Спосіб виготовлення високошвидкісних маховиків.
Винахід відноситься до галузі електротехніки і може бути використане при виготовленні високошвидкісних високоміцних маховиків, що мають багаторазовий запас міцності. Сутність винаходу: спосіб виготовлення високошвидкісних маховиків з високопластичного матеріалу з відносно невисокою межею плинності включає операції виготовлення поковки, термообробки, попередньої механічної обробки та попереднього балансування. При цьому згідно винаходу маховик піддають динамічної формування - розгону до швидкостей, що перевищують робочу швидкість в 1,5-2 рази, і при необхідності подальшого остаточного балансування. Технічний результат - забезпечення оптимального сприйняття маховиком динамічних навантажень шляхом описаного вище динамічного на матеріал маховика в процесі його виготовлення. 1 з.п.ф-ли.
Пропоноване технічне рішення відноситься до машино- та/або приладобудування, а саме - виготовлення високошвидкісних маховиків.
Відомі способи виготовлення високоміцних маховиків шляхом намотування обода маховика високоміцною стрічкою, дротом [1]. До недоліків цього способу слід віднести недостатню жорсткість конструкції, відсутність монолітності маточини з ободом.
Відомий спосіб виготовлення високошвидкісних конструкцій, що обертаються, коли з метою збільшення межі плинності і зменшення мікропластичних деформацій матеріалу бандажуюче кільце попередньо деформують в радіальному напрямку до збільшення діаметра на 0,1-3% [2]. Така деформація одночасно є механічним випробуванням кільця. Цей спосіб взятий нами за прототип.
Недоліком відомого способу є те, що для попередньої механічної деформації такийконструкції, як маховик, потрібне складне технологічне оснащення. Крім того, поля внутрішньої напруги, створені в матеріалі маховика шляхом такої деформації, не є оптимальними щодо умови рівномірної напруженості всіх елементів маховика при його розгоні.
Заявляється технічне рішення має на меті вплив на матеріал маховика, що забезпечує його оптимальне сприйняття динамічних навантажень.
Завдання вирішено в такий спосіб. Маховик, виготовлений із високопластичного матеріалу з відносно невисокою межею плинності (50-120 кгс/мм 2 ), після попереднього балансування піддається динамічному формуванню, тобто. розгону до швидкостей, що перевищують робочу швидкість в 1,5-2 рази і викликають пластичну деформацію матеріалу та незворотне збільшення діаметра маховика на 0,1-3%. Після динамічного формування маховик остаточно балансують. Маховик може бути складним, з одержуваним розкочуванням напресованим на обід зміцнюючим кільцем. У цьому випадку динамічна формування може проводитися до та/або після напресування.
Від прототипу заявлений спосіб відрізняється тим, що попередня пластична деформація матеріалу маховика здійснюється динамічно шляхом розгону до швидкостей, що істотно перевищують робітники.
Динамічна формування маховика збільшує межу плинності матеріалу на 5-50% і межу пружності - на 50-100%. Крім того, завдяки пластичній деформації, орієнтованій у напрямку дії експлуатаційних навантажень, усередині маховика формуються сприятливі за величиною та напрямом поля напруги, що забезпечують рівномірну напруженість всіх елементів маховика при його роботі. Динамічна формування забезпечує стабільність геометрії та балансування. Одночасно ця операція є випробуванняммаховик на міцність.
Розкотене кільце в порівнянні з масивною кованою заготовкою маховика має більш високі характеристики міцності при тій же пластичності. Будучи натягнутим на обід маховика, воно знижує напруги, що розтягують, що виникають в маховику при розгоні.
Використання запропонованого рішення дозволить використовувати для виготовлення високошвидкісних маховиків економнолеговані сталі.
Приклад 1. Маховик діаметром 300 мм виготовлений з поковки сталі 12Х13, обраної через можливість зміцнюючої термічної обробки без застосування рідких загартованих середовищ (масивна деталь при загартуванні у воді або навіть олії може тріснути), оптимального поєднання міцності та в'язкості, високої релаксаційної низького газовідділення у вакуумі. Після зміцнюючої термічної (загартування на повітрі з обдувом вентилятором і подальшою низькою відпусткою) і попередньої механічної обробки маховик підданий динамічному формуванню розгоном до 12000 об/хв. Після динамічного формування діаметр обода маховика збільшився на 0,3 мм. Наступний розгін до 11000 об/хв не призвів до зміни геометрії та балансування маховика.
Приклад 2. Маховик діаметром 280 мм виготовлений з поковки сталі 12Х13, підданий повітряному гартуванню і низькому відпустці. На нього з натягом 0,5 мм напресоване кільце, що зміцнює, діаметром 300 мм з розкатаної кільцевої заготовки зі сталі 20Х13, загартоване на повітрі і відпущене при 550 o С. Зібраний маховик підданий динамічному формуванню розгоном до 13000 об/хв. Наступний розгін до 12000 об/хв не призвів до зміни геометрії та балансування маховика.
Джерела інформації 1. Гуліа Н. В. Інерційні акумулятори енергії. - Вороніж: вид-во Воронезького ун-ту, 1973, с.21-38, 122-127.
2. Патент України 2155430,МПК 7 Н 02 К 15/03, 15/02, 21/14, 21/02, 1999.
формула винаходу
1. Спосіб виготовлення високошвидкісних маховиків з високопластичного матеріалу з відносно невисокою межею плинності, що включає операції виготовлення поковки, термообробки, попередньої механічної обробки та попередньої балансування, який відрізняється тим, що маховик піддають динамічному формуванню - розгону до швидкостей, що перевищують робочу швидкість 2 рази, і при необхідності наступного остаточного балансування.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що маховик з напресованим на обід зміцнюючим кільцем піддають динамічному формуванню до та/або після напресування зміцнюючого кільця.
MM4A Дострокове припинення дії патенту України на винахід через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силі