12Апр

Маховик в механизмах: МАХОВИК | Энциклопедия Кругосвет

Содержание

3.2.3.3 Маховик и его физический смысл

В установившемся режиме работают очень многие машины – станки, прессы, прокатные станы, лесопильные рамы, текстильные машины, генераторы электрической энергии, компрессоры, насосы и т.д. Наилучшее условие для работы всех этих машин – абсолютно равномерное вращение их главного вала (принимаемого обычно в качестве ведущего звена). Колебания скорости главного вала вызывают дополнительные нагрузки, вследствие чего снижаются долговечность и надежность машин. Но поскольку колебания скорости полностью устранить невозможно, нужно хотя бы по возможности сократить их размах. Иными словами, значение коэффициента неравномерности δ надо сделать приемлемо малым. Рассмотрим, каким образом можно решить эту задачу.

Все звенья механизма обладают инертностью. Чем инертнее материальное тело, тем медленнее происходят изменения его скорости.

Уравнения (3. 69) показывают, что при уменьшении величины δ возрастает приведенный момент инерции J

пр механизма, а, следовательно, его масса и кинетическая энергия. Поэтому увеличение равномерности движения ведущего звена может быть достигнуто за счет увеличения приведенного момента инерции механизма. Увеличение приведенных масс или приведенных моментов инерции ведет за собой увеличение масс отдельных звеньев механизма. На практике это увеличение производится посадкой на один вал машины добавочной детали, имеющий заданный момент инерции. Эта деталь носит названиемахового колесаилимаховика.

Задачей маховика является уменьшение амплитуды периодических колебаний скорости ведущего звена, обусловленных свойствами самих механизмов или периодическим изменением соотношений между величинами движущих сил и сил сопротивлений. Подбором массы и момента инерции маховика можно заставить ведущее звено двигаться с заранее заданным отклонением от некоторой его средней скорости.

Маховик является аккумулятором кинетической энергии механизма. Он накапливает ее во время ускоренного движения и отдает обратно во время замедления механизма. Такая аккумулирующая роль маховика позволяет использовать накопленную им энергию для преодоления повышенных полезных нагрузок без увеличения мощности двигателя.

Физически роль маховика в машине можно представить следующим образом. Если в пределах некоторого угла поворота ведущего звена работа движущих сил больше работы сил сопротивления (Адв.с.с.с), то ведущее звено вращается ускоренно и кинетическая энергия увеличивается. При наличии в машине маховика приращение кинетической энергии распределяется между массами звеньев механизма и массой маховика, а при его отсутствии все приращение кинетической энергии должно быть отнесено к массам звеньев механизма. Если же Адв.с.< Ас.с, то ведущее звено вращается замедленно и кинетическая энергия уменьшается.

Форма маховика может быть любой. Но по конструктивным соображениям наиболее удобной является форма в виде диска с тяжелым ободом, колесо со спицами (рисунок 3. 20) или другая форма, симметричная относительно главных осей инерции. Это позволяет избежать дополнительных давлений на вал подшипника, на который насажен маховик.

Итак, чтобы определить размеры махового колеса, нужно знать его массу, а та, в свою очередь, зависит от момента инерции маховика. Существует несколько способов определения момента инерции маховика. Мы остановимся только на двух.

Маховик. Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

Маховик. Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы

ВикиЧтение

Грузовые автомобили. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы
Мельников Илья

Маховик

Маховик – чугунный диск с тяжелым ободом.

Он служит для равномерного вращения коленчатого вала и преодоления двигателем повышенных нагрузок при трогании с места и во время работы. Маховик выводит поршни из мертвых точек, повышает плавность работы, облегчает пуск двигателя. На ободе маховика 6 напрессован зубчатый венец 7 для пуска двигателя от стартера. Маховик крепят установочными штифтами и несимметрично расположенными болтами, которые должны быть затянуты с моментом 140-150 н .м (14-15 кгс м). У некоторых двигателей имеется фланец, в котором просверлены отверстия для крепления маховика болтами. Иногда с задней стороны маховика некоторых двигателей предусмотрена выточка для размещения сцепления.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Маховик берется за дело

Маховик берется за дело Средневековая Европа.

Процветает схоластика, алхимия, не сидят без работы и астрологи. Странный и страшный период в истории Европы, когда на несколько веков она погрузилась во мрак отсталости и невежества.О маховиках тогда, конечно, никто и не

Маховик перебирается на транспорт

Маховик перебирается на транспорт Наступил XIX век – век настоящего расцвета машиностроения. Неизменный спутник машин – маховик завоевывал все более прочное место на транспорте. А впервые он был использован на транспортном средстве в 1791 году гениальным русским

Возможен ли «мягкий» маховик?

Возможен ли «мягкий» маховик? Что касается супермаховиков, у которых энергия отбирается электрическим или гидравлическим путем, то тут все ясно. Электро– и гидроприводы можно регулировать «мягко», так что «потребитель» и не догадается об изменении скорости

Дмитрий Рогозин на «Иркуте»: «Выгоднее не сдвигать размещение гособоронзаказа, а наоборот, раскручивать маховик производства!»

Дмитрий Рогозин на «Иркуте»: «Выгоднее не сдвигать размещение гособоронзаказа, а наоборот, раскручивать маховик производства!» Рабочий визит вице-премьера Дмитрия Рогозина на Иркутский авиазавод начался с обхода цехов предприятия, где он ознакомился с ходом работ по

Маховик

В двигателях с небольшим числом цилиндров маховик служит для выравнивания скорости вращения вала, вывода из мертвых точек кривошипно-шатунного механизма и осуществления вспомо­гательных тактов рабочего процесса.

При шести и большем числе цилиндров двигатели работают с некоторым, иногда значительным перекрытием рабочих ходов в отдельных цилиндрах, поэтому упомя­нутые функции маховика для них не столь существенны. Однако кинетическая энергия маховика в многоцилипдровых двигателях облегчает их пуск и необходима для обеспечения плавного трога-иия автомобиля с места.

Маховики отливают из чугуна в виде диска 7 с массивным ободом (см. рис.) и подвергают динамической балансировке в сборе с коленчатым валом. Недостаточная сбалансированность маховика порождает неуравновешенные центробежные силы, вызывающие нежелательную вибрацию двигателя на опорах.

В автомобильных двигателях маховик крепится к хвостовику вала, имеющему форму фланца. Болты 14 крепления маховика ввертывают во фланец 1 или вставки 12 и затягивают динамометри­ческим ключом и тщательно фиксируют (шплинтуют шайбами 13). Маховик центрируется по наружной поверхности фланца 1 с помо­щью выточки, а положение его относительно коленчатого вала фиксируется установочным штифтом 8.

Для этой цели используют также несимметричное расположение самих болтов крепления маховика (двигатели ГАЗ, ЗИЛ-130 и др.).

Для прокрутки вала при пуске двигателя электрическим стар­тером на обод маховика напрессовывают зубчатый венец 6. На ци­линдрической поверхности маховика наносят метки и надписи, определяющие момент прохождения в. м. т. поршнем первого цилиндра, а часто и принятое для данного двигателя исходное опережение зажигания (момент подачи искры в цилиндры).

На торцовую шлифованную поверхность маховика опирается фрикционный диск сцепления, кожух которого прикрепляют к махо­вику. Сцепление предназначено для быстрого отключения двигателя от трансмиссии автомобиля в процессе переключения шестерен в коробке перемены передач и последующего плавного соединения трансмиссии с валом двигателя.

В силовых передачах автомобилей с гидротрансформатором или гидромуфтой маховик отсутствует, а функции его выполняет маховая масса колеса гидротрансформатора.

 

 

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.


Newer news items:

Older news items:


Меньше шума и вибраций — больше комфорта на дороге

 

Многие из нас помнят, как в детском возрасте гордились умением ездить на велосипеде. Со временем подрастающее поколение пересаживается с простых велосипедов на многоскоростные, а затем, когда позволит возраст, — на автомобили.

В транспортных средствах широко используются зубчатые передачи. Интересно, кто впервые начал их применять? Историки считают, что механизмы, передающие вращение, изготавливались еще в XXVII веке до нашей эры: до нас дошли сведения об их использовании в колесницах в древнем Китае. Древние греки, в том числе Аристотель, также писали о прообразах современных зубчатых колес. В 50 году нашей эры греческий математик и механик Герон Александрийский стал первым, кто в ясных терминах изложил элементы теории зубчатых передач.

 

 

Зубчатые передачи — это механизмы, в которых два подвижных звена являются зубчатыми колесами и находятся в состоянии зацепления. Вращение ведущего колеса передается ведомому. Зацепление между сопряженными зубьями должно быть плавным, однако из-за производственных ограничений фактические размеры основных шагов ведущего и ведомого колес различны.

