В статье представлен расчет основных характеристик маховика, таких как критическаяскорость вращения маховика и момент сопротивления. Была создана 3D-модель маховика, включающая параметрический расчет характеристик маховика. При изменении наружного радиуса маховика происходит перерасчет момента сопротивления.The article provides calculation of the main flywheel characteristics, such as the critical flywheel speed and the moment of resistance. A 3D flywheel model was created, including a parametric recalculation of its characteristics. The reduction of the outer radius of the flywheel takes place the recalculation of the moment of resistance

Bergmann, Carsten

Zerres, Klaus

RWTH Publications

Early manifestations of polycystic kidney disease

Индыгашева, Н. С.

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

Инженерия для освоения космоса  52  2. Акимова Т.Е. Информационная поддержка жизненного цикла бортовых информационно-управляющих систем авиационного применения // Вестник СГАУ. – 2012. – №  5 (36). – С. 288–291. 3. СТП 154-171-2008. Стандарт предприятия. Система менеджмента качества. Управление проектированием. Организация и технология электрического проектирования КА и его составных частей. 2008 г. – 38 с. 4. СТП 154-172-2012. Стандарт предприятия. Система менеджмента качества. Управление проектированием. Проектирование и разработка конструкции космического аппарата, его составных частей и контрольно-измерительной аппаратуры. – 2008 г. – 38 с. 5. Интегрированная система проектирования и испытаний единой трехмерной сети электрических интерфейсов космических аппаратов, ИС БКС. Описание системы 643.59502470.00008-01 13 01. – Санкт-Петербург, 2012. – 20 с.    РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАХОВИКА ПАРАМЕТРИЧЕСКИМИ СРЕДСТВАМИ T-FLEX Индыгашева Н.С.1 Научный руководитель: Костюченко Т.Г., доцент, к.т.н. 1Национальный исследовательский Томский политехнический университет 634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30 E-mail: inelyas0810@mail.ru  CALCULATION OF THE MAIN CHARACTERISTICS OF THE FLYWHEEL BY THE PARAMETRIC MEANS OF T-FLEX Indygasheva N.S.1 Scientific Supervisor: Associate Prof., PhD, Kostyuchenko T.G. 1Tomsk Polytechnic University Russia, Tomsk, Lenin ave., 30, 634050 E-mail: inelyas0810@mail.ru  В статье представлен расчет основных характеристик маховика, таких как критическая скорость вращения маховика и момент сопротивления. Была создана  3D-модель маховика, включающая параметрический расчет характеристик маховика.  При изменении наружного радиуса маховика происходит перерасчет момента сопротивления.  The article provides calculation of the main flywheel characteristics, such as the critical flywheel speed and the moment of resistance. A 3D flywheel model was created, including a parametric recalculation of its characteristics. The reduction of the outer radius of the flywheel takes place the recalculation of the moment of resistance.  Маховик является важной деталью гиродина. Вся конструкция гиродина зависит от габаритных размеров маховика. Поэтому важно точно рассчитать характеристики маховика. Важнейшими характеристиками маховика являются критическая угловая скорость и момент сопротивления. Расчеты характеристик проводились автоматически в Редакторе переменных системы T-Flex CAD. Критическая скорость определяется выражением:     2()41211 JmJmJmk  где α, β, γ – коэффициенты влияния; m – масса маховика;  J – момент инерции маховика. Коэффициенты влияния зависят от способа установки маховика. В нашем случае маховик установлен консольно (рис. 1), тогда α, β и γ будут определяться выражениями CAD, CAE, CAM и PLM системы для разработки космической техники  53  ,2313,213,233132JEbJEbaJEbJEaJEbJEba где a – расстояние между опорами; b – длина консоли; E – модуль упругости I рода;  J1 – момент инерции сечения вала между опорами; J2 – момент инерции сечения вала консоли. )(05,0 4421 dн ddJJ   где dн, dв – наружный и внутренний диаметр вала соответственно [1].   Рис. 1. Консольная установка маховика  На рис. 2 приведен расчет критической угловой скорости вращения маховика в Редакторе переменных.    Рис. 2. Расчет критической угловой скорости вращения маховика  Критическая угловая скорость вращения маховика составила 11226,2 об/мин, что больше рабочей скорости вращения маховика, равной 10000 об/мин.  Момент сопротивления Мс влияет на количество потребляемой энергии, величину возмущающего воздействия и на динамику управляемого объекта. Величина Мс зависит от скорости и содержит две составляющие: ,паc MМM    где Ма – момент аэродинамического сопротивления; Мn – момент трения шарикоподшипников На момент аэродинамического сопротивления большое влияние имеет тип газовой среды, характер течения газа у поверхности маховика, геометрическая форма и размер маховика, степень разряжения среды в гермокамере, чистота поверхности маховика и его угловая скорость вращения [1]. Инженерия для освоения космоса  54  Момент аэродинамического сопротивления определяется по формуле: 2ф2 Га аM С       , где   – плотность окружающей среды; Са – аэродинамический коэффициент; Гф – геометрический фактор, значение которого зависит от геометрической формы и размеров маховика. Геометрический фактор зависит от геометрической формы и размеров маховика. Существует несколько различных форма маховика и для каждой существует своя формула для расчета геометрического фактора. В нашем случае маховик имеет форму, представленную на рис. 3.     Рис. 3. Форма маховика  Ниже приведена формула для расчета геометрического фактора для спроектированного маховика. 5 5 5 5 5 54 4 0 2 2 1 0ф 02 2 21Гcos 5 5R r r r r rR H r h              Момент трения шарикоподшипника состоит из следующих составляющих: момента трения качения шариков с наружным и внутренними кольцами; момента трения скольжения шариков с кольцами; момента трения скольжения шариков с сепаратором и сепаратора с центрирующим кольцом; момента, вызываемого сопротивлением движению смазки.  Момент трения шарикоподшипника приближенно определяется эмпирической зависимостью: 00ш1, 25п тр rDM M k Fd       , где  М0 – момент трения ненагруженного шарикоподшипника; D0 – диаметр окружности, проходящей через центры шариков; dш – диаметр шариков; 005,0001,0 трk  см – коэффициент трения качения; Fr – радиальная нагрузка [1]. Параметрические возможности T-Flex CAD позволяют включать в 3D-модель или чертеж расчет характеристик проектируемой конструкции, зависящих от ее геометрических размеров. Это очень эффективно при проектировании маховика, т. к. с изменением наружного радиуса перестраивается 3D-модель и одновременно в Редакторе переменных пересчитывается значение момента сопротивления маховика, зависящей от его наружного радиуса. На рис. 4 представлен расчет момента сопротивления в Редакторе переменных для двух маховиков с разными значениями наружного радиуса.   

Calculation of the main characteristics of the flywheel by the parametric means of T-Flex

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

RWTH Publications

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University