Маховик Советский патент 1982 года по МПК F16F15/30 F16H33/02 

(54) МАХОВИК

I

Изобретение относится к машино строению, 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 состав 1е 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 технической сущности является маховик, содержащий элемент крепления с валом и обод, выполненный в виде группы концентрических колец, насаженных друг на друга с предварительным напряжением растяжения. Маховик установлен в защитном кожухе и одно из колец - наружное - навито из аысокопрочной 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 Г2.

Недостатком известных маховиков 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 энедгоемкости маховика.

Указанная цель достигается тем, что маховик, содержащий элемент крепления 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 уравновешено 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 элемент 1 крепления с валом (не показан) и обсУд 2, выполненный, в виде группы 3 концентрических колец k, насаженных друг на друга с предварительным напряжением растяжения. Маховик снабжен второй группой 5 концентрических колец 6, расположенной на наружном кольце первой группы 3 и выполненной с предварительным напряжением сжатия каждого кольца так, что напряжение растяжения первой группы 3 колец k уравновешено напряжением сжатия второй группы 5 колец 6, а все кольца 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 группь,} 3 и 5 колец t и 6. В первой группе 3 колец 4 наибольшую степень предварительного сжатия получает наружное (наибольшее по диаметру) кольцо Во второй группе 5 колец 6 наибольшую степень предварительного растяжения получает внутреннее (наименьшее по диаметру) кольцо 6. Для наиболее эффективного использования предварительно напряженного состояни 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

обода 2 (фиг. 2) показано, что все предварительно сжатые кольца имеют одинаковую ширину, а ширина предварительно растянутых колец 6 ступенчато от кольца к кольцу увеличивается 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 /иобым известным способом. Один из таких способов выглядит так.

В отверстие монтажного цилиндра (не показан) запрессовывают с заранее рассчитанным натягом наружное кольцо 6. После подготовки поверхностей и покрытия их клеем в отверстие наружного кольца 6 запрессовывает второе кольцо 6 и далее таким же образом загтрессовывают третье, четвертое и все остальные кольца 6, которы входят в состав группы 5 предварително сжатых колец 6. Отклонения ко/«ц от номинала рассчитаны на определенную степень сжатия. Аналогично готовят группу 3 предварительно растянутых колец 4: внутреннее кольцо напрессовывают, на элемент 1 с зйранее рассчитанным натягом на специальный шаблон (не показан), затем после подготовки гюверхностей и покрытия их клеем на первое кольцо t напрессовывают второе, третье и все остальны кольца k, которые входят в состав группы 3 предварительно растянутых колец k, В этой группе 3 отклонения диаметров колец рассчитаны на определенную степень растяжения. Группу 3 колец Ц вводят без натяга в отверстие меньшего кольца 6 из группы 5 предварительно сжатых колец 6 и обе группы склеивают в единое издели После отверждения клея извлекают шаблон, а затем 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 ценробежной силы сначала снимается предварительное напряжение сжатия, и лиш 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 расчетом, чтобы одинаково полно была использована прочность материалов всех его колец k и 6, поэтому в момент достижения расчетной скорости вращения маховика напряжение растяжения становится одинаковым по всему сечению обода 2 и равным допускаемому напряжению.

Использование изобретения позволяет повысить удельную энергоемкость маховика, так как его конструкция позволяет максимально использовать прочностные свойства- материала всех составляющих маховик частей, а также повысить безопасность маховика, обусловленную тем, что обод махови ка выполнен из концентрически расположенных колец, собранных и склеенных в одно изделие. Благодаря этому .разрушение маховика в случае правышения расчетной скорости вращения { или других причин) может происходить только послойно, начиная с наружного кольца.

Формула изобретения Маховик, содержащий элемент крепления с валом и обод, выполненный в виде группы концентрических колец, насаженных одно на другое с предварительным напряжением растяжения, отличающийся тем, что, с целью повышения 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 уравновешено напряжением сжатия второй группы колец, а все кольца изготовлены из ориентированно армированного пластика с концентрическим или спиральным расположением армирующих волокон и склеены между .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

/

Фиг 2

иг.Ъ