Файл: Гулиа Н.В. Инерционные аккумуляторы энергии.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.04.2024

Просмотров: 194

Скачиваний: 33

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис.

69. Подарка

маховика

в вакууме

без

непосредственного

 

кон­

такта

с

опорами:

/ —

маховик,

2 — электро­

магнит,

 

3 — сердечник,

-I — следящая

система

для поддержания

махо­

вика

на

определенной

высоте.

 

 

 

 

Н а л и ч и е инерционных - аккумуляторов в приводе машин, за исключением небольшого числа случаев, требует обязатель­ ной установки в трансмиссию гибкого звена, например элект­ рических, гидравлических или механических вариаторов либо

муфт скольжения .

Это значительно снижает эффективность

применения инерционных

аккумуляторов .

М е ж д у тем

стати­

ческие

аккумуляторы — заводные пружины

и п р . — о б л а д а ю т

в е с ь м а

удобной «мягкой»

характеристикой

накопления

и вы­

д е л е н и я

энергии.

Одиатсо

статические аккумуляторы

значи­

тельно, в сотни раз, менее энергоемки, чем инерционные ак­

кумуляторы того ж е веса.

 

 

 

И з

сказанного можно сделать

вывод, что

наилучшим об­

разом

удовлетворить требованиям,

п р е д ъ я в л я е м ы м

к аккуму­

л я т о р а м механической энергии, м о ж е т агрегат,

по

характери­

стике сходный со статическими аккумуляторами, а по энерго­

емкости — с инерционными.

 

 

Р а з р а б о т а н а схема

аккумулятора

центробежной по­

тенциальной энергии, обладающего мягкой

характеристи­

кой аккумулирования

и выделения

энергии

и допускаю-

щего регулировку интенсивности протекания процессов на хо­

ду, по удельной

энергоемкости

близкого

к инерционным акку­

муляторам [23] .

Аккумулятор

(рис. 70)

состоит из в р а щ а ю -

 

 

Рис.

70.

Принципи­

альная

схема

центро­

бежного

аккумулятора:

/ — прочный

корпус-ма­

ховик,

2 — внешний

мо­

ток,

3 — внутренний

мо­

ток,

 

4 — барабан,

5 —

кассета,

6 — переходный

участок

(ветвь)

ленты,

7

и

8 — конические

ко­

леса.

9 — муфта

включе­

ния,

10 — блок

коничес­

ких, колес, / /

и 12 — во­

дила

 

сателлитов,

13

к

14

—

тормоза

водил,

15 — муфта-фиксатор.

щегося корпуса 1, в котором заключены д в а , м о т к а ленты — внешний моток 2, прилегающий к цилиндрической части кор­

пуса /, и внутренний моток 3, навитый на в а л

4

с фиксирую­

щими кассетами 5. Моток 2 соединен с мотком 3

посредством

одной или нескольких ветвей ленты 6, причем

количество их

зависит от требуемого крутящего момента на

валу 4 и

от

угловой скорости вращения корпуса 1. Л е н т а

6

может

быть

9*

131

металлической или неметаллической, постоянной или пере­ менной толщины и массы по длине. Последнее обеспечивает необходимый закон изменения крутящего момента на валу 4.

Вал 4 соединяется с корпусом / посредством

дифференциаль­

ного механизма с четырьмя

степенями

подвижности

(на чер­

т е ж е показан

механизм

с

коническими

шестернями,

однако

применимы и

механизмы

с

цилиндрическими

шестернями) .

Д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы й

механизм состоит

из

шестерни 7,

соединяемой с валом 4 .посредством муфты сцепления 9, жест­

кой или фрикционной; сдвоенной шестерни 10

и

сателлитов

11 и 12,

осуществляющих связь между

сдвоенной

шестерней

10 и шестернями 7 и 8. Водила

сателлитов .11

и 12 при

необ­

ходимости

з а т о р м а ж и в а ю т с я соответственно

тормозами

13 и

14. В а л

4

может блокироваться

с

корпусом

/

блокировочной

муфтой

15.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аккумулирование

энергии

осуществляется

 

следующим

образом . П р и заторможенном

водиле одного

из

сателлитов,

например

/ / ,

водило

другого,

например

12,

приводится

во

вращение

(в

плоскости в р а щ е н и я

корпуса

/ )

от

источника

энергии

с любой степенью неравномерности

в р а щ е н и я

вала.

