическая поверхность, которая условно делит обод 2 на две группы 3 и 5 колец 4 и 6. В первой группе 3 колец 4 наибольшую степень предварительного сжатия получает на4$ ружное (наибольшее по диаметру) кольцо 4: Во второй группе 5 колец 6 наибольшую степень предварительного растяжения получает внутреннее (наименьшее по диаметру) кольцо 6. для . наиболее эффективного использования предварительно напряженного состояния площади поперечных сечений предварительно растянутых колец 6 по мере уменьшения среднего радиуса увеличиваются за счет увеличения ширины (размера колец 6 в осевом направлении). Поэтому на поперечном сечении
4 1 обода 2 (фиг ° 2) показано, что все предварительно сжатые кольца 4 имеют одинаковую ширину, а ширина предварительно растянутых колец 6 ступен. чато от кольца к кольцу увеличивает- . ся по мере приближения к центральному элементу 1. Это увеличение может быть плавным, бесступенчатым (фиг. 3).
Предварительно напряженная группа 5 колец 6 (группа с предварительным напряжением сжатия каждого кольца) может быть изготовлена любыи известным способом. Один из таких способов выглядит так.
В отверстие монтажного цилиндра (не показан) залрессовыеают с заранее рассчитанным натягом наружное кольцо 6. После подготовки поверхностей и покрытия их клеем в отверстие наружного кольца 6 запрессовывают второе кольцо 6 и далее таким же образом запрессовывают третье, четвертое и все остальные кольца 6, которые входят в состав группы 5 предварительно сжатых колец 6. Отклонения колец от номинала рассчитаны на определенную степень сжатия. Аналогично готовят группу 3 предварительно растянутых колец 4: внутреннее кольцо 4 напрессовывают. на элемент 1 с заранее рассчитанным натягом на специальный: шаблон (не показан), затеи после подготовки поверхностей и покрытия их клеем на первое кольцо 4 напрессовывают второе, третье и все остальные кольца 4, которые входят в состав группы 3 предварительно растянутых колец 4. В этой группе 3 отклонения диаметров колец 4 рассчитаны на определенную степень растяжения. Группу 3 колец 4 вводят без натяга в отверстие меньшего кольца 6 из группы
5 предварительно сжатых колец 6 и обе группы склеивают в единое изделие.
После отверждения клея извлекают шаблон, а затеи и одоб 2 в целом извлекают из монтажного цилиндра (шаблон и цилиндр не показаны).
Маховик работает следующим образом.
При вращении маховика в инерционном аккумуляторе энергии (не показан), благодаря предварительно напряженной конструкции предельно допустимое напряжение растяжения на самой нагруженной внешней цилиндрической поверхности обода 2 будет достигнуто при более высокой скорости вращения маховика, так как по мере увеличения центробежной силы сначала снимается предварительное напряжение сжатия, и лишь после этого увеличивается напряжение растяжения в соответствующих группах колец. Следовательно, при этом будет достигнут и более высокий уровень кинетической энергии маховика. Форма и размеры диаметрального сечения обода 2 маховика подобраны с таким 444 расчетом, чтобы одинаково полно была использована прочность материалов всех его колец 4 и 6, поэтому в момент достижения расчетной скорости вращения маховика напряжение растя- 4S жения становится одинаковым по всему сечению обода 2 и равным допускаемому напряжению.
Использование изобретения позволяет повысить удельную энергоемкость ze маховика, так как его конструкция позволяет максимально использовать прочностные свойства= материала всех составляющих маховик частей, а также повысить безопасность маховика, 2s обусловленную тем, что обод махови,ка выполнен из концентрически расположеннъ4х колец, собранных и склеенных в одно изделие. Благодаря этому
1 разру444ение маховика в случае превы- зВ шения расчетной скорости вращения ( (или других причин) может происхо" дить только послойно, начиная с наружного кольца.
Формула изобретения
Иаховик, содержащий элемент крепления с валом и обод, выполненный в виде группы. концентрических колец, насаженных одно на другое с предва" рительным напряжением растяжения, отличающийся тем, что, с целью повы444ения удельной энергоемкости, маховик снабжен второй группой концентрических колец, расположенной на наружном кольце первой группы и выполненной с предварительным напряжением сжатия каждого кольца так, что напряжение растяжения первой группы колец уравнове444ено напряжением сжатия второй группы колец, а все кольца изготовлены из ориентированно армированного пластика с концентрическим или спиральным расположением армирующих волокон и склеены между собой.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Гулиа Н. 8. Инерционные аккумуляторы. Воронеж, изд. Воронежского университета, 1973, с. 27, 28, рис. 1 .
2. Авторское свидетельство СССР
N 200359, кл. F 16 F 15/30, 1966 (прототип) .
937824
Составитель В. Ятукарев
Редактор П. Коссей Техред N. Кастелевич Корректор И. Муска
Заказ 4420/50 Тира>х 990 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4