Маховик Советский патент 1981 года по МПК F16F15/30 F16H33/02 

1

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах машин, включающих инерционный аккумулятор энергии, в транспорных и энергетических системах.

Известен маховик, содержащий ступицу, на которую ;намотан обод из высокопрочной ленты l. , Наиболее близким к изобретению по технической сущности является маховик, содержащий ступицу, состоящую из двух сопрягаемых в диаметральной плоскости секций, и навитый на нее обод из непрерывного ввсокрпрочногб материала, концы которого закреплены на соответствующей секции ступицы 23Недостатком известных маховиков являются их низкие энергоемкостные характеристики. Это объясняется тем, что наружный диаметр боковых дисков ступицы, которые препятствуют смещению витков относительно друг друга, примерно равен наружному диаметру маховика/ а так как удельная прочность %р / Рот материала ступицы, равная отношению предела прочности на разрыв ffgp и плоности материала рст «ступицы ниже, чем ffO / POP материала обеда, гдеОвр

и о - предел прочности на разрыв и плотность материала обода, то предельная угловая скорость следовательно, и энергия Т, запасенная маховиком, лимитируются удельной прочностьюfflp/Рст ступицы, а не обода. В процессе эксплуатации известного маховика также должна быть исключена возможность возникно0вения дисбаланса за счет смещения отдельных витков обода относительно ступицы, поэтому ступица должна об ладать требуемой жесткость, которая достигается за счет увеличения

5 толщины боковых дисков и расположенной между ними цилиндрической проставки. Это приводит к увеличению массы ступицы и вынуждает изготавливать ее из изотропного высокопроч

0 ного материала. Однако существующие изотропные высокопрочные материалы имеют в поковках предел прочности, не превышающий ,5Ч09м/м (100150 кг/мм), в то время как предел

5. прочностиОвр высокопрочных нитевидных материалов, например стекповолокно, имеет(,1г-3,5-109 н/м т.е. удельная прочность Ggp / р у высокопрочных нитевидных материалов значительно выше, чем у изотропных материалов. Опасность разрушения массивной ступицы вынуждает принимать при расчетах коэффициент запаса прочности к-2 или помещать маховик в.прочный, а следовательно тяжелый кожух. .Это ухудшает эксплу атационные характеристики устройст ва, в котором используется.маховик. Кроме того, наличие концентра ции напряжения в ступице известног устройства (в области перехода.от боковых дисков к цилиндрической пр тавке) снижает йадежность маховика в целом. ; Цель изобретения - повьшение энергоемкостных характе ристик, в частности отношения т/м, t/V, где. Т - энергия, аккумулируемая махЬ- вином; М - масса маховика; объе сметаемый маховиком. Указанная цель достигается тем, маховике содержащемступицу, состоящую из двух сопрягаемых в диаметральной плоскости секций, и навитый на нее обод из непрерывного высокопрочного материала, концы которого закреплены на соответствую секции ступицы, обод навит из ленты поперечные сечения .которой выпол нены -переменными по длине на участке перехода с одной секции на другую таким- образом, что моменты инерции сечения ленты в середине участка перехода относительно собственных центральных осей равны по величине.:. На фиг.1 изображен маховик, общи вид, частичный раз.рез; на фиг.2 отрезок ленты-, з которой навит обод на участке перехода с одной секции .обода на другую (тканая лента) , внешний вид; на фиг.З - изотропная лента на участке перехода, .внешний вид, на фиг.4-7 трансформация формы поперечного сечения тка ной ленты на участке перехода с одной секции обода на другую,, разрезы А-А, Б-Б, В-В,: Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж на фиг. 2; на фиг.8 -маховик в изо метрической проекции с частично разм танным ободом на участке перехода с одной секции обода на другую, вне ний вид.: Маховик содержит ступицу, состоя щую из двух соосных сопрягаемьл в .диаметральной плоскости секций 1 и 2, и навитый на нее обод 3 из непрерывного высокопрочного материала в виде ленты 4,концы 5 и 6 которого закреплены на секциях 1 и 2 соответственно. Поперечные сечения ленты выполнены переменными по длине на участке 7 перехода с одной секции 1 на другую секцию 2 таким образом, ,что моменты инерции сечения ленты в середине участка 7 перехода относительно собственных центральных осей равны по величине. Маховик работает следующим образом. При вращении маховиКа концы 5 и 6 ленты 4, закрепленные на поверхности секции 1 и 2 ступицы, практически не влияют на прочность наружных витков обода 3. Плавное изменение формы и размеров поперечных сечений наружных витков обода 3 на участке 7 перехода с одной секции 1 на другую 2 не вызывает снижения величины предельно допустимой угловой скорости маховика, которая определяется из условия прочности материала обода. Формула изобретения Маховик, содержащий ступицу, состоящую из двух сопрягаемых в дис1метральной плоскости секций, и навитый на нее сбсд из непрерывного высокопрочного материала, концы которого закреплены на соответствующей секции ступицы, отличающийся тем, что, с целью.повышения энергоемкостных характеристик, обед навит из лент, поперечные сечения которой выполнены переменными по длине на участке перехода с одной секции на другую таким образом, что моменты инерции сечения ленты в середине участка перехода относительно ссбственных центральных осей равны по величине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР W 582423, кл. F 16 F 15/30, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 507729, кл. F 16 F 15/30, 1973 (прототип).

J

J

«L

d

«L

1. J

rL

Jf

L

L

Фиг4

в-в,д-д

Фиг.6

5-6.-С.

Фиг. 5 Г-Г

Фа г 8