Это приводит к ударам, когда зубья входят в зацепление. На слух такие удары воспринимаются как повышенный шум или даже стук. У всех, кто находится в транспортном средстве, стук и сопровождающие его вибрации вызывают раздражение. Подобный шум и вибрации становятся особенно заметны, в частности, на низких или холостых оборотах у дизельных транспортных средств (автобусов, грузовиков), стоящих в пробке.

 

 

Для более плавной передачи мощности в двигателях используют маховики. В последнее время защита трансмиссии от вибраций, исходящих от двигателя, осуществляется с помощью двухмассовых (их еще называют двухсекционными) маховиков. Это увеличивает момент инерции трансмиссионного вала и снижает степень вибрации как на холостом ходу, так и в движении.

 

Как правило, шум зубчатых колес количественно оценивается по амплитудам угловых ускорений коленчатого вала. На примере нашей модели концепт-кара «Bleu» мы хотим продемонстрировать, как можно смоделировать описанную задачу в продукте SIMULIA Simpack.

 

 

Специалисты построили виртуальную модель Bleu и провели для нее несколько быстрых проверок целостности, чтобы проконтролировать достоверность рабочих данных и результатов. Затем модель была помещена на виртуальный испытательный стенд для исследования процесса набора скорости. Исходными условиями в задаче служили такие параметры, как начальная и конечная скорости коленчатого вала, продолжительность разгона, габариты стенда и т.д. Анализ работы двигателя выполнялся на основе спектров собственных колебаний маховика, нагрузок на подшипники, расположения подвески и угловых ускорений коленчатого вала.

 

 

Была проведена оптимизация инерционных характеристик дисков двухмассового маховика. Жесткость пружины кручения инженеры подобрали таким образом, чтобы избежать вхождения в резонанс. Угловые ускорения снизились на 34%, что было признано успешным результатом.

Снижение уровня вибрации делает поездку намного более комфортной для водителя и пассажиров.

С нашими решениями Vehicle Dynamics для динамического моделирования транспортных средств можно ознакомиться по адресу https://www.3ds.com/products-services/simulia/solutions/transportation-mobility/vehicle-dynamics-performance/

Супермаховик Нурбея Гулиа – механический накопитель энергии.

Ч.1 | Невероятные Механизмы

Часть 1. Читать часть 2 на "НМ"

Этот материал подтолкнул написать один из комментариев под статьей на "НМ". Спасибо Дмитрию Белову за интересную идею.

Решение проблемы создания емкого, легкого, компактного аккумулятора можно назвать одной из самых востребованных задач в современном мире. И мнение профессора, изобретателя, доктора технических наук Нурбея Гулиа заметно отличается от общепринятого – не химические, электрические, термические, а механические накопители – вот за чем настоящее будущее!

Нурбей Гулиа

Началом своих исследований Нурбей Гулиа называет задачу, поставленную им самим перед собой в пятнадцать лет – создание «энергетической капсулы»: энергоемкого накопителя безвредной для человека и окружающей среды энергии. С тех пор он изучил множество способов решения, пока не остановился на маховике, известном с начала времен – гончарный круг, что как не маховик?

монолитный (а)и "навитой" (б) маховики

Накапливать и отдавать энергию в такой системе просто – разгон-«зарядка» и остановка-«вывод мощности». А проблемой такого способа – в энергоемкости, вернее в недостаточной плотности запасаемой энергии. Увеличить ее можно двумя способами: сделать больше габариты устройства или повысить скорость вращения маховика. В первом страдает компактность, во втором – безопасность использования.

Схема супермаховика Нурбея Гулиа

Тогда-то Гулиа и высказывает предположение – а почему маховик должен быть монолитным? Ведь можно сделать его «навитым»: из металлической ленты или троса. В случае разрушения, такой не разлетается на мелкие части, а наоборот – тормозится. При этом, такая конструкция не теряет энергоемкость в сравнении с монолитными. В 1964 году Гулиа получает патент на свою конструкцию, так называемого, супермаховика.

Нурбей Гулиа и один из его супермаховиков

Надо сказать, что «обычные» маховики могли иметь (в теории) энергоемкость порядка 30−50 кДж на килограмм массы. В то же время обычные свинцово-кислотные аккумуляторы имели 64 кДж/кг, а щелочные еще выше - 110 кДж/кг. На деле же энергоемкость маховиков была раза в три ниже возможной, 10−15 кДж/кг, из-за необходимости увеличения запаса прочности при изготовлении.

Гибридный автомобиль Гулиа. Передние колеса имели привод от ДВС, а задние от вариатора и маховика

Первые испытания супермаховика Гулиа показали, что даже первая не самая совершенная конструкция, способна обогнать по плотности энергии свинцово-кислотные аккумуляторы при достаточной безопасности: разрыв ленты наступал при разгоне обода до 500 м/с (плотность составляла 100 кДж/кг). Тогда же было выдвинуто предложение использовать его на автомобиле и разработан первый гибрид на базе УАЗ-450Д.

Фрагмент киножурнала НАУКА И ТЕХНИКА 1990 № 8

Часть 1. Читать часть 2 на "НМ"

Если вам понравился материал, пожалуйста, ставьте лайки и подписывайтесь на канал. Это не сложно и бесплатно, но очень важно для развития "НМ". А еще нам нужны репосты в соцсети!

Двухмассовый маховик (ZMS) и причины выхода его из строя

это пока что только ЧЕРНОВИК статьи !

как говорил наш шеф-тренер, господин Wolf-Peter Moritz, «сцепление — это заведомо слабый узел«. то есть он разработан и создан так, что бы, кроме передачи крутящего момента,  брать на себя вредные для мотора и трансмиссии вибрации и нагрузки. Но время и инженерная мысль не стоят на месте, и на смену демпферным пружинам, размеры и количество которых ограничено размером диска сцепления, пришел двух-массовый маховик.

Необходимость применения ДММ так же вызвано увеличением крутящего момента современных моторов, повышение степени сжатия в них, борьба за снижение расхода топлива и за комфорт (стремление уменьшить шумы и вибрации)

«А теперь — слайды!«(с)РНА

наглядные картинки, отображающие возможности по гашению вибраций классическим сцеплением, и сцеплением вкупе с ДММ

 

Производители (что LUK что SACHS ) заявляют, что нет фиксированной расчётной цифры ресурса маховика, он зависит от множества факторов. Исходя из многолетних практических наблюдений можно осторожно утверждать, что подавать тревожные симптомы неисправности он должен не раньше, чем через 100 000 км пробега. И если это происходит раньше, нельзя ограничиваться просто заменой на новый маховик, обязательно нужно выявить и устранить причины, сократившие жизнь ZMS.  Ниже я перечислю основные из них:

-частое глушение мотора

-езда на неоправданно низких оборотах мотора

-пропуски зажигания или неравномерное воспламенение смеси, неисправность систем питания и управления топливом/зажиганием

-разброс компрессии по цилиндрам

-езда с вибрацией, вызываемой прочими, неисправными,  компонентами трансмиссии

-перегрев

-ошибки при монтаже или подборе комплектующих

-долгий запуск (например, неисправности стартёра)

Теперь немного подробнее:

-ДМ маховик, естественно,  призван гасить колебания и вибрации, но его ресурс не бесконечен. И измеряется он не столько километрами, сколько нагрузкой и рабочими оборотами. При запуске, глушении и холостых оборотах амплитуда движения частей маховика относительно друг друга больше всего. Если на пальцах, то маховик, на долю которого пришлось три запуска и глушения двигателя на 100 км проживёт меньше,чем ДММ на один раз/100 км заведённом и заглушенном моторе.

К этим же вредным факторам можно отнести и некоторые неисправности. например, разброс компрессии по цилиндрам, не качественный распыл топлива, а-синхронизация валов. Например, для дизельных моторов VAG  допускается расхождение в положении распредвала относительно коленчатого до 6°. А для маховика это уже фактор, существенно снижающий ресурс. Как пример рассматривали мотор с насос-форсунками. Система управления подачей топлива автоматически вносит коррекцию в работу каждой форсунки, допустимый разброс (по версии VAG) +3/-3

Однако для ресурса ДММ критичным уже является превышение разброса на 1

Долгий запуск из-за неисправного стартёра, слабого аккумулятора или силовых проводов, как ни прискорбно, тоже способны укоротить срок жизни ДММ

Ко вредным факторам эксплуатации можно отнести езду с полной нагрузкой или буксировкой прицепа, «старт/стоп» (то есть езда в пробках), неправильная работа педалью сцепления, пробуксовка, перегрев.

