Маховикті жылдамдықҚа келтіру уақытын реттеу



жүктеу 127.17 Kb.
Дата22.04.2019
өлшемі127.17 Kb.

ӘОЖ 62-563
МАХОВИКТІ ЖЫЛДАМДЫҚҚА КЕЛТІРУ УАҚЫТЫН РЕТТЕУ
Б.А.Қойайдаров

Р.Т.Сахыбаев



Маховик қозғалтқыштағы маховикті жылдамдыққа келтіруге жұмсалатын қуат шығынын реттеу әдістері қарастырылған.

Техниканың көптеген түрінде маховик энергия аккумуляторы рөлінде кең тараған /1/. Маховик қозғалтқыш рөлін атқарған түрлі техникалар да жасалған /2/ .

Маховиктің кинетикалық энергиясын пайдалану үшін алдымен оны жылдамдыққа келтіру керек. Жылдамдатылған маховик кедергі күштердің әрекетінен уақыт өте жылдамдығын жоғалтады. Осы себепті және маховиктің габаритті өлшемі мен массасының үлкен болуына байланысты маховикті қозғалтқышты техникалар дамымай қалған.

Маховикті қозғалтқыш үздіксіз жұмыс жасап, тиімді болу үшін оның жылдамдығын белгіленген шекті аралықта ұстап, пайдалы әсер коэффициентін көтеру керек /3/.

Қозғалтқыш маховиктің жылдамдығы төменгі шекті шамасына түскенде оған сырттан қозғаушы күш түсіріп, бұрыштық жылдамдығын жоғарғы шекті шамасына көтеріп отыру керек. Ол үшін маховикті циклмен немесе жылдамдығының шамасына қарай жылдамдыққа келтіретін қозғалтқышқа қосып, жылдамдығын алғаннан кейін ажыратып отырады. Бұл жұмысты жүргізетін қозғалтқышта арнайы құрылым болады.

Маховикті қозғалтқыштың пайдалы әсер коэффициентін көтеру үшін оның ішкі энергия шығынын азайту керек. Ішкі энергия шығыны маховикті қозғалтқыш ететін процестерге кетеді /4/:

1. Маховикті жылдамдыққа келтіру.

2. Маховикті жылдамдыққа келтіретін қозғалтқышқа қосу және ажырату.

3. Маховиктің подшипнигіндегі үйкеліс кедергісін жеңу.

Маховикті қозғалтқыштың қуаты осы ішкі жұмыстарға және пайдалы қарсылық моментіне жұмсалады.

Маховикті жылдамдыққа келтіру қуаты /4/:
, (1)
мұнда: - маховикті жылдамдыққа келтіру қуаты, Вт;

- маховиктің инерциялық моменті, кг*м2;

- маховиктің бұрыштық жылдамдығының құлау шамасы, С-1;

- маховиктің үлкен бұрыштық жылдамдығы, С-1;

- маховиктің подшипнигіндегі үйкеліске жұмсалатын қуат, Вт;

- маховикті жылдамдыққа келтіру уақыты.

Маховиктің параметрлерін ескеріп, есептелетін үйкеліс қуаты келесідей болады /5/


,Вт (2)
мұнда: - маховик подшипнигінің диаметрі, м;

- подшипниктегі үйкеліс коэффициенті;

- маховик доңғалағының сыртқы және ішкі радиустары, м.

Маховикті жылдамдыққа келтіруге жұмсалатын қуат () шығыны жылдамдыққа келу уақытына () тәуелді өзгеру заңдылығы (1) теңдеуден анықталды. Қуат шығынын жылдамдыққа келу уақытын () созу арқылы азайтуға болады.

Маховикті жылдамдыққа келтіру әдістері:

1. Маховикті қозғалтқыш білігіне тікелей отырғызу немесе қатты муфтамен қосу.

2. Қозғалтқыш білігін маховикпен салыстырмалы сырғанау болатын фрикция-лы беріліспен қосу.

3. Маховикті қозғалтқыш білігіне фрикциялы муфтамен қосу.

Маховикті қозғалтқыш білігіне тікелей отырғызуды тек жеңіл маховиктерге қолдануға болады. Қозғалтқыш подшипниктерін артық жүктелуден қорғау үшін, ауыр маховиктерді өз білігіне және тіректеріне отырғызып, қозғалтқыш білігімен қатты муфтамен қосады.

