| мұнда: Fc – қарсылық күші, Н; υ – дененің жылдамдығы, м/с.
Егер жылдамдық алған денені қозғаушы күштен ажыратса, онда қарсылық күшіне қуат жұмсаудың қажеті болмайды. Бұл кезде қарсылық күшіне дене жинаған кинетикалық энергия жұмсалады. Алайда дененің жылдамдығы да төмендейді, соған сәйкес кинетикалық энергиясы да азаяды.
Дененің жоғалтқан жылдамдығына сәйкес келетін кинетикалық энергиясы:
 (4)
мұнда: υ1 – дененің жоғары жылдамдығы, м/с; υ2 – дененің төменгі жылдамдығы, м/с.
Дененің инерциялық қозғалысы кезінде қарсылық күшіне жұмсалған кинетикалық энергияның шамасы дененің жоғалған жылдамдығының кинетикалық энергиясына тең [3]:
 . (5)
Машиналардың дәстүрлі схемасында қозғалтқыш қуаты жылдамдықты ұстауға және қарсылық күшін жеңуге жұмсалады. Егер қарсылық күшін инерция қуатымен игеріп, қозғалтқыш қуатын тек кинетикалық энергия қорын жасауға пайдаланса, онда қозғаушы күштің қуаты 0,5 LnV есе өседі деген тұжырым бар [1, 2]. Сондықтан инерцияны пайдалану қозғалысқа жұмсалатын энергия шығынын азайтуға мүмкіндік береді.
Массалы дене үдеумен қозғалғанда ғана инерция жұмыс жасайды. Үдеу оң таңбалы болса, онда дене өзіне энергия жинайды, ал егер теріс таңбалы болса, онда жинаған энергиясын жұмыс жасауға жұмсайды.
Массалы дене теріс таңбалы үдеумен жүргенде оның кинетикалық энергиясы ағымдағы кинетикалық энергиясы мен қарсылық күшін игеруге жұмсаған энергиясының қосындысына тең [1, 2]:
 (6)
мұнда: 0,5·mϑ2 – дененің ағымдағы кинетикалық энергиясы;  – қарсылық күшіне жұмсаған энергиясы; m – дененің массасы, кг; ϑ – дененің ағымдағы жылдамдығы, м/с; R – қарсылық күштерінің теңәсерлі күші, Н; R – дененің жолы, м.
Дененің кинетикалық энергиясы азайса оның жылдамдығы төмендейді:
 (7)
Өз өсінде айналатын ауыр доңғалақты маховик дейді. Маховиктің көмегімен механикалық энергияны жинау және оны пайдалану ертеде басталған [1, 2].
Машиналарда және механизмдерде маховик жиі олардың жүрісін түзету үшін пайдаланылады. Көп жағдай маховик машинаның бас білігінің айналысының бірқалыпты болмауын түзейді. Ол үшін маховиктің инерттілігі жылдамдықты түзетуге жеткілікті болу керек, ал екінші жағынан маховик тым үлкен және ауыр болмау керек.
Соққы әрекетті машиналарда маховиктің инерциясы механикалық жұмысты орындауға пайдаланылады. Мұндай машиналарда маховиктің инерциясы жұмысшы жүрісте қозғалтқыштың бұрыштық жылдамдығын шекті шамаға дейін түсірмейтін болу керек.
Айналған маховик қоршаған ауаны да қозғалысқа келтіреді, оған энергия жұмсалады. Бұл шығынды немесе кедергіні аэродинамикалық деп атайды. Оның шамасы қоршаған ортаның тығыздығына байланысты болады. Маховикті қораппен қоршау шығынды 20% азайтады.
Диаметрі бірдей маховиктердің аэродинамикалық шығынын шеңберлік жылдамдықтарына тәуелді жуықтап келесі теңдеумен анықталады:
 (8)
мұнда: k – пропорциональдық коэффициенті; υ – маховиктің шеңберлік жылдамдығы, м/с.
Қораптың ішіндегі маховикке өзі айналатын жеңіл қорап кигізіп аэродинамикалық шығынды 4 есе азайтуға болады екен [1, 2].
Маховикті вакуум камерада айналдыру арқылы аэродинамикалық шығынды жоюға болады.
Маховиктің қатты айналысы кезінде оның материалына бұзу күші түседі. Маховик материалының кернеуі айналатын жұқа сақина формуласымен есептеледі. Маховик материалындағы кернеу келесі формуламен есептеледі [1, 2]:
 (9)
мұнда: ρ – маховик материалының тығыздығы, кг/м3; υ – маховик нүктесінің сызықтық жылдамдығы, м/с.
Үлкен жылдамдықпен айналатын маховикті статикалық және динамикалық теңгеруден өткізеді.
Маховиктің энергиясын оның айналу жылдамдығын көтеру арқылы күшейтуге болады. Алайда, маховиктің айналу жылдамдығын бұзу күші шектейді.
Қазіргі кезде маховик техникада кеңінен қолданылады. Ірі прокаттау стандарынан бастап, кішкентай сағаттардың балансиріне дейін, уатқыш және соғу машиналарында, үлкен айналым санды гироскоптарда. Бірақ бұл техникалардың барлығында маховикпен бірге негізгі қозғалтқыш жұмыс жасайды [4].
Маховик қозғалтқыш ретінде қысқа уақытта орындалатын технологиялық, көліктік операцияларды орындауға қолданылған.
Маховик іштен жанатын қозғалтқыштарда жаппай қолданылады және келесі функцияларды орындауға арналған:
1. Иінді біліктің айналуының бірқалыпты болмауын төмендету.
2. Бұрау моментін иінді біліктен беріліс қорабына беру.
3. Бұрау моментін стартерден иінді білікке беру.
Жалпы инерция энергиясын пайдалану тәжірибелерінен келесі қорытындылар жасауға болады:
Инерция энергиясын пайдалы жұмысқа пайдалану энергия шығынын азайтуға мүмкіндік жасайды.
Айнала қозғалатын массаның инерциялық қуатымен қатар, құлап ілгерілемелі қозғалатын массалардың да инерциялық энергиясын пайдалы жұмысқа пайдалану тәжірибелері бар.
Өз өсінде айналатын маховиктің инерциялық энергиясы негізінен қозғалтқыш энергиясына қосымша энергия көзі ретінде пайдаланған.
Маховикті дербес қозғалтқыш ретінде қысқа уақытта орындалатын технологиялық және көліктік операцияларды орындауға пайдаланған.
Үздіксіз жұмыс жасайтын маховикті қозғалтқыш әзірге жасалмаған. Бір маховикті қозғалтқыш тек үзіліспен жұмыс жасай алады. Сондықтан бірнеше маховикті пайдаланып үздіксіз жұмыс жасайтын инерциялық қозғалтқыш құру мүмкіндігі бар. Алайда, ол үшін келесі мәселелерді шешу керек болады: қозғалтқыш құратын маховиктер санын және олардың орналасу схемасын анықтау; маховиктерді жылдамдыққа келтіру схемасын құру; маховиктердің энергиясын алу схемасын құру; қозғалтқыштың есептеу әдістемесін құру.
Әдебиет
1. Н.В.Гулиа – Инерция – М:наука,1982.
2. Н.В. Гулиа – Накопители энергии –М.:Наука,1980.
3. Журнал «Наука и жизнь»,1973, №4, 17-23 с.
4. Д.Ш. Қосатбекова, Р.Т. Сахыбаев, Б.А. Қойайдаров. Инерциялық энергетикалық қондырғы құру мәселесі. «Ғылым және жаңашылдық -2013» тақырыбында магистранттар, докторанттар мен жас оқытушылардың республикалық ғылыми- практикалық конференциясының материалдары, ІІ том, 2013, 1-2 наурыз, Тараз қ-сы, 191-193 б.
Достарыңызбен бөлісу: |