 

 

Андрей Морозов: Государству нужно создать внутренний инвестиционный маховик

На российском телекоммуникационном рынке начались активные изменения в сторону консолидации. Все это приводит к усилению лоббирования интересов отдельных компаний. О проблемах рынка биллинговых систем, о развитии бизнеса в этих условиях и о работе компании в интервью корреспонденту CNews рассказал президент "Ассоциации CBOSS" Андрей Морозов.

страницы:   1   |   2    |   3    |  следующая

CNews: Как Вы оцениваете динамику и развитие отечественного ИТ-рынка в 2006 году? Какие ключевые особенности российского ИТ-рынка Вы могли бы выделить?

Андрей Морозов: В последние годы отмечается общий подъем экономики, и, прежде всего, в сырьевых отраслях. Это способствует как формированию мощного спроса, который активно прогрессирует, так и росту платежеспособности компаний корпоративного сегмента. Однако чем больше консолидируется бизнес в нашей стране, тем меньше в нем остается собственно рынка. Если в условиях рыночных отношений в мире продвинутые компании используют механизмы по-настоящему тендерных закупок, то на "нашем поле" многие фирмы при продвижении продуктов активно применяют банальное лоббирование своих интересов. А это противоречит рыночным отношениям и в целом тормозит развитие ИТ-рынка в России.

CNews: С какими проблемами сталкиваются сегодня российские ИТ-компании? Как Вы оцениваете политику государства в России в области ИТ?

Андрей Морозов: Именно недостаточность, дефицит рынка как такового и является одной из основных проблем. К сожалению, в определенном смысле эта ситуация только ухудшается, в значительной степени стараниями недобросовестных крупных, претендующих на монополию и даже узурпацию рынка, игроков. Если в девяностых годах рынок был более стихийным, то сейчас он довольно “политизирован”. Тому, кто старается придерживаться правил цивилизованного рынка, становится намного сложнее работать. В настоящий момент тренд на рынке достаточно четко направлен в сторону его дальнейшей консолидации и монополизации.

#gallery#

Если говорить о государственной политике в области информационно-коммуникационных технологий, то, на мой взгляд российского бизнесмена, она не носит деятельного характера, недостаточно эффективна на практике. Скажем, в США, похоже, перед государством стоят реальные задачи по развитию бизнеса компаний вне зависимости от формы их собственности и связей руководства фирм с влиятельными чиновниками. Речь, прежде всего, идет о создании рынка сбыта. Если Вы спросите, станет ли Госдеп активно защищать интересы американского производителя информационных технологий за пределами Штатов, ответ будет однозначным: еще как станет! И мы, российские производители, ой как чувствуем это на своей шкуре. Тогда как многие отечественные чиновники, в чем у нас была возможность неоднократно убедиться, поступают прямо противоположным образом.

Хотя в целом положения принятых на государственном уровне нормативных документов "по теме" ИТ заслуживают высокой оценки. Жаль только, что эти императивы у нас зачастую не работают, а носят лишь декларативный характер. Скажем, несет ли наш чиновник “на местах” ответственность за то, что он предпринимает действия и принимает решения, которые прямо или косвенно противоречат государственной политике? Как правило, нет. Что уж говорить о бездействии таких облеченных властью "слуг народа"?

CNews: Считаете ли Вы, что создание технопарков сможет поднять отрасль?

Удаленный доступ: виртуализируем по-новому

Бизнес

Андрей Морозов: Не возьмусь утверждать, что это планомерное, законченное, конструктивное решение, соответствующее политике, так как конечная практическая цель создания технопарков, насколько я могу судить, не анонсирована. Возникает ощущение, что технопарки надо строить, чтобы построить технопарки. А успешный серьезный бизнес, в том числе, в рамках государства, не стоит создавать без предварительного, тщательно продуманного бизнес-плана. Допустим, компания CBOSS имеет все необходимые технические мощности: разнообразное и самое современное оборудование, лаборатории для тестирования, новейшие технологии. К нам на стажировку и обучение постоянно приходят студенты из различных институтов, и мы даем им неограниченный доступ к передовым инструментальным технологиям индустрии и нашим новым разработкам. Но можем ли мы при этом считать CBOSS технопарком? Де-факто – да, де-юре – нет, так как инфраструктура принадлежит коммерческой организации. А технопарк - ОЭЗ, согласно законодательству, может быть создан только на земле, находящейся в муниципальной или федеральной собственности, и статус его должен быть подтвержден властью де-юре. Мы дислоцируемся в некогда "научном" районе столицы. Наш головной офис находится в здании Московского государственного проектного института, где после перестройки ютились в основном мелкие торговые фирмы. В 1999 г. мы выкупили и переоборудовали здание, фактически вернув ему статус высокотехнологичного предприятия. Но под определение технопарка, к сожалению, не попали, поскольку для этого пришлось бы базироваться на построенной заново инфраструктуре. И это, на мой взгляд, не очень-то по-хозяйски.

Правда, нас приглашали в качестве резидента участвовать в технопарке в Дубне. При этом перед нами поставили "заманчивые" условия: инвестировать значительную сумму на начальном этапе и в дальнейшем также продолжать ежемесячно втридорога вкладываться в аренду и строительство возводимого жилья. В результате сейчас мы ведем строительство де-факто технопарка в Хельсинки.

Для того чтобы поднять отрасль, не стоит бездумно отдавать деньги на невнятные сырые проекты: нужно просто дать ей возможность свободно развиваться в экономических условиях. Государству, возможно, следует создать внутренний инвестиционный маховик, обеспечить рыночные условия внутри страны и внутри отрасли. И тогда ее не придется поднимать домкратом в виде многомиллионных вливаний – она сама поднимется.

Давайте вспомним про коллективизацию и раскулачивание. До революции, когда на земле были крепкие хозяева, Россия была крупнейшим экспортером зерна. После раскулачивания и коллективизации Россия стала крупным импортером зерна. Вам идея технопарков ничего не напоминает?

Другой пример. От некоторых финских коллег, удивлявшихся российскому акценту на создание технопарков, я слышал сравнение технопарка в его российском понимании с общежитием. Теперь давайте спросим себя – действительно ли мы сможем решить демографическую проблему России, если, скажем, понастроим на средства стабфонда много-много общежитий?

страницы:   1   |   2    |   3    |  следующая


Накопитель энергии на маховике

Накопитель энергии на маховике

Бенджамин Уиллер


24 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

В настоящее время используется много возобновляемых источников энергии и в разработке по всему миру. Некоторые из этих методов включают использование солнечной, ветровой, гидро- и тепловой энергии. Единственная проблема нет эффективных способов хранения. Чтобы иметь возможность конвертировать и использовать возобновляемая энергия, так как электричество должен быть в процессе хранения Это.Основное внимание в этом отчете уделяется возможности использования маховиков для хранить энергию вращения и преобразовывать ее в электрическую энергию, когда нужно. Я решил подойти к этому с небольшого автомобиля перспективу, а не определять, могут ли маховики накапливать энергию необходимо для снабжения города или страны. Если маховики способны плотность энергии для эффективного питания транспортного средства для среднего гражданина тогда потребуется огромная часть спроса на нефть и загрязнение окружающая среда может быть поднята.

Для упрощения расчетов возможности и выводы Tesla Roadster будут использованы, чтобы судить, что такое маховик должен уметь. Большинство водителей здесь, в США, будут больше чем доволен 200-мильным диапазоном 450 кг Roadster, 53 кВтч Литий-ионный аккумулятор. [1] Таким образом мы определим, есть ли у маховика аналогичного масса может хранить энергию, эквивалентную этой батарее. Следующее уравнения можно найти в большинстве учебников физики и книг по маховикам.

Сначала определите выражение для энергии ротационная система.Наш маховик будет представлять собой полый цилиндр, что дает us Mr 2 для момента инерции. Электронная энергия. I-инерция. М-масса. r-радиус. w-угловая скорость.

Во-вторых, определить пределы угловой скорости из-за к используемому материалу: ρ = плотность, r = радиус, ω = угловой скорость, σ = растягивающее напряжение (максимальное до разрушения).

В-третьих, подставьте максимальную угловую скорость в уравнение энергии.

