Составной маховик и способ его изготовления



Составной маховик и способ его изготовления
Составной маховик и способ его изготовления

 


Владельцы патента RU 2427743:

Бабин Алексей Владимирович (RU)
Гирин Алексей Григорьевич (RU)

Изобретения относятся к устройствам для накопления энергии. Маховик включает пакет маховиков (1) в виде дисков равной прочности с ободьями, две щеки (2) с прикрепленными к ним цапфами (6) и промежуточные кольца (3) с винтовой резьбой на внешней цилиндрической поверхности. Промежуточные кольца (3) соединены с винтовой резьбой, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности ободьев соседних дисков, а также ободьев щек (2) и примыкающих к ним ободьев крайних дисков. Ободья имеют ширину, превышающую толщину диска, и выполнены с центрирующими посадочными поверхностями (4) на их сопряженных торцах. Способ изготовления составного маховика заключается в том, что на внутреннюю резьбовую поверхность обода первой щеки навинчивают промежуточное кольцо с резьбой на его наружной цилиндрической поверхности. Затем на навинченное до упора промежуточное кольцо навинчивают обод диска маховика до сопряжения центрирующих посадочных поверхностей и упора прилегающих торцов навинчиваемых ободьев. Таким же образом навинчивают ободья дисков всех маховиков и второй щеки. Затем образованное соединение всех ободьев покрывают слоем твердеющего материала и выдерживают до его затвердевания. Достигается надежное соединение отдельных маховиков в один составной маховик, а также автоматическая балансировка составного маховика при изготовлении. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может использоваться, в частности, в качестве накопителя энергии в гибридных силовых агрегатах автомобилей.

Из уровня техники известно устройство составного маховика (см. авт. свид. СССР №1154501, F16F 15/30, 1985 г., автор Н.В.Гулиа). Недостатком устройства, принятого за аналог, является большая длина центрирующих втулок и шпилек, существенно увеличивающая общий осевой габарит устройства, а также ненадежность крепления резьбовыми шпильками из-за возможности их отворачивания.

Известно также устройство составного маховика по авт. свид. СССР №1373929, A1, F16F 15/30, 1986 г., «Составной маховик», авторы - Н.В.Гулиа и др., содержащее максимальное число общих признаков с предлагаемым устройством, принятое за прототип. Устройство представляет собой пакет составляющих маховиков в виде дисков равной прочности с ободьями, ширина которых превышает толщину диска, который собирают путем последовательной напряженной посадки, в том числе и горячей, в осевом направлении из первого маховика из составляющих на первую щеку, а затем последующих маховиков друг на друга, а при завершении сборки - последней щеки на собранный пакет маховиков, причем между ободьями маховиков и щек устанавливаются промежуточные кольца

Недостатками прототипа являются ненадежность центрирования, а также крепления ободьев друг к другу и к щекам кольцами с коническими участками, посаженными на ободья с помощью напряженной, в том числе и горячей посадки. Такая посадка создает большие напряжения растяжения в ободьях и без того нагруженных напряжениями из-за вращения. Щеки с плоскими торцами не могут быть выполнены в виде дисков равной прочности и нагружены несимметрично, а при выполнении их симметричными создадут высокие аэродинамические сопротивления при вращении из-за фасонных торцов. Помимо упомянутого в конструкции не предусмотрено средств для уравновешивания составного маховика.

Задачей изобретения является создание конструкции составного маховика, обеспечивающей надежное соединение отдельных маховиков в один составной с цапфами для опор, а также автоматическую балансировку составного маховика при изготовлении.

Указанная задача решается тем, что составной маховик, включающий пакет составляющих маховиков в виде дисков равной прочности с ободьями, ширина которых превышает толщину диска, и промежуточными кольцами, соединяющими ободья соседних дисков друг с другом, а также две щеки, с крепящимися на них цапфами, с примыкающими к ним ободьями крайних дисков по их внутренним кольцевым поверхностям, в котором согласно изобретению промежуточные кольца содержат на своей внешней цилиндрической поверхности винтовую резьбу, соединяющуюся с винтовой резьбой, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности ободьев соседних дисков, а также ободьев щек и примыкающих к ним крайних дисков, а сами эти ободья выполнены с центрирующими посадочными поверхностями на их сопряженных торцах.

