Супермаховик
Патент 956865
Авторы
Супермаховик
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 010880 (21) 2991610/25-28 (1 М g> 3
F 16 F 15/30
F ..16 Н 33/02 с присоединением заявки )Чо
t осударственный комитет
СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (S3) УДК 621-562 (088.8) Опубликовано07,09,82,Бюллетень ¹ 33
Дата опубликования описания 070982
В.Д. Протасов, Н.L. Рыжиков, A.Ï. Пономарев и Е.B. XpbI|кин
1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) СУПЕРМАХОВИК
Изобретение относится к машиностроению, а именно к аккумулированию энергии, в частности механической, и может быть использовано в различных областях техники, где используются энергоемкие маховики.
Известны супермаховики с центральным отверстием, выполненные из скрепленных чередующихся слоев, часть из которых имеет кольцевое армирование, а оставшаяся часть — радиальное ар— мирование. Слои, образованные радиальным армированием, не плоские и имеют вогнутые поверхности,(1) .
Недостатком таких супермаховиков является низкая надежность, обусловленная наличием вогнутых поверхностей, вызывающих расслоение, которое препятствует эр11ектинному использованию этих сyllcpM 3xoBHKQB, Наиболее близким K изобретению по техниче1 кои сущности является супермаховик, вкпю.ающий писк с центральным отверстием, состоящий из расположенных нерп-нпикулярно к оси вращения и ск1 епленных между собой чередующих.я o:in< в, асть из которых имеет .о и в армирояание.
Остальная ь :.!ì;l,. щихся е"лоев выполнена полностью равноармированной по всей площади этих слоев )23.
Недостатками известного супермаховика являются его сравнительно низкие прочность и энергоемкость, обусловленные неравномерной нагруженностью армирующих элементов: при малой относительной толщине коль1.П цевых слоев наиболее нагруженной является область центрального отверстия, при большей относительной толщине кольцевых слоев пик напряжений смещается наружу. Кроме того, армирующие элементы равноармированного слоя, обрывающиеся на центральном отверстии и на внешней граниге диска, в этих местах мало напряжены.
Целью изобретения является повышение прочности и энергоемкости супермаховика путем устранения неравно— мерной нагруженности армирующих элементов.
Указанная цель достигается тем, что в .супермаховике, включающем диск с центральным отверстием, состоящий из расположенных.перпендикулярно к оси вращения и скрепленных между собой чередующихся слоев, часть из которых имеет кольцевое армирование, слои, черсдующие н с имеющими
956865 кольцевое армирование слоями, выполнены из трех коаксиальных колец, из которых внутреннее и наружное имеют кольцевое армирование, а среднее кольцо равноармировано и толщина его определена по формуле
,. г (г аг) (6г г)
2 f Г о где- h — текущее значение толщины равноармированной части 10 модиска; г — текущий радиус .маховика;
ho — толщина маховика;
Ь вЂ” внешний радиус маховика; а — радиус центрального отверс- 15 тия, У б .— предел прочности при растяжении однонаправленного армированного материала; угловая скорость вращения маховика;
o — плотность армированного матри ала.
При э том Н аружные диаметры равн оармированных колец от одного торца диска до другого могут быть выполнены уменьшающимися, а внутренние диаметры тех же колец — увеличивающимися, На фиг. 1 изображен супермаховик с разделенными чередующимися слоя- 30 ми, общий вид; на фиг. 2 — вариант выполнейия супермаховика.
Супермаховик, включающий диск 1 с центральным отверстием 2, состоит из расположенных перпендикулярно 3У к оси вращения и скрепленных между собой чередующихся слоев 3 и 4, часть из которых — слои 3 — имеет кольцевое армирование (не показано). Слои
4, чередующиеся с имеющими кольце- 4р вое армирование.слоями 3, выполнены иэ трех коаксиальных колец 5-7, из которых внутреннее 5 и наружное 7 имеют кольцевое армирование, а среднее кольцо б равноармировано и тол- 45 щина его определена по формуле
Р< (г — а )(Ь вЂ” г )
26 г где h — текущее значение толщины равноармированной части дис- 5р ка;
r — текущий радиус маховика, ho — толщина маховика;
Ь вЂ” внешний радиус маховика;
Радиус центрально о отверс 55 тия; предел прочности при растяжении однонаправленного армированного материала; угловая скорость вращения маховика; плотность армированного материала. ю
При этом наружные диаметры равноармированных колец 6 пч одного торца 8 до другого торца,9 диска 1 выпол- 65 иены уменьшающимися, а внутренние диаметры тех же колец б — увеличивающимися.
Супермаховик работает следующим образом.
При вращении супермаховика происходит равномерное нагружение каждого кольца 5-7 силами инерции, и напряжения во всех слОях выравниваются, в связи с чем повышается прочность и соответственно энергоемкость супермаховика.
Использование изобретения обеспечивает равнонапряженность армирующих волокон и максимальный коэффициент формы., равный 1/2.
Формула изобретения
1. Супермаховик, включающий диск с центральным отверстием, состоящий из расположенных перпендикулярно к оси вращЕния и скрепленных между собой чередующихся слоев, часть из которых имеет кольцевое армирование, отличающийся тем, что, с целью повьпцения прочности и энергоемкости маховика, .слои, чередующиеся с имеющими кольцевое.армирование слоями, выполнены из трех коаксиальных колец, из которых внутреннее и наружное имеют кольцевое армирование., а среднее кольцо равноармировано и толщина его определена по формуле
r (r — а ) (b —.г ) где h — текущее значение толщины рав.ноармированной части диска;
r — текущий радиус маховика;
Ь вЂ” толщина маховика;
Ь вЂ” внешний радиус маховика; а — радиус центрального отверстия; б — предел прочности при растяжении однонаправленного армированного материала;
43 — угловая скорость вращения маховика; плотность армированного матери ала.
2. Супермаховик по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что наружные диаметры равноармированных колец от одного торца диска до другого выполнены уменьшающимися, а внутренние диаметры тех же колец — увеличивающимися. . Источники информации, принятые во внимание при экслертизе
1. Вуоп О., Vemuva И. Optiâà!
Design of Fiber Composite Flywheels
Reinforced Besides C i.rcumferentially.
Proc. 23rd SAHPЕ Sympos ium. Иау 2-4, 1978, р. 728-739; Anaheim, Califor—
nia, USA, model 8.
2. Вуоп О., Vemuva М. Optima.1
Design of Fiber Composite Flywheels
Reinforced Besides Circumferentially.
Proc. 23rd SAHPE Symposium. Иау 2-4, 1978, р. 728-739. Anaheim. California, USA, воде! А (прототип).
1 фиг. 2
Составитель В. Штукарев
Редактор Л. Лукач Техред Т.Фанта Корректор Г. Огар
Заказ 6561/20 Тираж 990 Подписное
ВНПИПП Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4