ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК H02K7/02 F03G1/00 

Область техники, к которой относится изобретение.

Центробежный усилитель мощности двигателя относится к области энергетики. Центробежный усилитель мощности двигателя может крепиться на свободные концы двусторонних валов двигателей, выходные валы редукторов, коробок передач, транспортные колеса, вращающиеся валы. Он может изготовляться как отдельный механизм с собственным вращающимся валом с широким диапазоном мощностей и скоростей вращения. Центробежный усилитель мощности найдет применение к различным мощностям двигателей и механизмов.

Сущность изобретения.

Целью изобретения является увеличение мощности двигателя за счет центробежной силы вращающихся центробежных грузов.

Центробежный усилитель мощности двигателя, показанный на чертеже, состоит из усеченного ромба 1. В центре ромба сделано отверстие. На вертикальной диагонали ромба, на одинаковом расстоянии от центра, сделаны два отверстия по диаметру пружинной проволоки. В эти отверстия вставляются свободные концы винтовых пружин кручения 2 и 3. На этих концах пружин сделана резьба под круглые гайки 4 и 5. Вторая сторона свободных концов пружин 2 и 3 имеет по два смежных угла по 73°. На концах этой стороны пружин сделана резьба под гайки 6 и 7, в которых сделаны отверстия под винты 8 и 9. Раствор сторон пружин кручения составляет 70°. Угол наклона пружинной проволоки, где крепятся концы проволоки гайками 4 и 5, к вертикальной диагонали ромба составляет 15°. Стороны витков пружин кручения, где крепятся гайки 4 и 5, изогнуты на определенном расстоянии перпендикулярно плоскости витков. Проведем сборку центробежного усилителя мощности на свободный конец двустороннего вала электродвигателя. На вал электродвигателя 10 надеваем для нагрузки стальной круг, затем зажимную шайбу с наружным диаметром, большим наружного диаметра витков пружин 2 и 3, затем втулку 11, на нее надеваем винтовую пружину кручения 3, затем надеваем на вал электродвигателя ромб 1, конец пружины 3 вставляем в отверстие ромба и крепим гайкой 4. Затем надеваем вторую втулку 11, на нее вторую винтовую пружину кручения 2, ее конец вставляем в отверстие ромба и крепим круглой гайкой 5. Снова надеваем на вал электродвигателя вторую зажимную шайбу с наружным диаметром, большим наружного диаметра витков пружины 2, и закручиваем зажимную гайку. Витки пружин 2 и 3 находятся на втулках 11 и имеют свободный шарнирный ход. Ромб зажимается гайкой на валу электродвигателя через две втулки 11 и две зажимные шайбы. Сползание пружин 2 и 3 с втулок 11 ограничивают зажимные шайбы. На изогнутую сторону пружин 2 и 3 надеваем рычаги 12 и 13. Наклон этих рычагов к стороне пружин составляет 53°. В этих рычагах проделаны отверстия, одним отверстием рычаги надеваются на пружины 2 и 3, во вторые отверстия вставляем алюминиевые трубки 14 и 15. На вторые концы алюминиевых трубок вставляем рычаги 16 и 17, на которые вешаются центробежные грузы 18 и 19 при помощи стропов 20 и 21. В алюминиевых трубках 14 и 15 с торца проделаны вертикальные пазы и проделаны горизонтальные отверстия под винты 22 и 23. При помощи винтов 22 и 23 на алюминиевых трубках крепим детали 24 и 25 и стропы 26 и 27, на стропы вешаем центробежные грузы 28 и 29. На свободный конец пружины 2 накручиваем гайку 6 и при помощи винта 8 крепим деталь 24, гибкую связь 30 и гибкую связь 31. Гибкая связь 30 пропущена через отверстие ромба 1, гибкая связь 31 пропущена через отверстие детали 12.

Угол наклона гибкой связи 30 к горизонтальной диагонали ромба составляет 127°. В детали 24 проделан продольный открытый паз. Деталь 24 удерживает Z-образную фигуру с центробежными грузами в плоскости вращения. Гибкая связь 31 предотвращает сползание Z-образной фигуры по пружинной проволоке 2. На свободный конец пружины 3 накручиваем гайку 7 и при помощи винта 9 крепим деталь 25, гибкую связь 32 и гибкую связь 33. Гибкая связь 33 имеет угол наклона к диагонали 127°. Гибкая связь 33 пропущена через отверстие ромба 1, а гибкая связь 32 - через отверстие детали 13. В детали 25 проделан открытый паз. Назначение детали 25, гибких связей 32 и 33 аналогично назначению деталей 24, 31, 30.

Принцип работы.

При вращении центробежного усилителя мощности по часовой стрелке (см.чертеж) центробежные грузы 19 и 28 слева от вертикальной диагонали ромба, 18 и 29 справа от вертикальной диагонали ромба при помощи центробежных сил вытягивают стропы, раскручивают пружины 2 и 3 и при этом создают пару сил в отверстиях крепления гибких связей 30 и 33 и пару сил в местах крепления пружин круглыми гайками. Эти две пары сил создают суммарный вращающий момент, и он направлен в сторону вращения двигателя по часовой стрелке. Суммарный вращающий момент создает дополнительную мощность двигателю.

Расчет центробежного усилителя мощности двигателя.

