Назначение маховика в машине

Маховик служит для уменьшения колебаний величины угловой скорости ведущего звена, уменьшения угловых ускорений и, в конечном итоге, инерционных воздействий. Этот эффект, называемый кинематическим, тем больше, чем больше момент инерции маховика. Кинематический эффект легко обнаруживается, если выразить из последней формулы , откуда видно, что, при прочих равных условиях, чем больше , тем меньше , то есть тем меньше разность между и . Это значит, что действительно, при более массивном маховике более плавно изменяется угловая скорость входного звена.

Кинематический эффект маховика тесно связан с динамическим эффектом, который заключается в том, что маховик выступает как аккумулятор кинетической энергии. Он накапливает кинетическую энергию, принимая на себя часть избыточной работы, в те промежутки времени, когда возрастает его угловая скорость. Иначе эта энергия тратилась бы на разгон машины. При уменьшении угловой скорости маховик отдаёт часть накопленной энергии, помогая движущим силам выполнять полезную работу и препятствуя существенному уменьшению угловой скорости.

В качестве примера рассмотрим функционирование ма-шины ударного действия в течение одного цикла установившегося движения (рис. 6.10). На главный вал машины (входное звено) действуют постоянный по величине приведённый момент движущих сил , показанный на графике горизонтальной прямой в положительной области, и переменный приведённый момент сил сопротивления , показанный в отрицательной области. Для удобства рассуждений перебросим условно в отрицательную область графика.

На участке 0 – 1 цикла движения момент сопротивления не действует, а движущий момент выполняет положительную работу, которая целиком переходит в избыточную, причём, здесь (на графике она показана в виде заштрихованной области). Эта работа переходит в кинетическую энергию машины, увеличивая скорости движения её элементов, в том числе и маховика. На участке 1 – 2 движущий момент продолжает действовать, но к нему добавляется момент сопротивления, который в несколько раз превышает движущий. В результате одновременного действия моментов совершается избыточная работа, которая из-за превосходства момента сопротивления над движущим имеет отрицательный знак, то есть . Естественно, что при таком соотношении моментов машина не могла бы преодолеть силы сопротивления, или пришлось бы устанавливать такой приводной электродвигатель, который развивал бы движущий момент, равный максимальному моменту сопротивления. Причём, бóльшую часть цикла двигатель бы работал вхолостую. Однако с помощью маховика, за счёт кинетической энергии, накопленной им на участке положительной избыточной работы, машина легко преодолевает силы сопротивления на участке 1 – 2, имея двигатель небольшой мощности. Без маховика такая машина не могла бы работать.

Кроме рассмотренной функции, маховик выполняет также задачу вывода механизма машины из неопределённых (мёртвых) положений, когда за счёт своей энергии вращения он вынуждает главный вал машины вращаться в ту же сторону, в которую он вращался до этого положения.