Следующей особенностью является то, что каждая из щек выполнена в виде диска равной прочности с центральным цилиндрическим выступом на наружном его торце для крепления цапф и несимметричным ободом, внутренний торец которого выполнен в виде ответной части для его крепления к ободу примыкающего маховика.

Еще одним отличием является то, что цилиндрические выступы на наружных торцах щек и крепящиеся к ним цапфы выполнены с винтовой резьбой на наружных цилиндрических поверхностях выступов и на внутренних цилиндрических поверхностях цапф, выступы и цапфы соединены друг с другом, при этом выступы содержат цилиндрические несквозные центрирующие отверстия, в которые входят центральные выступы на цапфах.

Следующим отличием является то, что промежуточные кольца, посаженные на резьбовом соединении на внутренних цилиндрических поверхностях ободьев, соединены также с внутренней поверхностью ободьев кольцевым слоем твердеющего материала.

Другой особенностью предложенного маховика является то, что внутренние поверхности ободьев, контактирующие с твердеющим материалом, выполнены с периодическими выступами, входящими в слой твердеющего материала.

Следующей особенностью предложенного маховика является то, что твердеющий материал выполнен утяжеленным с помощью порошка тяжелого металла, введенного в состав твердеющего материала.

Еще одной особенностью предложенного маховика является то, что твердеющий материал выполнен в виде тяжелого легкоплавкого сплава.

Задача решается также тем, что предложен способ изготовления составного маховика, заключающийся в том, что на внутреннюю резьбовую поверхность обода первой щеки навинчивают промежуточное кольцо с резьбой на его наружной цилиндрической поверхности, затем на навинченное до упора промежуточное кольцо навинчивают обод диска маховика до сопряжения центрирующих посадочных поверхностей и упора прилегающих торцов навинчиваемых ободьев, и так до навинчивания ободьев дисков всех маховиков и второй щеки, а затем образованное соединение всех ободьев покрывают слоем твердеющего материала и выдерживают до его затвердевания.

Еще одной особенностью изготовления составного маховика является то, что составной маховик собирают при горизонтальном положении составляющих щек и дисков, в полости нижнего диска или нижней щеки с ободом закладывают твердеющий материал, а после навинчивания второй верхней щеки и крепления к щекам цапф, собранный составной маховик устанавливают на упругие опоры и приводят во вращение с зарезонансной частотой вращения для массы составного маховика и упругих опор колебательной системы, причем эта зарезонансная частота вращения должна быть не менее той, которая достаточна для распределения твердеющего материала по всей внутренней поверхности соединенных друг с другом ободьев и щек.

Устройство представлено на чертежах, где на фиг.1 изображен продольный разрез устройства, а на фиг.2 - вид по А-А на фиг.1.

Устройство (фиг.1) состоит из отдельных маховиков 1 и двух щек 2 в виде дисков равной прочности с ободом, причем ободья маховиков 1 и щек 2 скреплены между собой промежуточными кольцами 3 с винтовой резьбой на их наружной цилиндрической поверхности, соединяющейся с винтовой резьбой на внутренней цилиндрической поверхности ободьев маховиков 1 и щек 2, а сами ободья выполнены с центрирующими посадочными поверхностями, например кольцевыми выступами с поверхностями 4 на их сопряженных торцах. Каждая из двух щек 2 выполнена с центральным цилиндрическим выступом 5 на наружном ее торце, с винтовой резьбой на его наружной цилиндрической поверхности, соединяющей выступ 5 с цапфой 6 с резьбой на ее внутренней поверхности.