Бұл әдісте маховиктің жылдамдыққа келу уақытын () (1) теңдеудегі орнына қозғалтқыш қуатын қойып табуға болады


, с. (3)
Осы теңдеуді сараптай отырып, келесі қорытындыларды жасауға болады:

1. Қозғалтқыш қуаты маховиктегі үйкеліс қуатынан үлкен болу керек.

2. Маховиктің жылдамдыққа келу уақытын қозғалтқыш қуатын үйкеліс қуатына салыстырмалы таңдау арқылы реттеуге болады.

3. Маховикті жылдамдыққа келтіретін қозғалтқыш сырғанауы үлкен қозғалтқыш болу керек.

Жылдамдыққа келтіретін қозғалтқыш қуатын маховик подшипнигіндегі үйкеліс қуатына салыстырмалы таңдаймыз
, (4)

мұнда: - маховикті жеделдету коэффициенті.

Соңғы (4) формуланы (3) теңдеуге қоямыз
,С. (5)
Осы теңдеуден маховикті жеделдету коэффициентін табамыз
. (6)
Маховикті жеделдету коэффициентінің жылдамдыққа келтіру уақытына тәуелді өзгеру графигін келесі шартқа тұрғызамыз:

; ; ; ; ; ; .

Сонда маховиктегі үйкеліс қуатының шамасы келесідей болады


Вт.
Жеделдету коэффициентінің және қозғалтқыш қуатының есептелген мәндері 1-кестеде келтірілді.
Кесте 1

С және шамалары

, с

20

30

40

50

60

С

22,5

15,4

11,8

9,6

8,2

, Вт

4703

3219

2466

2006

1714

Маховикті жеделдету коэффициентінің жылдамдыққа келу уақытына тәуелді өзгеру графигі 1 - суретте келтірілді. Тәуелділік қисық сызықты. Жылдамдыққа келу уақыты қысқарған сайын жылдамдыққа келтіретін қозғалтқыштың қуаты үлкен болады. Бұл әдісті тиімді пайдалану үшін жылдамдығы уақыт бойынша біртіндеп көтерілетін қозғалтқыш (тұрақты тоқтың қозғалтқышы, фазалы роторлы айнымалы тоқтың қозғалтқышы, т.б.) керек.




Маховикті жеделдету коэффициентінің графигі

Сурет 1


Фрикциялы беріліспен маховикті жылдамдыққа келтіру схемалары 2 - суретте келтірілді: 2, а - суретте цилиндр фрикциялы берілісті схема; 2, б - суретте реттелетін фрикциялы берілісті схема.
Фрикциялы беріліспен маховикті жылдамдыққа келтіру схемалары






Сурет 2


Маховик (1) жетектегі дискімен (2) қатаң қосылған. Жетекші дискі (3) қозғалтқыш (4) білігіне отырғызылған.

Фрикциялы беріліс (3,2) қозғалысты беру үшін жетекші дискіні (3) жетектегі дискіге (2) қысу керек. Сонда жетектегі дискіні (2) айналдыратын үйкеліс моменті келесідей болады


(7)
мұнда: - дискілерді біріне - бірін қысу күші, Н;

- дискілер арасындағы үйкеліс коэффициенті;

- жетектегі дискінің радиусы, м.

Жетектегі дискінің (2) бұрау моменті маховикті (1) айналысқа келтіреді. Маховиктің (1) өз өсінде айнала қозғалуының дифференциальды теңдеуі


, (8)
мұнда: - маховиктің өз өсіне қатысты инерциялық моменті, ;

- маховиктің бұрыштық үдеуі, с-2;

- маховик подшипнигіндегі үйкеліс моменті, .

Дифференциальды теңдеуді интегральдаймыз


;
.
Интегральдау тұрақтысын бастапқы шарттан анықтаймыз:

t = 0 болғанда .

Сонда


С = 0.

Маховиктің жылдамдыққа келу заңдылығы келесідей болады


, с-1. (9)
Жылдамдыққа келу уақытына жеткенде , маховик жоғарғы бұрыштық жылдамдығына жетеді - .

Осы шартты ескеріп (9) теңдеуден қозғаушы моментті анықтаймыз


. (10)

Соңғы алынған теңдеуге (7) теңдеуді қойып қысу күшін анықтаймыз


, Н. (11)
Маховикті жылдамдыққа келтіретін қозғалтқыштың қуаты
, Вт. (12)

мұнда: - жетекші дискінің радиусы, м.

Соңғы (12) теңдеуге (11) формуланы қоямыз
Вт. (13)
мұнда: маховик подшипнигіндегі үйкеліске жұмсалатын қуат, Вт.

