Проволочный супермаховик

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в энергетике.

Проволочный супермаховик включает ступицу и обод со щеками, выполненный с углублением с навитой в нем проволокой, витки которой посажены друг на друга со связующим материалом, отличающийся тем, что конец последнего внешнего витка проволоки выполнен расплющенным и заведен под углом к проволочной навивке как минимум под один его последний слой; щеки обода, выполненного с углублением, выполнены с симметрично расположенными радиальными прорезями, а между дном углубления в ободе и внутренним слоем проволочной навивки проставлена кольцеобразная упругая прокладка.

1 н.п. ф-лы, 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Область техники

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в энергетике.

Уровень техники

Из области техники известна конструкция супермаховика (маховика, полученного навивкой из материалов с высокой одноосной прочностью - проволок, лент, волокон), содержащего центральную часть, включающую обод с углублением трапецеидального сечения с навитой с натягом в нем проволокой, причем упругое удлинение обода при вращении больше, чем удлинение проволочной навивки (Авторское свидетельство СССР 1048196 с приоритетом от 15.05.64 г., опубл. 15.06.83 г., автор - Н.В.Гулиа). Данное устройство, принятое за аналог, имеет недостаток, заключающийся в неопределенности закрепления последнего (внешнего) витка проволоки, который наиболее напряжен и отрыв его от навивки приводит к выходу из строя всего супермаховика.

За прототип принято устройство супермаховика, где предусмотрено закрепление последнего витка проволоки. В этом устройстве ступица и обод, навитый как и в аналоге из волокна или проволоки, выполнены из двух сопряженных по диаметральной плоскости секций, причем навивка в первой секции идет от ступицы к внешней поверхности, а во второй - от внешней поверхности к ступице (Авторское свидетельство СССР 507729, 25.03.76 г., «Супермаховик», автор - Н.В.Гулиа). Формально такое выполнение обеспечивает закрепление концов навивки, но получить реально навивку от внешнего витка внутрь к ступице, особенно с натягом, оказалось практически невыполнимым. А навивка без натяга может создать дополнительное большое давление на внешние витки, что приведет к их преждевременному разрыву. В этом состоит основной недостаток устройства-прототипа.

Раскрытие полезной модели

Задачей полезной модели является создание конструкции проволочного супермаховика, имеющего технически выполнимую и надежную навивку проволоки (также навивка может быть выполнена волокном или лентой) в углубление в ободе со щеками, причем внешний ряд витков желательно выполнить несколько ослабленным по сравнению с витками, лежащими под ним, чтобы иметь этот внешний ряд витков в качестве предохранительного звена. Разрываясь при недозволенных частотах вращения этот внешний ряд витков, навитый в соответствующем направлении, прижимаясь к внутренней цилиндрической поверхности корпуса, изнашиваясь, тормозит вращение супермаховика. При этом дальнейшая размотка навивки происходит только по мере износа ее части, трущейся о внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Такая конструкция проволочного супермаховика, технически легко выполнимая и безопасная в эксплуатации, была бы наиболее эффективной. Указанная задача решается тем, что предложен проволочный супермаховик, включающий ступицу и обод со щеками, выполненный с углублением с навитой в нем проволокой, характеризующийся тем, что конец последнего внешнего витка проволоки выполнен заведенным под углом к проволочной навивке как минимум под один его последний слой.

Следующее отличие устройства состоит в том, что конец последнего внешнего витка проволоки, заведенного под углом под последний слой навивки, выполнен расплющенным.

Следующее отличие устройства состоит в том, что щеки обода, выполненного с углублением, выполнены с симметрично расположенными радиальными прорезями.

Еще одно отличие устройства состоит в том, что между дном углубления в ободе и внутренним слоем проволочной навивки проставлена кольцеобразная упругая прокладка.

Последнее отличие устройства состоит в том, что витки проволочной навивки посажены друг на друга со связующим материалом.