Цапфа 6 центрируется на выступе 5 с помощью центрирующей цилиндрической поверхности 7 на цапфе 6 и выступе 5. Переходы 8 от выступа 5 к диску щеки 2 выполнены плавными и не заходящими внутри за контур диска равной прочности (показан штриховой линией). Резьба, соединяющая выступ 5 с цапфой 6, законтрена, например, винтами 9. Винтовые резьбы, соединяющие выступ 5 с цапфой 6, а также ободья маховиков 1 и щек 2 с промежуточными кольцами 3, выполнены прослабленными по размерам с учетом того, что центрирование соединяемых деталей выполняется специальными центрирующими посадочными поверхностями 7 и 4. Промежуточные кольца 3 и внутренние поверхности ободьев маховиков 1 и щек 2 соединены также между собой кольцевым слоем 10 твердеющего материала, например клея или легкоплавкого сплава, образованного вращением собранного составного маховика с достаточной частотой вращения при его нагревании или без него. Для надежной фиксации соединений от развинчивания на внутренних поверхностях ободьев выполнены выступы 11, входящие в кольцевой слой 10 (см. фиг.1 и фиг.2). Этот кольцевой слой 10 может быть выполнен утяжеленным из тяжелого легкоплавкого сплава (например, олова со свинцом), а также путем введения порошка тяжелого металла - стали, свинца и пр., в полимерный твердеющий кольцевой слой 10. Это утяжеление материала улучшает балансирующие свойства слоя 10, находящегося еще в неотвержденном состоянии, при вращении составного маховика.

Работа устройства заключается в раскрутке составного маховика. При этом промежуточные кольца 3 с прослабленной резьбой прижимаются к резьбе на ободьях маховика 1 и щеки 2 из-за большей деформации кольца 3 и надежно фиксируют маховики 1 и щеки 2 друг с другом. Кольцевой слой 10 из твердеющего материала увеличивает надежность фиксации маховиков 1 к щекам 2 за счет законтривания резьбы на них и на кольце 3, а также благодаря фиксации кольцевого слоя 10 на выступах 11.

Кольцевой слой 10, особенно утяжеленный, способствует автоматической балансировке составного маховика при его вращении в зарезонансной зоне до отвердевания слоя 10.

Способ изготовления составного маховика заключается в том, что пакет составляющих маховиков 1 в виде дисков равной прочности с ободьями собирают путем последовательной посадки в осевом направлении первого маховика из составляющих на первую щеку 2, и затем последующих маховиков друг на друга, а при завершении сборки - второй щеки на собранный пакет маховиков. Между ободьями маховиков 1 и щек 2 устанавливают промежуточные кольца 3. Причем на внутреннюю резьбовую поверхность обода первой щеки 2 навинчивают промежуточное кольцо 3 с резьбой на его наружной цилиндрической поверхности. Затем на навинченное до упора промежуточное кольцо 3 навинчивают обод диска маховика 1 до сопряжения центрирующих посадочных поверхностей и упора прилегающих торцов навинчиваемых ободьев, и так до навинчивания ободьев дисков всех маховиков и второй щеки. Даже образованное соединение всех ободьев покрывают слоем твердеющего материала 10 и выдерживают до его затвердевания.

Твердеющим материалом может служить полимерный твердеющий клей или легкоплавкий сплав.

