Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы энергии

.pdf

Скачиваний:

163

Добавлен:

25.10.2023

Размер:

12.25 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 244 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Рис. 19. Маховик в виде стержня равной прочности фирмы Локхид.

ховик склеен из	стеклопластиковых стержней		и	представля
ет собой тело особой формы, заостренное в направлении						вра
щения, что позволяет как уменьшить потери при				вращении,
так и добиться .большей его		компактности (рис.	20) .
		Рис.		20.	Маховик
		клинового		типа		Д. В.
		Рабенхорста			(универси
		тет Дж.			Гопкинса, -
		США).
Маховики,	изготовленные из составного		высокопрочного
материала, как,	например,	стеклопластик- ( С В А М ) ,			металли

ческие ленты и проволоки, позволяющие накопление значи

тельно больших энергий, чем монолитные,	получили назва
ние (по терминологии Д . В . Рабєнхорста)	<«супвр.маховшга>>.
О к р у ж н а я скорость вращения, о к а з ы в а ю щ а я существен

ное влияние на конструкцию маховика, непосредственно влия ет на устройство к о ж у х а маховика, среду вращения и степень ее разреженности и другие факторы, характеризующие так называемую «камеру вращения» маховика . К л а с с и ф и к а ц и я инерционных аккумуляторов по конструкции к а м е р ы враще ния представлена на рис. 21.

Низкоскоростные	маховики	в р а щ а ю т с я	ч а щ е всего в от
крытой атмосфере.	Иногда, в	соответствии	іс требованиями .

Rmmi'oetpeprt

среда

I Открытая і атпоереро

СЗентиляционныпи amвере -

Закрытд/й

кожу*

Ьрашающийап

промежуточ ный кожух

Камера

вращения

Среда епонижен

нымиоентипя-

ционныпи поте

рями

Нормального Пониженного даіїления іїаЗлрния

1 11 .

«5		«8
«5
	I I I	5 «I
	I I I

Рис. 21. Классификация инерционных акку
муляторов по конструкции камеры вращения.
техники безопасности, вокруг маховика устраивается	ограж
дение или защитный кожух . С увеличением скорости	растут
аэродинамические потери, возникающие в результате	сопри

косновения быстродвижущейся поверхности маховика с воз


духом. Д л я уменьшения				вентиляционных потерь						маховики
помещаются в закрытый кожух, поверхность								которого отсто
ит на небольшое расстояние					от	поверхности		маховика . К а к
известно,		чем меньше	зазор		м е ж д у маховиком и				кожухом (в
известных		пределах),	тем б л и ж е			к. л а м и н а р н о м у				движение
воздуха	в	зазоре . Ясно,		что	д е л а т ь этот		з а з о р		чрезвычайно
м а л ы м	нельзя, во избежание				задевания		маховиком			за кожух

и з : за погрешнастей в монтаже, возможных упругих деформа

ций и др. Кожух обычно «следит» за			поверхностью махови
ка,	достаточно близко	п р и б л и ж а я с ь к	ней. Величина		зазо
ра	достигает примерно	1% величины	диаметра	маховика.
Д л я дальнейшего уменьшения вентиляционных				потерь	иног
да в кожухе делается ряд отверстии по окружности					вблизи
периферии. Т а к а я конструкция кожуха			целесообразна,		види

мо, в условиях достаточно незагрязненной атмосферы, где исключена возможность попадання в отверстие посторонних, частиц.


	Известно, что с возрастанием окружной скорости Махо
вика	вентиляционные потери растут			прогрессивно.	В	связи
с этим целесообразно разделение относительной					скорости
между маховиком и стенкой кожуха				на несколько	ступеней
при помощи вспомогательных свободно в р а щ а ю щ и х с я						кожу
хов	(обычно одного). Такой кожух			изготовляется	достаточ
но легким и помещается		в зазоре	между основным		кожухом
и маховиком [98] . Свое		вращение	промежуточный		кожух		по- х
лучает от момента аэродинамических				сил при движении			ма

ховика. Скорость вращения его устанавливается такой, что момент аэродинамических сопротивлений между промежуточ

ным п основным	кожухом	равен по величине соответствующе
му моменту между маховиком и промежуточным			кожухом .
Иногда основной	кожух	заменяется оградительной	сеткой,
как это показано	на рис.	22.

Рис. 22. Маховик с вращающимся промежу точным кожухом.