Материал M (кг) σ (паскали) ρ (кг / м 3 E макс (джоули) E макс (кВтч) E макс / M (Дж / кг)
Титан 450 8.8 х 10 8 4506 4,4 х 10 7 12 9,8 х 10 4
Углеродное волокно 450 4,0 х 10 9 1799 5,0 х 10 8 139 1,1 х 10 6
Сталь 450 6. 9 х 10 8 8050 1,9 х 10 7 5 4,3 х 10 4
Алюминий 450 5,0 х 10 8 2700 4,2 х 10 7 12 9,2 х 10 4
Таблица 1: Максимальный запас энергии маховика различные материалы.(Свойства материала, полученные из поставщики коммерческих материалов. [3-5])

Эти расчеты не учитывают трение потери или эффективность преобразования электрической энергии в кинетическую и назад. Даже если маховик из углеродного волокна эффективен только на 50%, он имеет способность хранить и обеспечивать больше энергии, чем литий-ионный аккумулятор Tesla с сопоставимой массой. Также потребуется дополнительная масса для маховик и механизмы, но они должны быть небольшими по сравнению с максимальный предел хранения энергии.Пока металлические маховики не соответствовать стандартам, маховик из углеродного волокна является жизнеспособным вариантом для хранение электроэнергии для автомобилей и многих других приложений, таких как резервное питание от сети.

© Бенджамин Уиллер. Автор дает разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] Г.Бердичевский и др. , г. "The Система аккумуляторов Tesla Roadster, "Tesla Motors", август 2006 г.

[2] Books LLC, Tesla Motors Транспортные средства: Tesla Roadster (Книги LLC, 2010), стр. 1-40.

[3] Джеймс Зербе, Практическая механика для мальчиков (M.A. Donohue & Company, 1914), гл. 17.

[4] J. M. Corum et al. , «Основные свойства Ссылка на композит из перекрестно-углеродного волокна "Oak Ridge National" Лаборатория, ОРНЛ / ТМ-2000/29, Февраль 2000 г.

[4] C. Chung, Композиты из углеродного волокна (Баттерворт-Хайнеманн, 1994), стр. 65-66, 102, 164.

Система рекуперации кинетической энергии в велосипеде с использованием маховика

Содержание

1 Введение

2 Конструкция компонентов

3 Изготовление компонентов

4 Сборка и работа

5 Оценка затрат

6 Заключение

7 Библиография

ГЛАВА 1 ВВЕДЕНИЕ

В этой главе представлены принципы, проблемы и идеи, которые возникли в процессе изготовления.Он также включал предлагаемые действия, ожидаемые результаты

1.1. ОБЗОР И ПРЕДЫСТОРИЯ

Маховик - это вращающееся механическое устройство, используемое для хранения кинетической энергии вращения. Маховики обладают значительным моментом инерции и, таким образом, противостоят изменениям скорости вращения. Количество энергии внутри маховика зависит от скорости вращения, массы и геометрии. Маховики используются для хранения и высвобождения энергии в виде кинетической энергии. Поскольку при хранении и высвобождении не происходит преобразования энергии (например, из механической в ​​электрическую), эффективность высока.Маховики могут действовать как механические батареи в качестве альтернативы химическим батареям.

Тормоза - это устройства, регулирующие движение вращающегося тела или вала. Большинство тормозов представляют собой фрикционные устройства. Эти устройства преобразуют кинетическую энергию в тепловую за счет трения. Это, однако, высвобождает энергию в окружающую среду, что можно рассматривать как трату энергии. Использование и восстановление этой энергии для полезной работы возможно с помощью рекуперативного торможения.

Автомобильная промышленность, в которой используются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), в качестве побочных продуктов образуются вредные загрязняющие газы. Были предприняты усилия по повышению эффективности автомобилей и снижению вредных выбросов. Альтернативной заменой автомобилям с ДВС являются электромобили, работающие от химических батарей. Электромобиль не выделяет вредных веществ и не выделяет столько тепла в атмосферу. Однако зарядка химической батареи электромобилей может занять несколько часов по сравнению с заполнением топливного бака автомобилей с двигателем внутреннего сгорания.

Маховики могут накапливать энергию, и если они используются в качестве механической батареи, их можно зарядить до максимальной емкости за минуты или даже секунды.Маховик можно заряжать, увеличивая его скорость вращения. Он высвобождает энергию по мере замедления. При использовании на транспортном средстве внешний источник энергии будет вращать маховик до определенной скорости вращения (оборотов в минуту). Тогда маховик будет сцеплен с колесами, таким образом приводя в движение автомобиль. По мере движения автомобиля маховик замедляется, высвобождая накопленную энергию.

Регенеративное торможение - это процесс торможения с восстановлением кинетической энергии и сохранением ее для использования. Восстановленная энергия может храниться в химической батарее с помощью генератора, а затем извлекаться с помощью электродвигателя для ускорения.Другой способ - использовать сильный момент инерции маховика для торможения, а при ускорении снова использовать его для вращения колес.

Маховик ускоряется при торможении велосипеда и сразу же замедляется при ускорении. Эта работа демонстрирует FKES, но не как хранилище энергии от внешнего источника, а только как временное хранилище восстановленной кинетической энергии. Велосипед - альтернатива транспортному средству, которому требуется источник энергии. Он не имеет выбросов и не загрязняет окружающую среду.Однако его мощность очень ограничена. Возможности водителя определяют производительность транспортного средства. На ровной поверхности человеческой силы достаточно, чтобы продвинуть автомобиль вперед. Однако подъем по склону обычно требует другого соотношения скоростей между колесами и водителем. Дополнительный крутящий момент передается на колесо, жертвуя скоростью. Спуск по склону генерирует большое количество кинетической энергии для велосипеда, но водители, как правило, используют тормоза и регулируют скорость в целях безопасности. Регенеративное торможение позволит водителю накапливать генерируемую кинетическую энергию при спуске, а затем использовать ее для дополнительной мощности при подъеме или ускорении.

Механическая аккумуляторная батарея с маховиком может использоваться в качестве накопителя как для питания автомобиля, так и для рекуперативного торможения. Эта система на транспортном средстве позволит ему накапливать энергию с помощью зарядной станции, которая будет вращать маховик до максимальной скорости. Маховик будет замедляться и ускоряться по мере замедления и ускорения автомобиля с использованием системы рекуперативного торможения. Теоретически кинетическая энергия транспортного средства от маховика не теряется при замедлении. Он будет восстановлен и использован снова.На практике возникают механические потери и потери на трение, поэтому не вся энергия будет восстановлена. По закону сохранения энергии транспортное средство никогда не должно терять кинетическую энергию, но в реальной ситуации компоненты машины, как правило, имеют потери.

1.2. ХРАНЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МАХОВИКА

Транспортному средству требуется источник энергии, обладающий достаточной мощностью, чтобы разогнать транспортное средство и пассажиров. Он также должен иметь достаточную плотность энергии для непрерывной подачи энергии. Накопитель кинетической энергии маховика (FKES) должен иметь достаточную плотность энергии, чтобы приводить в движение его собственную массу, а также весь автомобиль и пассажиров.Он также должен иметь средства передачи требуемой мощности на колеса с различными скоростями, поскольку маховик будет замедляться, отдавая энергию. Это исследование продемонстрировало все эти требования на велосипеде.

Рекуперативное торможение имеет средства для восстановления и повторного использования энергии при замедлении и ускорении. Тормоза должны позволять снижать скорость транспортного средства или останавливать его. Момент инерции маховика должен быть достаточным, чтобы влиять на скорость автомобиля и управлять ею.Накопитель кинетической энергии маховика служит накопителем для рекуперативного торможения. Обе системы объединены в единый механизм.

Велосипед - это платформа для демонстрации как FKES, так и рекуперативного торможения. Механизм будет соединять ведущее колесо с маховиком, установленным на велосипеде. Маховик заряжается с помощью внешнего источника энергии, который вращает его до определенной скорости. Скорость маховика указывает на содержащуюся в нем энергию, поскольку его масса и геометрия постоянны.Велосипед приводится в движение не только маховиком. В этой настройке маховик обеспечивает необходимое ускорение в ситуациях, когда поднимается по склону. Эта установка позволяет транспортному средству получать и накапливать энергию из внешнего источника, а также восстанавливать энергию при торможении и снова использовать ее для ускорения.

1.3. ЗАДАЧИ ПРОЕКТА

После решения и определения проблем были достигнуты следующие общие и конкретные цели.

1.3.1. Общая цель

Этот проект направлен на разработку, изготовление и демонстрацию FKES и рекуперативного торможения на велосипеде.Конструкция была предназначена, чтобы, во-первых, позволить велосипеду накапливать кинетическую энергию и использовать ее для привода ведущего колеса. Во-вторых, он позволяет маховику восстанавливать кинетическую энергию при включении. Обе системы устанавливаются на обычный велосипед. Прототип демонстрирует как накопление кинетической энергии маховиком, так и рекуперативное торможение.

