Складовий маховик та спосіб його виготовлення
Власники патенту UA 2427743:
Винаходи належать до пристроїв для накопичення енергії. Маховик включає пакет маховиків (1) у вигляді дисків рівної міцності з ободі, дві щоки (2) з прикріпленими до них цапфами (6) і проміжні кільця (3) з гвинтовим різьбленням на зовнішній циліндричній поверхні. Проміжні кільця (3) з'єднані з гвинтовим різьбленням, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні обід сусідніх дисків, а також обід щік (2) і крайніх дисків, що примикають до них. Ободи мають ширину, що перевищує товщину диска, і виконані з центруючими посадковими поверхнями (4) на їх сполучених торцях. Спосіб виготовлення складового маховика полягає в тому, що на внутрішню різьбову поверхню обода першої щоки нагвинчують проміжне кільце з різьбленням на зовнішній циліндричній поверхні. Потім на нагвинчене до упору проміжне кільце нагвинчують обід диска маховика до сполучення центруючих посадкових поверхонь і упору прилеглих торців обвиней, що нагвинчуються. Так само нагвинчують обіддя дисків усіх маховиків та другої щоки. Потім утворене з'єднання всіх обід покривають шаром матеріалу, що твердіє, і витримують до його затвердіння. Досягається надійне з'єднання окремих маховиків в один складовий маховик, а також автоматичне балансування складного маховика під час виготовлення. 2 зв. та 7 з.п. ф-ли, 2 іл.
Винахід відноситься до галузі машинобудування і може використовуватися, зокрема, як накопичувач енергії в гібридних силових агрегатах автомобілів.
Недоліками прототипу є ненадійність центрування, а також кріплення ободів один до одного та до щок кільцями з конічними ділянками, посадженими на обіддя за допомогою напруженої, у тому числі ігарячої посадки. Така посадка створює велику напругу розтягування в ободах і без того навантажених напругою через обертання. Щоки з плоскими торцями не можуть бути виконані у вигляді дисків рівної міцності і навантажені несиметрично, а при виконанні симетричними створять високі аеродинамічні опори при обертанні через фасонні торці. Крім згаданого у конструкції не передбачено засобів для врівноваження складеного маховика.
Завданням винаходу є створення конструкції складеного маховика, що забезпечує надійне з'єднання окремих маховиків в один складовий з цапфами для опор, а також автоматичне балансування складеного маховика при виготовленні.
Зазначене завдання вирішується тим, що складовий маховик, що включає пакет складових маховиків у вигляді дисків рівної міцності з ободами, ширина яких перевищує товщину диска, і проміжними кільцями, що з'єднують ободи сусідніх дисків один з одним, а також дві щоки, з цапфами, що кріпляться на них. з примикаючими до них обіднями крайніх дисків по їх внутрішнім кільцевим поверхням, в якому згідно винаходу проміжні кільця містять на своїй зовнішній циліндричній поверхні гвинтове різьблення, що з'єднується з гвинтовим різьбленням, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні ободів сусідніх дисків, а також обідків крайніх дисків, а самі ці обіддя виконані з центруючими посадковими поверхнями на їх сполучених торцях.
Наступною особливістю є те, що кожна з щік виконана у вигляді диска рівної міцності з центральним циліндричним виступом на зовнішньому торці його для кріплення цапф і несиметричним ободом, внутрішній торець якого виконаний у вигляді частини у відповідь для його кріплення до обода примикаючого маховика.
Ще однією відмінністю є те, що циліндричні виступи на зовнішніх торцях щік і кріплення до них цапфи виконані з гвинтовим різьбленням на зовнішніх циліндричних поверхнях виступів і на внутрішніх циліндричних поверхнях цапф, виступи і цапфи з'єднані один з одним, при цьому виступи містять циліндричні , до яких входять центральні виступи на цапфах
Наступною відмінністю є те, що проміжні кільця, посаджені на різьбовому з'єднанні на внутрішніх циліндричних поверхнях обід, з'єднані також з внутрішньою поверхнею ободів кільцевим шаром матеріалу, що твердіє.
Іншою особливістю запропонованого маховика є те, що внутрішні поверхні ободів, що контактують з матеріалом, що твердіє, виконані з періодичними виступами, що входять в шар твердіючого матеріалу.
Наступною особливістю запропонованого маховика є те, що матеріал, що твердіє, виконаний обтяженим за допомогою порошку важкого металу, введеного до складу твердіючого матеріалу.
Ще однією особливістю запропонованого маховика є те, що матеріал, що твердіє, виконаний у вигляді важкого легкоплавкого сплаву.