Указанные отличия позволяют создание эффективной конструкции проволочного супермаховика, достаточно простого в изготовлении надежного и безопасного в работе.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - поперечный разрез фрагмента супермаховика.

Фиг.2 - вид фрагмента супермаховика с внешней стороны его проволочной навивки.

Фиг.3 - торцевой разрез фрагмента супермаховика.

Фиг.4 - фрагмент кольцеобразной упругой прокладки.

Осуществление полезной модели

Устройство представлено на чертежах (фиг.1 - фиг.4). Ступица 1 супермаховика (фиг.1-3) выполнена из материала с высоким модулем упругости, например, металла типа стали; щеки обода 2 супермаховика выполнены с несколькими радиальными прорезями 3, симметрично распределенными по ободу 2. Обод со щеками 2 содержит два кольцеобразных упора 4, на которых лежит кольцеобразная упругая в окружном направлении прокладка 5, выполненная, например, в виде прорезной пружины (фиг.4). На кольцеобразную прокладку навита навивка 6 из высокопрочной проволоки, например, пружинной. Исходя из того, что чем меньше диаметр проволоки, тем выше допускаемые напряжения растяжения для нее, диаметр проволоки выбирается небольшим, для супермаховиков среднего размера до 1 метра - 0,3 мм. Последний конец 7 проволоки выполняется заведенным под углом к навивке, как минимум, под один ее последний слой. Технически это выполняется, например, путем расплющивания конца 7 проволоки, заострением этого конца и просовыванием его под углом под последний слой навивки со связующим с последующей затяжкой за конец 7 и обрезанием его после затвердевания связующего. В качестве связующего материала используется, например, эпоксидный клей, который в жидком состоянии уменьшает коэффициент трения при просовывании конца 7 проволоки под слой навивки 6 и затягивании этого конца 7. Опыт изготовления подобного супермаховика, прошедшего успешные испытания, у автора имеется.

Работа супермаховика происходит следующим образом. При вращении супермаховика щеки обода 2, благодаря прорезям 3, а также упругая прокладка 5 испытывают упругую деформацию большую, чем проволочная навивка 6 и надежно фиксируют на упорах 4 и прокладке 5 проволочную навивку 6. При этом механические напряжения в щеках обода 2 из-за их коробчатой формы при одинаковой упругой радиальной деформации намного меньше, чем в навивке 6. При этом, из-за максимального диаметра и заведенного под него конца 7 проволоки последний слой проволочной навивки 6 испытывает максимальные напряжения, и при превышении супермаховиком допустимой частоты вращения разрывается первым. Вращение супермаховика производится в ту же сторону, что и при навивке проволоки, и при разрыве последнего слоя оторванная часть последнего слоя прижимается к обязательному при эксплуатации супермаховика корпусу - к его внутренней цилиндрической части - и, изнашиваясь, тормозит супермаховик, препятствуя размотке навивки 6. Этот процесс проверен автором экспериментально при испытаниях проволочных супермаховиков на разгонных стендах ЦНИИТМАШ еще в 1966 году.

1. Проволочный супермаховик, включающий ступицу и обод со щеками, выполненный с углублением с навитой в нем проволокой, отличающийся тем, что конец последнего внешнего витка проволоки выполнен заведенным под углом к проволочной навивке как минимум под один его последний слой.

2. Проволочный супермаховик по п.1, отличающийся тем, что конец последнего внешнего витка проволоки, заведенного под углом под последний слой навивки, выполнен расплющенным.

3. Проволочный супермаховик по п.1, отличающийся тем, что щеки обода, выполненного с углублением, выполнены с симметрично расположенными радиальными прорезями.

4. Проволочный супермаховик по п.1, отличающийся тем, что между дном углубления в ободе и внутренним слоем проволочной навивки проставлена кольцеобразная упругая прокладка.

5. Проволочный супермаховик по п.1, отличающийся тем, что витки проволочной навивки посажены друг на друга со связующим материалом.