Композитен маховик и метод за неговото производство

Притежатели на патента RU 2427743:

Изобретението се отнася до устройства за съхранение на енергия. Маховикът включва пакет от маховици (1) под формата на дискове с еднаква здравина с джанти, две бузи (2) с прикрепени към тях цапфи (6) и междинни пръстени (3) с винтови резби на външната цилиндрична повърхност. Междинните пръстени (3) са свързани с винтова резба, направена върху вътрешната цилиндрична повърхност на джантите на съседните дискове, както и джантите на бузите (2) и съседните джанти на външните дискове. Джантите са по-широки от дебелината на диска и са направени с центриращи седящи повърхности (4) в техните свързващи се краища. Методът за производство на композитен маховик се състои в това, че междинен пръстен с резба на външната си цилиндрична повърхност се завинтва към вътрешната резбована повърхност на ръба на първата буза. След това джантата на диска на маховика се завинтва върху междинния пръстен, завинтен до ограничителя, докато центриращите седящи повърхности се свържат и ограничителят на съседните краища на завинтените джанти. По същия начин се завинтват джантите на дисковете на всички маховици и втората буза. След това образуваното съединение на всички джанти се покрива със слой от втвърдяващ се материал и се задържа, докато се втвърди. Постигнато надеждно свързване на отделните маховици в един интегрален маховик, както и автоматично балансиране на интегралния маховик по време на производството. 2 н. и 7 p.p. f-ly, 2 кал.

Изобретението се отнася до областта на машиностроенето и може да се използва по-специално като устройство за акумулиране на енергия в хибридни силови агрегати на автомобили.

Недостатъците на прототипа са ненадеждността на центрирането, както и закрепването на джантите една към друга и към бузите с пръстени с конусни секции, монтирани на джантите с помощта на стрес прилягане, включително горещо прилягане. Това прилягане създава големи напрежения на опън в джантите, вече натоварени с напрежения поради въртене. Бузите с плоски краища не могат да бъдат направени под формата на дискове с еднаква здравина и са натоварени асиметрично, а когато са симетрични, те ще създадат високо аеродинамично съпротивление по време на въртене поради оформените краища. В допълнение към споменатото в дизайна, няма средства за балансиране на композитния маховик.

Целта на изобретението е да създаде дизайн на композитен маховик, който осигурява надеждно свързване на отделни маховици в един композит с втулки за опори, както и автоматично балансиране на композитния маховик по време на производството.

Този проблем се решава от факта, че композитен маховик, който включва пакет от съставни маховици под формата на дискове с еднаква здравина с джанти, чиято ширина надвишава дебелината на диска, и междинни пръстени, свързващи джантите на съседните дискове една с друга, както и две бузи с прикрепени към тях цапфи, със съседните джанти на крайните дискове по техните вътрешни пръстеновидни повърхности, в които, съгласно изобретението, междинните пръстени съдържат на външната си цилиндрична повърхност винтова резба, свързваща към винтова резба, направена върху вътрешната цилиндрична повърхност на джантите на съседните дискове, както и джантите на бузите и съседните на тях крайни дискове, а самите тези джанти са направени с центриращи седящи повърхности в свързващите им краища.

Следващата характеристика е, че всяка от бузите е направена под формата на диск с еднаква здравина с централен цилиндричен издатък на външния си край за закрепване на цапфите и асиметричен ръб, чийто вътрешен край е направен под формата на аналог за закрепването му към ръба на съседния маховик.

Друга разлика е, че цилиндричните издатини на външните краища на бузите и прилепналите към тях издатини са направени с винтови резби по външните цилиндрични повърхности на издатините и по вътрешните цилиндрични повърхности на изпъкналостите, издатините и изводите са свързани с помежду си, докато изпъкналостите съдържат цилиндрични отвори за центриране на щори, които включват централните уши на вдлъбнатините.

Друга разлика е, че междинните пръстени, които са резбовани по вътрешните цилиндрични повърхности на джантите, също са свързани с вътрешната повърхност на джантите с пръстеновиден слой от втвърдяващ материал.

Друга характеристика на предложения маховик е, че вътрешните повърхности на джантите в контакт с втвърдяващия материал са направени с периодични издатини, влизащи в слоя на втвърдяващия материал.

Следващата характеристика на предложения маховик е, че втвърдяващият материал е направен претеглен с тежък метален прах, въведен в втвърдяващия материал.

Друга характеристика на предложения маховик е, че втвърдяващият материал е направен под формата на тежка ниско топяща се сплав.

