UA68280A

UA68280A - Device for stabilizing the angular velocity of a shaft

Info

Publication number: UA68280A
Application number: UA2003119936A
Authority: UA
Inventors: Albert Minakhmetovyc Akhtiamov; Serhii Serhiiovych Komisarov
Original assignee: Volodymyr Dal East Ukrainian N
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2004-07-15

Abstract

The proposed device for stabilizing the angular velocity of a shaft contains a sealed cylindrical chamber, which is coupled with the shaft. The chamber contains two concentric cavities of identical volume. The cavity near the shaft is fully filled with liquid. The cavities are coupled with each other by radial passages. In one of the passages, a normally closed valve is installed that would be opened at a specified pressure of the liquid in the cavity near the shaft. In the other passage, a normally closed valve is installed that would be opened at a specified excess pressure of the liquid in the cavity away from the shaft In the cavity away from the shaft, a radial partition is installed, which partially overlaps the cavity over its width and arranged, in the direction of the shaft rotation, behind a valve that would be opened at a specified pressure of the liquid ahead of the partition.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний для зменшення змінювання кутової 2 швидкості головних валів механізмів і машин у режимі їхнього усталеного руху.The invention relates to mechanical engineering and can be used to reduce the change in the angular velocity of the main shafts of mechanisms and machines in the mode of their steady motion.

Відомо механізм для вирівнювання кутової швидкості вала, що містить щільно закриту кришкою, нерухомо з'єднану з валом циліндричну коробку з рядом концентричних виїмок, частково заповнених рідиною (див.A mechanism for equalizing the angular speed of the shaft is known, which contains a cylindrical box tightly closed with a lid, immovably connected to the shaft, with a number of concentric recesses, partially filled with liquid (see

Артоболевский И. И. Механизмь! в современной технике, том М. - М.: Наука, 1976. -848с., с.111).Artobolevsky I. I. Mechanism! in modern technology, volume M. - M.: Nauka, 1976. -848 p., p. 111).

Цей механізм вирівнювання кутової швидкості вала обрано за прототип. 70 Недоліком відомого пристрою є його низька ефективність. Вирівнювання кутової швидкості вала при його використанні відбувається лише за рахунок інерційності і в'язкості рідини, якою частково заповнені концентричні виїмки циліндричної коробки. Момент інерції пристрою при зміні кутової швидкості вала практично залишається постійним.This mechanism for equalizing the angular speed of the shaft is chosen as a prototype. 70 The disadvantage of the known device is its low efficiency. The equalization of the angular speed of the shaft when using it occurs only due to the inertia and viscosity of the liquid, which partially fills the concentric recesses of the cylindrical box. The moment of inertia of the device when the angular speed of the shaft changes practically remains constant.

В основу винаходу поставлено задачу удосконалення механізму для вирівнювання кутової швидкості вала 72 шляхом забезпечення автоматичної зміни його власного моменту інерції, а саме, збільшення моменту інерції при зростанні кутової швидкості вала і зменшення моменту інерції при зниженні кутової швидкості вала. Це дозволить істотно підвищити ефективність роботи механізму для вирівнювання кутової швидкості вала.The basis of the invention is the task of improving the mechanism for equalizing the angular speed of the shaft 72 by ensuring the automatic change of its own moment of inertia, namely, increasing the moment of inertia when the angular speed of the shaft increases and reducing the moment of inertia when the angular speed of the shaft decreases. This will significantly increase the efficiency of the mechanism for equalizing the angular speed of the shaft.

