Усилитель мощности
Изобретение относится к машиностроению. Усилитель мощности состоит из вала 1 с центральным колесом 2, входящим в зацепление с планетарным колесом 3. Планетарное колесо 3 закреплено на полом валу 5, установленном с возможностью вращения в корпусе водила 7. На полом валу 5 закреплено колесо 8, входящее в зацепление с колесом 9 одинакового диаметра. Колесо 9 закреплено на втором полом валу 6. В полостях валов 5 и 6 установлены валы 10, 11 с закрепленными дебалансными массами 12, 13, зацепляющимися между собой колесами 14, 15 одинакового диаметра и коническими колесами 16. Конические колеса 16 зацеплены с равными по диаметру коническими колесами 17, закрепленными в корпусе водила 7. Дебалансные массы 12 и 13 закреплены на валах 10 и 11 таким образом, чтобы центробежная сила имела одно направление в плоскости вращения водила перпендикулярно его радиусу. Под действием рабочей силы водило начинает вращение. Устойчивая работа будет при вращении водила 7 в сторону вращения центрального колеса 2. Мощность приводного двигателя при равномерном движении водила 7 будет определяться только силами трения вращения валов 5, 6, 10, 11. Технический результат - уменьшение величины трения. 6 ил.
Усилитель мощности относится к области механики.
Известен двухзальный дебалансный вибратор, состоящий из приводного и промежуточного валов, установленных с возможностью вращения в корпусе с закрепленными на них колесами, входящими в зацепление, и дебалансными массами, установленными из расчета получения центробежной силы, переменной по величине и направлению по одной линии ее действия, недостатком которого является то, что центробежная сила меняет направление действия. [1, 2].
Наиболее близким решением технической задачи является дифференциальный планетарный механизм, состоящий из вала с центральным колесом, на полом валу которого диаметрально закреплены роторы с расточками, в которых установлены тела с возможностью свободного движения с первоначальным дебалансом массы со стороны открытой торцовой стенки расточки. Тела парами соединены тягами с возможностью их взаимного перемещения в роторе и полом валу планетарного колеса. Скользящий контакт входит в контакт с внутренней поверхностью водила, выполненной из участков, соответствующих траекториям движения скользящего контакта, обеспечивая ускоренное и замедленное движение тел от центра и ускоренное и замедленное движение их к центру[3].
Недостатком этого устройства является наличие сил трения скольжения скользящего контакта о внутреннюю поверхность водила, что требует увеличения мощности привода.
Целью предлагаемого изобретения является уменьшение величины силы трения.
Поставленная цель достигается тем, что в дифференциальном планетарном механизме, состоящем из вала с центральным колесом, входящим в зацепление с планетарным колесом, закрепленным на полом валу, установленном с возможностью вращения в корпусе, согласно предлагаемому изобретению на полом валу закреплено колесо, входящее в зацепление со вторым колесом такого же диаметра, закрепленным на втором полом валу, в полостях валов установлены с возможностью вращения валы с закрепленными колесами, входящими парами в зацепление, дебалансными массами, установленными из расчета получения центробежной силы одного направления и коническими колесами, входящими в зацепление с коническими колесами, закрепленными в корпусе водила.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 изображен поперечный разрез усилителя мощности; на фиг.2 - график центробежных сил на валах с дебалансными массами и их суммарная сила на двух валах; на фиг.3 - график центробежных сил при вращении полого вала и их суммарная сила; на фиг.4 - график центробежной силы, действующей на один полый вал; на фиг.5 - графическое сложение центробежных сил, действующих на водило; на фиг.6 - график рабочей силы.
Усилитель мощности состоит из вала 1 с закрепленным на нем центральным колесом 2, входящим в зацепление с планетарным колесом 3, вал 4 которого соединен с одним из полых валов 5, 6, установленных с возможностью вращения в корпусе водила 7, с закрепленными на них входящими в зацепление колесами 8, 9 одинакового диаметра, а в полостях валов установлены с возможностью вращения валы 10, 11 с закрепленными на них дебалансными массами 12, 13, установленными из расчета получения центробежной силы одного направления в плоскости вращения водила перпендикулярно его радиусу колесами 14, 15 одинакового диаметра, входящими между собой в зацепление и коническими колесами 16, входящими в зацепление с коническими колесами 17, одинаковых диаметров, закрепленных в корпусе водила 7.
Устройство, согласно предлагаемому изобретению, работает следующим образом. При вращении вала 1 с центральным колесом 2 вращается планетарное колесо 3 вместе с полым валом 5, а через колеса 8 и 9 вращается второй полый вал 6 в противоположном направлении и оба увлекают за собой конические колеса 16, которые, обегая неподвижные конические колеса 17, вращают валы 10, которые через колеса 8, 9 вращают второй вал 11 и вместе с ними вращаются дебалансные массы 12, 13 одновременно в двух плоскостях с разным направлением вращения, при этом вначале вращения дебалансных масс 12, 13 водило 7 остается неподвижным. При вращении валов 10, 11 дебалансные массы 12, 13 создают центробежные силы, определяемые по формуле
Рцбi=mw2r, где
M - масса дебаланса;
w - угловая скорость их вращения;
r - радиус до центра массы дебаланса.