Завдання вирішується також тим, що запропонований спосіб виготовлення складового маховика, який полягає в тому, що на внутрішню різьбову поверхню обода першої щоки нагвинчують проміжне кільце з різьбленням на його зовнішній циліндричній поверхні, потім на нагвинчене до упору проміжне кільце нагвинчують обод диска поверхонь і упору прилеглих торців нагвинчених ободів, і так до нагвинчування обідків дисків всіх маховиків і другої щоки, а потім утворене з'єднання всіх обід покривають шаром матеріалу, що твердіє, і витримують дойого затвердіння.
Ще однією особливістю виготовлення складового маховика є те, що складовий маховик збирають при горизонтальному положенні складових щік і дисків, в порожнині нижнього диска або нижньої щоки з ободом закладають матеріал, що твердіє, а після накручування другої верхньої щоки і кріплення до щок цапф, зібраний складовий маховик встановлюють на пружні опори і приводять у обертання з зарезонансною частотою обертання для маси складового маховика і пружних опор коливальної системи, причому ця зарезонансна частота обертання повинна бути не меншою за ту, яка достатня для розподілу матеріалу, що твердіє, по всій внутрішній поверхні з'єднаних один з одним ободів і ще.
Пристрій представлено на кресленнях, де на фіг.1 зображено поздовжній розріз пристрою, а на фіг.2 - вид А-А на фіг.1.
Пристрій (фіг.1) складається з окремих маховиків 1 і двох щік 2 у вигляді дисків рівної міцності з ободом, причому ободи маховиків 1 і щік 2 скріплені між собою проміжними кільцями 3 з гвинтовим різьбленням на їх зовнішній циліндричній поверхні, що з'єднується з гвинтовою різьбою внутрішньої циліндричної поверхні обідків маховиків 1 і щік 2, а самі обіддя виконані з центруючими посадковими поверхнями, наприклад кільцевими виступами з поверхнями 4 на їх сполучених торцях. Кожна з двох щік 2 виконана з центральним циліндричним виступом 5 на зовнішньому її торці, з гвинтовим різьбленням на його зовнішній циліндричній поверхні, що з'єднує виступ 5 з цапфою 6 з різьбленням на її внутрішній поверхні.
Цапфа 6 центрується на виступі 5 за допомогою центруючої циліндричної поверхні 7 на цапфі 6 і виступі 5. Переходи 8 від виступу 5 до диска щоки 2 виконані плавними і не заходять усередині контур диска рівноїміцності (показаний штриховою лінією). Різьблення, що з'єднує виступ 5 з цапфою 6, законтрена, наприклад, гвинтами 9. Гвинтові різьби, що з'єднують виступ 5 з цапфою 6, а також ободи маховиків 1 і щік 2 з проміжними кільцями 3, виконані прослабленими за розмірами з урахуванням того, що деталей виконується спеціальними центруючими посадковими поверхнями 7 і 4. Проміжні кільця 3 і внутрішні поверхні обідь маховиків 1 і щік 2 з'єднані також між собою кільцевим шаром 10 твердіючого матеріалу, наприклад клею або легкоплавкого сплаву, утвореного обертанням в чи без нього. Для надійної фіксації з'єднань від розгвинчування на внутрішніх поверхнях ободів виконані виступи 11, що входять в кільцевий шар 10 (див. фіг.1 та фіг.2). Цей кільцевий шар 10 може бути виконаний обтяженим з важкого легкоплавкого сплаву (наприклад, олова зі свинцем), а також шляхом введення порошку важкого металу - сталі, свинцю та ін., в полімерний кільцевий шар 10, що твердіє кільцевий шар. , що перебуває ще в невідданому стані, при обертанні складеного маховика.
Робота пристрою полягає у розкручуванні складеного маховика. При цьому проміжні кільця 3 з послабленим різьбленням притискаються до різьблення на ободах маховика 1 і щоки 2 через більшу деформацію кільця 3 і фіксують надійно маховики 1 і щоки 2 один з одним. Кільцевий шар 10 з твердіючого матеріалу збільшує надійність фіксації маховиків 1 до щок 2 за рахунок законтрування різьблення на них і на кільці 3, а також завдяки фіксації кільцевого шару 10 на виступах 11.
Кільцевий шар 10, особливо обтяжений, сприяє автоматичному балансуваннюскладеного маховика при його обертанні в зарезонансній зоні до затвердіння шару 10.