Расчет усилителя проведем по экспериментальным данным. При эксперименте использовался электродвигатель мощностью 250 Вт, напряжением -220 В, 1500 оборотов в минуту.

Для подсчета мощности применялся амперметр переменного тока на 3 А. На вал электродвигателя насажена нагрузка.

Расчет центробежных сил проведем для центробежных грузов 19 и 28. Для центробежных грузов 18 и 23 силы будут аналогичны.

При вращении электродвигателя на центробежных грузах образуется сила

F_ц=m·ω²·r,

m - масса центробежного груза, кг;

ω - угловая скорость вращения вала электродвигателя;

r - расстояние от оси вращения до центробежного груза, м;

P=5 г=0,005 кг;

для центробежного груза 19

r=90 мм=0,009 м

для центробежного груза 28

r=70 мм=0,007 м

центробежная сила для груза 19

F_ц=m·ω²·r=0,0005·150²·0,09=1 кг

центробежная сила для груза 28

F_ц=m·ω²·r=0,0005·150²·0,07=0,78 кг

1. Определим ток, затраченный на вращение центробежного усилителя и нагрузки. Центробежные грузы закреплены на вертикальной диагонали ромба:

грузы 28 и 29 на расстоянии70 ммгрузы 18 и 19 на расстоянии90 мм

I₁=1,7 A

2. Определим ток, затраченный на вращение нагрузки при снятом с вала электродвигателя центробежного усилителя

I₂=1,65 A

3. Определим ток, затраченный на вращение центробежного усилителя

I₃=I₁-I₂=1,7-1,65=0,05 А

4. Определим мощность, затраченную на вращение центробежного усилителя

P₁=I₃·U·cosf=0,05·220·0,8=9 Вт

5. Определим ток, затраченный на вращение нагрузки и центробежного усилителя при действии центробежных сил

I₄=1,3 A

6. Определим ток компенсации при действии центробежных сил

I₅=I₁-I₄=1,7-1,3=0,4 А

7. Определим мощность, развиваемую центробежным усилителем

p₂=I₅·U·cosf=0,4·220·0,8=70,4 Вт

8. Определим полезную мощность, развиваемую центробежным усилителем

p₃=p₂-p₁=70,4-9=61,4 Вт

9. Определим коэффициент усиления центробежного усилителя

Изобретение относится к механике и может быть использовано в энергетике и применено с двигателями и механизмами различных мощностей. Технический результат состоит в повышении мощности. Центробежный усилитель мощности двигателя может крепиться на свободные концы двусторонних валов двигателей, на выходные валы редукторов и коробок передач, на транспортные колеса и вращающиеся валы. Он может быть изготовлен как отдельная машина в отдельном корпусе с собственным вращающимся валом с широким диапазоном мощностей и скоростей вращения. В центробежном усилителе мощности применены две пружины кручения и четыре центробежных груза. Пружины кручения витками расположены на втулках, которые расположены на валу двигателя. Один конец пружин кручения закреплен на вертикальной диагонали ромба, а на их вторые концы подвешены Z-образные фигуры, на которых подвешены на стропах центробежные грузы. Развиваемая мощность в эксперименте составила 61 Вт, а его коэффициент усиления составил 6,8. 1 ил.

Центробежный усилитель мощности двигателя, содержащий усеченный ромб, в центре которого сделано отверстие, на вертикальной диагонали ромба на одинаковом расстоянии от центра сделаны два отверстия по диаметру пружинной проволоки, в эти отверстия вставляются и крепятся гайками свободные концы пружинных проволок, которые изогнуты перпендикулярно плоскости витков винтовых пружин кручения, другие свободные концы пружинной проволоки имеют по два смежных угла по 73°, раствор сторон пружинных проволок на винтовых пружинах кручения составляет 70°, винтовые пружины кручения расположены по разные стороны усеченного ромба, витки винтовых пружин кручения надеты на втулки, которые надеваются на вал двигателя, с обеих сторон втулок расположены зажимные шайбы, которые зажимаются зажимной гайкой, наружный диаметр зажимных шайб больше наружного диаметра витков винтовых пружин кручения, на свободные концы изогнутых сторон пружин кручения надеты рычаги, по концам которых сделаны цилиндрические отверстия, во вторые отверстия рычагов вставляются алюминиевые трубки перпендикулярно рычагам, на вторые концы алюминиевых трубок надеваются рычаги перпендикулярно алюминиевым трубкам, на этих рычагах на стропах вешаются центробежные грузы, одна из сторон алюминиевых трубок выпущена из рычагов и в них сделаны вертикальные пазы, перпендикулярно пазам в трубках проделаны горизонтальные отверстия, в этих отверстиях при помощи винтов крепятся плоские детали и стропы, на которые вешаются центробежные грузы, на свободных концах изогнутой части винтовых пружин кручения расположены гайки, в которых проделаны горизонтальные отверстия, в этих отверстиях при помощи винтов закреплены плоские детали и по две гибкие связи, одни гибкие связи соединены с отверстиями, расположенными на горизонтальной диагонали ромба, эти гибкие связи имеют угол наклона к горизонтальной диагонали ромба 127°, вторые гибкие связи соединены с рычагами ромба, которые расположены на пружинных проволоках, угол наклона этих рычагов к пружинной проволоке составляет 53°, отверстия на горизонтальной диагонали ромба расположены на одинаковом расстоянии от центра.