3. Н. В. Гулиа

за

Маховики, вращающиеся с весьма высокой окружной скоростью (свыше 150 м/сек), помещаются в камеру враще ния со специальной средой, обеспечивающей пониженные вен тиляционные потери. По данным В. П. Ветчинкина, при нор

мальном атмосферном давлении водород почти	в 4 р а з а	сни
ж а е т вентиляционные потери по сравнению с воздушной		сре
дой [98]. Однако в газонаполненных камерах	ч а щ е	всего

создают пониженное .давление, поскольку в этом случае гер метизация камеры так ж е необходима, как и при нормаль ном давлении. Камера вращения маховика инерционного ак

кумулятора	Электрогиро швейцарской ф и р м ы Эрликон
(см. рис. 11)	содержит водород при давлении 0,7 ата. П о л н а я

откачка газа из камеры привела бы к перегреву электродви гателя.


Чрезвычайно высокие окружныескорости вращения			ма
ховика требуют помещения его в вакуум. Наибольшую			труд
ность в этом	случае представляет	вывод крутящего момента
из вакуума.	Несмотря на то, что	для этой цели имеется це

лый ряд специальных муфт [95], они не применяются в инер ционных аккумуляторах вследствие малой надежности и низ

кого	к. п. д. при	высоких угловых скоростях и крутящих мо
ментах.
	В инерционном аккумуляторе автобусного рекуператив
ного	тормоза	Глрёкта	применяется иной опосо'б п о д д е р ж а
ния	вакуума в	камере	вращения . Здесь вал уплотнен обыч

ным негерметическим устройством, а воздух постоянно отка чивается небольшим насосом. Разумеется, достичь таким об разом достаточно высокой степени разреженности невозмож но, однако эта мера в значительной степени снижает венти ляционные потери. Маховик, представленный свободному вращению вечером, оохраняет после ночной стоянки автобу са количество энергии, необходимое для того, чтобы запустить


двигатель		и привести автобус				в движение		[105].
К а к	у ж е		было	отмечено,		инерционный		аккумулятор обя
зательно		включает		в себя	систему д л я		подвода и отвода мощ
н о с т и — трансмиссию. В					зависимости		от требований,		предъ
являемых		к	характеристике			вращения	на	рабочем	органе,
инерционный			аккумулятор			содержит	трансмиссию,		необхо
димую д л я этой цели. Классификация							инерционных		аккуму
ляторов	по трансмиссии представлена на рис. 23.

Іінерцио/тйі?

аялупуляторы

[опатранетс-	Гтеротранспао-
сионш

щI I

1 to

1С

no, no

IУI

ГидрагіетАнический

t i

		Ларопехани-
	e l	ЧРСІШЄ
	e l
	И I *	•a
	И I *	ПнеЬномпани
	St
'5		Нмвнородно-
!	Q, ^* V
I	Q, ^* V
I


		Рис.	23.	Классификация инерционных				акку
	муляторов		по	трансмиссии.
Наиболее простым типом трансмиссии является, как из
вестно,	ж е с т к а я - м е х а н и ч е с к а я .					Это может	быть зубчатая				ко
робка	передач	(или,		в частном		случае, просто		редуктор),			а
т а к ж е кривошипная,				эксцентриковая, винтовая				и другие			ти
пы передач. Такие трансмиссии применяются								ч а щ е	всего		в
случаях, когда		необходимо			использовать		ценное		свойство
инерционного		аккумулятора — способность					развивать			значи
тельные крутящие моменты и мощности. Инерционными										акку
муляторами с		механической			трансмиссией		снабжены		различ -


ного	рода	механические	прессы,	штамповальные			машины, .
дробильные		установки и др., а т а к ж е			машины,	имеющие эле
мент	проскальзывания,		например		фрикционную		муфту.
В инерционных аккумуляторах				с	жесткой	механической

трансмиссией необходимо предохранительное звено, так как

здесь величина крутящего момента может достигать					весьма
больших	значений,	опасных для механизма . Иногда			роль
предохранительного		звена	играет сама	о б р а б а т ы в а е м а я	заго
товка.
В тех	случаях,	когда	по характеру	работы исполнитель

ного органа требуется бесступенчатая регулировка его ско

рости, применяются		бесступенчатые	приводы — механичес
кий,	гидравлический,	электрический,	пневматический	и	др .
Все эти типы приводов описаны в			соответствующей	литера
туре,	однако инерционным а к к у м у л я т о р а м свойственна				не

которая специфика, ограничивающая применение одних и спо собствующая применению других приводов.

