Тяговая вибромашина

Изобретение относится к механическим движителям, предназначенным для преобразования энергии вращательного движения в энергию поступательного движения. Тяговая вибромашина содержит приводной двигатель на основании, упругую и демпфирующую связи между основанием и рамой машины. На основании закреплены четыре вибровозбудителя, каждый из которых связан конической зубчатой передачей с приводным двигателем. Корпус вибровозбудителя содержит установленный на шарнирных опорах входной вал, в котором перпендикулярно его оси на двух шарнирах размещена ось сателлитов. На концах оси сателлитов жестко закреплены две неуравновешенные массы, центр тяжести которых находится на определенном расстоянии от оси сателлитов и оси входного вала. На оси сателлитов симметрично от входного вала размещены два конических зубчатых сателлита, находящихся в зацеплении с конической шестерней, установленной неподвижно на корпусе вибровозбудителя. Число зубьев конической шестерни равно числу зубьев конических зубчатых сателлитов, один из которых установлен шарнирно, а другой жестко закреплен на оси сателлитов. Неуравновешенные массы в каждом вибровозбудителе установлены синфазно и оппозитно друг к другу. Достигается получение пульсирующей силы тяги одного направления и приложенной к единому основанию. 5 ил.

 

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано для перемещения объектов по поверхности земли, над и под водой, в воздушном пространстве.

Известна тяговая машина - железнодорожный локомотив, где на платформе шарнирно закреплены металлические колеса, на которые передается крутящий момент от двигателя через электротрансмиссию, при этом колеса контактируют с металлическими рельсами. За счет трения между рельсами и нагруженными весом колесами крутящий момент на колесах преобразуется в силу тяги на платформе [Пойда А.А. Механическое оборудование тепловозов. - М., 1987, стр.7]. Недостаток этой тяговой машины заключается в необходимости иметь сложную электротрансмиссию двигатель-генератор-двигатель, что ведет к снижению КПД при разгоне и подъеме локомотива в гору.

Известна также тяговая машина - газовая турбина, в которой сила тяги, как реактивная сила, возникает при истечении газа или другого рабочего тела из некоторого рабочего объема через отверстие - сопло в окружающее пространство [Физические эффекты в машиностроении. Справочник. - М. - 1993. - Стр.59]. Недостатки этой тяговой машины - сложность конструкции и необходимость компенсации расхода газа через сопло для сохранения величины силы тяги.

Наиболее близким по технической сути к предлагаемому изобретению является лопастной винт, который преобразует энергию вращательного движения в энергию поступательного движения - работу силы тяги [Физические эффекты в машиностроении. Справочник. - М. - 1993. - Стр.24]. Недостатком лопастного винта являются потери энергии за счет трения и лобового сопротивления при вращении лопастей в рабочей среде (вода, воздух).

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении пульсирующей силы тяги одного направления и приложенной к единому основанию. Для достижения указанного результата в предлагаемой тяговой вибромашине на основании установлены четыре вибровозбудителя и приводной двигатель, вал которого связан с входными валами вибровозбудителей конической зубчатой передачей, при этом основание посредством упругой и демпфирующей связей соединено с рамой машины, а в корпусе вибровозбудителя на двух опорах шарнирно установлен входной вал, в котором перпендикулярно его оси размещена ось сателлитов, на концах которой жестко закреплены две неуравновешенные массы, центр тяжести которых находится на определенном расстоянии от оси сателлитов и от оси входного вала вибровозбудителя, при этом два конических зубчатых сателлита расположены на оси сателлитов симметрично от входного вала вибровозбудителя и входят в зацепление с конической шестерней, закрепленной неподвижно на корпусе вибровозбудителя и имеющей число зубьев, равное числу зубьев конических зубчатых сателлитов, причем один из сателлитов установлен шарнирно на оси сателлитов, а другой закреплен жестко на этой оси, при этом неуравновешенные массы в каждом вибровозбудителе установлены синфазно и оппозитно друг к другу.

Предложенная тяговая вибромашина иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5.

На фиг.1 показан вибровозбудитель в разрезе.

На фиг.2 - траектория центра тяжести неуравновешенной массы за один оборот входного вала вибровозбудителя.

На фиг.3 - вибромашина в сборе с основанием, приводным двигателем и вибровозбудителями.

На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.

На фиг.5 - разрез В-В на фиг.3.

Тяговая вибромашина содержит четыре вибровозбудителя (фиг.1), каждый из которых имеет корпус 1, где на двух шарнирных опорах 2 установлен входной вал 3, в котором перпендикулярно его оси на двух шарнирах 4 размещена ось сателлитов 5.

