ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 174
Скачиваний: 33
С//; да С г
Тогда
« 0 = ш, = - Л . . |
( 2 1 6 ) |
П р и изменении угловой скорости |
диска постоянных раз |
меров (что соответствует такому ж е |
изменению его о к р у ж |
ной скорости) мощность вентиляционных потерь изменяется
пропорционально кубу скорости. Следовательно, |
мощность |
трения диска в подвижном к о ж у х е и подвижного |
к о ж у х а в |
неподвижном будет составлять '/8 мощности трения диска в
неподвижном |
кожухе, |
а с у м м а р н а я |
потеря мощности на вен |
||
тиляцию при |
наличии |
подвижного |
кожуха |
составит |
всего |
25% потерь при одном |
неподвижном |
кожухе. |
|
|
|
П р и установке в р а щ а ю щ е г о с я |
кожуха |
наряду с |
услож |
||
нениями конструкции возникают трудности при его конструи
ровании и балансировке . Вследствие |
этого |
в р а щ а ю щ и й с я |
ко |
||||||||||||
ж у х применяется |
в |
основном на |
крупных |
ветродвигателях . |
|||||||||||
П р и р а з р а б о т к е |
конструкции |
инерционного |
а к к у м у л я т о р а |
||||||||||||
необходимо предусмотреть высокое качество обработки |
по |
||||||||||||||
верхности диска и кожухов, например их окраску |
эмалевой |
||||||||||||||
краской, а т а к ж е |
оптимальные |
з а з о р ы |
между |
диском |
и |
ко |
|||||||||
жухом . |
З а з о р ы |
целесообразнее |
всего |
|
в ы д е р ж и в а т ь |
одинако |
|||||||||
выми, |
во и з б е ж а н и е дополнительных |
потерь |
на расширение |
||||||||||||
и с ж а т и е воздушного потока между |
диском |
и |
кожухом . |
|
|
||||||||||
§ 2. Потери в опорах |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
К а к было |
отмечено, помимо |
вентиляционных |
потерь |
|||||||||||
сопротивление |
вращению |
маховика |
вызывают |
т а к ж е |
потери |
||||||||||
в подшипниках |
маховика . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Энергия, |
з а т р а ч е н н а я |
на вращение |
подшипников |
под |
|||||||||||
нагрузкой, может |
быть |
определена по |
в ы р а ж е н и ю : |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
Е п |
= |
М й а * = М„? , |
|
|
|
|
|
(217) |
||||
где со — угловая скорость вращения |
маховика; |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' ? |
= |
f |
< o ( t ) d t ^ S Ю | |
|
|
+ |
' A t ; |
|
|
|
(218) |
|||
|
|
|
6 |
|
|
і |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
М„ — момент сопротивления |
в подшипниках. |
|
|
|
|||||||||||
М о м е н ты сопротивления в подшипниках могут быть опре делены экспериментально по продолжительности их свободно го вращения ( в ы б е г а ) . Чтоб исключить влияние вентиляцион ных потерь, маховик разгоняют до небольшой скорости, соот
ветствующей |
окружной |
скорости |
2—5 м/сек, |
при |
которой |
||||||||||
вентиляционные потери весьма малы . |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Средний |
момент |
сопротивления в подшипниках |
маховика |
|||||||||||
|
|
|
|
|
М п |
= I |
|
|
|
|
|
|
|
|
(219) |
где |
ы,пах—• н а ч а л ь н а я |
угловая скорость |
в р а щ е н и я |
|
маховика; |
||||||||||
t — продолжительность |
выбега. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Д л я подвеса маховиков |
инерционных |
аккумуляторов |
при |
|||||||||||
меняются ч а щ е всего |
специальные |
подшипники |
с |
понижен |
|||||||||||
ным |
моментом |
сопротивления. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Момент сопротивления в подшипниках определяется по |
||||||||||||||
следующей формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
М п = |
|
, |
|
|
|
|
|
|
(220) |
|
где |
G — вес маховика; |
f — коэффициент |
трения |
в |
подшипни |
||||||||||
ках |
качения, |
равный |
0,001—0,004; |
d — диаметр в а л а |
под под |
||||||||||
шипником. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Если ^известен момент |
сопротивления в подшипниках, то |
|||||||||||||
коэффициент трения |
можно определить по формуле: |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
•> М |
|
|
|
|
|
|
|
(221) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент |
трения |
в подшипниках; |
|
на |
маховиках |
|
отечествен |
||||||||
ных |
гировозов |
составляет |
примерно |
0,15—0,2 |
Гм |
на |
кило |
||||||||
г р а м м |
веса |
маховика, |
что |
соответствует |
коэффициенту |
тре |
|||||||||
ния |
0,0015—0,005. Н а маховике |
рекуперативного |
тормоза Ги- |
||||||||||||
ректа установлены |
специальные |
|
подшипники, |
п о з в о л я ю щ и е |
|||||||||||
довести |
'момент |
трения |
до |
0,01 |
Гм на к и л о г р а м м |
веса |
м а х о |
||||||||
вика, что соответствует коэффициенту трения менее 0,0007.
