Инерционный энергоаккумулирующий элемент и способ его изготовления Советский патент 1982 года по МПК F16F15/30 F16H33/02 

(54) ИНЕРЦИОННЫЙ ЭНЕРГОАККУМУЛИРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в инерционных аккумуляторах, приводах машин, содержащих маховик, энергоаккумулирующих системах и системах ориентации и стабилизации аппаратов.

Известен маховик, в состав которого входит энергоаккумулирующий элемент (обод), навитый по орбитальной (.спиральной) схеме из нитевид- . ного материала. Энергоаккумулирующий элемент -в этом маховике состоит из последовательно расположенных частей намотки, каждая из которых имеет форму, принимаемую ею по форме оправки, на которую намотан энер)гоаккумулируюций элемент в статическом состоянии Ci.

Наиболее близким к изобретению по своей технической сущности является ВХО.ЦЯЩИЙ в состав маховика энергоаккумулирующий элемент в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала, навитого по орбитальной схеме, состоящий из последовательно повторяющихся частей намфтки, каждая из которых представляет собой отрезок нити, заключенной между срединными точками двух пог ледовательно расположенных вдоль

нити идентичных участков. В известном устройстве каждая повторяющаяся часть намотки имеет форму, отличную от формы, принимаемой ею в поле центробежных сил 2J.

Эти инерционные энергоаккумулирующие элементы обладают тем недостатком, что они имеют низкие энергоемкостные характеристики, обуслов- ленные тем, что каждая повторяющаяся часть намотки, имеющая форму, отличную от формы той же части намотки в поле центробежных сил, находится при вращении в более напряженном состоянии при прочих равных условиях (одинаковый материал, равенство длин этих частей и т.д.) и поэтому энергия, аккумулируемая таким образом при вращении, будет меньше энергии, аккумулируемой аналогичной частью намотки, но имеющей форму нити, применяемой в поле центробежных сил.

Этот инерционный энерго ккумулирующий элемент изготовлен известным способом, включающим пропитку связующим нитевидного материала, намотку его по орбитальной схеме на оправку и отверждение связующего, при этом отверждение связующего осуществляют на оправке в статическом

состоянии последней, т.е. не в поле центробежных сил.

Цель изобретения - повьшение энергоемкостных характеристик инерционного энергоаккумулирующего элемента.

Указанная цель достигается тем, что в инерционном энергоаккумулирующем элементе в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала, навитого по орбитальной схеме, состоящим из последовательно повторяющихся частей намотки, каждая из которых представляет собой отрезок нити, заключенной межлу срединными точками двух последовательно расположенных вдоль нити идентичных участков, каждая повторяющаяся часть намотки имеет форму, принимаемую ею в поле центробежных сил.

Инерционный энергоаккумулирующий элемент предлагаемой конструкции изготавливается способом, который включает операции пропитки связующим нитевидного материала, намотки его по орбитальной схеме на оправку и отверждения связующего, и в котором отверищение связующего осуществляют при вращении оправки с угловой скоростью не менее 5% максимально допустимой при давлении окружающей среды не 0,1 кг/см.

На фиг.1 представлен частично инерционный энергоаккумулируюций элемент; на фиг.2 - разрез А-А на фиг;1; на фиг.З - формы повторяющихся частей намотки (в прототипе при угловой: скорости равной нулю штрихпунктирная линия; в прототипе при максимально допустимой угловой скорости - пунктирная линия, в энер- гоаккумулирующем элементе по изобретению - сплошная линия}, на фиг. 4 конструкция оправки для изготовления энергоаккумулирующего элементаj на фиг.5 - вариант конструкции оправки, на фиг.б - схема способа изготовления энергоаккумулирующего элемента (процесс намотки анизотропного нитевидного материала, пропитанного связующим, на оправку).

Инерционный энергоаккумулирующий элемент в виде намотки из пропитанного связующим нитевидного материала навитого по орбитальной схеме, состоит из последовательно повторяющихся частей 1 намотки, каждая из кото-,рых представляет собой отрезок нити, заключенной между срединными точками 2 и 3 двух последовательно расположенных вдоль- нити идентичных участков 4 и 5j один из которых рассмотрен между точками 2 и б, а другой - между точками б и 3. Каждая повторяющаяся часть 1 намотки имеет форму Сфиг.З), принимаемую ею в поле центробежных сил. В прототипе аналогичные части 7 и 8 соединяются в точке 9 (. фиг.З).

При изготовлении по предлагаемому способу инерционного энергоаккумулирующего элемента с последовательно повторяющимися частями 1 используют оправки 10 и 11 (преимущественно, двух типов). В первом случае (фиг.4) оправка 10 содержит две симметричные ступи1цл 12 и 13, одна из которыхступица 12 - подвижна в направлении оси вращения оправки 10. Каждая

0 из ступиц 12 и 13 содержит удаляемые До отверждения связующего части 14 и 15 и после отверждения части 16 и 17.

Во втором случае (фиг.57 оправка

5 11 состоит из двух ступиц 18 и 19 и диска 20, удаляемого после намотки материала на оправку 11 при ее вращении до полимеризации связующего. Удаляемые части 14, 17 и диск 20

0 оправок 10 и 11 могут быть вьшолнены из легкоплавких материалов (например, парафина, воска, сплава Вуда и т.п.) , термопластичных пластг-.асс, с низкой теплостойкостью, сублими5 РУющих веществ с низкой температурой сублимации.

При вращении маховика с энергоаккумулирующим элементом, выполненным в соответствии с изобретением и имеющим форму каждой повторяющейся части намотки соответствующей форме, которую принимает вращающийся равновеликий и равноупругий абсолютно гибкий отрезок, концы которого закреплены в точках 2 и 3, имеет место

увеличение энергоемкости энергоаккумулирующего элемента и соответственно маховика по сравнению с прототипом. Это обусловлено тем/ что форма каждой повторяющейся части элемента

0 выполнена оптимальной с точки зрения прочностных, а следовательно, и энергоемкостных характеристик.

Изготовление инерционного энергоаккумулирующего элемента происходит

5 следующимобразом.

После намотки нитевидного материала, пропитки его связующим, оправку 10 или 11 помещают в камеру (не показано), снижают в ней давление,

0 например, до 0,05 кг/см для уменьщения влияния аэродинамического сопротивления на форму каждой повторяющейся части 1 намотки; и приводят во вращение. После достижения заданt| ной скорости (например, 0,2 сг- 1асти оправок 14,17 и диска 20 удаляют и полное отверждение связующего осуществляют в процессе вращения. После отверждения связующего инерццон„ ный энергоаккумулирующий элемент, выполненный из повторяющихся частей 1, с оправкой 10 или 11 извлекают из камеры и снимают с оправки 10 или 11.

Изготовление предлагаемого инерционного энергоаккумулируюи(его элемента с использованием любой из описанных выше оправок 10 или 11 позволяет примерно в 1,7 раза повысить энергоемкостные характеристики по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

каждая повторяющаяся часть имеет форму, принимаемую ею в поле центробежных сил.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ю,

го

1В

19