График центробежной силы на одном валу представляет окружность с радиусом Рцбi, а так как дебалансные массы вращаются в противоположных направлениях, то суммарная центробежная сила будет иметь график в виде синусоиды, см. фиг.2. Дебалансные массы 12, 13 также вращаются вместе с полыми валами 5, 6 что создает центробежные силы, определяемые по формуле:
Рцбi=sin α mw2r, где
α - угол поворота радиуса дебалансных масс при их вращении на валу 10.
График центробежных сил будет выглядеть в виде синусоиды, см. фиг.3. Обе центробежные силы Рцбi и Рцбi изменяют направление в плоскости вращения полого вала, и их суммарная сила изображена на фиг.4. Так как полые валы 5, 6 вращаются в противоположных направлениях, то центробежные силы, действующие на каждый вал, имеют разное направление, см. фиг.5, следовательно, рабочая сила будет равна сумме векторов сил, направленных в одну сторону, график которой представлен на фиг.6. Так как полые валы 5, 6 синхронно вращаются с валами 10, 11, то дебалансные массы 12, 13 будут вращаться с одной стороны, что обеспечивает центробежную рабочую силу одного направления. Под действием рабочей силы водило 7 начнет вращение, которое может совпадать с направлением вращения центрального колеса 2, или вращаться в обратном направлении в зависимости от направления рабочей силы. Вращение водила 7 в обратном направлении центрального колеса 2 не устойчиво, так как увеличение нагрузки на вал водила 7 уменьшит скорость его вращения, что приведет к уменьшению скорости вращения планетарного колеса 3 и дебалансных масс, а это приведет к уменьшению величины рабочей силы и в конечном счете к остановке водила 7. Устойчивая работа будет при вращении водила 7 в сторону вращения центрального колеса 2, так как уменьшение скорости вращения водила 7 приводит к увеличению скорости вращения планетарного колеса 3, а вместе с ним и скорости вращения дебалансных масс, что вызовет увеличение рабочей силы, действующей на водило 7, что будет способствовать увеличению скорости его вращения. Рабочей силе Р будет противодействовать сила трения вращения водила 7 и сила рабочего механизма, и при их равенстве водило 7 будет вращаться равномерно. Рабочюю силу создают центробежные силы, которые направлены перпендикулярно движению дебалансных масс, а как известно, такие силы не передаются на приводной двигатель, а передаются только силы трения, и, следовательно, мощность приводного двигателя при равномерном движении водила 7 будет определяться только силами трения вращения полых валов 5, 6 и валов 10, 11 и определяется по формуле:
Рк, где к - коэффициент трения.
Мощность на валу 1 будет определяться по формуле
Nпр=РкVк, где
Vк - линейная скорость обода центрального колеса 2.
Мощность на валу водила будет определяться по формуле
N=PVв, где
Vв - линейная скорость вращения водила 7.
Линейная скорость вращения водила Vв может быть больше линейной скорости вращения обода центрального колеса, так как радиус водила больше радиуса центрального колеса, а следовательно, мощность на валу водила 7 будет значительно больше на валу центрального колеса.
Предлагаемое изобретение может быть применено в качестве редуктора с увеличением передаваемой мощности для получения электроэнергии без сжигания известных видов энергоносителей, с запуском от постороннего двигателя и передачей части полученной энергии на приводной двигатель при работе.
Литература
1. Н.И.Колчин "Механика машин", издательство "Машиностроение", Лениздат, 1971 г. УЮК 534/534, 0025. стр.530-532.
2. В.Н.Стогов, Д.С.Плюхин, Г.П.Ефимов "Погрузо-разгрузочные работы", издательство "Транспорт". М., 1977 г. УЮК 656,212,6:621,86. стр.239-265.
3. Патент №2180065 "Дифференциальный планетарный механизм".
Усилитель мощности, состоящий из вала с центральным колесом, входящим в зацепление с планетарным колесом, закрепленным на полом валу, установленном с возможностью вращения в корпусе водила, установленного с возможностью вращения в корпусе, отличающийся тем, что на полом валу закреплено колесо, входящее в зацепление с колесом одинакового диаметра, закрепленным на втором полом валу, а в полостях валов установлены с возможностью вращения валы с закрепленными дебалансными массами таким образом, чтобы центробежная сила имела одно направление в плоскости вращения водила перпендикулярно его радиусу, колесами одинакового диаметра, входящими между собой в зацепление, и коническими колесами, входящими в зацепление с равными по диаметру коническими колесами, закрепленными в корпусе водила.
