Вибродвижитель для перемещения по ферромагнитной поверхности

 

Изобретение относится к транспортным средствам, в которых двигателем является вибратор. Вибродвижитель содержит полый корпус в виде немагнитного диска, установленного на ферромагнитной поверхности с возможностью качения, источник электрических импульсов и генератор механических колебаний, который шарнирно подвешен на горизонтальной оси корпуса с возможностью качания в перпендикулярной плоскости. Генератор выполнен в виде помещенных в цилиндрический немагнитный корпус двух кольцевых соосных катушек с обмотками, ферромагнитного цилиндрического сердечника, установленного концентрично в осевых отверстиях катушек и упругозакрепленного между двумя цилиндрическими пружинами. Источник электрических импульсов соединен с обмотками катушек через дистанционное контактное устройство с возможностью раздельного подключения катушек. Корпус вибродвижителя частично заполнен магнитной жидкостью до контактирования поверхности последней с кожухом генератора механических колебаний. Изобретение направлено на снижение энергозатрат при перемещении и упрощение конструкции. 2 ил.

Изобретение относится к транспортным средствам с нетипичными двигателями, в частности к транспортным средствам, в которых движителем является вибратор.

Известен движитель транспортного средства, содержащий шарнирно установленные горизонтальные платформы, соединенные с колебательным приводом и опирающиеся на пластинчатые упругие опорные элементы, расположенные в параллельных поперечных плоскостях под углом к вертикали /см. а.с. СССР N 1421598, кл. B 62 D 57/02, 1988 г./.

Недостатками данного устройства являются предельная сложность конструкции, низкая надежность, а также необходимость значительных энергозатрат на виброперемещение.

Известен также импульсный движитель самоходных машин, содержащий инерционный привод, выполненный в виде блока двигателей, роторы которых кинематически связаны между собой посредством шестерен с дебалансами, смонтированных в общем корпусе, соединенном с рамой транспортного средства через пружину, а с ведущими колесами - при помощи храпового механизма /см. а.с. СССР N 589150, кл. B 62 D 57/00, 1978 г./.

Недостатками данного движителя также являются значительная сложность и громоздкость конструкции, низкая надежность, а также значительные энергозатраты для питания блока двигателей со значительной кинематической и динамической нагрузкой на выходных валах.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является движитель транспортного средства, содержащий полый корпус с размещенным внутри него генератором плоских направленных механических колебаний, состоящим из установленных на оси с возможностью качания маховиком и инерционной массой, кинематически связанных через кривошипно-шатунные механизмы с приводным валом двигателя /см. а.с. СССР N 522095, кл. B 62 D 57/02, 1976 г./ и принятый за прототип.

Недостатками данного устройства, принятого за прототип, являются значительная сложность, громоздкость, низкая надежность конструкции, что объясняется наличием специального двигателя и дебалансов, соединенных с помощью нелинейных кинематических связей. Указанное обстоятельство, а также сам принцип работы движителя, предусматривающий его подпрыгивание над поверхностью грунта, обуславливают необходимость значительных энергозатрат на виброперемещение при сравнительно низкой интенсивности последнего.

Сущность изобретения заключается в разработке устройства, реализующего режим вибрационного перемещения за счет создания однонаправленного тягового усилия при несимметричном действии сил сопротивления движению, обусловленных магнитным взаимодействием движителя с ферромагнитной поверхностью в течение полного периода действия вибрационного возмущения.

Технический результат - упрощение конструкции движителя и повышение его надежности, а также снижение энергозатрат на виброперемещение.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном вибродвижителе для перемещения по ферромагнитной поверхности, включающем полый корпус с размещенным внутри него генератором плоских направленных механических колебаний, особенность заключается в том, что корпус выполнен в виде немагнитного диска, установленного на ферромагнитной поверхности с возможностью качения, а генератор механических колебаний шарнирно подвешен на горизонтально расположенной оси корпуса с возможностью свободного качания в перпендикулярной оси корпуса плоскости и выполнен в виде помещенных в цилиндрический немагнитный герметичный кожух двух кольцевых соосных катушек с обмотками, ферромагнитного цилиндрического сердечника, установленного концентрично в осевых отверстиях катушек и упруго закрепленного между двумя цилиндрическими пружинами, а также источника электрических импульсов, соединенного с обмотками катушек через дистанционное контактное устройство с возможностью раздельного подключения катушек, при этом корпус вибродвижителя частично заполнен магнитной жидкостью до контактирования поверхности последней с кожухом генератора механических колебаний.

На чертежах cхематично изображено предлагаемое устройство: на фиг. 1 - общий вид с поперечным разрезом; на фиг. 2 - вид слева на фиг. 1 с поперечным разрезом.