Механические бесступенчатые приводы — вариаторы — фрикционные, импульсивные и др . — применяются редко. Н а и более распространены фрикционные лобовые вариаторы, поименяющнеся, например, в винтовых фрикционных прессах.

И х преимущество — простота и	достаточная надежность .
Недостатки — большие габариты,	низкий к. п. д.

Гидропривод используется на инерционных шахтных и некоторых других средствах транспорта. Применяются какгидростатические, так и гидродинамические типы приводов. Дополнительное преимущество гидропривода для инерцион

ного аккумулятора — его взрывобезопасность.	Это свойство
инерционного аккумулятора с гидроприводом	делает	его

весьма ценным источником энергии для установок, эксплуа

тирующихся во	взрывоопасной	атмосфере (в	р у д н и к а х ) .
Э л е к т р о п р и в о д — н а и б о л е е		распространенный	тип	приво- •
да в инерционных	аккумуляторах . Н а р я д у с другими			преиму
щ е с т в а м и — возможностью работы при высоких			скоростях,

нечувствительностью к кратковременным перегрузкам и др . — электропривод обладает свойством, весьма ценным д л я инер

ционного аккумулятора, — способностью легкого вывода	мощ
ности из герметической к а м е р ы . К а к было отмечено	выше,

высокоскоростные маховики инерционных аккумуляторов тре буют помещения в р а з р е ж е н н у ю газовую среду, что, в свою очередь, вызывает необходимость герметизации к а м е р ы ! вра-

щенп	я. При этом вывод мощности из		герметизированной ка
меры	представляет	большую трудность. Д л я		электропривода
ж е это достаточно		легко осуществимо	путем	вывода из каме

ры проводов, благодаря чему электропривод нашел приме

нение в инерционном аккумуляторе					Электротиро,		а	т а к ж е
в новейших'системах — Л о к х и д				и	д-ра	Д . В. Ра'бенхорста.
Следует отметить, что в случае					гидро- и электропривода
не исключено применение		механического				звена — понижаю
щей или повышающей передачи,				коробки		передач,	дифферен -
, циальной	суммирующей	передачи			д л я	разделения		потока
мощности и других целей.
Малораспространенные			типы	приводов — паровые,				пнев
матические	применяются	в случаях,			обусловливающих			непри
менимость других: например, во взрывобезопасных							шахтных
локомотивах с механической			или	гидромеханической			основны

ми трансмиссиями д л я разгона маховика применяются пневмодвигатели. Инерционные аккумуляторы с различными ти пами трансмиссий з а р я д к и и отбора мощности могут быть названы гетеротрансмиссионными, или аккумуляторами с не

однородными		трансмиссиями .	Гетеротрансмиссионные	инер
ционные	аккумуляторы могут		иметь в качествеосновной транс
миссии	любую из описанных		выше, а вспомогательной,	слу
ж а щ е й	д л я	з а р я д к и м а х о в и к а — д р у г у ю , аналогичного		или

иного типа.

Большинство инерционных аккумуляторов являются ге теротрансмиссионными. Гомотрансмиссионными, с одноимен ной трансмиссией разгона маховика и отбора мощности, обычно бывают инерционные аккумуляторы небольшой энер гоемкости второстепенного значения, или рекуператоры . На пример, шахтные инерционные локомотивы, гиробусы, инер ционные тележки, дрезины, дробильные установки, прессы,

двигатели, стартерные	установки, ветродвигатели,	гироинстру-
, мент' и т. д. 'содержат	гетеротрансмиссионные	инерционные
аккумуляторы .

Рекуперативные тормоза, другие инерционные аккумуля торы, работающие в р е ж и м е рекуперативного торможения, и некоторые маломощные и экспериментальные установки (на пример, экспериментальный скрепер с инерционным дополни тельным двигателем) содержат гомотрансмисснонные аккуму ляторы. Сюда ж е относятся и широко распространенные инер ционные игрушки.