1.3.2. Конкретные цели

Конкретными целями исследования были следующие:

1. Спроектируйте, выберите и установите на велосипед маховик, обладающий достаточной плотностью энергии и прочностью для хранения энергии для ускорения и питания велосипеда и водителя.Маховик также должен иметь достаточный момент инерции, чтобы влиять на скорость велосипеда.
2. Разработайте и изготовьте механизм, который позволяет педали или задним колесам вращать маховик.
3. Разработайте и изготовьте механизм, который будет передавать мощность между ведущими колесами и маховиком во время зарядки и наддува.

1,4. ЗНАЧЕНИЕ ФКЭС

Преимущества и недостатки ФКЭС продемонстрированы на велосипеде в качестве платформы. Основные механизмы системы FKES проверяются на предмет улучшения системы.

Конструкция и выбор маховика привели к возникновению факторов, которые необходимо учитывать в первую очередь для создания надлежащих FKES для транспортных средств. Конструкция механизма передачи энергии от внешнего источника может быть положена в основу проектирования зарядных станций в случае использования системы ФКЭС в серийных автомобилях. В конструкции механизма передачи мощности между маховиком и колесами исследуются основные методы, которые следует учитывать при разработке аналогичного механизма для других транспортных средств. Использование рекуперативного торможения расширяет диапазон системы FKES. Все полученные знания можно использовать для разработки той же системы для других транспортных средств или приложений, отличных от транспорта.

1,5. ОБЪЕМ И ОГРАНИЧЕНИЯ

Этот проект включал выбор и тестирование маховика, который может накапливать энергию для питания велосипеда. Возможны также дизайн и изготовление. Однако это исследование не было направлено на изобретение нового маховика. Вся информация и знания, которые использовались в настоящее время, существуют, и при проектировании маховика не было получено никаких новых знаний.

Механизм вращения маховика с использованием внешнего источника питания не включает конструкцию для этого внешнего источника. Внешним источником питания служили педали, которые можно было провернуть для предварительной зарядки. Механизм просто позволял заряжать маховик другими способами, помимо рекуперативного торможения.

Этот проект не преследовал цель изобретать велосипед или создавать что-то для массового производства. Велосипед по-прежнему функционировал как транспортное средство, приводимое в движение водителем. FKES просто помог велосипеду достичь большей мощности и скорости и уменьшить вмешательство водителя.Одного FKES было недостаточно для езды на велосипеде на большие расстояния. Оптимизация общей производительности конструкции не была включена. Дизайн трансмиссии не входил в диссертацию.

Использование рекуперативного торможения расширило диапазон FKES. Маховик имел очень ограниченную плотность энергии. Вместо того, чтобы выделять энергию в окружающую среду в виде тепла во время торможения, она возвращалась к маховику. Обычные фрикционные тормоза по-прежнему требовались для безопасности.Он не собирался заменять обычную тормозную систему. Когда маховик достиг максимальной скорости вращения, использовались фрикционные тормоза.

1,6. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ

Маховик накопителя кинетической энергии и система рекуперативного торможения на велосипеде состоят из трех основных частей: маховика, механизма зарядки и механизма передачи мощности. В этой главе обсуждаются важные факторы, учитываемые при проектировании.

1.6.1. Накопитель кинетической энергии с маховиком

Кинетическая энергия вращающегося маховика зависит от трех факторов: массы, геометрии и скорости вращения.Момент инерции массы относится к сопротивлению объекта изменению углового момента. Момент инерции маховика зависит от его массы и геометрии. Масса и скорость вращения прямо пропорциональны энергосодержанию. Связь между кинетической энергией, моментом инерции и угловой скоростью показана в уравнении (1.1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

Ek = кинетическая энергия, в джоулях

I = момент инерции, кг-м2

ω = угловая скорость, рад / с

Связь момента инерции с массой и геометрией твердого диска или цилиндра с осью, перпендикулярной круговой грани, показана в уравнении (1.2).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Связь момента инерции с массой и геометрией тонкостенного цилиндра с осью, параллельной поверхности, показана в уравнении (1. 3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

I = момент инерции, кг-м2

m = масса, кг

r = радиус вращения, в метрах

Плотность энергии относится к содержанию кинетической энергии на массу маховика определенной плотности массы и геометрии.В практических приложениях маховики имеют максимальную скорость вращения в зависимости от материала, прежде чем они начнут деформироваться или расколоться. Центробежные силы могут разорвать маховик. Прочность материала на разрыв ограничивает массу, геометрию и скорость вращения при разработке маховика. Геометрия маховика соответствует геометрическому коэффициенту формы. Плотность энергии определяется уравнением (1.4).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

Ek = кинетическая энергия, в джоулях

м = момент инерции, кг

K = угловая скорость, безразмерная

σ = предел прочности при растяжении, Па

ρ = массовая плотность, кг / м2

При разработке FKES на транспортном средстве маховики со слишком большой массой не идеальны. Дополнительный вес автомобиля снижает эффективную движущую силу. Увеличение скорости генерирует большую кинетическую энергию, но это может вызвать большую нагрузку на маховик, и его передаточное отношение к колесам будет слишком высоким. Еще одно соображение - это геометрия маховика, а именно его момент инерции. Тонкостенный цилиндр (как показано в уравнении 1.3) имеет наибольший момент инерции при данной массе. Это означает, что вся масса маховика должна быть сосредоточена на ободе или в точке, наиболее удаленной от центра вращения.

1.6.2. Передача мощности

Всегда должен быть хороший баланс между крутящим моментом и скоростью в любой ситуации. Крутящий момент относится к моменту силы или способности силы создавать вращательное движение тела на оси. По мере ускорения маховика требуется меньший крутящий момент, чтобы поддерживать его вращение при определенной мощности. Соотношение между крутящим моментом, силой и радиусом вращения показано в уравнении (1.5).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где:

τ = крутящий момент, Н · м

F = сила, в Ньютонах

r = плечо рычага или радиус поворота, в метрах

Взаимосвязь между крутящим моментом, угловой скоростью и мощностью показана в уравнении (1. 6)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Где

P = сила, в ваттах

τ = крутящий момент, Н · м

ω = угловая скорость, рад / с

Механизм передачи мощности между маховиком и ведущим колесом может использовать цепную или ременную передачу. Цепной привод обеспечивает равномерное передаточное число, в то время как ременной привод может проскальзывать. Цепной привод является предпочтительным, поскольку стандартные велосипеды используют цепные приводы, а общность деталей снизит сложность конструкции.Трансмиссия также необходима для поддержания равномерного крутящего момента на маховике и колесах при разных скоростях вращения. Передаточное число между маховиком и ведущим колесом должно быть минимизировано при торможении, чтобы минимизировать момент силы на маховике при установке его на более высокую скорость. Это создает более сильное тормозное усилие. Передаточное число при ускорении или ускорении будет зависеть от текущей скорости велосипеда и от того, стоит ли велосипед на ровной поверхности или идет в гору, где требуется больший крутящий момент. При движении в гору, ускорении с очень низкой скорости или из состояния покоя требуется очень большой крутящий момент. Это может быть достигнуто за счет использования высокого передаточного числа. При движении по ровной местности с относительно высокой скоростью необходимо меньшее передаточное число.

Коробка передач имеет ограниченное передаточное число, поэтому маховик также имеет максимальную скорость. На максимальной скорости его больше нельзя использовать для торможения, поскольку на колеса не может быть наведен достаточный крутящий момент. Когда маховик находится на минимальной скорости или в состоянии покоя, его нельзя использовать для наддува.Вместо того, чтобы вести автомобиль вперед, он будет препятствовать его движению. Трансмиссия должна быть максимально простой и компактной, чтобы уменьшить общий вес. Бесступенчатая трансмиссия (CVT) идеально подходит для облегчения плавного торможения и ускорения. CVT допускает бесконечное количество передаточных чисел между двумя пределами, поэтому всегда можно достичь оптимального передаточного числа. Коробку передач с переключателем также можно использовать для простоты и меньшего веса за счет меньшего контроля над торможением и интенсивностью ускорения.

[...]

Проблема удержания аккумуляторной батареи маховика

Образец цитирования: Пичот, М., Крамер, Дж., Томпсон, Р., Хейс, Р. и др., "Проблема удержания аккумуляторной батареи маховиком", Технический документ SAE 970242, 1997 г., https://doi.org/ 10.4271 / 970242.
Загрузить Citation

Автор (ы): М.А. Пичот, Дж. М. Крамер, Р. К. Томпсон, Р. Дж. Хейс, Дж. Х. Бено

Филиал: Центр электромеханики Техасского университета в Остине

Страницы: 12

Событие: Международный конгресс и выставка SAE

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Также в: Исследования конструкции электрических и гибридных транспортных средств-SP-1243, Сделки SAE 1997 - Журнал легковых автомобилей-V106-6

Основы маховика

Основы маховика


Каждый год группа предпринимателей приступила к созданию следующего большого онлайн-сообщества. Некоторые пытаются создать большие горизонтальные платформы, на которых пользователи будут заниматься различными темами, от иммунотерапии до Boston Celtics. Reddit подходит под это описание. Другие стремятся создать вертикальные сообщества, ориентированные на конкретную тему и аудиторию, например Wheelwell для автолюбителей.

