ИНЕРЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК F03G3/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах двигателя транспортных средств.

На современном этапе развития техники в качестве одной из центральных выделена задача разработки принципов построения теории перспективных систем машин. К таким системам относят механические инерционно-импульсные приводы с широкими возможностями интенсификации и механизации производственных процессов.

В настоящее время известно устройство с разностной центробежной силой, которое содержит несколько групп подвижных передач, вращающихся вокруг неподвижной оси, каждая передача содержит стержни, приводимые в движение навстречу друг другу с помощью зацеплений с двигателем. Дифференциальные синхронные движения элементов вызывают силы, которые обеспечивают движение без опоры на воздух или на почву (заявка Франции N 2671832, F 03 G 3/00. - "Изобретения стран мира", выпуск 66, N 7, 1993, с.5).

Однако известное устройство создает разность импульсных сил, вращающихся элементов, направленных в противоположные стороны, снижая амплитуду тягового усилия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является инерционный двигатель, содержащий правую и левую ветви передачи, расположенные на корпусе. Каждая передача содержит два дебалансных груза, два кривошипа, горизонтальный приводной вал с зубчатой передачей и двигатель. Корпус установлен на опоре с самоустанавливающимися колесами с возможностью поворота посредством червячной передачи и рулевого колеса (а.с. N 939817, МКИ F 03 G 3/00, 30.06.82).

При вращении дебалансных грузов в известном устройстве в противоположных направлениях за один оборот возникает как положительный тяговый импульс в направлении перемещения опоры, так и отрицательный импульс в противоположном направлении, уменьшающий величину тягового усилия и создающий "обратный ход" опоры.

Изобретение направлено на устранение отрицательного импульса и увеличение числа импульсов тягового усилия за один оборот дебалансных грузов, сглаживание импульсивных движений опоры.

Это достигается тем, что инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней корпус с размещенными в нем инерционным механизмом, соединенный передачей с приводным двигателем, согласно изобретению, инерционный механизм выполнен из самостоятельных инерционных элементов, расположенных в двух перпендикулярных опоре параллельных плоскостях, каждый из которых соединен зубчатой конической передачей с приводным валом и двигателем, причем одна пара инерционных элементов одной параллельной плоскости повернута под прямым углом относительно другой пары, а каждый инерционный элемент снабжен вращающейся четырехугольной рамкой, одна сторона которой связана с ведомым валом зубчатой конической передачей, а противоположной стороной установлена на оси неподвижной конической шестерни, закрепленной жестко в корпусе, кроме того, перпендикулярно оси вращения рамки в рамке установлен вращающийся в подшипниках валик, который снабжен двумя коническими шестернями, размещенными на противоположных концах валика внутри валика рамки и взаимодействующих с неподвижной конической шестерней, одна шестерня жестко закреплена на валике, а другая с возможностью вращения относительно валика, кроме того, на валике расположены два вращающихся дебалансных груза, один из которых подвижно закреплен на валике, а другой одним концом закреплен на неподвижной конической шестерне, а противоположным посредством подшипника на валике.

На фиг. 1 представлен общий вид инерционного двигателя, на фиг.2 схема работы инерционного двигателя, на фиг. 3 график импульсов центробежных инерционных сил, создаваемых работой инерционного двигателя, на фиг.4 вид сбоку одного из инерционных элемента в разрезе.

Как видно на фиг. 1, 4, инерционный двигатель содержит опору 1 и установленный на ней с возможностью поворота вокруг оси 2 корпус 3, приводной двигатель 14, ведущий вал 15 с конической передачей 16, 7. Поворотное устройство корпуса 3 выполнено в виде червячной передачи 4.

В корпусе 3 установлены инерционные элементы, каждый из которых снабжен рамками 5, расположенными симметрично в параллельных плоскостях и закрепленными с возможностью вращения вокруг своей оси, с одной стороны с ведомым валом 6 зубчатой конической передачей 7 в корпусе 3, а с противоположной на оси неподвижной конической шестерни 8. Рамки 5 снабжены валиками 9, на которых размещено по две конические шестерни 10, 11 и по два дебалансных груза 12, 13. Шестерни 11 и дебалансные грузы 12 жестко закреплены на валиках 9. Шестерни 10 и дебалансные грузы 13 закреплены на валике 9 с возможностью вращения вокруг валика 9. Для создания равенства собственной угловой скорости грузов 12, 13 и угловой скорости прецессии этих грузов шестерни 8, 10, 11 имеют одинаковое количество зубьев.

На фиг. 2 представлена схема работы инерционного двигателя, где рассматривается работа одной пары рамок, поскольку другая пара рамок работает идентично первой только лишь с той разницей, что повернута на 90^o.

Устройство работает следующим образом.

От приводного двигателя 14 вращение передается посредством ведущего валика 15 конических шестерен 7, 16 к рамкам 5, которые, вращаясь, создают прецессию дебалансных симметрично расположенных грузов 12, 13 и одновременно при помощи подвижных и неподвижных конических шестерен 8, 10, 11 создается собственное вращение грузов 12, 13, при этом угловая скорость прецессии равна угловой скорости грузов 12, 13.