М а х о в ик инерционных -аккумуляторов .может	в р а щ а т ы с я
в горизонтальной, вертикальной или произвольно	вьибранжой

плоскости. На стационарных установках плоскость .вращешия


маховика выбирается	в	соответствии			с кинематикой				лриводда
'її решающего значения не имеет. В •мобильных ж е									условшях
маховики ч а щ е всего		располагаются				-горизонтально.				Э-*то
вызвано как особенностями ікоміпоновіки, та.к и влиянием										гирю-
ско'пи-чески'Х нагрузок .на опоры.
Маховики могут иметь подвеску жесткую, упругую										И.'ЛН
карданов, подаес. В первом случае опоры воспринимают										маїк-
симальные значения	гироскопических					усилий. Такая подвеэс-
ка применяется д л я	стационарных					установок,		рельсово>го
транспорта и мобильных установок с малогабаритными										махсо-
внками. Во* втором случае			опоры	воспринимают				снижеиньые
гироскопические нагрузки,			так как	они		амортизируются				упріу-
х гими элементами подвеса (кстати,				такой тип			подвеса приміе-
'нен на ги робу се ф и р м ы		Эрл'икон). В				третьем	.случае			опорэы
полностью свободны от действия гироскопических									нагрузож .
Такой тип подвеса применяется ч а щ е						всего в	приборах			[955].
Специальный регулируемый тип подвеса маховика										п р и
меняется д л я целей	стабилизации					судов,	монорельсовоіго
транспорта, двухколесных			экипажей		и	др. Принцип			действіия
гиростабилизаторов пояснен ниже				(гл.		V I I I ) .

Г Л А В А I I

И Н Е Р Ц И О Н Н Ы Е АККУМУЛЯТОРЫ МАЛОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ

В	качестве вспомогательных	источников	энергии	мо
гут служить инерционные аккумуляторы как малой, так				и
высокой	удельной энергоемкости. Применение того или			ино
го типа	инерционного аккумулятора	обуславливается в		ос
новном	продолжительностью его срабатывания .		В тех	слу

чаях, когда продолжительность срабатывания инерционного аккумулятора невелика (от долей секунды до нескольких се кунд), обычно применяются аккумуляторы малой энергоем кости. Такие аккумуляторы - маховики устанавливаются на

различных поршневых	двигателях, машинах ударного дейст
вия п аналогичных им	(дробилках, прзссах, стартерах и др . ) .
Инерционные аккумуляторы высокой энергоемкости			целесо
образно использовать	при более	длительных сроках	срабаты
вания — от нескольких	минут до	часа и более. ••

Одной из основных задач применения инерционных акку муляторов малой энергоемкости является регулирование хода машины. Общеизвестно применение маховиков на различных машинах с неравномерным ходом, например поршневых дви-


гателях,	с целью	уменьшения	этой неравномерности. Махо
вик, аккумулируя избыточную			энергию при			замедлении	хода
машины,	тем самым сглаживает			пульсации		скорости.	Р а з у
меется,	идеально	отрегулировать		ход	машины невозможно,
так как	д л я обеспечения совершенно				равномерного хода		тре

буется бесконечно большой первоначальный запас энергии в маховике, что нереально. Однако всегда можно подобрать та кие параметры маховика, которые обеспечивали бы заданное

значение коэффициента неравномерности хода б = С ^ ^ 4 - —

СОср

как бы мало оно ни было. Большинство методов решения этой

задачи сводится к нахождению	параметров	маховика	(обыч
но момента инерции I) исходя	из заданных	параметров хода
машины. Эта задача является	задачей синтеза и встречается
в основном при проектировании новых машин.
Однако часто возникает потребность в		решении и	другой

задачи: при заданных действующих с и л а х и параметрах, ма

ховика требуется найти		коэффициент			неравномерности					хода
6. Эта задача является задачей			анализа .
З а д а ч е расчета	маховых		масс	для регулирования						хода
машины посвящено много работ. М о ж н о						отметить			работы
Мерцалова, Радиигера, Внттенбауэра,					Гутьяра, метод				которо
го является уточнением метода Мерцалова,						а	т а к ж е	IT. I I . Ар
т о б о л е в с к о г о — его метод		сохранил		основные			преимущества
методов Радингера,	Внттенбауэра			и	М е р ц а л о в а — Г у т ь я р а .
Специально д л я тепловых двигателей						с	малым		коэффи
циентом неравномерности		вращения			А. П. М а л ы ш е в ы м					был
предложен метод более точного расчета маховика								[100].
На наш взгляд, в решении задачи синтеза методу										I I . И.
Артоболевского следует отдать предпочтение, особенно										при
расчете маховика поршневых машин.
§ 1. Расчет маховика
для поршневых машин
Уравнение движения машины					в форме Л а г р а н ж а д л я
обобщенной координаты а (угла поворота							ведущего			звена
машины) имеет вид:
lit	U W			ч '						y '

где co = a — угловая скорость ведущего звена.

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 244 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