ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предельная энергоемкость и мощность вращающихся элементов конструкНитяные оболочки и диски из "Композиционные материалы " Одним из распространенных видов нагружения слоистых пластин, работающих в качестве силовых элементов конструкций, является воздействие нормальных сжимающих или касательных усилий, которые могут привести к потере устойчивости плоской формы равновесия. [c.413] у — начальные погонные усилия в пластине, определяющиеся )ешением задачи статики при Л = 1 нагружение предполагается пропорциональным). [c.413] Соответствующие Лкр номера гармоник тип будут характеризовать форму потери устойчивости. [c.414] ЧТО соответствует (5.39), (5.38) при do = di (5.43) и Г°= 1. [c.416] Выражения (5.45) можно использовать также для оценки критических нагрузок тонких пластин несимметричного строения при жесткостных характеристиках Dmn (5.40). [c.417] Типичные характеристики композитов, применяемых для маховиков, представлены в табл. 1. Они обладают двумя достоинствами высокой удельной прочностью при нагружении вдоль волокон, что приводит к потенциальной возможности аккумулирования больших количеств энергии на единицу массы и относительно безопасным, безоско-лочным разрушением в правильно спроектированной конструкции. Разрыв у композитов сочетается с расслаиванием, послойной размоткой и трением отделившихся слоев о корпус защиты. Меньшая опасность разрушения приводит к уменьшению массы защиты, которая может составлять лишь 15—30% от массы защиты для металлических маховиков. [c.417] Анализ исследований 19—22] свидетельствует о том, что абсолютно лучшей конструкции маховика из композита типа равнонапряженного диска для металлов не существует. В зависимости от назначения и условий работы (маховики для стационарных или подвижных установок, работающие в условиях плавного или импульсного съема мощности, маховики для бытовых нужд или для изделий новой техники и т. д.) конструкция маховика и используемый тип композита могут быть самыми разнообразными. Кроме того, проектирование по энергоемкости не укладывается в рамки традиционных методов расчета деталей машин. Поэтому рассмотрим общие принципы проектирования энергоемких элементов маховиков, затем основные их типы, характерные для композитов, и методы повышения их энергоемкости. [c.417] Из анализа соотношений (6.1) и (6.2) вытекают приведенные ниже следствия. [c.418] Представляет интерес исследование некоторых свойств конструкций с однородным напряженным состоянием (h (Та) = шах /j (Та) = onst). Из анализа (6.3) для равнонапряженных конструкций следуют выводы. [c.419] Таким образом, использование балласта в равнонапряженннх конструкциях, свободных от иной поверхностной нагрузки, не увеличивает предельной величины запасаемой ими энергии (при сохранении объема равнонапряженной конструкции) и, следовательно, уменьшает их массовую энергоемкость. Использование балласта в равнонапряженных конструкциях может оказаться целесообразным лишь для уменьшения предельной скорости их вращения. [c.420] Полученные результаты позволяют в ряде случаев получить оценки энергоемкости маховиков, не прибегая к громоздким расчетам, сопоставить эффективность различных способов повышения энергоемкости, проверить (с помощью следствия 2) точность расчетов напряженного состояния вращающихся конструкций. Использование функционала (6.3) при оптимизации конструкции маховика может оказаться более удобным, чем прямое вычисление ее предельной энергоемкости. [c.420] К числу таких конструкций относятся тонкие кольца и равнонапряженные стержни переменного сечения, равнонапряженные нитяные диски, равнонапряженные диски переменного сечения с радиально-окружным армированием. Совпадающие результаты, полученные при исследовании их массовой энергоемкости,—это частные иллюстрации описанного выше общего свойства равнонапряженных нитяных вращающихся конструкций. [c.422] Таким образом, свободновращающийся тонкий обод, например, нецелесообразно делать составным тонкий обод и соединяющие его с валом равнонапряженные спицы целесообразно изготавливать из материала с наибольшей удельной прочностью. [c.422] В равнонапряженных оболочках связующее нагружено межслоевыми касательными напряжениями. Траектории армирования таких оболочек существенно отличаются от геодезических и при реальных значениях коэффициента трения ленты о поверхность оправки намоткой можно изготовить лишь очень пологие оболочки (г,, 0,75). В остальных случаях необходимо применять выкладку по расчетным траекториям. Результаты исследований вращающихся оболочек, проведенных под руководством С. Б. Че-ревадкого, приведены ниже. [c.424] Наличие осевой силы и неравномерность натяжения нитей приводят согласно изложенному в разд. 6.2 к существенному падению массовой энергоемкости по сравнению с предельной. [c.424] В виде кольца или цилиндра с валом. Сочетая оболочку, намотанную по геодезической или по линиям постоянного отклонения, с расположенным внутри нее ободом (рис. 6.5, а), можно достигнуть массовой энергоемкости, составляющей 0,865 от предельной. Увеличивая осевую ширину обода и располагая его снаружи, можно уменьшить относительный вклад в энергоемкость малоэффективных в энергетическом отношении оболочек. [c.425] Такой маховик (рис. 6.5, б) будет состоять из энергоемкого обода-цилиндра, изготовленного окружной намоткой, расположенного под ним тонкостенного цилиндра со спиралькой намоткой, сочетающегося с двумя плавно переходящими друг в друга оболочками, намотанными по линиям постоянного отклонения. Расчет составного маховика, приведенный в [11], показывает, что в такой конструкции можно достичь массовой энергоемкости, близкой к предельной. [c.425] Вращающиеся оболочки обладают низкой объемной энергоемкостью. Использование балласта в виде жидкости, заполняющей внутренний объем равнонапряженной оболочки, рассмотрено в [2]. Оболочки с балластом имеют меньший осевой размер и в соответствии со следствием 6 (см. разд. 6.1) меньшую угловую скорость. Траектории их армирования совпадают с траекториями равнонапряженных пустотелых оболочек. [c.425] Вернуться к основной статье