2.5 Назначение и принцип работы маховика

Чтобы уменьшить коэффициент неравномерности движения δ, т.е. чтобы сделать вращение кривошипа более плавным, на машину устанавливают маховик. Маховик – это массивное колесо, неподвижно скрепленное, обычно с кривошипом, и вращающееся с ним как одно целое.

На рисунке 2.3 показано влияние маховика на угловую скорость кривошипа при установившемся движении. Из рисунка 2.3 видно, что:

• маховик не влияет на величину средней угловой скорости установившегося движения;

• маховик мало влияет на характер изменения угловой скорости;

• маховик делает вращение более плавным, уменьшая ∆ω.

1– без маховика (или с небольшим маховиком);

2 – с маховиком (или с большим маховиком)

Рисунок 2.3 – Влияние маховика на угловую скорость кривошипа

Маховик выполняет в машине роль аккумулятора (накопителя) кинетической энергии: за одну часть цикла он накапливает энергию, чтобы вернут ее в другую часть цикла. При этом он, накапливая кинетическую энергию, разгоняется в те моменты времени, когда с двигателя поступает на машину больше работы, чем расходуется рабочим органом. И отдавая кинетическую энергию, притормаживается, когда рабочий орган расходует работы больше, чем поступает её в данный момент с двигателя.

Чем больше маховик, тем будет меньше ∆ω и коэффициент неравномерности движения для любой машины самое лучшее, когда угловая скорость строго постоянна, т.е. ∆ω=0. Но чтобы получить ∆ω→0, нужен маховик, у которого момент инерции J_махов→∞. Поэтому маховик рассчитывают из условия, чтобы при установке его в машину, коэффициент неравномерности движения δ стал равен наперед заданной допустимой величине.

2.6 Место установки маховика

На рисунке 2.4 показано, что есть два основных варианта установки маховика: на вал кривошипа или на более быстроходный вал.

Аргумент на установку маховика на быстроходный вал. Маховик в этом случае потребуется значительно меньшей массы и габаритов, что следует из формулы: , ведь на быстроходном валу угловая скорость ω_ср больше.

Аргументы против установки маховика не на кривошипе. Если передача от быстроходного вала к тихоходному нежесткая (есть длинные валы, или в ней есть ременная или цепная передачи), то маховик не будет выполнять свои роли по сглаживанию скорости вращения кривошипа (маховик будет вращаться с небольшой неравномерностью, а кривошип с большой); в передаче будут возникать дополнительные динамические усилия.

Поэтому, выбирая место установки маховика, поступают так:

• маховик всегда следует стремиться ставить на кривошип;

• если размеры маховика при этом получаются неприемлемо велики, то прорабатывают вопрос об его установке на более быстроходный вал; при этом обязательно нужно между быстроходным валом и кривошипом запроектировать жесткую передачу и оценить при этом ее динамические свойства (частоту собственных колебаний и т.п.). Рассчитывая маховик для быстроходного вала, во все формулы разделов 5-9 (определение размеров маховика) вместо ω_ср нужно подставлять не угловую скорость кривошипа ω₁, а угловую скорость быстроходного вала (двигателя ω_дв).

Рисунок 2.4 – Место установки маховика