Маховик переменного момента инерции

(54) МАХОВИК ПЕРЕМЕННОГО МОМЕНТА ИНЕРЦИИ Изобретение относится к машино 1 строению и может быть использовано в стендах для усталостных испытаний деталей, нагруженных центрбежными силами, а также в механизмах и мвщи- нах, эксплуатация которых связана с частыми изменениями скорости. ЪИзвестен маховик переменного момента инерции, содержащий вал и расположенный на нем пустотелый с пере"11 менной по вертикали площадью поперечного сечения барабан с ребрами 1Данный маховик характеризуется нерегулируемостью момента инерцииИ 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 ед-.костью состоит иэ двух соосно расположениых цилиндров разного диаметра,Диафрагма помещена в цилиндре больаего диаметра. Управляющая и рабочащ камеры соединены соответственнос источниками низкого и высокогодавления, каналами, выполненнымив валу.Недостаток данного маховика -узкий диапазон изменения угловыхскоростей, твк как длина барабанапропорциональна квадрату угловойскорости.Это видно из преобразованнойформулы кинетической энергии жидкос".ти, помещенной в цилиндрический барабан,р а 2 йИ1 Ю = Мх Ш = вайс Вв= сопят,Кгде И - кинетическая энергия вращающейся .жидкости,1 - момент инерции вращающейсяжидкости(6 - угловая скорость,М - масса жидкости, и = СОЛЯМИ- радиус инерции, 1 = И)- коэффициент пропорциональности, Е = СОПЯТ0 - диаметр барабана,р - плотность жидкости,= СОПЭ 1Я,Ч - объем жидкости Ч = - 0 Е =фСО 1 15 1.1, - длина барабанаУгловая скорость й) обратнопропорциональна диаметру барабанаО, а длина барабана 1, обратно проЯпорциональна В и значит прямо про 2норциональна Ф Например, прн желаемом изменении угловой скорости в 10 раз и приа 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.39Поэтому 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 представленмаховик в составе стенда для усталостных испытаний дисков турбомашин, продоль- ф ный разрез.Маховик содержит пустотелый барабан , установленную внутри него, подвижную вдоль оси вращения диафрагму 2, разделяющую полость барабана 1 5 на рабочую 3 и управляющую 4 камеры. Маховик снабжен соединенной с рабочей камерой 3 неподвижной емкостью 5 с рабочей жидкостью 6, а диафрагма2 подпружинена в направлении рабочейкамеры 3 пружиной 7 с барабаном 1через обгонную муфту 8 связан двигатель 9. Барабан 1 вращается в подшипниках 10. Управляющая камера 4 связана через канал 11 с источником 12высокого 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,Ф управляющая камера 4 соединена с источником низкого давления, например, с атмосферой, Момент инерции маховика и соединенных с ним деталей наименьший, При включении двигателя 9, связанного через обгонную муфту 8 с барабаном 1, последний начинает вращаться в подшипниках 1 О, 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 в 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 11 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, диафрагмапод воздействием пружины 7 перемедается в крайнее правое положение.905543 Подпис ВНИИПИ Заказ 334/51 Тираж ППП "Патент", г.ужгМаховик 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 н 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 направлении рабочей камеры. 5Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР%359455, кл, Г 16 г 15/30, 1969.1 О 2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2618313/25-28,кл. Р 16 Е 15/30, 1978 1,прототип).