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

(54) СУПЕРМЛХОВИК

Изобретение относится к машиностроению, а именно к аккумулированию энергии, в частности механической, и может быть нспол зовано в различных облп.стях техники, где используются энергоемкие маховики.

Известны супермаховики с центральным отверстием, выполненные из скрепленных чередующихся слоев, часть из которых имеет кольцевое ap 1иpoвaниe, а оставшаяся часть - радиальное армирование. Слои, образованные радиальным армированием, не плоские и имеют вогнутые поверхности , l .

Недостатком таких супермаховиков является низкая надежность, обусловленная Наличием вогнутых поверхностей, вызывающих расслоение, которое препятствует эффективному использованию этих супермаховиков.

Наиболее б.тияким к изобретению по техническо11 сущности является супермаховик, вкиютлкрщий диск с центральным oтвepc:тиe, состоящий из расположенных перпоидикулярно к оси вращения и скрепленных между собой чередующихся сяосЯ, часть з которых имеет коч.цг-(-Г)-- армирование. Остальная i.icii. .прслч-пщихся слоев

выполнена полностью равноармированной по всей площади этих слоев 2 .

Недостатками известно.го супермаховика являются его сравнительно низк прочность и энергоемкость, обусловленные неравномерной нагруженностью армирующих -элементов: при малой относительной толщине кольцевых слоев наиболее нагруженной

10 является область центрального отверстия, при большей относительной толщине кольцевых слоев пик напряжений смещается наружу. Кроме того, армирующие элементы равноармированного

15 слоя, обрывающиеся на центральном отверстии и на внешней граниге диска, в этих местах мало напряжены.

Целью изобретения является повышение прочности и энергоемкости супер20маховика путем устранения неравномерной нагруженности армирующих элементов.

Указанная цель достигается тем, что в .супермаховике, включающем

25 диск с центральным отверстием, состоящий из расположенных.перпендикулярно к оси вращения и скрепленных между собой чередующихся слоев, часть из которых имеет кольцевое армиро30вание, слои, черс,-дую1иеия с имеющими кольцевое армирование слоями, выпол нены из трех коаксиальных колец, из которых внутреннее и наружное имеют кольцевое армирование, а среднее КОЛЬЦОравноармировано и толщина ег определена по формуле ()(b-r) , - Pi где- .h текущее значение толщины равноармированной части диска; текущий радиус маховика; толщина маховика; внешний радиус маховика; радиус центрального отвер тия-;. предел прочности при раст жении однонаправленного а мированного материала угловая скорость вращения маховика; плотность армированного матриала. При этом наружные диаметры равно армированных колец от одного торца диска до другого могут быть выполне ны уменьшающимися, а внутренние диаметры тех же колец - увеличивающимися. На фиг. 1 изображен супермаховик с разделенными чередующимися слоями, общий вид; на фиг. 2 - вариант выпол.нейия супёрмаховика. . Супермаховик, включающий диск 1 С; центральным отверстием 2, состоит из расположенных перпендикулярно к оси вращения и скрепленных между собой чередующихся слоев 3 и 4, час из которых - слои 3 - имеет кольцеВое армирование (не показано). Слои 4, чередующиеся с имеющими кольцевое армирование- слоями 3, выполнены из трех коаксиальных колец 5-7, из которых внутреннее 5 и наружное 7 имеют кольцевое армирование, а сред нее кольцо 6 равноармировано и толщина его определена по формуле a):() h где h текущее значение толщины равноармированной ч-асти ди ка; г - текущий радиус маховика, hg - толщина маховика; Ь - внешний рад.иус маховика; а - радиус центрального отверс тия; О - предел прочности при растя жении однонаправленного ар мированного материала; - угловая скорость вращения маховика;. р - плотность армированного ма териала. При этом наружные диаметры равно армированных колец 6 от одного торца 8 до другого торце.,9 диска 1 выпол нены уменьшающимися, а внутренние лиаметры тех же колец 6 - 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 о.беспечивает равнонапряженность армирующих волокон и максимальный коэффициент формы, равный 1/2. .Формула изобретения 1. Супермаховик, включающий диск с це-нтральным отверстием, состоящий из расположенных перпендикулярно к оси вращения и скрепленных между собой чередующихся слоев, часть из которых имеет кольцевое армирование, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повьвдения прочности и энергоемкости маховика, .слои, чередующиеся с имеющими кольцев.ое.армирование слоями, вь1полнены из трех коаксиальных колец, из .которых внутреннее и н.аружн.ое имеют кольцевое армирование., а среднее кольцо равноармировано и толщина его определена по формуле -а)(Ь-г где .h - текущее значение толщины рав. ноармир.ованной части диска; г - текущий радиус маховика; Ид- толщина:маховика; Ь - внешний радиус маховика; . а - радиус центрального отверстия;б - предел прочност при растяжении однонаправленного армированного материала; (О- угловая скорость вращения маховика; Р - плотность армированного материала. 2. Супермаховик по п.-1., о т ли - « чающийся тем, что наружные диаметры равноармированных колец от одного торца диска до другого выполнены уменьшающимися, а внутренние диаметры тех же колец - увеличивак)щимися. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.ВуопО., Vemuva М. Optimal Design of Fibe г Composite Flywheels Reitiforced Besides Ci rcumf e r.en t i a 1 1 y:. Proc. 23rd SAMPE Symposium. May 2-, 1978, p. 728-739,- Anaheim, California, USA, model B. 2.Byon 0., Vemuva M. Optima.l Design of Fiber Composite Flywheels -Reinforced Besides С i r cumf e r en t i a 1 I у . Proc. 23rd SAMPE Symposium. May 2-4, 1978, p. 728-739. Anaheim. California, USA, model A (прототип).

Фиъ. /

фиг. 1