Есть много причин искать новое великое онлайн-сообщество, будь то инвестор или оператор. Основная причина в том, что победители, как правило, очень большие. Другая причина заключается в том, что успешные онлайн-сообщества, кажется, постоянно растут за счет органического роста, который является святым Граалем в мире стартапов.

Непрекращающийся естественный рост, движимый пользователями, создающими новый контент на платформе, - это то, что часто называют «маховиком». С технической точки зрения маховик - это устройство, накапливающее энергию. Чем больше он разгоняется, тем больше энергии он накапливает и тем дольше может вращаться без посторонней помощи. Это звучит как магия, но этому есть простое объяснение - по крайней мере, такое же простое, как и полагается физике.

Маховик преобразует кинетическую энергию в потенциальную. Кинетическая энергия - это энергия, которой объект обладает благодаря своему движению.Потенциальная энергия - это энергия, запасенная объектом из-за его положения. Стрельба из лука является основным примером. Когда потянешь тетиву назад, можно сказать, что стрела обладает потенциальной энергией. И когда он выпущен, стрела имеет кинетическую энергию.

Еще один важный момент, связанный с маховиками, заключается в том, что чем они больше и чем быстрее вращаются, тем больше энергии они накапливают и тем больше времени требуется для замедления. Интернет-сообщества, которые создали «маховик контента», ведут себя аналогичным образом.

Возьмем для примера Reddit.Запас зарегистрированных пользователей - это версия потенциальной энергии Reddit. Когда эти пользователи создают контент, и этот контент обнаруживается в Google, распространяется через социальные сети или распространяется в Интернете с помощью других средств, тогда, так сказать, «стрела выпущена». По этой аналогии контент, создаваемый пользователем, представляет собой кинетическую энергию. Когда создается новый контент, он привлекает новый трафик и пользователей на платформу, увеличивая размер маховика и ускоряя его вращательную энергию. Он становится самораспространяющимся.И как только это сработает, удачи ему остановить.

Чтобы оценить мощь маховика контента, Reddit недавно заявил о 430 млн активных пользователей в месяц. Ему 15 лет, и он все еще расправляет крылья.

Но как создать такую ​​платформу, движимую постоянным органическим ростом? Ясно, что все это не может быть переработано в простую формулу и разлито в банки для продажи вместе с кетчупом и горчицей. Это не товар. Не существует «секретного соуса», который понимают только итальянские бабушки и несколько исключительных основателей.Тем не менее, я верю, что некоторые ингредиенты можно узнать и повторить. В этом учебнике будет описано, что это за ингредиенты, как они работают и что вы можете с ними поделать, стремясь создать свой собственный стартап, подпитываемый маховиком.

Ингредиенты

Я считаю, что есть семь основных ингредиентов, когда дело доходит до создания маховиков в программном обеспечении. Шесть из них известны, и я подробно расскажу о каждом ниже. Один ингредиент - это то, что можете понять только вы, основатель.Это «секретный соус», который выделяет ваше сообщество среди остальных и является вашим уникальным нововведением.

Вот полный набор из семи компонентов:

  1. Базовая конструкция маховика (маховик 1.0): высокоуровневое описание того, как ваше сообщество привлекает пользователей, заставляет их потреблять контент, превращает некоторых пользователей в создателей контента и как этот новый контент приводит к новому трафику и пользователям.
  2. Конструкция маховика потребления (маховик 2.0): вторичный маховик, который продукт использует для ускорения скорости потребления контента внутри сообщества.
  3. Конструкция маховика создания (маховик 3. 0): третичный маховик, который продукт использует для ускорения скорости создания контента в сообществе.
  4. Решение «холодного старта»: стратегия для придания первоначального импульса маховику путем выявления первых последователей и уговора их стать первыми творцами в сообществе.
  5. Модерация и контроль качества: человеческие и программные решения, обеспечивающие высокую планку качества создания контента и взаимодействия с пользователем.
  6. Плацдармы и вертикальное расширение: стратегия создания вашего первоначального пользователя и плацдарма для контента, а также метод расширения в области смежности пользователей и новые вертикали контента.
  7. «Секретный соус»: уникальный «крючок», который делает ваше сообщество привлекательным, веселым и достойным взаимодействия, и который побудит пользователей отказаться от других сообществ в пользу вашего.

Давайте подробно рассмотрим каждый из них, как они работают и что вы можете с ними сделать.

Проектирование маховика контента

Предположим, что вы, основатель, уже определились с типом сообщества контента, которое хотите создать. Это может быть для ученых, любителей спорта, директоров по информационным технологиям или новая горизонтальная платформа в мире для конкуренции с Reddit, Youtube и т. Д. Неважно, какой вариант вы выбрали. Важно то, что вы поклялись оставить брешь во вселенной контента.

Вы начинаете усердно трудиться в предпочитаемом вами инструменте дизайна с прототипами продуктов, начиная с концепций с низким разрешением.После небольшого пользовательского тестирования вы выявили множество сбоев в пользовательском интерфейсе, немного перетасовали стулья и получили прототип, готовый к разработке.

Дизайн превращается в альфу. Вы тестируете это с большим количеством пользователей. Альфа становится бета-версией. Вы тестируете это с большим количеством пользователей. Наконец, вы готовы его запустить. Вы включаете телевизор и воспроизводите культовую сцену из «Поля грез», где дух Босоногого Джо Джексона шепчет: «Если вы построите его, он придет». И, как призраки, появляющиеся из кукурузного поля, пользователи появляются и общаются друг с другом, как давно потерянные друзья.Создаются часы и часы оживленных разговоров, и ваше сообщество переполнено болтовней.

Но это не то, что происходит. Разговоры не зажигаются спонтанно, а взаимодействие происходит шепотом. Вы построили его, но никто не пришел.

Здесь начинается ваш путь к созданию маховика. Путешествие Кевина Костнера началось с проектирования месторождения, но ваше начинается с разработки маховика и отбора первых пользователей.

Маховик 1.0 - The Fundamentals

Не вдавайтесь в подробности. Начните с технологий 2000-летней давности и 500-летней давности; бумага и карандаш. Чтобы спроектировать свой первый маховик, не нужно современное программное обеспечение, поэтому выключите ноутбук.

Я считаю, что маховик 1.0 состоит из четырех элементарных единиц:

  1. Получение: того, как пользователи попадают в сообщество (например, они регистрируются)
  2. Потребляют: механизмы, управляющие потреблением контента (например, новостная лента )
  3. Create: механизмы, побуждающие пользователей создавать контент (например,г. социальный статус)
  4. Урожай: как созданный новый контент приводит к большему входящему росту (например, SEO)

Эти элементы представляют собой общие строительные блоки маховика контента.

Все начинается с регистрации посетителя для использования продукта. После того, как пользователь зарегистрируется, он получит доступ к запасу контента, который существует в приложении, который он может начать использовать. Обратите внимание, что запаса контента сначала не будет. Я расскажу об этом в разделе, посвященном решению проблемы холодного запуска.

После потребления достаточного количества контента некоторые пользователи превращаются в создателей контента. Контент, который создает пользователь, ведет к новому трафику, направляющемуся к вам. Типичным примером может быть контент, проиндексированный в поисковой системе или размещенный в социальных сетях, который возвращает больше трафика в ваше сообщество. Наконец, часть недавно собранного трафика конвертируется во вновь приобретенных пользователей, которые регистрируются, чтобы стать частью сообщества.

Используя набросок, подобный этому, вы можете начать с простого концептуального понимания маховика контента для вашего приложения.Предполагая, что ваш продукт запущен и имеет не менее нескольких сотен пользователей, вы можете затем измерить базовые коэффициенты конверсии (CVR) на каждом шаге маховика.

В приведенном выше примере коэффициент конверсии (CVR) для первоначальной регистрации составляет 1,5%. Из числа подписавшихся пользователей 20% из них продолжают потреблять контент в приложении, а 5% потребителей становятся его создателями. Новое содержимое, которое создается, приводит к новому трафику, генерируемому для приложения.