Проблемът се решава и от факта, че се предлага метод за производство на композитен маховик, който се състои в това, че междинен пръстен с резба на външната си цилиндрична повърхност се завинтва към вътрешната резбована повърхност на ръба на първата буза, след това джантата на диска на маховика се завинтва върху междинния пръстен, завинтен до ограничителя, докато центриращите повърхности за кацане и ограничителят на съседните краища на завинтващите се джанти и така нататък, докато дисковите джанти на всички маховици и втория бузата се завинтва и след това образуваната връзка на всички джанти се покрива със слой от втвърдяващ се материал и се държи, докато се втвърди.

Друга характеристика на производството на композитен маховик е, че съставният маховик е сглобен с хоризонтално положение на бузите и дисковете на компонентите, в кухината на долния диск или долната буза се поставя втвърдяващ материал и след завинтване втората горна буза и закрепване на цапфите към бузите, сглобеният композитен маховик се монтира на еластични опори и се пуска в ротация с резонансна честота на въртене за масата на композитния маховик и еластични опори на трептящата система и тази резонансна честота на въртене трябва да бъде поне това, което е достатъчно за разпределяне на втвърдяващия материал по цялата вътрешна повърхност на джантите и бузите, свързани помежду си.

Устройството е показано на чертежите, където фигура 1 показва надлъжен разрез на устройството, а фигура 2 е изглед по АА на фигура 1.

Устройството (фигура 1) се състои от отделни маховици 1 и две бузи 2 под формата на дискове с еднаква здравина с джанта, а джантите на маховиците 1 и бузите 2 са закрепени една към друга чрез междинни пръстени 3 с винтова резба върху външната им цилиндрична повърхност, която е свързана с винтова резба на вътрешната цилиндрична повърхност на джантите на маховиците 1 и бузите 2, а самите джанти са направени с центриращи седящи повърхности, например пръстеновидни издатини с повърхности 4 при чифтосването им завършва. Всяка от двете бузи 2 е направена с централен цилиндричен издатък 5 на външния му край, с винтова резба на външната му цилиндрична повърхност, свързваща издатината 5 с щифт 6 с резба на вътрешната си повърхност.

Дневникът 6 е центриран върху издатината 5 с помощта на центриращата цилиндрична повърхност 7 върху издатината 6 и издатината 5. Преходите 8 от издатината 5 към диска на бузата 2 са гладки и не влизат вътре в диска контур с еднаква сила (показва се с пунктирана линия). Резбата, свързваща издатината 5 с втулката 6, е заключена, например, с винтове 9. Винтовите резби, свързващи издатината 5 с втулката 6, както и джантите на маховиците 1 и бузите 2 с междинни пръстени 3, са разхлабени по размер, като се има предвид, че центрирането на свързаните части се извършва със специални центриращи седящи повърхности 7 и 4. Междинните пръстени 3 и вътрешните повърхности на джантите на маховиците 1 и бузите 2 също са свързани помежду си с пръстеновиден слой 10 от втвърдяващ материал, например лепило или ниско топяща се сплав, образувана от въртенето на сглобения композитен маховик с достатъчна честота на въртене, когато е загрята или без нея. За надеждно фиксиране на фугите срещу разхлабване, са направени издатини 11 върху вътрешните повърхности на джантите, които са включени в пръстеновидния слой 10 (виж фигура 1 и фигура 2). Този пръстеновиден слой 10 може да бъде направен претеглен от тежка ниско топяща се сплав (например калай с олово), както и чрез въвеждане на тежък метален прах - стомана, олово и т.н. в полимеризиращия пръстеновиден пръстеновиден слой 10. Това претеглянето на материала подобрява балансиращите свойства на слоя 10, все още в невтвърдено състояние, докато интегралният маховик се върти.

Работата на устройството се състои в завъртане на вградения маховик. В този случай междинните пръстени 3 с разхлабена резба се притискат към резбите на джантите на маховика 1 и бузите 2 поради по-голямата деформация на пръстена 3 и надеждно фиксират маховиците 1 и бузите 2 един с друг. Пръстеновидният слой 10 от втвърдяващ се материал повишава надеждността на закрепване на маховиците 1 към бузите 2 поради фиксирането на резбите върху тях и върху пръстена 3, както и поради фиксирането на пръстеновидния слой 10 върху издатините 11.

Пръстеновидният слой 10, особено претеглен, допринася за автоматичното балансиране на композитния маховик, когато той се върти в резонансната зона, докато слой 10 се втвърди.

