Определение расчетных параметров ротора инерционного накопителя энергии энергетическим методом

Ветренко В.И.

ООО «Звездный», Томск

Романова Т.И.

Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск

Ключевые слова: маховик, инерционный накопитель энергии, предел прочности, критическая угловая скорость, гироскоп, энергетический метод.

Аннотация. В статье рассматривается вопрос определения критической угловой скорости инерционного накопителя энергии, приводящей его к разрушению возникающими в нём силами при превышении предела прочности материала. Инерционные накопители энергии в своей конструкции содержат вращающие с большой скоростью маховики и могут применяться в рельсовом транспорте, гироскопических системах, в гибридных системах накопления энергии, в автомобилестроении. Особенно широкое применение маховики нашли в области гироскопических систем, где они вращаются с очень большой скоростью. Однако, при проектировании и расчётов на разрыв маховика, используются известные формулы допускаемых напряжений, не учитывающие такой геометрический параметр, как его ширина или толщина. В работе авторами получены расчётные формулы на основании равенства кинетической энергии и энергии упругой деформации маховика. Энергетический метод, применённый к решению задачи, позволил получить формулу, содержащую ширину маховика, которая ранее не присутствовала при расчётах. Произведённые вычисления показали, что вновь полученные формулы дают результат, лежащий в области значений, полученных из ранее известных формул, что позволяет их использовать в инженерных расчётах при проектировании маховиков.

Determination of calculation parameters of the rotor of an inertial energy storage accumulator by the energy method

Vetrenko V.I.

LLC «Zvezdny», Tomsk

Romanova T.I.

Tomsk State University of Architecture and Building, Tomsk

Keywords: flywheel, inertial energy storage device, ultimate strength, critical angular velocity, gyroscope, energy method.

Abstract. The article discusses the issue of determining the critical angular velocity of an inertial energy storage device, which leads to its destruction by the forces that arise in it when the material's strength limit is exceeded. Inertial energy storage devices contain high-speed flywheels and can be used in rail transport, gyroscopic systems, hybrid energy storage systems, and the automotive industry. Flywheels are particularly widely used in gyroscopic systems, where they rotate at very high speeds. However, when designing and calculating the breakage of a flywheel, well-known formulas for permissible stresses are used, which do not take into account such a geometric parameter as its width or thickness. In this work, the authors obtained calculation formulas based on the equality of kinetic energy and the energy of elastic deformation of the flywheel. The energy method applied to the problem solution allowed to obtain a formula containing the width of the flywheel, which was not previously present in the calculations. The calculations performed showed that the newly obtained formulas give a result lying in the area of values obtained from previously known formulas, which allows them to be used in engineering calculations when designing flywheels.