发动机飞轮齿圈的失效分析

45钢制发动机飞轮齿圈在使用了约2 000 h时发生断齿故障。为了揭示断齿的原因,对失效的飞轮齿圈进行了宏观检验、金相检验、化学成分分析和硬度检测。结果表明,飞轮齿圈断齿的主要原因是齿根处未被感应淬火和齿根圆半径偏小,前者导致由于产生拉应力而大大降低齿根处的弯曲疲劳强度,后者加剧了齿根处的应力集中,导致裂纹的萌生。通过加大齿根角和改进感应淬火装置,飞轮齿圈的断齿问题已得到解决。

多环过盈配合复合材料飞轮应力和位移分析

储能飞轮由轮毂和多环复合材料轮缘组成,飞轮旋转时轮毂和轮缘既受到离心力作用,同时又受到内外界面压力的作用,且不同转速下界面压力不断变化,使得分析计算由静止到最大工作转速的不同工况,以及飞轮上不同径向位置的应力非常复杂。本工作在平面应力下分别推导了各向异性材料轮缘在离心力作用下和受内外压力作用下的应力和位移解析式,进而采用叠加原理可计算飞轮在不同转速工况、径向不同位置的应力和位移,简化了应力和位移求解过程,可用于飞轮环间过盈量的确定、强度校核和极限转速计算等设计与分析。应用这种方法对一个实际飞轮进行了分析,并绘制了应力和位移曲线。

高速储能飞轮转子芯轴-轮毂连接结构优化设计

针对储能25 MJ的金属芯轴-轮毂-复合材料轮缘飞轮转子的结构设计问题,本文探讨了芯轴-轮毂-复合材料轮缘连接部位的应力和变形特性。利用有限元分析软件,求解了芯轴-轮毂结构应力和变形,分析了自适应法兰变形规律,优化了销钉孔形状、位置以及芯轴结构,提出了椭圆销钉孔新结构。有限元分析结果表明,在额定转速24000 r/min下,飞轮芯轴-轮毂结构整体最大应力由734.23 MPa降低为487.28 MPa,显著提高了整体结构的强度安全裕度。

车用飞轮电池结构设计中的几个关键问题

讨论了车用飞轮电池材料的选取、飞轮寿命的计算、飞轮各部分在离心力和陀螺力矩的作用下的变形等问题，并根据变形，对飞轮的轮环、轴与盘环、锥环及其上的三个支撑环、ＰＥＳ环等的设计作了重点介绍。

储能飞轮系统纤维混杂复合材料多层轮缘设计

为适应大型储能飞轮轮缘径向抗拉极限强度要求高的要求，本文采用碳纤-玻纤混杂复合材料多层轮缘结构，通过调整碳纤-玻纤混杂混杂比及各层厚度进行应力应变设计，能降低材料的径向强度要求，该设计和分析思路可用于轮缘的分析与设计。