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: 176

Скачиваний: 33

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

Іінерцио/тйі?

аялупуляторы

[опатранетс-

Гтеротранспао-

сионш

 

щI I

1 to

1С

no, no

4

IУI

ГидрагіетАнический

t i

 

 

Ларопехани-

 

e l

ЧРСІШЄ

 

 

 

И I *

•a

 

ПнеЬномпани

 

St

 

'5

 

Нмвнородно-

!

Q, ^* V

 

I

 

 

 

 

 

Рис.

23.

Классификация инерционных

акку­

 

 

 

 

муляторов

по

трансмиссии.

 

 

 

 

 

Наиболее простым типом трансмиссии является, как из­

вестно,

ж е с т к а я - м е х а н и ч е с к а я .

Это может

быть зубчатая

ко­

робка

передач

(или,

в частном

случае, просто

редуктор),

а

т а к ж е кривошипная,

эксцентриковая, винтовая

и другие

ти­

пы передач. Такие трансмиссии применяются

ч а щ е

всего

в

случаях, когда

необходимо

использовать

ценное

свойство

инерционного

аккумулятора — способность

развивать

значи­

тельные крутящие моменты и мощности. Инерционными

акку­

муляторами с

механической

трансмиссией

снабжены

различ -

3*

35

ного

рода

механические

прессы,

штамповальные

машины, .

дробильные

установки и др., а т а к ж е

машины,

имеющие эле ­

мент

проскальзывания,

например

фрикционную

муфту.

В инерционных аккумуляторах

с

жесткой

механической

трансмиссией необходимо предохранительное звено, так как

здесь величина крутящего момента может достигать

весьма

больших

значений,

опасных для механизма . Иногда

роль

предохранительного

звена

играет сама

о б р а б а т ы в а е м а я

заго­

товка.

 

 

 

 

 

В тех

случаях,

когда

по характеру

работы исполнитель­

ного органа требуется бесступенчатая регулировка его ско­

рости, применяются

бесступенчатые

приводы — механичес­

кий,

гидравлический,

электрический,

пневматический

и

др .

Все эти типы приводов описаны в

соответствующей

литера­

туре,

однако инерционным а к к у м у л я т о р а м свойственна

не­

которая специфика, ограничивающая применение одних и спо­ собствующая применению других приводов.

Механические бесступенчатые приводы — вариаторы — фрикционные, импульсивные и др . — применяются редко. Н а и ­ более распространены фрикционные лобовые вариаторы, поименяющнеся, например, в винтовых фрикционных прессах.

И х преимущество — простота и

достаточная надежность .

Недостатки — большие габариты,

низкий к. п. д.

Гидропривод используется на инерционных шахтных и некоторых других средствах транспорта. Применяются какгидростатические, так и гидродинамические типы приводов. Дополнительное преимущество гидропривода для инерцион­

ного аккумулятора — его взрывобезопасность.

Это свойство

инерционного аккумулятора с гидроприводом

делает

его

весьма ценным источником энергии для установок, эксплуа­

тирующихся во

взрывоопасной

атмосфере (в

р у д н и к а х ) .

Э л е к т р о п р и в о д — н а и б о л е е

распространенный

тип

приво- •

да в инерционных

аккумуляторах . Н а р я д у с другими

преиму­

щ е с т в а м и — возможностью работы при высоких

скоростях,

нечувствительностью к кратковременным перегрузкам и др . — электропривод обладает свойством, весьма ценным д л я инер­

ционного аккумулятора, — способностью легкого вывода

мощ ­

ности из герметической к а м е р ы . К а к было отмечено

выше,

высокоскоростные маховики инерционных аккумуляторов тре­ буют помещения в р а з р е ж е н н у ю газовую среду, что, в свою очередь, вызывает необходимость герметизации к а м е р ы ! вра-

щенп

я. При этом вывод мощности из

герметизированной ка­

меры

представляет

большую трудность. Д л я

электропривода

ж е это достаточно

легко осуществимо

путем

вывода из каме ­

ры проводов, благодаря чему электропривод нашел приме­

нение в инерционном аккумуляторе

Электротиро,

а

т а к ж е

в новейших'системах — Л о к х и д

и

д-ра

Д . В. Ра'бенхорста.