В этом примере я выбрал метрику посещений для каждой части контента в месяц.Практическим примером может быть ответ на вопрос на Quora или в ветке Reddit. В этом случае каждый вопрос на Quora или в ветке Reddit будет получать в среднем 2 посещения в месяц. Наконец, новый трафик, генерируемый контентом, созданным новыми пользователями, приводит к тому, что новые пользователи подписываются на продукт со скоростью 0,2%, что является довольно распространенным коэффициентом конверсии для трафика с длинным хвостом, исходящего от SEO.

Коэффициент конверсии этого трафика для подписки обычно ниже, чем трафик, который идет непосредственно на домашнюю страницу приложения, например, если кто-то решает перейти непосредственно на Reddit.com и зарегистрируйтесь. Посетители, переходящие непосредственно на главную страницу приложения, имеют относительно высокие намерения, вероятно, потому, что кто-то рассказал им о продукте, поэтому коэффициент конверсии является самым высоким для прямого трафика с главной страницы.

И вот так у вас появился первый маховик контента, разработанный и оснащенный эмпирическими метриками. Но твое домашнее задание еще не сделано. Вы выполнили только первое из трех заданий. И этот был самым простым, поскольку у большинства онлайн-сообществ почти одинаковый 1.0 маховик. Фактически, вы можете просто скопировать этот маховик, и у вас будет хороший старт.

Продолжить чтение Часть 2: Ускорение загрузки контента Маховик

Проблема удержания аккумулятора маховика в JSTOR

Статья журнала

Проблема крепления аккумуляторной батареи маховика

М. А. Пичот, Дж. М. Крамер, Р. К. Томпсон, Р. Дж. Хейс и Дж. Х. Бено

транзакции SAE

Издатель: SAE International

https://www.jstor.org/stable/44731195

Копировать

Системы накопления энергии с маховиком (FESS), широко известные как аккумуляторные батареи с маховиком, разрабатываются для ряда приложений по усреднению мощности в транспортной отрасли.В большинстве конструкций FESS используются роторы, изготовленные из композитных материалов, опыт эксплуатации которых ограничен, а данные об отказах отсутствуют. Учитывая высокие уровни энергии, присущие этим устройствам, основной задачей разработчика FESS является обеспечение адекватных защитных конструкций для обеспечения безопасной работы в случае отказа маховика. В этом документе обсуждается текущая работа, направленная на лучшее понимание механизмов отказа композитного маховика и разработку методологии безопасного проектирования защитной оболочки.

SAE International - это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности. Основные направления деятельности SAE International - обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

× Закрыть оверлей

Закрыть предварительный просмотр

Маховик для тормозных систем противоскольжения

Это изобретение относится к механизмам маховика для тормозных систем противоскольжения, содержащих вращающийся вал, приспособленный для привода от тормозного колеса, маховик, который может перемещаться под углом относительно вала, кулачковые средства, действующие между упорным элементом и маховик и через который вращение вала передается на маховик от члена тяги, средства кулачкового быть сконструированы и устроены таким, что относительное вращение между маховиком и элементом тяги в результате чрезмерного замедления члена тяги по отношению к маховику сопровождается относительным перемещением между маховиком и упорным элементом в осевом направлении для приведения в действие средства регулирования давления, управляющего давлением тормозной жидкости, и муфты, которая позволяет маховику обгонять вал против крутящего момента муфты. Такой механизм маховика в дальнейшем будет называться «механизм маховика описанного типа».

При использовании механизмов маховика описанного типа важно гарантировать, что муфта не проскальзывает, чтобы допустить перебег до срабатывания кулачкового средства, и, соответственно, на практике было предусмотрено, что муфта проскальзывает с крутящим моментом значительно больше крутящего момента, необходимого для срабатывания кулачкового механизма. Затем это создает трудность, что сцепление не может быть в состоянии предотвратить «опустошение» на быстром повторное ускорение колеса автомобиля, а также чрезвычайно высокого уровне повторного ускорения, которые можно столкнуться во время анти-занос циклы требуют смещений с минимальным сцеплением порог, который часто бывает слишком высоким для обгонной муфты.

В описании GA-A-2 109 494 раскрыт механизм маховика указанного типа, в котором муфта включает фрикционное зацепление с аксиальным смещением между ведущей и ведомой поверхностями муфты, и предусмотрено средство для уменьшения крутящего момента муфты. от его нормального положения после кулачка означает срабатывание.

Уменьшение крутящего момента муфты от его нормального значения после срабатывания кулачкового средства обеспечивает скорость замедления обгонного маховика для получения более надежного аналога скорости вращения колеса.

В конструкции, показанной на фиг. 7 GB-A-2 109 494, муфта содержит два диска муфты, взаимодействующие с упорным элементом кулачкового средства, и крутящий момент муфты уменьшается после расширения кулачкового средства за счет уменьшения силы трения зацепления между одним из дисков муфты и упорный элемент. Это достигается за счет изменения механического преимущества рычага, действующего на маховик, поскольку рычаг компенсирует расширение кулачковых средств, а это, в свою очередь, снижает величину направленной в осевом направлении смещенной силы, которая заставляет маховик и упорный элемент. навстречу друг другу, и один из дисков сцепления входит в зацепление с упорным элементом.

В соответствии с нашим изобретением в механизме маховика описанного типа диск сцепления, который может вращаться вместе с валом, предусмотрен на делительных окружностях большего и меньшего диаметров с внешней и внутренней поверхностями сцепления кольцевого контура, с которыми сопряженная муфта обращена к Механизм маховика может попеременно зацепляться для определения соответственно первого зацепления муфты на делительной окружности большего диаметра, через которую маховик приводится в движение во время раскрутки во время срабатывания кулачкового средства, и второго зацепления муфты на делительной окружности меньшего диаметра во время выбега после кулачка. означает срабатывание.

Таким образом, крутящий момент муфты снижается от более высокого значения крутящего момента во время раскрутки до более низкого значения крутящего момента после срабатывания кулачкового средства, которое действует во время выбега.

Поскольку крутящий момент, доступный при раскрутке, соответственно, больше, чем нижний предельный крутящий момент во время выбега, требуется относительно меньшая сила смещения для нагрузки на муфту в осевом направлении, тем самым повышая чувствительность механизма. Кроме того, не требуется никакого дополнительного механического воздействия для изменения величины силы смещения между первым и вторым зацеплениями муфты.

Удобно наружная поверхность сцепления на диске сцепления зацепляется с комплементарным лицом сцепления на осевом элементе, а внутренняя поверхность сцепления на диске сцепления зацепляется с комплементарным лицом сцепления на промежуточном элементе, который расположен между элементом тяги и диск сцепления, является ключом от вращения относительно элемента тяги, а также выполнен с возможностью осевого перемещения относительно элемента тяги между отведенным положением, в котором наружные поверхности муфты занимаются и внутренние поверхности сцепления разомкнуты, и выдвинутым положением, при этом внутренние поверхности сцепления входят в зацепление, а внешние поверхности сцепления расцепляются.

Относительное осевое перемещение между промежуточным элементом и элементом тяги может быть достигнуто путем в осевом направлении распорки или нажимные стержней, которые действуют между кулачковыми средствами и промежуточным элементом и проектом через отверстие в осевом элементе для того, чтобы ввести два членов против относительного вращения.

Когда кулачковые средство содержит по меньшей мере два шара, а предпочтительно три расположен попарно диаметрально или смещено противоположных выемок в смежных гранях маховика и элемента тяги, а также относительного углового перемещения между маховиком и элементом тяги вызывают шары чтобы подняться по сторонам выемок, которые содержат наклонные плоскости, заставляя маховик и упорный элемент двигаться относительно друг от друга, при максимальной степени их относительного углового перемещения шарики взаимодействуют со стойками или толкателями, чтобы подтолкнуть промежуточный элемент в осевом направлении относительно далеко от упорного элемента, таким образом, вызывая зацепление двух внутренних граней сцепления и расцепления двух внешних граней сцепления.

Один вариант осуществления нашего изобретения проиллюстрирован на единственном чертеже прилагаемого чертежа, который представляет собой осевое поперечное сечение маховикового механизма для гидравлической системы противоскольжения.

Механизм маховика, показанный на чертеже, содержит приводной вал 1, который установлен для вращения в подшипниках в корпусе и который в промежуточной точке по своей длине несет эксцентрик 40 для привода насоса 41, который известным образом , вызывает повторное включение тормозов после отпускания тормоза, производимого маховиком.

Маховик 2 может вращаться и скользить в осевом направлении относительно одного конца вала 1, установленного на валу 1 через втулку 3 ступенчатого внешнего диаметра, а другой конец вала 1 соединен с колесом 42 транспортного средства. который приспособлен для торможения тормозом 43. Маховик 2 смещается к соседнему свободному концу вала 1 посредством пружины сжатия 4, которая окружает вал 1. Пружина 4 упирается одним концом в радиальный заплечик 5. на вал, и на другой конце против радиальной упорной пластины 6, который, в свою очередь, примыкает к радиальному плечу 7 на втулку 3 на стадии при изменении диаметра.Стопорное кольцо 8 предотвращает случайное удаление упорной пластины 6 из втулки 3.