На концах оси сателлитов 5 жестко закреплены две неуравновешенные массы 6, центр тяжести которых находится на расстоянии „R” от оси сателлитов 5 и на расстоянии „А” от оси входного вала 3. На оси сателлитов 5 симметрично от входного вала 3 расположены два конических зубчатых сателлита 7, 8. Они входят в зацепление с конической шестерней 9, закрепленной неподвижно на корпусе 1 вибровозбудителя, при этом число зубьев конических зубчатых сателлитов 7, 8 равно числу зубьев неподвижной конической шестерни 9. Один из сателлитов 8 установлен шарнирно на оси сателлитов 5, а другой сателлит 7 закреплен жестко на оси сателлитов 5. Вибровозбудители 10 (фиг.3) и приводной двигатель 11 (фиг.4, 5) установлены на общем основании 12. Вал 13 приводного двигателя 11 связан с входными валами 3 вибровозбудителей 10 конической зубчатой передачей 15, а основание 12 соединяется с рамой 16 машины посредством упругих 18 и демпфирующих 17 связей. Неуравновешенные массы 6 в каждом вибровозбудителе 10 установлены синфазно и оппозитно друг к другу.

Тяговая вибромашина работает следующим образом. Вращение вала 13 приводного двигателя 11 через зубчатую передачу 15 подается на входные валы 3 вибровозбудителей 10 и связанные с ними оси сателлитов 5, при этом конические зубчатые сателлиты 7, 8 перекатываются по неподвижной конической шестерне 9. Вместе с сателлитами 7, 8 вращаются неуравновешенные массы 6, совершая сложное движение (фиг.2) внутри корпуса 1 вибровозбудителя 10. Сателлит 8 уравновешивает сателлит 7, а траектория движения центра тяжести неуравновешенной массы 6 представляет собой замкнутую линию типа цифры восемь, описываемую на одной половине сферической поверхности радиуса „R” (фиг.1). При вращении неуравновешенной массы 6 возникает центробежная сила Fv=mw²R; где m - неуравновешенная масса; w - угловая скорость входного вала 3 вибровозбудителя 10; R - радиус вращения центра тяжести неуравновешенной массы 6. Сила Fv приложена к оси сателлитов 5, входному валу 3, корпусу 1 вибровозбудителя 10, при этом сила Fv раскладывается на три составляющие: Fv^x; Fv^y; Fv^z, величины которых изменяются от нуля до максимального значения за 180° поворота входного вала 3 вибровозбудителя 10. Направление составляющих Fv^x, Fv^y меняется на противоположное каждые 180° поворота входного вала 3 вибровозбудителя 10, а направление составляющей Fv^z не изменяется.

Оппозитное и синфазное положение неуравновешенных масс 6 в противоположно расположенных вибровозбудителях 10 приводит к взаимному уравновешиванию силовых составляющих Fv^x, Fv^y в течение всего оборота входных валов 3 вибровозбудителей 10.

Таким образом, из трех силовых составляющих Fv^x, Fv^y, Fv^z остается неуравновешенной только одна силовая составляющая Fv^z, достигающая своего максимального значения Fv^z=mw²R одновременно у всех четырех вибровозбудителей 10 два раза (через 180°) за один оборот входных валов 3 вибровозбудителей 10, имеющая одно направление - перпендикулярно Fv^x, Fv^y. Силовая составляющая Fv^z является пульсирующей силой тяги, приложена к основанию 12 и через упругую 18 и демпфирующую 17 связи оказывает силовое вибрационное воздействие на раму 16 машины, вызывая перемещение машины.

Совокупность приводного двигателя, четырех вибровозбудителей на общем основании представляет собой тяговую вибромашину.

Тяговая вибромашина, содержащая приводной двигатель на основании, упругую и демпфирующую связи между основанием и рамой машины, отличающаяся тем, что на основании закреплены четыре вибровозбудителя, каждый из которых связан конической зубчатой передачей с приводным двигателем, при этом корпус вибровозбудителя содержит установленный на шарнирных опорах входной вал, в котором перпендикулярно его оси на двух шарнирах размещена ось сателлитов, на концах которой жестко закреплены две неуравновешенные массы, центр тяжести которых находится на определенном расстоянии от оси сателлитов и оси входного вала, при этом на оси сателлитов симметрично от входного вала размещены два конических зубчатых сателлита, находящихся в зацеплении с конической шестерней, установленной неподвижно на корпусе вибровозбудителя, число зубьев которой равно числу зубьев конических зубчатых сателлитов, один из которых установлен шарнирно, а другой жестко закреплен на оси сателлитов, причем неуравновешенные массы в каждом вибровозбудителе установлены синфазно и оппозитно друг к другу.