Следует отметить, что в случае

гидро- и электропривода

не исключено применение

механического

звена — понижаю ­

щей или повышающей передачи,

коробки

передач,

дифферен -

, циальной

суммирующей

передачи

д л я

разделения

потока

мощности и других целей.

 

 

 

 

 

 

 

Малораспространенные

типы

приводов — паровые,

пнев­

матические

применяются

в случаях,

обусловливающих

непри­

менимость других: например, во взрывобезопасных

шахтных

локомотивах с механической

или

гидромеханической

основны­

ми трансмиссиями д л я разгона маховика применяются пневмодвигатели. Инерционные аккумуляторы с различными ти­ пами трансмиссий з а р я д к и и отбора мощности могут быть названы гетеротрансмиссионными, или аккумуляторами с не­

однородными

трансмиссиями .

Гетеротрансмиссионные

инер­

ционные

аккумуляторы могут

иметь в качествеосновной транс­

миссии

любую из описанных

выше, а вспомогательной,

слу­

ж а щ е й

д л я

з а р я д к и м а х о в и к а — д р у г у ю , аналогичного

или

иного типа.

Большинство инерционных аккумуляторов являются ге­ теротрансмиссионными. Гомотрансмиссионными, с одноимен­ ной трансмиссией разгона маховика и отбора мощности, обычно бывают инерционные аккумуляторы небольшой энер­ гоемкости второстепенного значения, или рекуператоры . На ­ пример, шахтные инерционные локомотивы, гиробусы, инер­ ционные тележки, дрезины, дробильные установки, прессы,

двигатели, стартерные

установки, ветродвигатели,

гироинстру-

, мент' и т. д. 'содержат

гетеротрансмиссионные

инерционные

аккумуляторы .

 

 

Рекуперативные тормоза, другие инерционные аккумуля ­ торы, работающие в р е ж и м е рекуперативного торможения, и некоторые маломощные и экспериментальные установки (на­ пример, экспериментальный скрепер с инерционным дополни­ тельным двигателем) содержат гомотрансмисснонные аккуму­ ляторы. Сюда ж е относятся и широко распространенные инер­ ционные игрушки.

М а х о в ик инерционных -аккумуляторов .может

в р а щ а т ы с я

в горизонтальной, вертикальной или произвольно

вьибранжой

плоскости. На стационарных установках плоскость .вращешия

маховика выбирается

в

соответствии

с кинематикой

лриводда

'її решающего значения не имеет. В •мобильных ж е

 

условшях

маховики ч а щ е всего

 

располагаются

-горизонтально.

Э-*то

вызвано как особенностями ікоміпоновіки, та.к и влиянием

гирю-

ско'пи-чески'Х нагрузок .на опоры.

 

 

 

 

 

 

 

Маховики могут иметь подвеску жесткую, упругую

И.'ЛН

карданов, подаес. В первом случае опоры воспринимают

маїк-

симальные значения

гироскопических

 

усилий. Такая подвеэс-

ка применяется д л я

стационарных

 

установок,

рельсово>го

транспорта и мобильных установок с малогабаритными

махсо-

внками. Во* втором случае

опоры

воспринимают

снижеиньые

гироскопические нагрузки,

так как

они

амортизируются

упріу-

х гими элементами подвеса (кстати,

такой тип

подвеса приміе-

'нен на ги робу се ф и р м ы

Эрл'икон). В

 

третьем

.случае

опорэы

полностью свободны от действия гироскопических

 

нагрузож .

Такой тип подвеса применяется ч а щ е

 

всего в

приборах

[955].

Специальный регулируемый тип подвеса маховика

п р и ­

меняется д л я целей

стабилизации

 

судов,

монорельсовоіго

транспорта, двухколесных

экипажей

и

др. Принцип

действіия

гиростабилизаторов пояснен ниже

(гл.

V I I I ) .

 

 

 

 

Г Л А В А I I

И Н Е Р Ц И О Н Н Ы Е АККУМУЛЯТОРЫ МАЛОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ

В

качестве вспомогательных

источников

энергии

мо­

гут служить инерционные аккумуляторы как малой, так

и

высокой

удельной энергоемкости. Применение того или

ино­

го типа

инерционного аккумулятора

обуславливается в

ос­

новном

продолжительностью его срабатывания .

В тех

слу­

чаях, когда продолжительность срабатывания инерционного аккумулятора невелика (от долей секунды до нескольких се­ кунд), обычно применяются аккумуляторы малой энергоем­ кости. Такие аккумуляторы - маховики устанавливаются на

различных поршневых

двигателях, машинах ударного дейст­

вия п аналогичных им

(дробилках, прзссах, стартерах и др . ) .

Инерционные аккумуляторы высокой энергоемкости

целесо­

образно использовать

при более

длительных сроках

срабаты ­

вания — от нескольких

минут до

часа и более. ••

 

Одной из основных задач применения инерционных акку­ муляторов малой энергоемкости является регулирование хода машины. Общеизвестно применение маховиков на различных машинах с неравномерным ходом, например поршневых дви-

гателях,

с целью

уменьшения

этой неравномерности. Махо ­

вик, аккумулируя избыточную

энергию при

замедлении

хода

машины,

тем самым сглаживает

пульсации

скорости.

Р а з у ­

меется,

идеально

отрегулировать

ход

машины невозможно,

так как

д л я обеспечения совершенно

равномерного хода

тре­

буется бесконечно большой первоначальный запас энергии в маховике, что нереально. Однако всегда можно подобрать та ­ кие параметры маховика, которые обеспечивали бы заданное

значение коэффициента неравномерности хода б = С ^ ^ 4 - —

СОср

как бы мало оно ни было. Большинство методов решения этой

задачи сводится к нахождению

параметров

маховика

(обыч­

но момента инерции I) исходя

из заданных

параметров хода

машины. Эта задача является

задачей синтеза и встречается

в основном при проектировании новых машин.

 

Однако часто возникает потребность в

решении и

другой

задачи: при заданных действующих с и л а х и параметрах, ма­

ховика требуется найти

коэффициент

неравномерности

хода

6. Эта задача является задачей

анализа .

 

 

 

 

 

З а д а ч е расчета

маховых

масс

для регулирования

хода

машины посвящено много работ. М о ж н о

отметить

работы

Мерцалова, Радиигера, Внттенбауэра,

Гутьяра, метод

которо­

го является уточнением метода Мерцалова,

а

т а к ж е

IT. I I . Ар­

т о б о л е в с к о г о — его метод

сохранил

основные

преимущества

методов Радингера,

Внттенбауэра

и

М е р ц а л о в а — Г у т ь я р а .

Специально д л я тепловых двигателей

с

малым

 

коэффи­

циентом неравномерности

вращения

А. П. М а л ы ш е в ы м

был

предложен метод более точного расчета маховика

[100].

На наш взгляд, в решении задачи синтеза методу

I I . И.

Артоболевского следует отдать предпочтение, особенно

при

расчете маховика поршневых машин.

 

 

 

 

 

 

§ 1. Расчет маховика

 

 

 

 

 

 

 

 

 

для поршневых машин

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение движения машины

в форме Л а г р а н ж а д л я

обобщенной координаты а (угла поворота

 

ведущего

 

звена

машины) имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lit

U W

 

ч '

 

 

 

 

 

y '

где co = a — угловая скорость ведущего звена.

40

Смотрите также файлы