При этом составной маховик собирают при горизонтальном положении составляющих щек и дисков, в полости нижнего диска или нижней щеки с ободом закладывают твердеющий материал, а после навинчивания второй щеки и крепления к щекам цапф, собранный составной маховик устанавливают на упругие опоры и приводят во вращение с зарезонансной частотой вращения для массы составного маховика и упругих опор колебательной системы. Причем эта зарезонансная частота вращения должна быть не менее той, которая достаточна для распределения твердеющего материала 10 по всей внутренней поверхности соединенных друг с другом ободьев и щек, а условия размягчения и затвердевания твердеющего материала при вращении составного маховика выбраны соответствующими для данного материала. Например, при вращении составного маховика на упругих опорах, например подшипниках, подвешенных в пружинном подвесе, в которых находятся цапфы 6, и использовании в качестве твердеющего материала легкоплавкого сплава его следует разогреть до температуры выше плавления сплава, обычно свыше 150°С. Такие температуры никак не влияют на состояние материала маховиков, обычно мартенситностареющих сталей. При жидком состоянии твердеющего материала и вращении составного маховика в зарезонансной зоне при упругих опорах маховика (обычно не свыше 1000…1500 об/мин) происходит автоматическая балансировка составного маховика, сохраняющаяся и при затвердевании твердеющего слоя 10. Для сплава достаточно охладить вращающийся составной маховик, а полимерный материал, например клей, насыщенный порошком тяжелого металла, достаточно выдержать во вращающемся состояние необходимое для его затвердевания время.

Затвердевший слой 10 замоноличивает промежуточные кольца 3 и ободья с резьбой, особенно при наличии в ободьях периодических выступов 11, препятствующих развинчиванию конструкции.

1. Составной маховик, включающий пакет составляющих маховиков в виде дисков равной прочности с ободьями, ширина которых превышает толщину диска, и промежуточными кольцами, соединяющими ободья соседних дисков друг с другом, а также две щеки с крепящимися на них цапфами, с примыкающими к ним ободьями крайних дисков по их внутренним кольцевым поверхностям, отличающийся тем, что промежуточные кольца содержат на своей внешней цилиндрической поверхности винтовую резьбу, соединяющуюся с винтовой резьбой, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности ободьев соседних дисков, а также ободьев щек и примыкающих к ним крайних дисков, а сами эти ободья выполнены с центрирующими посадочными поверхностями на их сопряженных торцах.

2. Составной маховик по п.1, отличающийся тем, что каждая из щек выполнена в виде диска равной прочности с центральным цилиндрическим выступом на наружном его торце для крепления цапф и несимметричным ободом, внутренний торец которого выполнен в виде ответной части для его крепления к ободу примыкающего маховика.

3. Составной маховик по п.1, отличающийся тем, что цилиндрические выступы на наружных торцах щек и крепящиеся к ним цапфы выполнены с винтовой резьбой на наружных цилиндрических поверхностях выступов и на внутренних цилиндрических поверхностях цапф, выступы и цапфы соединены друг с другом, при этом выступы содержат цилиндрические несквозные центрирующие отверстия, в которые входят центральные выступы на цапфах.

4. Составной маховик по п.1, отличающийся тем, что промежуточные кольца, посаженные на резьбовом соединении на внутренних цилиндрических поверхностях ободьев, соединены также с внутренней поверхностью ободьев кольцевым слоем твердеющего материала.

5. Составной маховик по п.4, отличающийся тем, что внутренние поверхности ободьев, контактирующие с твердеющим материалом, выполнены периодическими выступами, входящими в слой твердеющего материала.

6. Составной маховик по п.4, отличающийся тем, что твердеющий материал выполнен утяжеленным с помощью порошка тяжелого металла, введенного в состав твердеющего материала.

7. Составной маховик по п.4, отличающийся тем, что твердеющий материал выполнен в виде тяжелого легкоплавкого сплава.

