ЛЕНТОЧНЫЙ МАХОВИК

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в различных отраслях промышленности, в частности, в энергетике.
Известен ленточный маховик, содержащий упругий центр, выполненный с наружной цилиндрической поверхностью, широкую ленту, навитую в несколько витков на цилиндрическую поверхность упругого центра, узкую ленту, последовательно снаружи навитую на широкую ленту, по меньшей мере, с образованием одного витого слоя, клеевой слой, расположенный между смежными поверхностями для широкой и узкой ленты, причем клеевой слой, выполненный сплошным, расположен на цилиндрической поверхности упругого центра и между смежными поверхностями широкой ленты внутренних витков, а клеевой слой, выполненный прерывистым, расположен между смежными поверхностями узкой ленты и широкой ленты. (RU, U1, №133233, F16F 15/30, опубл. 10.10.2013 г.).
Для исключения спадания широкой и узкой ленты с упругого центра в устройство введены боковые щеки, расположенные по обе стороны от упругого центра с возможностью фиксации широкой и узкой ленты.
Недостатком этого устройства является то, что упругий центр большого диаметра на больших частотах вращения маховика теряет устойчивость в средней его части и разрушается, что было установлено при разгонных испытаниях.
Наиболее близким является ленточный маховик, содержащий диск, упругое кольцо, расположенное снаружи диска, обод, выполненный из навитой ленты со скрепленными между собой витками, установленный снаружи упругого кольца. (SU, №200359, F06c, опубл. 01.01.1967).
В этом устройстве упругое кольцо выполнено П-образным, установлено снаружи на диске с сужающейся к периферии толщиной стенки и скреплено с диском, например, болтами, при этом последний виток ленты обода не закреплен и выполнен с местным ослабленным сечением вблизи конца ленты, например, при помощи отверстия.
Недостатком этого устройства является малая прочность на разрыв при высоких скоростях вращения маховика упругого П-образного кольца, расположенного полностью снаружи диска на его периферийной цилиндрической части и в некоторой степени на боковой.
Решаемая полезной моделью задача - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.
Технический результат, который получен при выполнении заявленной полезной модели, - повышение рабочей частоты вращения, а также повышение надежности и безопасности устройства в целом.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного технического результата в известном ленточном маховике, содержащем диск, упругое кольцо, расположенное снаружи диска, обод, выполненный из навитой ленты со скрепленными между собой витками, установленный снаружи упругого кольца, согласно заявленной полезной модели диск выполнен в виде шайбы, во внешней цилиндрической поверхности которой выполнен паз, упругое кольцо выполнено в поперечном сечении таврообразным, закреплено в пазу, а его наружная часть - верхняя часть тавра равна ширине диска и ширине ленты внутренних витков, скрепленных между собой клеевыми слоями.
Возможны дополнительные варианты выполнения устройства, в которых целесообразно, чтобы:
- упругое кольцо было закреплено в пазу клеевым слоем и/или заклепками;
- высота таврового поперечного сечения упругого кольца была выполнена в пределах от одной пятой до одной двадцатой части радиуса диска;
- упругое кольцо было выполнено из полиуретана;
- была введена узкая лента, последовательно снаружи навитая на широкую ленту внутренних витков, по меньшей мере, с образованием одного витого слоя, а клеевой слой, расположенный между смежными поверхностями узкой ленты и широкой ленты, был выполнен прерывистым.
Вышеописанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, заключающегося, в частности, в повышении частоты вращения, надежности и безопасности работы устройства.
Указанные преимущества полезной модели, а также ее особенности поясняются с помощью варианта ее выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж.
Фигура 1 схематично изображает поперечный разрез заявленного ленточного маховика.
Ленточный маховик (фиг. 1) содержит диск 1, насаженный и центрированный с валом 2, любыми известными средствами, например, скрепленный винтами 3. Упругое кольцо 4 расположено частично снаружи диска 1. Обод 5 выполнен из навитой ленты со скрепленными между собой витками и установлен снаружи упругого кольца 4. Диск 1 выполнен в виде шайбы (например, плоской), во внешней цилиндрической поверхности которой выполнен паз. Упругое кольцо 4 выполнено в поперечном сечении таврообразным, закреплено в пазу, а его наружная часть - верхняя часть тавра равна ширине диска 1 и ширине ленты внутренних витков, скрепленных между собой клеевыми слоями 6.
Упругое кольцо 4 может быть закреплено в пазу клеевым слоем 7 и/или заклепками 8.
Как показали испытания, высота таврового поперечного сечения упругого кольца 4 должна быть выполнена в пределах от одной пятой до одной двадцатой части радиуса диска 1.
Упругое кольцо 4 может быть выполнено из полиуретана.
Так же, как в аналоге (RU, №133233), для обеспечения отрыва только верхних витков в устройство может быть введена узкая лента (на фиг. 1 не показана), последовательно снаружи навитая на широкую ленту внутренних витков, по меньшей мере, с образованием одного витого слоя, а клеевой слой, расположенный между смежными поверхностями узкой ленты и широкой ленты, выполнен прерывистым.
Работает ленточный маховик (фиг. 1) следующим образом.
Ленточный маховик имеет вал 2, на который насажен диск 1 с обеспечением его правильного центрирования относительно вала 2. Вал 2 передает крутящий момент на диск 1 всеми известными средствами, например с помощью винтов 3. На внешней цилиндрической части диска 1 выполнено углубление в виде паза, в котором устанавливается таврообразное упругое кольцо 4. Упругое кольцо 4 может фиксироваться в пазе различным образом, например клеевым соединением 7, а также с помощью заклепок 8. Это необходимо для передачи крутящего момента и правильного положения упругого кольца 4 при вращении. На внешнюю цилиндрическую часть упругого кольца 4 наносится клеевой слой 9 и наматывается высокопрочная лента со склейкой клеевыми слоями 6, играющая роль основной энергозапасающей части маховика.
При вращении ленточного маховика его лента с клеевыми слоями 6 упруго увеличивается по диаметру из-за напряжений растяжения в материале. При использовании прочного материала с высоким модулем упругости диска 1 его увеличение диаметра значительно меньше, чем у обода 5. Для связи диска 1 и обода 5 из ленты с клеевыми слоями 6 служит упругое кольцо 4, выполненное, например из полиуретана. При вращении упругое кольцо 4 не теряет связи с диском 1 за счет клеевого слоя 7 и заклепок 8, причем модуль упругости материала упругого кольца 4 подобран обеспечивающим гарантированную связь и с ободом 5. При этом обеспечивается правильное центрирование ленты с клеевыми слоями 6.
Итак, твердость, а, следовательно, и модуль упругости полиуретанового упругого кольца 4 при заданных массах диска 1 и витого обода 5 выполнены обеспечивающими частоту колебаний в плоскости вращения диска 1 на рабочей частоте вращения маховика меньшую резонансной.
Упругое кольцо 4 выполняет функцию демпфера при возникновении резонансных явлений, не позволяющего развить опасную амплитуду колебаний. Таким образом, как показали испытания, достигается повышение рабочей частоты вращения без разрушения упругого кольца, а также повышение надежности и безопасности устройства в целом.
Наиболее успешно заявленный ленточный маховик промышленно применим в энергетике.