В начальный момент прецессии одна пара рамок занимает горизонтальное положение (фиг. 2), грузы 12, 13 разведены в противоположные стороны, при этом полный импульс центробежной силы инерции отсутствует. При повороте рамок 5 на 90^o грузы 12, 13, вращаясь, совмещаются, создавая центробежную силу инерции, действующую на корпус опоры, равную сумме центробежных сил инерции, создаваемых прецессией грузов 12, 13 и их собственным колебанием. При повороте рамок 5 на 180^o рамки 5 занимают горизонтальное положение, грузы 12, 13 занимают первоначальную исходную позицию лишь с этой разницей, чем меняются местами, полный импульс центробежных сил инерции отсутствует. При повороте рамок 5 на 270^o рамки 5 занимают вертикальное положение, грузы 12, 13 двигаются в обратном направлении навстречу друг другу в той же пространственной части, что и при повороте рамок 5 на 90^o, но по другим кривым. Таким образом, полный импульс центробежных сил инерции равен действию центробежных сил инерции, создаваемых собственным вращением грузов 12, 13 и центробежными силами инерции, создаваемыми прецессией этих грузов. При повороте рамок 5 на 360^o грузы 12, 13 занимают первоначальное положение. Следовательно, за один оборот грузов 12, 13 и валиков 9 создается колебательный процесс грузов, равный двум импульсам, который проходит в одной и той же пространственной части, но по разным кривым, направленный в одну сторону. Импульс центробежных сил инерции, направленных в противоположную сторону, отсутствует.

На фиг. 3 изображен график импульсов центробежных сил инерции, создаваемых предлагаемым устройством, на оси ординат показана величина полного инерционного усилия (P_R), создаваемого прецессией и собственным вращением дебалансных грузов, на оси абсцисс показан угол (альфа) поворота двух пар инерционных элементов и их смещение в параллельных плоскостях относительно друг друга на 90^o.

Как видно на графике, частота импульсов (см. кривые на фиг. 3) центробежных сил инерции, действующих на опору, увеличивается, что приводит к более равномерному движению опоры (сглаживанию).

Таким образом, предлагаемый инерционный двигатель, выполненный из самостоятельных инерционных элементов, расположенных попарно в двух перпендикулярно опоре параллельных плоскостях, повернутых относительно друг друга на 90^o, увеличивает частоту импульсов тягового усилия, что создает сглаживание движение опоры, а предлагаемое устройство рамок исключает отрицательный импульс центробежных сил инерции в противоположную сторону и увеличивает число импульсов тягового усилия за один оборот дебалансных грузов относительно валика.

Устройство может быть выполнено с любым содержанием количества инерционных элементов и их различным расположением в пространстве. Кроме того, рамки могут быть выполнены с одним дебалансным грузом, что позволит использовать устройство во многих областях техники.

Использование устройства обеспечит повышение мощности инерционного двигателя, а применение его в автомобилестроении позволит увеличить проходимость автомобиля и долговечность автопокрышек.

Использование: машиностроение, может использоваться в приводах двигателя транспортных средств. Сущность изобретения: инерционный двигатель выполнен из самостоятельных инерционных элементов, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях. Каждый инерционный элемент снабжен вращающейся рамкой 5, одной стороной связанной с ведомым валом 6 зубчатой конической передачей 7, а противоположной - установлена на оси неподвижной конической шестерни 8, жестко закрепленной в корпусе 3. Перпендикулярно оси вращения рамки 5 установлен вращающийся в подшипниках валик 9, который снабжен двумя коническими шестернями 10, 11, размещенными на противоположных концах валика 9 и взаимодействующими с неподвижной конической шестерней 8, одна из которых жестко закреплена на валике, а другая 10 подвижна относительно валика 9. Валик 9 снабжен двумя дебалансными грузами 12, 13. Один груз 12 неподвижно закреплен на валике 9, а другой груз 13 одним концом закреплен на конической шестерне 10, противоположным концом - посредством подшипника на валике 9. Причем каждый инерционный элемент соединен зубчатой конической передачей 16 с приводным валом 14 двигателя. Одна опора инерционных элементов одной параллельной плоскости повернута на 90^o относительно другой пары. 4 ил.

Инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней корпус с размещенными в нем инерционным механизмом, соединенным передачей с приводным двигателем, отличающийся тем, что инерционный механизм выполнен из самостоятельных инерционных элементов, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях, каждый из которых соединен зубчатой конической передачей с приводным валом двигателя, причем одна пара инерционных элементов одной параллельной плоскости повернута под прямым углом относительно другой пары, а каждый инерционный элемент снабжен вращающейся четырехугольной рамкой, одна сторона которой связана с ведомым валом зубчатой конической передачей, а противоположная установлена на оси неподвижной конической шестерни, закрепленной жестко в корпусе, кроме того, перпендикулярно оси вращения рамки в ней установлен вращающийся валик, который снабжен двумя коническими шестернями, размещенными на противоположных концах валика и взаимодействующими с неподвижной конической шестерней, одна из которых жестко закреплена на валике, а другая посредством подшипника подвижно относительно валика, кроме того, валик снабжен двумя вращающимися навстречу друг другу дебалансными грузами, один из которых неподвижно закреплен на валике, а другой одним концом закреплен на подвижной конической шестерне, а противоположным посредством подшипника на валике.