8. Способ изготовления составного маховика, заключающийся в том, что пакет составляющих маховиков в виде дисков равной прочности с ободьями собирают путем последовательной посадки в осевом направлении первого маховика из составляющих на первую щеку, и затем последующих маховиков друг на друга, а при завершении сборки - последней щеки на собранный пакет маховиков, причем между ободьями маховиков и щек устанавливаются промежуточные кольца, отличающийся тем, что на внутреннюю резьбовую поверхность обода первой щеки навинчивают промежуточное кольцо с резьбой на его наружной цилиндрической поверхности, затем на навинченное до упора промежуточное кольцо навинчивают обод диска маховика до сопряжения центрирующих посадочных поверхностей и упора прилегающих торцов навинчиваемых ободьев, и так до навинчивания ободьев дисков всех маховиков и второй щеки, а затем образованное соединение всех ободьев покрывают слоем твердеющего материала и выдерживают до его затвердевания.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что составной маховик собирают при горизонтальном положении составляющих щек и дисков, в полости нижнего диска или нижней щеки с ободом закладывают твердеющий материал, а после навинчивания второй верхней щеки и крепления к щекам цапф собранный составной маховик устанавливают на упругие опоры и приводят во вращение с зарезонансной частотой вращения для массы составного маховика и упругих опор колебательной системы, причем эта зарезонансная частота вращения должна быть не менее той, которая достаточна для распределения твердеющего материала по всей внутренней поверхности соединенных друг с другом ободьев и щек.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к устройствам для гашения колебаний виброизолируемых объектов и предназначено для применения преимущественно в подвесках транспортных средств.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для передачи крутящего момента между валами с возможностью плавного включения и выключения потока мощности.

Изобретение относится к области машиностроения и предназначено для использования в ветроэнергетических установках, а также в других устройствах. .

Изобретение относится к цельному элементу конструкции для крепления на валу двигателя внутреннего сгорания, разъемному маховику и способу изготовления элемента конструкции.

Маховик // 2237206
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве аккумулятора кинетической энергии, уменьшения неравномерности вращения валов различных машин.

Изобретение относится к области машиностроения и электромашиностроения. .

Изобретение относится к разъемному маховику с двумя установленными с возможностью поворота относительно друг друга против действия демпфирующего устройства маховыми массами, предпочтительно для демпфирования крутильных колебаний двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к разъемным маховикам и фрикционным муфтам. .

Изобретение относится к устройствам для накопления энергии

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к маховикам коленчатого вала двигателя автомобиля