Такие подшипники позволяют маховику свободно |
в р а щ а т ь с я |
|||||
до остановки |
несколько |
суток. Эт о |
не |
является |
пределом. |
|
Существует много способов снижения сопротивлений |
в о п о - . |
|||||
pax, как-то: принудительное д в и ж е н и е |
обоймы и |
вибрации |
||||
подшипников |
качения, |
применение |
жидкостных |
и |
газовых |
|
подшипников, |
магнитного подвешивания |
и др . |
|
|
||
Н а н а ш взгляд, |
наиболее приемлемым способом сниже |
ния потерь энергии |
в подшипниках инерционного аккумуля |
тора является магнитное комбинированное подвешивание ма ховика, т. е. применение магнитной подвески с постоянными магнитами совместно с подшипниками качения. Эксперимен ты, проведенные на стендах с магнитным подвешиванием ма
ховика, |
п о к а з а л и значительное |
снижение |
сопротивлений |
в |
||||||||||
подшипниках — до 20—25 |
раз . Ввиду |
того |
что |
эксперименты |
||||||||||
проводились |
ка к на |
металлическом, т а к и |
на |
неметалличес |
||||||||||
ком |
стендах, |
удалось |
определить |
величину |
магнитных |
потерь |
||||||||
в подвеске. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
П р и |
вращении .маховика без магнитного |
|
подвешивания |
||||||||||
момент |
сопротивления |
в |
подшипниках |
составлял |
около |
|||||||||
0,03 |
Гм |
на килограмм веса |
(дл я сравнения |
те |
ж е |
показате |
||||||||
ли |
д л я |
гпровозов — 0,15—0,2 Гм, дл я привода |
Гиректа |
— |
||||||||||
0,01 |
Гм). |
С |
применением |
магнитного |
подвешивания |
|
момент |
|||||||
сопротивления на металлическом |
стенде составил 0,002 |
Гм'кг, |
||||||||||||
а на неметаллическим |
стенде — 0,0014 |
Гм/кг. |
|
|
|
|
|
|||||||
|
С ростом угловой скорости потери в магнитной |
подвеске |
||||||||||||
возрастают в зависимости от анизотропности |
магнитного |
по |
||||||||||||
ля . Д л я конструкций |
с оксидно - бариевыми |
постоянными маг |
||||||||||||
нитами в металлической обойме потерн на магнитные сопро
тивления могут быть |
вычислены |
по следующей эмпирической |
|||
формуле: |
|
|
|
|
|
|
Р = |
К п 2 , вт/кг, |
|
(222) |
|
где Р — мощность |
магнитных |
потерь; |
К — э м п и р и ч е с к и й |
||
коэффициент д л я описанной конструкции, |
например, К = 0 , 6 6 - |
||||
•10~ ! 0 вт/кг; п — число |
оборотов |
в минуту |
в р а щ а ю щ е й с я |
под |
|
вешенной детали . |
|
|
|
|
|
П о м и м о магнитных |
сопротивлений в разгруженных |
ради |
|||
альных подшипниках качения подвески возникают сопротив
ления, вызванные центробежной силой в р а щ а ю щ и х с я |
шари |
ков. Момент сопротивления в этом случае равен: |
|
М п = % - U V ' D L A f, |
(223) |
где G m |
— вес шариков |
или роликов подшипника; f — коэффи |
циент трения качения |
в подшипнике; с о ц — у г л о в а я скорость |
|
центров |
шариков, определяемая по в ы р а ж е н и ю ; |
|
где CUB — угловая скорость вала .