Количество накопленной энергии будет зависеть только от суммарного угла поворота водила сателлитов. Выделение энергии происходит при вращении водила сателлита в про­ тивоположном направлении . Водило сателлита 12 в этом случае соединяется с приемником энергии.

Описанные процессы могут быть осуществлены аналогич­ ным образом при заторможенном водиле сателлита 12 враще­

нием

водила

сателлита 11, при этом направления

вращений

при

аккумулировании и выделении

энергии противоположны

тем, которые имеют место в первом

случае. Это свойство дает

возможность

к а к аккумулировать,

так и выделять

энергию

при любом направлении вращения вала источника или при­

емника энергии, поочередно в р а щ а я

водила обоих

сателлитов

в требуемых направлениях . Кроме

того,

в р а щ а я

принуди­

тельно водило одного сателлита

посторонним

источником

энергии, м о ж н о изменять интенсивность

протекания процес­

сов накопления и выделения энергии.

 

 

Накопление и выделение энергии в описанном аккумуля­ торе происходит следующим образом . П р и заторможенных водилах обоих сателлитов 11 и 12 корпус / в р а щ а е т с я вместе с помещенными в него мотками ленты 2 и 5 и в а л о м 4. Д л я

устранения потерь энергии при холостом прокручивании диф ­ ференциального механизма ва л 4 сблокирован с корпусом / при помощи блокировочной муфты 15, а муфта сцепления 9, соединяющая механизм с кожухом 1 и валом 4, выключена.

Д л я

аккумулирования

блокировочная муфта

15

выклю­

чается

и

включается муфта

9. З а т е м водило одного

из сател­

литов

р а с т о р м а ж и в а е т с я и приводится в

принудительное вра­

щение от источника энергии. Лента 6 при этом

перематывает ­

ся с внешнего мотка 2 на внутренний 3,

преодолевая центро­

бежные

силы, стремящиеся

перемотать

ее в

противополож-

' ном направлении . Ц е н т р о б е ж н ы е

силы, создаваемые

в р а щ а ю ­

щимися

витками' ленты, зависят

от ее

ширины

и

толщины,

длины витка и удельного веса материала ленты, а т а к ж е от угловой скорости вращения витков. Так, например, при четы­

рех витках ленты с весом

каждого около

50 г, угловой

ско­

рости вращения 628 сектх

(6000 об/мин)

и расстоянии

цент­

ра тяжести витка от центра

вращения 25 см с у м м а р н а я

цент­

робежная сила

достигает

2

т, а крутящий

момент на валу 4

при радиусе 3,

равном

10

см,— 200 кГм.

Ц е н т р о б е ж н а я по­

тенциальная энергия, накопленная при этом, с перемоткой

каждого метра ленты при неизменной центробежной

силе рав ­

на 2000

кГм.

Если принять

ленту 6

изготовленной

из

стали

шириной

10 см и толщиной

0,25

мм,

то при тех ж е

остальных

параметрах дл я накопления

этой

энергии с внешнего мотка 2

на внутренний

3 должно быть переведено около

0,8

кг

ленты.

Н а п р я ж е н и я

в ленте при

этом

не

превышают

2000

кГ/см2,

что почти в 10 ра з меньше предела прочности ленты. Такой

запас прочности дает возможность еще большего

повышения

энергоемкости аккумулятора .

 

 

Процесс

выделения

энергии происходит аналогично. Л е н ­

та 6" при этом

переходит

с внутреннего мотка

3 на

внешний 2.

К . п. д. аккумулятора зависит в основном

от потерь энер­

гии на перематывание ленты, потерь в дифференциале и по­

терь

от вращения корпуса /, ка к маховика. К . п.

д. описан­

ного

дифференциального механизма, определяемый

известны­

ми методами, примерно равен 0,94—0,96 дл я цилиндрических пар и 0,9—0,94—для конических. К- п. д. силовых ленточ­ ных механизмов, основанных на пер-емотке ленты, примерно

равен

0,97.

К- п. д., зависящий от

потерь

на вращение

кор­

пуса

/

ка к

маховика, достаточно

велик и

д л я

непродолжи ­

тельных

процессов аккумулирования и выделения

энергии

мо-

Смотрите также файлы