Маховикті жылдамдыққа келтіретін қозғалтқыштың қуаты фрикциялы берілістегі қысу күшіне тәуелді екені (12) теңдеуден көрініп тұр. Ал қысу күшінің (F) шамасы маховикті жылдамдыққа келтіру уақытына () байланысты болады (11 - теңдеу). Сондықтан маховикті жылдамдыққа келтіру уақытын () фрикциялы берілістегі қысу күшінің (F) шамасын өзгерту арқылы реттеуге болады.

Қысу күшінің (F) жылдамдыққа келтіру уақытына () тәуелді өзгеру графигін келесі шартқа тұрғызамыз: ; ; ; ; ; ; Вт; ; . Қысу күші мен қозғалтқыш қуатының есептелген мәндері 2 - кестеде келтірілді.
Кесте 2

F және шамалары


, с

20

30

40

50

60

F, Н

5023

3356

2523

2023

1690

, Вт

45207

30204

22707

18207

15210

Маховикті жылдамдыққа келтіретін қозғалтқыштың қажетті қуаты фрикциялы берілісті әдісте (2 - кесте) қатты муфтамен қосу әдісімен (1 - кесте) салыстырғанда жуық шамамен 9 есе жоғары. Сондықтан, жылдамдыққа келтіру уақытын () созу мүмкіндігі болса да, маховикті жылдамдыққа келтіруге фрикциялы берілісті әдісті қолдану тиімсіз.

Фрикциялы берілісті әдістегі қысу күшін (F) маховикті жылдамдыққа келтіру уақытына () тәуелді реттеу графигі 3 - суретте келтірілді. Заңдылық қисық сызықты, жылдамдыққа келтіру уақыты () ұзарған сайын қажетті қысу күші кішірейеді. Фрикциялы беріліс дискілерінің арасындағы үйкеліс коэффициентін бірге дейін көтеру арқылы бұл әдістің тиімділігін арттыруға болады. Сонымен бірге реттелетін фрикциялы берілісті (2, б - сурет) әдіс маховиктің үлкен жылдамдығын өзгертуге мүмкіндік береді. Фрикциялы берілістегі үйкеліс коэффициентін көтеру үшін дискілердің бетін фрикциялы материалмен қаптау керек немесе дискілерді фрикциялы материалдан жасайды.
Фрикциялы берілісті әдістегі қысу күшін реттеу графигі

Сурет 3

Маховикті жылдамдыққа келтіретін қозғалтқышқа фрикциялы муфтамен қосу схемасы 4 - суретте көрсетілді.


Фрикциялы муфтамен маховикті жылдамдыққа келтіру схемасы


Сурет 4

Фрикциялы муфтаның жетектегі дискісі (2) маховиктің (1) білігіне бағыттаушы шпонканың көмегімен отырғызылған. Сондықтан дискі (2) маховик (1) білігінің бойымен жылжи алады. Жетекші дискі (3) қозғалтқыш (4) білігіне қозғалмайтын етіп отырғызылған. Арнайы құрылымның көмегімен жетектегі дискі (2) жетекші дискіге (3) күшпен (Q) қысылып қосылады және ажыратылады.

Фрикциялы муфтаның дискілері (2,3) қысылып беттескенде, үйкеліс моменті жетектегі дискіні (2) айналдырады, ал ол білік арқылы маховикті (1) айналдырады.

Маховиктің (1) жылдамдыққа келу уақытын () фрикциялы муфтадағы қысу күшін (Q) өзгерту арқылы реттеуге болады.

Қысу күші (Q) фрикциялы муфтаның дискілерінің (2,3) жанасу бетіне біркелкі таралады деп есептейміз
, Н/мм2 (14)
мұнда: - дискілердің жанасу бетіндегі Q күшінің қысымы, Н/мм2;

DH - дискілердің сыртқы диаметрі, мм;

Dв - дискілердің ішкі диаметрі, мм.

Дискілердің жанасу бетіндегі радиусы R, қалыңдығы dR сақинаға (5 - сурет) түсетін үйкеліс моменті /1/


. (15)
Есептеу схемасы

Сурет 5

Сақинаға түсетін үйкеліс күші


. (16)

(16) теңдеуді (15) формулаға қойып үйкеліс моментінің дифференциальды теңдеуін аламыз


. (17)
Интегральдап, фрикциялы муфтаның үйкеліс моментін табамыз:
;
. (18)
Осы (18) теңдеуге (14) формуланы қойып, келесі теңдеуді аламыз
. (19)
Маховикті жылдамдыққа келтіруге жұмсалатын қуат
,Вт. (20)
Соңғы (20) теңдеуге (19) теңдеуді қойып, маховикті жылдамдыққа келтіруге жұмсалатын қуатты табамыз
,Вт. (21)
мұнда: - дискілердің жанасу бетіндегі үйкеліс коэффициенті;

- дискілерді қысу күші, Н.