Считая, что д и а м е т р центров шариков D u примерно равен внешнему диаметру D b имеем:
log
Моменты сопротивлений, вызванные биениями вала, по терями в уплотнениях и некоторыми другими причинами, определяются исходя из конкретных условий.
Следует отметить, что применение магнитного подвеши
вания |
маховиков имеет смысл |
только |
при |
вращении |
их в |
|||
вакууме, |
когда вентиляционные |
потери |
отсутствуют, а |
под |
||||
шипники |
работают в |
т я ж е л ы х |
условиях |
из-за |
затрудненной |
|||
смазки, |
недостаточного теплоотвода |
и пр. В этом случае раз |
||||||
грузка |
подшипников |
от постоянно |
действующей составляю |
|||||
щей веса маховика может значительно увеличить их долго вечность.
И м е я |
данные о сопротивлениях |
в подшипниках и от |
вен |
||
тиляционных потерь, а |
т а к ж е о сопротивлениях, |
идущих |
на |
||
совершение полезной работы, можно определить |
к. п. д. инер |
||||
ционного |
аккумулятора . |
Мгновенное |
значение |
к. п. д. инер |
|
ционного |
аккумулятора |
можно представить к а к |
отношение |
||
полезной мощности или крутящего момента к полным значе ниям этого п а р а м е т р а :
|
|
N n J , |
М п |
л |
|
q |
N 0 |
М 0 |
• |
Значение |
полезной |
мощности |
или крутящего момента |
|
удобнее всего |
з а д а т ь к а к функцию угловой скорости. В част |
|||
ном случае эти |
значения |
могут быть |
постоянными. |
|
П о л н ы е значения крутящего момента и мощности рав
ны:
|
М 0 |
= |
М п л + М а э р |
+ М п , |
|
|
No = |
N n „ + N a 3 p |
+ N n , |
|
|
где N а э р ; М а э р — |
соответственно мощность и крутящий |
мо |
|||
мент, з а в и с я щ и е |
от |
аэродинамических потерь; N„ и М п |
— |
||
соответственно мощность н |
крутящий момент, |
з а в и с я щ и е от |
|||
потерь в |
подшипниках. |
|
|
|
|
Так |
как приведенные |
формулы |
идентичны, |
рассмотрим |
|
только в ы р а ж е н и е |
д л я крутящего момента. |
|
|||
П о д с т а в л я я в |
формулу |
к. п. д. |
значения момента сопро |
||
тивления от аэродинамических потерь и в подшипниках, по
лучим развернутое в ы р а ж е н и е |
мгновенного к. п. д. |
инерцион |
|||
ного аккумулятора: |
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
|
Ґ226) |
т, = |
|
! |
|
. |
|
Используя это |
выражение, можно |
построить зависимость |
|||
к. п. д. инерционного |
а к к у м у л я т о р а |
с з а д а н н ы м и |
п а р а м е т р а |
||
ми от угловой |
скорости в р а щ е н и я маховика . |
|
|||
Д л я определения |
полного к. п. д. инерционного |
аккумуля |
|||
тора необходимо рассмотреть изменение з а п а с а |
энергии в |
||||
нем в процессе работы . |
|
|
|
||
Р а з о б ь е м |
интервал соо—соп |
на |
оси абсцисс |
на отрезки |
|
А©. Изменение кинетической энергии на этом отрезке соста вит:
. |
і ( 0 > к + | |
= - |
10,,= ) |
|
|
|
ЛЕ 0 = — |
|
2 ^ |
= |
K c P |
A w |
|
Отсюда полезная работа за отрезок Ди>: |
||||||
|
ДЕ П Л = |
1о)к с р т,Лси. |
|
|||
П о л е з н а я |
работа за |
интервал |
а0— соп : |
|||
|
Е,1 Л |
= |
I |
\ |
|
|
|
|
|
"'о |
|
|
|
П о л н а я кинетическая |
энергия, |
выделенная за этот интер |
||||
вал: |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
E o ^ l j |
|
codecs I К ' " |
"СУ. |
||
ш 0
. Полный к. п. д. инерционного аккумулятора за интервал
« 0 — (On-
