Маховик переменного момента инерции Советский патент 1982 года по МПК F16F15/30 

Изобретение относится к машиноfстроению и может быть использовано в стендах для усталостных испытаний деталей, нагруженных центрбежными силами, а также в механизмах и машинах, эксплуатация которых связана с частьми изменениями скорости. - Известен маховик переменного момента инерции, содержащий вял и расположенный на нем пустотелый с переменной по вертикали площадью поперечного сечения барабан с ребрами Данный маховик характеризуется иерегулируемостью момента инерции после окончания запуска. Наиболее близким к предлагаемому по технической супшости является маховик переменного момента инерции содержащий пустотелый барабан, установленную внутри него подвижную вдоль оси вращения диафрагму, разделяющую полость барабана на рабочую и управляющую камеры 2. Пустотелый барабан с рабочей жид костью состоит из двух соосно paciioло кениых цилиндров разного диаметра Диа4ч АГма помещена в цилиндре большего диаметра. Управляющая и рабочая камеры совдинены соответственно с источниками низкого и высокого давления, каналами, выполненными в валу. Недостаток данного маховика узкий диапазон изменения угловых скоростей, так как длина барабана пропорциональна квадрату угловой скорости. Это видно из преобразованной формулы кинетической энергии жидкости, помещенной в цилиндрический барабанп X 2-2 Mi UJ -fVk Dcy const, где Wj - кинетическая энергия вращающейся .жидкости, - момент инерции вращающейся жидкости. -угловая скорость, -масса жидкости, И const -радиус инерции, i И) -коэффициент пропорциональности, k const -диаметр барабана, -плотность жидкости, Р const -объем жидкости V -г- D L const L - длина барабана. Угловая скорость Ц) обратно пропорциональна диаметру барабана D, а длина барабана L обратно пропорциональна D и значит прямо пропорциональна tW . Например, при желаемом изменеНИИ угловой скорости в 10 раз и при длине цилиндра большего диаметра 0,5 длина цилиндра меньшего диаметра должна быть 50 метров. Если принять во внимание уменьшение площади поперечного сечения малого цилиндра из-за наличия внутри него вала, а также учесть влияние моментов инерции всех вращающихся деталей, то длина меньшего цилиндра окажется зна чительно больше 50 метров. Поэтому применение известного ма ховика для изменения угловых скоростей в широком диапазоне невозможно. Цель изобретения - расширение диапазона изменения угловых скоростей маховика и улучшение его динамичес ких свойств. Указанная цель достигается тем, что маховик переменного момента инер ции, содержащий пустотелый барабан, установленную внутри него подвижную вдоль оси вращения диафрагму, разделяющую полость барабана на рабочую и управляющую камеры, снабжен соединенный с рабочей камерой неподвижной емкостью с рабочей жидкостью, а диафрагма подпружинена в направлении рабоч ей камеры. На чертеже представлен маховик в составе стенда для усталостных/ испытании дисков турбомашин, продоль ный разрез. Маховик содержит пустотелый барабан , установленную внутри него, подвижнуювдоль оси вращения диафраг му 2, разделяющую полость барабана на рабочую 3 и управляющую 4 камеры Маховик снабжен соединенной с рабочей камерой 3 неподвижной емкостью 9 34 5 с рабочей жидкостью 6, а диафрагма 2 подпружинена в направлении рабочей камеры 3 пружиной 7 с барабаном 1 через обгонную муфту 8 связан двигатель 9. Барабан вращается в подшипниках 10. Управляющая камера 4 связана через канал 11 с источником 12 высокого давления. Рабочая камера 3 связана с емкостью 5 кайалом 13. Маховик работает следующим обрааом. Перед запуском диафрагма 2 усилием пружины 7 смещена в крайнее правое положение, рабочая жидкость 6 вьщавлена из рабочей полости 3 в емкость 5, управляющая камера 4 соединена с источником Низкого давления, например, с атмосферой. Момент инерции маховика и соединенных с ним деталей наименьший. При включении двигателя 9, связанного через обгонну50 муфту 8 с барабаном 1, последний начинает вращаться в подшипниках 10, достигает определенных оборотов, при кото- , рых сила давления жидкости 6 в рабочей камере 3 становится равной усилию пружины 7. Дальнейшее увеличение оборотов вызывает увеличение давления в рабочей камере 3, сжатие пружины 7, перемещение диафрагмы 2 влево, плавное увеличение объема заполненной жидкостью 6 рабочей камеры 3. В крайнем левом положении диафрагмы 2 и при номинальных оборотах двигателя 9 момент инерции и энергоемкость маховика наибольшие. При соединении камеры 4 через канал П с источником 12 высокого давления диафрагма 2 перемещается вправо, выдавливает рабочую жидкость 6 по каналу 13 в емкость 5. Момент инерции маховика уменьшается, а обороты увеличиваются, обгонная муфра 8 отключает двигатель 9/ и он продолжает вращаться на номинальных оборотах. При соединении камеры 4 с атмосферой диафрагма 2 под действием давления рабочей жидкости 6 перемещается влево, момент инерции маховика увеличивается и обороты падают , включается обгонная муфта 8, и двигатель 9 подкручивает маховик, восполняя потери. При выключении двигателя 9 обороты маховика уменьшаются, диафрагма 2 под воздействием пружины 7 перемедается в крайнее правое положение.