Методът за производство на композитен маховик се състои в това, че пакет от съставни маховици 1 под формата на дискове с еднаква якост с джанти се сглобява чрез последователно засаждане в аксиалната посока на първия маховик от компонентите на първата буза 2, и след това последващи маховици един върху друг, а след завършване на сглобяването - вторите бузи на сглобения пакет маховици. Между джантите на маховиците 1 и бузите 2 са монтирани междинни пръстени 3. Освен това междинен пръстен 3 с резба на външната си цилиндрична повърхност е завинтен към вътрешната резбована повърхност на ръба на първата буза 2. След това джантата на диска на маховика 1 се завинтва върху междинния пръстен 3, завинтен до ограничителя, докато центриращите седящи повърхности се свържат и опората на съседните краища на завинтващите се джанти и така до джантите на дисковете на всички маховиците и втората буза се завинтват. Дори образуваното съединение на всички джанти се покрива със слой от втвърдяващ се материал 10 и се задържа, докато се втвърди.

Втвърдяващият материал може да бъде полимерно втвърдяващо лепило или ниско топяща се сплав.

Втвърденият слой 10 вгражда междинни пръстени 3 и резбови джанти, особено ако в джантите има периодични издатини 11, които предотвратяват разхлабването на конструкцията.

1. Композитен маховик, включително пакет от съставни маховици под формата на дискове с еднаква якост с джанти, чиято ширина надвишава дебелината на диска, и междинни пръстени, свързващи джантите на съседни дискове помежду си, както и два бузи с прикрепени към тях цапфи, със съседни джанти крайни дискове по вътрешните им пръстеновидни повърхности, характеризиращи се с това, че междинните пръстени съдържат на външната си цилиндрична повърхност винтова резба, свързана с винтова резба, направена на вътрешната цилиндрична повърхност на джантите на съседните дискове, както и джантите на бузите и съседните екстремни дискове, а самите тях тези джанти са направени с центриращи седящи повърхности в свързващите им краища.

2. Композитен маховик съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че всяка от бузите е направена под формата на диск с еднаква якост с централен цилиндричен издатък на външния си край за закрепване на цапфите и асиметричен ръб, чийто вътрешен край е направен под формата на двойник за прикрепването му към съседния маховик на джантата.

3. Композитен маховик съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че цилиндричните издатини на външните краища на бузите и закрепващите се към тях издатини са направени с винтова резба по външните цилиндрични повърхности на издатините и по вътрешните цилиндрични повърхности на вдлъбнатините, изпъкналостите и вдлъбнатините са свързани помежду си, докато ушите съдържат цилиндрични слепи центриращи отвори, които получават централни уши върху издатините.

4. Композитен маховик съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че междинните пръстени, монтирани върху резбова връзка на вътрешните цилиндрични повърхности на джантите, също са свързани с вътрешната повърхност на джантите чрез пръстеновиден слой от втвърдяващ материал.

5. Композитен маховик съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че вътрешните повърхности на джантите в контакт с втвърдяващия материал са направени от периодични издатини, влизащи в слоя на втвърдяващия материал.

6. Композитен маховик съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че втвърдяващият материал е направен претеглен с помощта на тежък метален прах, въведен в втвърдяващия материал.

7. Композитен маховик съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че втвърдяващият материал е направен под формата на тежка ниско топяща се сплав.

8. Метод за производство на композитен маховик, който се състои в това, че пакет от съставни маховици под формата на дискове с еднаква якост с джанти се сглобява чрез последователно засаждане в аксиалната посока на първия маховик от компонентите на първия буза, а след това и следващите маховици един върху друг, а след завършване на монтажа - последната буза на сглобения пакет маховици, а между джантите на маховиците и бузите са монтирани междинни пръстени, характеризиращи се с това, че междинен пръстен с резбата на външната си цилиндрична повърхност се завинтва към вътрешната резбована повърхност на ръба на първата буза, след това ръбът на диска на маховика се завинтва към междинния пръстен, завинтен до ограничителя, преди свързването на центриращите повърхности на седалката и спирането на съседните краища на завинтващите се джанти и така нататък, докато дисковите джанти на всички маховици и втората буза се завинтват, а след това образуваната връзка на всички джанти се покрива със слой от втвърдяващ се материал и се държи, докато се втвърди.

9. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това, че композитният маховик е сглобен с компонентите на бузите и дисковете в хоризонтално положение, в кухината на долния диск или долната буза се поставя втвърдяващ материал и след завинтване втората горна буза и закрепване на цапфите към бузите, сглобеният композитен маховик, монтиран на еластични опори и приведен в оборот с резонансна скорост на въртене за масата на композитния маховик и еластични опори на вибрационната система, и тази резонансна скорост на въртене трябва да бъде поне това, което е достатъчно за разпределяне на втвърдяващия материал по цялата вътрешна повърхност на джантите и бузите, свързани помежду си.