Маховик переменного момента инерции

 

(72) Автор

«зобретеив в

А.M.Ìàòâååâ (71) Завввтмь (54) МАХОВИК ПЕРЕМЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ

Изобретение относится к машино1строению и может быть использовано в стендах для усталостных испытаний деталей, нагруженных центрбежными силами, а также в механизмах-и маши нах, эксплуатация которых связана с частыми изменениями скорости.

Известен маховик переменного момента инерции, содержащий вал и расположенный на нем пустотелый с пере11 менной по вертикали площадью поперечного сечения барабан с ребрами (1).

Данный маховик характеризуется нерегулируемостью момента инерции

И после окончания запуска.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является маховик переменного момента инерции, содержащий пустотелый барабан, установленную внутри него подвижную вдоль оси вращения диафрагму, разделяющую полость барабана на рабочую и управляющую камеры (21.

Пустотелый барабан с рабочей жид-. костью состоит иэ двух соосно распо ложениых цилиндров разного диаметра, Диафрагма помещена в цилиндре больщего диаметра. Управляющая и рабочащ камеры соединены 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 жидкос-. ти, помещенной в цилиндрический барабан

2 <2

И I = Mi N =фйс Вв= const, К где Ик — кинетическая энергия вращающейся .жидкости, I — момент инерции вращающейся жидкости

905543 4

Ж вЂ” угловая скорость, М вЂ” масса жидкости, и = const — радиус инерции, 1 = kD — коэффициент пропорциональности, k = const.

D — диаметр барабана, p — плотность жидкости, P = const

Я, V — объем жидкости V = — D L = ф

СОПЯ t

L — длина барабана °

Угловая скорость Gg обратно пропорциональна диаметру барабана

D, а длина барабана L обратно проЯ порциональна D и значит прямо про2 норциональна UU

Например, прн желаемом изменении угловой скорости в 10 раз и при

m длине цилиндра большего диаметра

0,5 длина цилиндра меньшего диамет" ра должна быть 50 метров, Если принять во внимание уменьшение площади поперечного сечения малого цилиндра иэ-за наличия внутри него вала, а также учесть влияние моментов инерции всех вращающихся деталей, то длина меньшего цилиндра окажется значительно больше 50 метров.

39

Поэтому применение известного маховика для изменения угловых скоростей в широком диапазоне невозможно.

Цель изобретения — расширение диапазона изменения угловых скоростей маховика и улучшение его динамических свойств.

Указанная цель достигается тем, что маховик переменного момента инерции, 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 рабочей камеры.

На чертеже представлен маховик в составе стенда для усталостных испытаний дисков турбомашин, продоль- ® ный разрез °

Маховик содержит пустотелый барабан !, установленную внутри него, подвижную вдоль оси вращения диафрагму 2, разделяющую полость барабана 1 на рабочую 3 и управляющую 4 камеры.

Маховик снабжен соединенной с рабочей камерой 3 неподвижной емкостью 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 i вращается в подшипниках 10. Управляющая камера 4 связана через канал 11 с источником 12 высокого давления. Рабочая камера 3 связана с емкостью 5 капралом 13.

Маховик работает следующим образом, Перед запуском диафрагма 2 усилием пружины 7 смещена в крайнее правое положение, рабочая жидкость 6 выдавлена из рабочей полости 3 в емкость 5, \ управляющая камера 4 соединена с источником низкого давления, например, с атмосферой. Иомент инерции маховика и соединенных с ним деталей наименьший. При включении двигателя 9, связанного через обгонную муфту 8 с барабаном l последний начинает вращаться в подшипниках 10, достигает определенных оборотов, при кото-, рых сила давления жидкости б в рабочей камере 3 становится равной усилию пружины 7. Дальнейшее увеличение оборотов вызывает увеличение давления s 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 н энергоемкость маховика наибольшие.

При соединении камеры 4 через канал

l1 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 под воздействием пружины 7 перемедается в крайнее правое положение.

Формула изобретения

905543

BHHHHH Заказ 334/51 Тираж 980 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул,Проектная,4

Маховик переменного момента инерции, содержащий пустотелый барабан, установленную внутри него подвижную вдоль оси вращения диафрагму, разделяющую полость барабана на рабочую и управляющую камеры, о т л и ч а ю щ и Й с я тем, что, с целью расширения диапазона изменения угловых скоростей маховика и улучшения его динамических свойств, он снабжен соединенной с рабочей камерой неподвижной емкостью с рабочей жидкостью, а диафрагма подпружинена в направле нии рабочей камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9359455, кл. Г 16 F 15/30, 1969.

lo 2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2618313/25-28, кл. F 16 F 15/30, 1978 (прототип}.