Маховик 2 выполнен с возможностью приводиться от вала 1 через шар и рампа средства 10 кулачковой, и механизм сцепления 11.

Мяч и рампа кулачкового средства 10 состоит по меньшей мере из двух диаметрально противоположных шариков 12, а предпочтительно три, которые получены, известным образом в комплементарном паре наклонных выемок 13, 14, предусмотренных в смежных гранях маховика 2 и кольцевой элемент тяги 15 который расположен между маховиком и диском 16 сцепления.Диск 16 сцепления приводится в движение от вала 1 посредством приводного элемента 17, содержащего тарельчатый пресс, который на его внешнем периферийном крае снабжен двумя диаметрально противоположными выступающими в осевом направлении пальцами 18, которые вставлены в дополняющие друг друга отверстия 19, расположенные под углом. в диске сцепления 16. Приводной элемент 17 имеет центральное отверстие 20 некруглого очертания, которое взаимодействует с приводной частью 21 дополнительного очертания на валу 1. Например, на валу 1 могут быть обработаны две лыски для взаимодействие с дополнительными параллельными краями апертуры 20.

Усилие от пружины 4 передается через вал 1 на приводной элемент 17 через фиксатор 22, который удерживается на валу 1 гайкой 23, причем фиксатор 22 имеет поверхность 24 частично сферической формы, с которой кольцевая наклонная поверхность 25, окружающая центральное отверстие 20, имеет качающееся зацепление. Это позволяет приводному элементу 17 поворачиваться в любой плоскости, перпендикулярной оси вала 1.

Механизм 11 сцепления содержит внешнюю и внутреннюю кольцевые поверхности 30, 31 сцепления на внутренней поверхности диска 16 сцепления, внешнюю поверхность сцепления. 32 на нажимной элемент 15 и внутренней поверхностью муфты 33 на промежуточном элементе 34 кольцевого контура, который расположен между пластиной 16 сцепления и упорного элемента 15. Наружные поверхности 30 и 32 расположены на общей делительной окружности существенно большего диаметра, чем диаметр внутренних поверхностей 31 и 33 муфты. Промежуточный элемент 34 выполнен с возможностью осевого перемещения относительно упорного элемента 15 между втянутым положением, показанным в верхней части одной фигуры чертежа, в котором обращена 30 наружной муфта и 32 занимаются и внутренняя муфта обращена 33 и 31 отсоединяются , и выдвинутое положение, показанное в нижней части, в котором внутренние поверхности 33 и 31 сцепления находятся в зацеплении, а внешние поверхности 30 и 32 сцепления расцеплены.

Положение промежуточного элемента 34 относительно упорного элемента 15 определяются положением шариков 12 в отношении их соответствующих пар углублений 13, 14, и относительной окружности движения между шариками 12 и выемками 14 причин осевое движение, которое должно передаваться промежуточному элементу 34 через расположенные в осевом направлении упорные элементы или распорки 36, количество которых соответствует количеству шариков 12, принимается своими внешними концами в выемках 37 в промежуточном элементе 34 и выступает своими внутренними концами в соответствующие выемки 14 в нажимной элемент 15 через отверстия 38 в нажимной элемент 15. Отверстия 38 предусмотрены в нажимной элемент 15 на периферии крайних концах выемок 14. Таким образом, когда механизм Маховик в расширенном положении, показанном в верхней части фигуры чертежей, шарики 12 отсоединяются от распорки 36, позволяющие промежуточному элементу 34 занять убранное положение.

Теперь будет описана работа механизма маховика. В верхней части единственной ФИГУРЫ чертежа части механизма показаны в положениях, которые они занимают, когда замедление вала 1 не превышает пороговое значение замедления, соответствующее замедлению маховика 2, при котором кулачковое средство 10 расширяется.

При торможении колеса 42 транспортного средства посредством приложения гидравлического давления к тормозу 43 от средства давления прижима тормозов 44 в ситуации потенциального заноса первоначальное замедление вала 1 колесом транспортного средства приводит к соответствующему замедлению маховик 2, тормозной крутящий момент передается от вала 1 через приводной элемент 17 и диск сцепления 16, а также зацепленные внешние поверхности 30, 32 сцепления и зацепления шариков 12 со стенками их соответствующих пары выемок 13 и 14. В этом состоянии поверхности 30, 32 муфты приводятся в полное зацепление под действием нагрузки в пружине 4, чтобы обеспечить максимальный крутящий момент узла муфты и гарантировать, что внешняя муфта 30, 32 не проскальзывает до расширения кулачкового средства. .

Когда замедление вала 1 превышает порог торможения на средствах кулачковых 10, маховик 2 разрешается двигаться под углом по отношению к упорному элементу 15 и кулачковому действию шариков 12, как они перемещаются относительно до пандусов, определенных края выемки 13, 14, приводит к тому, маховик 2, чтобы переместить относительно далеко от упорного элемента 15 и пластиной 16 сцепления с втулкой 3 скольжения на валу 2 с нагрузкой в ​​4 пружины.Это приводит в действие средство 45 управления тормозом механически механически, заставляя средство регулирования давления, встроенное в средство 45 модуляции, изолировать средство 44 давления жидкости, прикладывающее тормоз, от тормоза 43, сбросить давление, приложенное к тормозу 43, и привести в действие насос 41. в эксплуатацию.

Когда кулачковое средство 10 расширилось, шарики 12 зацепляются со стойками 36, чтобы подтолкнуть промежуточный элемент 34 в осевом направлении, как показано на чертеже, в свою очередь, заставляя внутренние поверхности 33 и 31 сцепления зацепляться и влиять на расцепление наружная поверхность муфты 32 с лица муфты 30 путем дальнейшего осевым перемещением маховик 2 от сцепления пластины 16, но в настоящее время сопровождается эквивалентным осевым перемещением упорного элемента 15.

Поскольку диаметр делительной окружности муфты 31, 33 меньше диаметра муфты 30, 32, это снижает эффективный крутящий момент муфты 11 в сборе и, как следствие, позволяет маховику 2 перебегать вал 1 и подвергаться воздействию относительно небольшого тормозящего момента со стороны узла 11 сцепления, теперь образованного за счет зацепления поверхностей 31 и 33.

Поскольку крутящий момент, действующий на упорный элемент 15, передается через распорки 36, которые действуют как ведущие штифты, остается по существу постоянным, чистый крутящий момент узла 11 сцепления уменьшается по сравнению с нормальным значением крутящего момента, и крутящий момент сцепления, действующий на обгонной маховик 2, поэтому меньше, чем нормальный крутящий момент сцепления.

Когда скорость замедляющего маховика 2 снова совпадает со скоростью вала 1, кулачковое средство 10 отключается, и маховик 2 перемещается в осевом направлении относительно вала 1, чтобы вернуться в свое нормальное положение, при этом шарики 12 выходят из зацепления со стойками. 36. Во время этого обратного движения маховика 2 средство 45 модулятора управления тормозом, регулирующее давление, возвращается в исходное положение, при этом тормоз 43 снова приводится в действие давлением насоса 41. Поверхности 31 и 33 сцепления выходят из зацепления, и внешние поверхности 30, 32 сцепления снова входят в зацепление.Это восстанавливает нормальный крутящий момент муфты 11 в сборе, позволяя валу 2 ускорять маховик 2 со значительно большей скоростью, чем предыдущая скорость замедления обгонного маховика 2.

Теория и синтез высокоэффективного маховика с переменным эквивалентом Массовый момент инерции

[1] Нисиока, М. , Современное состояние кулачковых механизмов компенсации крутящего момента, Proc. 9-й Всемирный конгресс по теории машин и механизмов, Милан, Италия: стр. 713-717 (1995).

[2] Б.Демёленер, Дж. Де Шуттер, Синтез кулачков с регулируемой скоростью с инерционной компенсацией, Journal of Mechanical Design, Vol. 125, стр 593-601 (2003).

DOI: 10.1115 / 1.1582502

[3] Г. Шоучун, Д. Редекоп, Мех. Мах. Теория, Vo1. 27, No. 2, pp.121-130 (1992).

[4] Дунер Д. Б., Journal of Mechanical Design, Vol.119, стр 299-306 (1997).

[5] E. Galvagno, M. Velardocchia, A. Vigliani, Mech. Мах. Теория (2008), DOI: 10. 1016 / j. теория мехмач.

[6] A.