(21) теңдеуге (1) теңдеуді қойып, дискілерді қысу күшін анықтаймыз:


;
, Н. (22)

Фрикциялы муфтаның дискілерін қысу күшінің (Q) маховикті жылдамдыққа келтіру уақытына () тәуелді өзгеру графигін келесі шартқа тұрғызамыз: ; ; ; ; ; Вт.

Маховикті жылдамдыққа келтіру қуаты мен қысу күшінің есептелген мәндері 3 - кестеде келтірілді.

Кесте 3


Q және шамалары

, с

20

30

40

50

60

Q, Н

367

250

192

157

133

, Вт

2571

1750

1344

1099

931

Фрикциялы муфтаның дискілерін қысу күшінің маховикті жылдамдыққа келтіру уақытына тәуелді өзгеру графигі 6 - суретте келтірілді. Тәуелділік қисық сызықты. Қысу күшін кішірейту арқылы маховиктің жылдамдыққа келу уақытын созып, оған жұмсалатын қуат шамасын төмендетуге болады.


Фрикциялы муфтадағы қысу күшін реттеу графигі

Сурет 6

Маховикті жылдамдыққа келтіруге жалпы алғанда оңтайлы жолын тауып, қарастырылған үш әдісті де қолдануға болады.

Бірінші қатты муфтамен қосу әдісін маховикті жылдамдыққа келтіруге тиімді етіп пайдалану үшін жылдамдығы біртіндеп көтерілетін қозғалтқыш және оны басқаруға арнайы аппаратура қажет. Сондықтан бұл әдістің құны жоғары болады.

Екінші фрикциялы берілісті әдісті пайдалану үшін дискілердің бетін фрикция-лы материалмен қаптап, үйкеліс коэффициентін бірге жеткізу керек және жетекші дискіні жетектегі дискіге қысатын әрі қысып - ажыратып тұратын құрылым қажет.

Үшінші фрикциялы муфтамен қосу әдісін пайдалану үшін жетектегі дискіні жетекші дискіге қысатын және қысып - ажыратып тұратын құрылым қажет. Фрикциялы муфтаның дискілерінің жанасу беттерінің ілінісін көтеру арқылы қысу күшін және маховикті жылдамдыққа келтіруге жұмсалатын қуатты төменгі шегіне дейін түсіруге болады. Сонда маховик қозғалтқыштың пайдалы әсер коэффициенті жоғары болады.

Жалпы қарастырылған үш әдіс те маховикті жылдамдыққа келтіру уақытын реттеуге мүмкіндік жасайды. Бірақ үшінші фрикциялы муфтамен қосу әдісінің құны төмен.


Әдебиет


  1. Артоболевский И.И. Теория механизмов. - М.: Наука, 1967.

  1. Журнал «Наука и жизнь», 1973, №4, 17-23 с.

  1. Д.Ш.Қосатбекова, Р.Т.Сахыбаев, Б.А.Қойайдаров. Инерциялық энергетикалық қондырғы құру. «Республиканская научно-практическая конференция магистрантов, докторантов и молодых ученых» «Наука и современность - 2013», Тараз, 1-2 наурыз, 2013ж.

4. Б.А.Қойайдаров, Р.Т.Сахыбаев, Д.Ш.Қосатбекова. Маховиктің энергиясын пайдалану. Журнал М.Х.Дулати атындағы ТарМУ хабаршысы, 2012, №3.

5. Б.А.Қойайдаров, Р.Т.Сахыбаев, Д.Ш.Қосатбекова. Маховик қозғалтқыштағы үйкеліс қуаты. Журнал М.Х.Дулати атындағы ТарМУ хабаршысы, 2012, №3.

М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университеті, Тараз



РЕГУЛИРОВАНИЕ ВРЕМЕНИ РАЗГОНА МАХОВИКА
Б.А.Койайдаров

Р.Т.Сахыбаев


Рассмотрены методы снижения расхода мощности на разгон маховика путем регулировки времени набора скорости.

REGULATION of ACCELERATION TIME MAHOVIKA
B.A.Kojajdarov

R.T.Sakhybayev


The Considered methods of the reduction of the consuption to powers on runaway маховика by regulations of time of the set to velocities.


Достарыңызбен бөлісу:


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет