RU208565U1

RU208565U1 - Маховик с изменяемым моментом инерции

Info

Publication number: RU208565U1
Application number: RU2021122046U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Война; Владимир Владимирович Юнин
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2021-12-23

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах крупнотоннажных транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.Маховик с изменяемым моментом инерции, содержащий вал, на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн с направляющими и четыре секторных элемента. Секторные элементы выполнены с образованием полостей, внутри которых установлены восемь накопителей потенциальной энергии в виде пружин растяжения, концы которых соединяют секторные элементы с четырехлучевым кронштейном. На четырехлучевом кронштейне установлен механизм синхронного перемещения секторных элементов, состоящий из оси, на которой с возможностью осевого перемещения установлена втулка с четырьмя тягами, концы которых соединяют секторные элементы с втулкой посредством шарниров.Техническим результатом применения маховика является уменьшение расхода топлива в двигателе крупнотоннажного транспортного средства за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.

Description

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.

Известен маховик с изменяемым моментом инерции (Каргу Л.И. Системы угловой стабилизации космических аппаратов. - М.: Машиностроение, 1980. - С. 71), содержащий секторные элементы маховика, скрепленные шарнирными тягами, скользящую муфту и цилиндрическую пружину. Такой маховик предназначен для плавного регулирования частоты вращения вала асинхронного двигателя.

Недостатком данного маховика является низкая энергоемкость секторных элементов и единственной пружины, что не позволяет накапливать кинетическую энергию вращающихся масс и потенциальную энергию упругой деформации в количестве, достаточном для использования маховика в крупнотоннажных транспортных средствах.

Технической задачей полезной модели является создание маховика с изменяемым моментом инерции увеличенной энергоемкости, способного эффективно накапливать кинетическую энергию вращающихся масс и потенциальную энергию упругодеформированных элементов.

Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе крупнотоннажного транспортного средства за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.

Техническая задача решается предлагаемым маховиком с изменяемым моментом инерции увеличенной энергоемкости (далее - маховик), содержащим вал, на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн с направляющими. На направляющих с возможностью радиального перемещения установлены четыре секторных элемента. Секторные элементы выполнены с образованием полостей, внутри которых установлены восемь накопителей потенциальной энергии в виде пружин растяжения, соединяющих своими концами секторные элементы с четырехлучевым кронштейном. Каждый секторный элемент соединен с четырехлучевым кронштейном двумя пружинами растяжения, установленными по обе стороны каждой направляющей. На четырехлучевом кронштейне установлен механизм синхронного перемещения секторных элементов, состоящий из оси, на которой с возможностью осевого перемещения установлена втулка с четырьмя тягами. Концы каждой тяги соединены с секторным элементом и втулкой с возможностью поворота посредством шарниров. Для соединения вала маховика с валом отбора мощности предусмотрена фрикционная электромагнитная муфта.

Применение предлагаемого маховика позволит уменьшить расход топлива в двигателе крупнотоннажного транспортного средства за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.

На фиг. 1 изображен маховик в сложенном положении; на фиг. 2 изображен маховик в раскрытом положении.

Маховик с изменяемым моментом инерции содержит вал 1, на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн 2 с направляющими 3. На направляющих 3 с возможностью радиального перемещения установлены четыре секторных элемента 4. Секторные элементы 4 выполнены с образованием полостей, внутри которых установлены восемь накопителей потенциальной энергии в виде пружин растяжения 5, соединяющих своими концами секторные элементы 4 с четырехлучевым кронштейном 2. Каждый секторный элемент 4 соединен с четырехлучевым кронштейном 2 двумя пружинами растяжения 5, установленными по обе стороны каждой направляющей 3. На четырехлучевом кронштейне установлен механизм синхронного перемещения секторных элементов, состоящий из оси 6, на которой с возможностью осевого перемещения установлена втулка 7 с четырьмя тягами 8. Концы каждой тяги 8 соединены с секторным элементом 4 и втулкой 7 с возможностью поворота посредством шарниров 9 и 10. Для соединения вала маховика 1 с валом отбора мощности 11 предусмотрена фрикционная электромагнитная муфта 12.

Маховик работает следующим образом.

В остановленном положении или при малой частоте вращения маховик находится в сложенном положении (фиг. 1): секторные элементы 4 прижаты к центру маховика усилием пружин растяжения 5. При рекуперативном торможении включается фрикционная электромагнитная муфта 12, и вал 1 маховика начинает вращаться. При увеличении частоты вращения вала 1 секторные элементы 4 за счет действия на них центробежных сил перемещаются по направляющим 3 от центра вращения маховика, преодолевая усилие пружин растяжения 5. Маховик переходит в раскрытое положение (фиг. 2), его момент инерции увеличивается, участвуя при этом в торможении транспортного средства и накапливая энергию. Причем накапливается не только кинетическая энергия вращающихся секторных элементов 4, но также потенциальная энергия упругодеформированных пружин растяжения 5. В конце цикла торможения электромагнитная муфта 12 выключается, а маховик продолжает свободно вращаться в раскрытом положении.

Впоследствии, когда необходимо продолжить движение, накопленная энергия маховика используется для трогания с места и разгона транспортного средства. Для этого снова включается электромагнитная муфта 12, через которую вращение с вала 1 маховика передается на вал отбора мощности 11, причем, отдавая энергию, маховик стремится замедлиться, что приводит к уменьшению центробежных сил, действующих на секторные элементы 4 и к их складыванию за счет действия пружин растяжения 5. При этом маховик отдает накопленную кинетическую энергию вращающихся секторных элементов 4, а также потенциальную энергию упругодеформированных пружин растяжения 5. При полном складывании секторных элементов 4 к центру маховика электромагнитная муфта 12 выключается и маховик снова готов к работе.

Claims

Маховик с изменяемым моментом инерции, характеризующийся тем, что содержит вал, на котором жестко закреплен четырёхлучевой кронштейн с направляющими, на направляющих с возможностью радиального перемещения установлены четыре секторных элемента, секторные элементы выполнены с образованием полостей, внутри которых установлены восемь накопителей потенциальной энергии в виде пружин растяжения, соединяющих своими концами секторные элементы с четырехлучевым кронштейном, каждый секторный элемент соединен с четырехлучевым кронштейном двумя пружинами растяжения, установленными по обе стороны каждой направляющей, на четырехлучевом кронштейне установлен механизм синхронного перемещения секторных элементов, состоящий из оси, на которой с возможностью осевого перемещения установлена втулка с четырьмя тягами, концы каждой тяги соединены с секторным элементом и втулкой с возможностью поворота посредством шарниров.