Вибродвижитель для перемещения по ферромагнитной поверхности 1 содержит полый корпус, выполненный в виде немагнитного диска 2, установленного на ферромагнитной поверхности 1 с возможностью качения, а также размещенный внутри корпуса 2 генератор плоских направленных механических колебаний, шарнирно подвешенный с помощью двух тяг 3, 4 на горизонтально расположенной оси 5 корпуса 2 с возможностью свободного качания в перпендикулярной оси 5 корпуса 2 плоскости и выполненный в виде помещенных в цилиндрический немагнитный герметичный кожух 6 с перпендикулярной оси 5 корпуса 2 продольной осью двух кольцевых соосных катушек 7, 8 с обмотками 9, 10, отодвинутых друг от друга в осевом направлении, ферромагнитного цилиндрического сердечника 11, установленного концентрично в осевых отверстиях катушек 7, 8 и упруго закрепленного между двумя цилиндрическими пружинами 12, 13, и источника электрических импульсов 14, соединенного с обмотками 9, 10 катушек 7, 8 через дистанционное контактное устройство 15 с возможностью раздельного подключения катушек 7, 8. При этом наружные концы пружин 12, 13 закреплены на дисковых упорах 16, 17 с помощью гаек 18, 19, а корпус 2 вибродвижителя частично заполнен магнитной жидкостью 20 до контактирования поверхности последней с кожухом 6 генератора механических колебаний. Конструкция источника электрических импульсов 14 с дистанционным контактным устройством 15 для раздельного подключения катушек 7, 8 подробно не раскрыта, так как эти устройства стандартны, широко известны и применены здесь по своему прямому назначению без предъявления к ним каких-либо специфических требований. В качестве дистанционного контактного устройства 15 в данном конкретном случае применен магнитоуправляемый контакт /геркон/, переключающийся от приближаемого снаружи корпуса 2 постоянного магнита.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Генератор плоских направленных механических колебаний, заключенный в цилиндрический кожух 6, шарнирно подвешен на оси 5 диска 2 с возможностью качания, плавая при этом в магнитной жидкости 20. Поэтому при качении диска 2 по поверхности 1 генератор /цилиндр 6/ сохраняет все время горизонтальное положение. Пусть контакты дистанционного контактного устройства 15 замкнуты так, что к источнику электрических импульсов 14 подключена правая на фиг. 1 катушка 8 с обмоткой 10. В первый полупериод времени при подаче в катушку 8 импульса тока ферромагнитный сердечник 11 втягивается в катушку 8, то есть движется вправо на фиг. 1, пружины 12, 13 деформируются. Согласно закону сохранения количества движения системы /явление отката орудия при выстреле/ весь генератор колебаний в цилиндрическом кожухе 6 стремится сместиться относительно корпуса 2 влево, прикладывая к центру диска 2 через тяги 3, 4 и ось 5 направленный влево импульс силы, стремящийся катить диск 2 влево. Однако магнитный поток катушки 8 замыкается через магнитную жидкость 20 и ферромагнитную поверхность 1. При этом диск 2 прижимается к поверхности 1, резко увеличивается нормальное давление, а следовательно, и момент сопротивления движению /момент трения качения/, поэтому в данный полупериод времени диск 2 не будет катиться влево по поверхности 1. Bo второй полупериод времени, когда импульс тока с источника 14 в катушку не подается, пружины 12, 13 возвращают ферромагнитный сердечник 11 в исходное положение влево, генератор в кожухе 6 и соответственно весь корпус 2 стремятся сместиться вправо, тока в катушке и соответственно магнитного потока нет, нормальное давление и соответственно момент трения качения диска 2 малы, поэтому в данный полупериод диск 2 будет катиться по поверхности 1 вправо. При непрерывной подаче в катушку 8 от источника 14 последовательности импульсов тока происходит однонаправленное интенсивное качение диска 2 вправо. При этом жидкость 20 заставляет генератор в цилиндрическом кожухе 6 постоянно сохранять горизонтальное положение, то есть горизонтальное направление оси, устраняет возможность его качания на оси 5 после импульсного возмущения. При необходимости обратного качения вибродвижителя, то есть влево на фиг. 1, к немагнитному диску 2 в зоне расположения контактного устройства 15 подносится постоянный магнит, магнитоуправляемый контакт переключается в другое положение, при котором источник тока 14 замыкается на левую катушку 7 с обмоткой 9, после чего процесс подачи импульсов тока повторяется.

Очевидно, что предложенное устройство характеризуется по сравнению с известными простотой конструкции полным отсутствием сложных и низконадежных кинематических узлов. Здесь исключены двигатель вращения, вращающиеся массы и маховики со значительными моментами инерции, сложные кинематические устройства, также обуславливающие значительный расход мощности, использован режим движения в виде чистого качения без подпрыгивания и фазы полета. Это позволяет предельно снизить энергозатраты на виброперемещение и увеличить интенсивность движения при тех же затратах мощности.

Формула изобретения

Вибродвижитель для перемещения по ферромагнитной поверхности, включающий полый корпус с размещенным внутри него генератором плоских направленных механических колебаний, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде немагнитного диска, установленного на ферромагнитной поверхности с возможностью качения, а генератор механических колебаний шарнирно подвешен на горизонтально расположенной оси корпуса с возможностью свободного качания в перпендикулярной оси корпуса плоскости и выполнен в виде помещенных в цилиндрический немагнитный герметичный кожух двух кольцевых соосных катушек с обмотками, ферромагнитного цилиндрического сердечника, установленного концентрично в осевых отверстиях катушек и упруго-закрепленного между двумя цилиндрическими пружинами, а также источника электрических импульсов, соединенного с обмотками катушек через дистанционное контактное устройство с возможностью раздельного подключения катушек, при этом корпус выбродвижителя частично заполнен магнитной жидкостью до контактирования поверхности последней с кожухом генератора механических колебаний.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2