Расчет маховика и место его установки Исполнитель

Расчет маховика и место его установки

{spoiler=Далее}

Расчет маховика и место его установки

Наиболее универсальным и распространенным способом повышения равномерности вращения является установка маховика. Вращающийся маховик является аккумулятором кинетической энергии. Он выравнивает вращение благодаря своей способности запасать кинетическую энергию при ускорении движения и отдавать ее при замедлении.

Момент инерции маховика I_М, установленного на главный вал машины, определяется по заданному значению коэффициента неравномерности [d]:

Маховики выполняются из стали и чугуна. Масса, форма и размеры маховика определяются, исходя из значения I_М и конструктивных соображений [13].

         При определении размеров маховика нельзя не учитывать ме-ханическую характеристику двигателя машины. Практически любой двигатель способен увеличивать свой силовой момент при за­медлении вращения и уменьшать его при ускорении. Это свойство на­зывается саморегулированием двигателя.

         Чем больше выражено свойство саморегулирования, тем меньше может быть маховик, поскольку часть задачи по выравниванию скорости вращения двигатель берет на себя. Например, если скорость уменьшится, силовой момент двигателя увеличится, препятствуя этому замедлению. Наиболее сильно это свойство выражено у асинхронных электродвигателей, которыми оснащены практически все технологические машины. Поэтому у них маховики или отсутствуют или имеют небольшие размеры.

         Несмотря на этот вывод о ненужности маховика для большинства машин с асинхронными двигателями, имеется целый ряд машин, где маховик необходим. В этом случае появляется вопрос о месте установки маховика в кинематической цепи машины.

         Динамические расчеты с учетом упругости звеньев показывают, что установка маховика для выравнивания колебаний скорости приводит к росту динамических нагрузок в кинематической цепи между источником возмущений и маховиком и уменьшению динамических нагрузок в остальной части кинематической цепи машины (то есть, за маховиком). Это утверждение следует из расчета колебательных процессов в кинематической цепи машины и здесь принимается без анализа.

         Наиболее упругим, а следовательно, наиболее чувствительным к динамическим нагрузкам участком кинематической цепи является зубчатый передаточный механизм машины (подробнее об этом см. следующую лекцию). Поэтому, маховик должен быть установлен таким образом, чтобы не нагружать, а разгружать передаточный механизм.

         На рис. 9.2а показаны две схемы расположения маховика в машине с электродвигателем. Двигатель Д через передаточный механизм ПМ приводит в движение исполнительный механизм ИМ.

Рис. 9.2.

Передаточный механизм показан в виде пружины, потому что он является наиболее упругим и, следовательно, наиболее чувствительным к динамическим нагрузкам участком кинематической цепи. Исполнительный механизм является источником цикловых возмущений, он показан в виде кривошипно-ползунного механизма, так как в основе конструкций исполнительный механизмов машин периодического действия с электродвигателями находятся, в основном, стержневые механизмы. В верхней схеме передаточный механизм расположен между маховиком и исполнительным механизмом – источником возмущений, то есть, в зоне повышенных динамических нагрузок. Значит, маховик, установленный вблизи двигателя, нагружает передаточный механизм, что отрицательно сказывается на надежности и долговечности  машины. Схема не приемлема. Правильной является нижняя схема, где маховик установлен вблизи исполнительного механизма; в этом случае маховик разгружает передаточный зубчатый механизм.

         На рис. 9.2б показаны схемы установки маховика в машине с двигателем внутреннего сгорания. В такой машине источником цикловых возмущений является двигатель, поэтому, верхняя схема неверна, так как маховик нагружает передаточный механизм, а верной оказывается нижняя схема, где маховик установлен вблизи двигателя и разгружает передаточный механизм.

         Общий вывод, который        следует из приведенных примеров, следующий: для уменьшений динамических нагрузок в приводе машины маховик надо устанавливать вблизи источника цикловых возмущений. Для машины с электродвигателем это может быть вал кривошипа исполнительного механизма, а для машин с поршневыми д.в.с. – коленчатый вал д.в.с.

{/spoilers}