Спосіб виготовлення складеного маховика полягає в тому, що пакет складових маховиків 1 у вигляді дисків рівної міцності з ободями збирають шляхом послідовної посадки в осьовому напрямку першого маховика з складових на першу щоку 2, і потім наступних маховиків один на одного, а при завершенні зборки - другий щоки на зібраний пакет маховиків. Між ободями маховиків 1 і щік 2 встановлюють проміжні кільця 3. Причому на внутрішню різьбову поверхню обода першої щоки 2 нагвинчують проміжне кільце 3 з різьбленням на зовнішній циліндричній поверхні. Потім на нагвинчене до упору проміжне кільце 3 нагвинчують обід диска маховика 1 до сполучення центруючих посадкових поверхонь і упору прилеглих торців нагвинчених ободів, і так до нагвинчування обід дисків всіх маховиків і другої щоки. Навіть утворене з'єднання всіх обід покривають шаром твердільного матеріалу 10 і витримують до його затвердіння.
Твердіючим матеріалом може служити полімерний клей, що твердіє, або легкоплавкий сплав.
Затверділий шар 10 замонолічує проміжні кільця 3 і обіддя з різьбленням, особливо при наявності в ободі періодичних виступів 11, що перешкоджають розгвинчування конструкції.
1. Складовий маховик, що включає пакет складових маховиків у вигляді дисків рівної міцності з ободами, ширина яких перевищує товщину диска, і проміжними кільцями, що з'єднують ободи сусідніх дисків один з одним, а також дві щоки з цапфами, що кріпляться на них, з примикаючими до них. крайніх дисків по їх внутрішнім кільцевим поверхням, який відрізняється тим, що проміжні кільця містять на своїй зовнішній циліндричній поверхнігвинтове різьблення, що з'єднується з гвинтовим різьбленням, виконаною на внутрішній циліндричній поверхні обідків сусідніх дисків, а також обідків щік і крайніх дисків, що примикають до них, а самі ці обіддя виконані з центруючими посадковими поверхнями на їх сполучених торцях.
2. Складовий маховик по п.1, який відрізняється тим, що кожна з щік виконана у вигляді диска рівної міцності з центральним циліндричним виступом на зовнішньому його торці для кріплення цапф і несиметричним ободом, внутрішній торець якого виконаний у відповідній частині для його кріплення до обода сусіднього маховика.
3. Складовий маховик по п.1, який відрізняється тим, що циліндричні виступи на зовнішніх торцях щік і цапфи, що кріпляться до них, виконані з гвинтовим різьбленням на зовнішніх циліндричних поверхнях виступів і на внутрішніх циліндричних поверхнях цапф, виступи і цапфи з'єднані один з одним виступи містять циліндричні ненаскрізні центруючі отвори, які входять центральні виступи на цапфах.
4. Складовий маховик по п.1, який відрізняється тим, що проміжні кільця, посаджені на різьбовому з'єднанні на внутрішніх циліндричних поверхнях обідь, з'єднані також з внутрішньою поверхнею ободів кільцевим шаром матеріалу, що твердіє.
5. Складовий маховик по п.4, який відрізняється тим, що внутрішні поверхні обідь, що контактують з матеріалом, що твердіє, виконані періодичними виступами, що входять в шар твердіючого матеріалу.
6. Складовий маховик за п. 4, який відрізняється тим, що матеріал, що твердіє, виконаний обтяженим за допомогою порошку важкого металу, введеного до складу твердіючого матеріалу.
7. Складовий маховик за п. 4, який відрізняється тим, що матеріал, що твердіє, виконаний у вигляді важкого легкоплавкого сплаву.
8. Спосіб виготовлення складеного маховика, що полягає в тому, що пакет складових маховиків у вигляді дисків рівної міцності з ободями збирають шляхом послідовної посадки в осьовому напрямку першого маховика з складових на першу щоку, а потім наступних маховиків один на одного, а при завершенні зборки - останньої щоки на зібраний пакет маховиків, причому між ободами маховиків і щік встановлюються проміжні кільця, що відрізняється тим, що на внутрішню різьбову поверхню обода першої щоки нагвинчують проміжне кільце з різьбленням на його зовнішній циліндричній поверхні, потім на нагвинчене до упору до сполучення центруючих посадкових поверхонь і упору прилеглих торців нагвинчених ободів, і так до нагвинчування обідків дисків всіх маховиків і другої щоки, а потім утворене з'єднання всіх обід покривають шаром матеріалу, що твердіє, і витримують до його затвердіння.
9. Спосіб за п.8, який відрізняється тим, що складовий маховик збирають при горизонтальному положенні складових щік і дисків, в порожнині нижнього диска або нижньої щоки з ободом закладають матеріал, що твердіє, а після накручування другої верхньої щоки і кріплення до щок цапф зібраний складовий маховик встановлюють на пружні опори і приводять у обертання з зарезонансною частотою обертання для маси складового маховика і пружних опор коливальної системи, причому ця зарезонансна частота обертання повинна бути не менше тієї, яка достатня для розподілу твердіючого матеріалу по всій внутрішній поверхні з'єднаних один з одним .