Поставлена задача досягається тим, що в механізмі для вирівнювання кутової швидкості вала, що містить щільно закриту кришкою, нерухомо з'єднану з валом циліндричну коробку з рядом концентричних виїмок, дастково заповнених рідиною, відповідно до винаходу, у нерухомо з'єднаній з валом циліндричній коробці виконано наближену до вала концентричну виїмку і віддалену від вала концентричну виїмку з однаковими об'ємами, причому наближена до вала концентрична виїмка цілююом заповнена рідиною, виїмки з'єднані між собою двома радіальними каналами, при цьому в одному з каналів виконано нормально закритий клапан, що відкривається при деякому розрахунковому зростанні тиску рідини в наближеній до вала концентричній виїмці, а 22 в іншому каналі виконано нормально закритий клапан, що відкривається при деякому розрахунковому зростанні « тиску рідини у віддаленій від вала концентричній виїмці, причому у віддаленій від вала концентричній виїмці жорстко закріплена на її стороні меншого радіуса радіальна пластинчаста перегородка, яка частково перекриває виїмку за шириною і розташована з врахуванням напряму обертання вала за клапаном, що спрацьовує на розрахункове зростання тиску рідини перед цією перегородкою. оThe task is achieved by the fact that in the mechanism for equalizing the angular velocity of the shaft, which contains a cylindrical box tightly closed with a cover, immovably connected to the shaft with a number of concentric recesses filled with liquid, according to the invention, in a cylindrical box immovably connected to the shaft a concentric recess close to the shaft and a concentric recess remote from the shaft with the same volumes are made, and the concentric recess close to the shaft is completely filled with liquid, the recesses are connected to each other by two radial channels, while a normally closed valve is made in one of the channels, which opens at a certain calculated increase in fluid pressure in a concentric recess close to the shaft, and 22 in another channel a normally closed valve is made, which opens at a certain calculated increase in fluid pressure in a concentric recess remote from the shaft, and in a concentric recess remote from the shaft it is rigidly fixed on its side of a smaller radius radial square a stem-shaped partition that partially covers the notch in width and is located taking into account the direction of rotation of the shaft behind the valve, which is triggered by the calculated increase in fluid pressure in front of this partition. at

Завдяки ознакам, властивим винаходу, що заявляється, у механізмі для вирівнювання кутової швидкості вала с є можливість автоматичного регулювання його моменту інерції в результаті перетікання рідини з наближеної до вала концентричної виїмки у віддалену від вала концентричну виїмку при зростанні кутової швидкості вала і сч зворотного перетікання рідини при зниженні кутової швидкості вала, а також практично повного повернення Ге) рідини в наближену до вала концентричну виїмку при зупинці вала.Due to the features inherent in the claimed invention, the mechanism for equalizing the angular speed of the shaft c has the possibility of automatic adjustment of its moment of inertia as a result of the flow of liquid from a concentric recess close to the shaft into a concentric recess remote from the shaft with an increase in the angular speed of the shaft and reverse flow of liquid when the angular speed of the shaft decreases, as well as the almost complete return of Ge) liquid to the concentric recess close to the shaft when the shaft stops.

Зо Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де о на фіг.1 зображено механізм для вирівнювання кутової швидкості вала в торцевому перерізі, на фіг.2 - те ж саме, в осьовому перерізі.The essence of the invention is explained by the drawings, where Fig. 1 shows the mechanism for equalizing the angular velocity of the shaft in the end section, Fig. 2 shows the same, in the axial section.

З валом 1 нерухомо з'єднана циліндрична коробка 2, у якій виконано наближену до вала 1 концентричну « виїмку З і віддалену від вала 1 концентричну виїмку 4. Об'єми виїмок З і 4 однакові. Циліндрична коробка 2 З 50 щільно закрита кришкою 5. Виїмка З цілком заповнена рідиною. Виїмки З і 4 з'єднані між собою радіальними с каналами б і 7. У каналі б виконано нормально закритий клапан 8, що відкривається при деякомуA cylindrical box 2 is immovably connected to the shaft 1, in which a concentric recess З close to the shaft 1 and a concentric recess 4 remote from the shaft 1 are made. The volumes of the recesses З and 4 are the same. Cylindrical box 2 Z 50 is tightly closed with lid 5. Notch Z is completely filled with liquid. Notches C and 4 are connected radially with channels b and 7. In channel b, a normally closed valve 8 is made, which opens at some

Із» розрахунковому зростанні тиску рідини у виїмці 3. У каналі 7 виконано нормально закритий клапан 9, що відкривається при деякому розрахунковому зростанні тиску рідини у виїмці 4. З урахуванням напряму обертання вала 1 безпосередньо за клапаном 9 у виїмці 4 на стороні її меншого радіуса жорстко закріплена радіальна пластинчаста перегородка 10, яка частково перекриває виїмку за шириною. б Механізм для вирівнювання кутової швидкості вала працює наступним чином. При розбігу вала 1 доdue to the estimated increase in liquid pressure in recess 3. In channel 7, a normally closed valve 9 is made, which opens at some calculated increase in liquid pressure in recess 4. Taking into account the direction of rotation of shaft 1 directly behind valve 9 in recess 4 on the side of its smaller radius fixed radial lamellar partition 10, which partially covers the notch in width. b The mechanism for equalizing the angular speed of the shaft works as follows. When starting the shaft 1 to

Ге | середньої кутової швидкості усталеного руху клапани 8 і 9 залишаються закритими. Внаслідок тертя рідина у виїмці З поступово досягає швидкості самої виїмки 3. При цьому тиск рідини, що збільшився за рахунок ді віддентрових сил, менший за розрахункове значення для відкривання клапана 8. Уся рідина залишається у о 20 виїмці З, а виїмка 4 залишається порожньою. При зростанні кутової швидкості вала 1 вище за середнє значення тиск рідини, що переміщається разом з виїмкою 3, у результаті збільшення діючих на неї відцентрових сил мк досягає розрахункового значення для відкривання клапана 8. Рідина з виїмки З під дією відцентрових сил починає перетікати по каналу 6 у виїмку 4, рівномірно розподіляючись в ній. Чим довше відбувається прискорене обертання вала 1, тим більше рідини перетече з виїмки З у виїмку 4, збільшуючи момент інерції механізму для 29 вирівнювання кутової швидкості вала. Надлишкова енергія обертання вала 1 буде витрачатися на збільшення в. кінетичної енергії рідини, що перетікає з виїмки З у виїмку 4, завдяки чому зростання кутової швидкості вала 1 зменшиться або припиниться. За рахунок в'язкості і сил тертя швидкість рідини у виїмці 4 стає рівною швидкості останньої, тобто швидкість руху рідини відносно виїмки 4 при цьому практично дорівнює нулю. При недостатній енергії обертання вала 1 його кутова швидкість стане менше середнього значення. Тиск рідини у 60 виїмці З внаслідок зниження відцентрових сил зменшиться. Клапан 8 закриється, а рідина у виїмці 4, що нагромадила кінетичну енергію за час прискореного обертання вала 1, придбає швидкість відносно виїмки 4, оскільки коробка 2 сповільнила своє обертання. Гасячи швидкість відносного руху перед перегородкою 10, рідина створить розрахунковий тиск для відкривання клапана 9, що знаходиться в цій зоні, а це приведе до перетікання рідини з виїмки 4 у виїмку 3. Момент інерції механізму зменшиться, а кінетична енергія рідини, що бо вивільнилася при її перетіканні з виїмки 4 у виїмку 3, буде сприяти підтримці обертання вала 1 з кутовою швидкістю, близькою до її середнього значення. Перетікання рідини з виїмки З у виїмку 4 і назад буде відбуватись автоматично, змінюючи момент інерції механізму вирівнювання кутової швидкості вала синхронно зі змінюванням цієї кутової швидкості, ефективно зменшуючи межі її змінювання, тобто вирівнюючи кутову швидкість вала 1. При зупинці вала 1 швидкість руху рідини відносно виїмки 4 різко зросте і вона, створюючи значний тиск перед перегородкою 10, практично вся перетече через клапан 9 і канал 7 з виїмки 4 у виїмку 3, тобто механізм для вирівнювання кутової швидкості вала прийде у вихідну позицію.Ge | at the average angular velocity of steady motion, valves 8 and 9 remain closed. As a result of friction, the liquid in notch C gradually reaches the speed of notch 3 itself. At the same time, the pressure of the fluid, which has increased due to the external forces, is less than the calculated value for opening valve 8. All the liquid remains in notch C at 20, and notch 4 remains empty. When the angular speed of shaft 1 increases above the average value, the pressure of the liquid moving along with notch 3, as a result of the increase in the centrifugal forces acting on it, reaches the calculated value for opening valve 8. The liquid from notch C, under the action of centrifugal forces, begins to flow through channel 6 in notch 4, being evenly distributed in it. The longer the accelerated rotation of shaft 1 takes place, the more liquid will flow from notch C to notch 4, increasing the moment of inertia of the mechanism for 29 equalizing the angular velocity of the shaft. Excess energy of rotation of shaft 1 will be spent on increasing of the kinetic energy of the fluid flowing from notch C to notch 4, due to which the increase in the angular speed of shaft 1 will decrease or stop. Due to the viscosity and frictional forces, the speed of the liquid in notch 4 becomes equal to the speed of the latter, that is, the speed of movement of the liquid relative to notch 4 is practically zero. If the rotational energy of shaft 1 is insufficient, its angular speed will be less than the average value. The fluid pressure in the 60 notch C will decrease as a result of the decrease in centrifugal forces. The valve 8 will close, and the liquid in the recess 4, which has accumulated kinetic energy during the accelerated rotation of the shaft 1, will acquire a speed relative to the recess 4, since the box 2 has slowed down its rotation. Extinguishing the speed of relative movement in front of the partition 10, the liquid will create the calculated pressure to open the valve 9, which is located in this zone, and this will lead to the flow of the liquid from the recess 4 into the recess 3. The moment of inertia of the mechanism will decrease, and the kinetic energy of the liquid, which was released at its flow from notch 4 to notch 3 will contribute to maintaining the rotation of shaft 1 with an angular velocity close to its average value. The flow of liquid from recess C to recess 4 and back will occur automatically, changing the moment of inertia of the shaft angular velocity equalization mechanism synchronously with the change of this angular velocity, effectively reducing the limits of its change, i.e. equalizing the angular velocity of shaft 1. When shaft 1 stops, the fluid movement speed is relatively notch 4 will increase sharply and it, creating significant pressure in front of partition 10, will almost all flow through valve 9 and channel 7 from notch 4 to notch 3, i.e. the mechanism for equalizing the angular speed of the shaft will come to its initial position.

Таким чином, запропонований механізм для вирівнювання кутової швидкості вала виконує, по-перше, роль акумулятора кінетичної енергії, що накопичує її під час переваги на валу рушійного моменту сил і віддає /о накопичену кінетичну енергію при перевазі на валу моменту сил опору. По-друге, даний механізм для вирівнювання кутової швидкості вала виконує роль пристрою, що збільшує момент інерції обертової системи при зростанні кутової швидкості вала, створюючи тим самим більший опір подальшому розгону вала, і зменшує момент інерції обертової системи при зниженні величини кутової швидкості вала, створюючи тим самим менший опір наступному розгону вала до середнього значення його кутової швидкості.Thus, the proposed mechanism for equalizing the angular speed of the shaft performs, firstly, the role of a kinetic energy accumulator, which accumulates it during the dominance of the driving moment of forces on the shaft and gives / o the accumulated kinetic energy when the moment of resistance forces prevails on the shaft. Secondly, this mechanism for equalizing the angular speed of the shaft performs the role of a device that increases the moment of inertia of the rotating system when the angular speed of the shaft increases, thereby creating greater resistance to further acceleration of the shaft, and reduces the moment of inertia of the rotating system when the angular speed of the shaft decreases, creating thereby less resistance to the subsequent acceleration of the shaft to the average value of its angular speed.

Claims

The formula of the invention is a mechanism for equalizing the angular speed of a shaft, which contains a cylindrical box tightly closed with a cover, immovably connected to the shaft with a number of concentric recesses, partially filled with liquid, which is distinguished by the fact that in the cylindrical box immovably connected to the shaft, an approximate shaft concentric recess and remote from the shaft concentric recess with the same volumes, and the concentric recess close to the shaft is completely filled with liquid, the recesses are connected to each other by two radial channels, while a normally closed valve is made in one of the channels, which opens at some calculated increase in fluid pressure in the concentric notch close to the shaft, and in the other channel a normally closed valve is made, which opens at some calculated increase in fluid pressure in the concentric notch remote from the shaft, "and in the concentric notch remote from the shaft, it is rigidly fixed on the side of its smaller radius radial lamellar septum , which partially covers the notch in width and is located taking into account the direction of rotation of the shaft behind the valve, which is triggered by the calculated increase in fluid pressure in front of this partition. o (ee) s (ee) (Se)

- and? (o) (ee) ime) (ee) (42) 60 b5