Изобретения относятся к устройствам для накопления энергии. Способ подготовки маховика к эксплуатации заключается в том, что маховик (3) перед началом эксплуатации разгоняют в корпусе (1) до скоростей, при которых происходит упругое увеличение диаметра обода (5) и пластическая деформация диска (4). После соприкосновения внешней поверхности обода (5) с тормозным покрытием (7) разгон маховика прекращают. Вращающийся маховик (3) выдерживают при минимально возможном зазоре (8) до завершения пластической деформации диска (4), а потом останавливают. Способ эксплуатации маховика заключается в том, что разгоняют установленный в корпусе (1) с зазором (8) маховик (3), а при касании маховиком тормозного покрытия (7) подачу крутящего момента прекращают. Зазор (8) выполняют равным увеличению радиуса маховика при его безопасной для эксплуатации упругой деформации. Устройство для осуществления указанных выше способов включает накопитель энергии, содержащий корпус (1), в котором на подшипниках (2) закреплен маховик (3). Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса (1) имеет тормозное покрытие (7) и выполнена строго концентричной внешней цилиндрической поверхности обода (5) маховика. Между тормозным покрытием (7) и внешней цилиндрической поверхностью обода (5) маховика выполнен кольцевой гарантированный калиброванный зазор (8). Достигается повышение энергоемкости и безопасности маховика. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретения относятся к устройствам для накопления энергии. Маховик включает пакет маховиков (1) в виде дисков равной прочности с ободьями, две щеки (2) с прикрепленными к ним цапфами (6) и промежуточные кольца (3) с винтовой резьбой на внешней цилиндрической поверхности. Промежуточные кольца (3) соединены с винтовой резьбой, выполненной на внутренней цилиндрической поверхности ободьев соседних дисков, а также ободьев щек (2) и примыкающих к ним ободьев крайних дисков. Ободья имеют ширину, превышающую толщину диска, и выполнены с центрирующими посадочными поверхностями (4) на их сопряженных торцах. Способ изготовления составного маховика заключается в том, что на внутреннюю резьбовую поверхность обода первой щеки навинчивают промежуточное кольцо с резьбой на его наружной цилиндрической поверхности. Затем на навинченное до упора промежуточное кольцо навинчивают обод диска маховика до сопряжения центрирующих посадочных поверхностей и упора прилегающих торцов навинчиваемых ободьев. Таким же образом навинчивают ободья дисков всех маховиков и второй щеки. Затем образованное соединение всех ободьев покрывают слоем твердеющего материала и выдерживают до его затвердевания. Достигается надежное соединение отдельных маховиков в один составной маховик, а также автоматическая балансировка составного маховика при изготовлении. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах транспортных средств. Аккумулятор механической энергии включает вал (1), на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн (2) и установлены барабан (4) и обгонная муфта (19). На концах четырехлучевого кронштейна (2) закреплены упоры (5). В полости барабана размещены пружины (7) сжатия, концы которых соединяют попарно упоры (5) кронштейна (2) и упоры (8) барабана (4). Вал (1) установлен с возможностью осевого перемещения. На одном конце вала установлена двухсторонняя электромагнитная фрикционная муфта (10), состоящая из обоймы (11) и двух полумуфт (13, 14). Полумуфта (13) жестко соединена с валом, а полумуфта (14) - с барабаном (4). Рабочие поверхности полумуфт содержат электромагнитные катушки (15, 16) и контактируют с площадками (12) обоймы. Обойма соединена с валом (20) отбора мощности. На другом конце вала (1) установлены фрикционная муфта (17) и пружины сжатия (18). Изобретение позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении с последующим ее использованием для трогания с места транспортного средства. 6 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Маховик содержит ведущий диск, амортизационный диск, зубчатое кольцо, втулку диска маховика, соединяющуюся с диском маховика, установочный диск, скрепленный с ведущим диском и рессору. Рессора расположена между ведущим диском, втулкой диска маховика и амортизационным диском. Соединение рессоры и втулки диска маховика выполнено амортизационно-рессорным. Кольцо связано с амортизационным диском. Выносной подшипник расположен между втулкой диска маховика и ведущим диском. Внешняя поверхность подшипника присоединена к внутреннему концу втулки диска маховика, а внутренняя - к ведущему диску маховика. Достигается повышение эффективности амортизации и продление срока службы маховика. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Комбинированный способ накопления энергии заключается в том, что два одинаковых по массе маховика, валы которых расположены параллельно в горизонтальной плоскости, подвешены на вертикальных ветвях цепных передач с помощью приводного и поддерживающего петлевых захватов, раскручивают равноускоренно до допустимой скорости во взвешенном состоянии совместно энергией поля тяготения и уравновешенным электроприводом с помощью четырех бесконечных цепных передач. После разгона маховиков электропривод автоматически переключается в генераторный режим, энергию накапливают в электрических накопителях, преобразуют в стандартный вид для использования потребителями. В исходном и в генераторном режимах корпуса приводных захватов опираются на упоры. В двигательном режиме снятие с упоров автоматически производят кратковременным резким увеличением скорости движения цепей, после чего скорость снижается так, чтобы маховики вошли во взвешенное состояние и потом создают равноускоренное движение цепей, при котором маховики раскручиваются во взвешенном состоянии до допустимой скорости вращения. Достигаемый результат заключается в том, что работа накопителя энергии продолжается циклически, непрерывно и не ограничивается длиной цепи. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к машиностроению. Устройство содержит тело с инерционной массой (30), соединенное с вращательным валом (13) устройства передачи мощности (5). Устройство передачи мощности передает вращательную мощность от источника приведения (4) в движение на ведущее колесо (10) транспортного средства (2). Переключающее устройство (40) установлено между вращательным валом и телом с инерционной массой и переключает тракты. В первом тракте (42) вращательный вал и тело с инерционной массой соединены друг с другом посредством упругого тела (41). Во втором тракте (43) вращательный вал и тело с инерционной массой соединены друг с другом без прохождения через упругое тело. Достигается уменьшение крутильных колебаний в приводной системе. 5 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх