Многорычажный механизм Российский патент 2024 года по МПК B62M1/00 B62M1/26 

Многорычажный приводной механизм относится к машиностроению, может быть использован в различной технике для усовершенствования транспортных средств, станков, механизмов.

Известен механизм для передачи усилия от ног к колесу, состоящий из двух зубчатых колес (зубчаток) и цепи (https://remontvelosiped.ucoz.ru/blog/2012-05-05-4).

Данный механизм является наиболее близким аналогом к изобретению.

Недостатки аналога: необходимость прикладывать большое усилие (силу давления) ногами для приведения в движение механизма.

Технической проблемой, решаемой изобретением, является создание многорычажного приводного механизма, позволяющего увеличить скорость и мощность устройства, приводимого в движение этим многорычажным механизмом.

Технический результат: увеличение скорости и мощности устройства, приводимого в движение многорычажным приводным механизмом.

Для достижения технического результата многорычажный приводной механизм состоит из коленвала, рычагов, причем каждый рычаг состоит из трубки, установленной на шарнирной опоре и стержня, при этом стержни выполнены с возможностью передвижения внутри трубок, стрежни одним концом закреплены к коленвалу, другой конец стержней расположен внутри трубок, стержни выполнены с возможностью давления на приводимую во вращение звезду.

Применение многорычажного приводного механизма, состоящего из коленвала, нескольких рычагов позволяет уменьшить силу давления для поддержания скорости и мощности на уровне действующих аналогов или увеличить скорость и мощность устройств, приводящихся в движение многорычажным механизмом, при применении аналогичной силы давления в 2-6 раз.

Сущность технического решения поясняется чертежами:

Фиг. 1. Схема расположения плечей.

Фиг. 2. Схема расположения плечей. Вид сбоку.

Фиг. 3. Многорычажный приводной механизм. Вид спереди.

Фиг. 4. Многорычажный приводной механизм. Вид сбоку.

Фиг. 5. Многорычажный приводной механизм. Вид спереди.

На чертежах обозначены элементы:

1-коленвал

2-рычаги

3-стержни

4-трубки

5-ось вращения

6-места крепления рычагов на подшипники

7-вал (точка опоры рычагов)

8-звезда

9-правое плечо трубки

10-левое плечо трубки

Многорычажный приводной механизм состоит из вращающегося коленвала 1, рычагов 2.

Количество рычагов 2 может быть различным. Количество рычагов зависит от области применения и устройств, в которых они используются. Например, для велосипеда достаточно 4 рычага, для автомобиля 8-12 рычагов. На фигурах показано четыре рычага. При увеличении количества рычагов уменьшается сила давления.

Каждый рычаг 2 состоит из трубки 4 и стержня 3, стержень 3 выполнен с возможностью двигаться внутри трубки 4. Каждая трубка 4 состоит из правого плеча 9 и левого плеча 10. Стержень 3 одним концом крепится к коленвалу 1, второй конец стержня 3 не закреплен и находится внутри трубки 4. Концы стержней 3 прикреплены к коленвалу 1 на равном расстоянии. Конец трубки 4 крепится к валу 7, являющемуся точкой опоры. Правое плечо 9 трубки 4 выступает от вала 7. Внутри трубки 4 расположен стержень 3, выполненный с возможностью движения вдоль трубки 4 по принципу ручного насоса. Стержни 4 выполнены с возможностью равномерного давления на звезду 8. Звезда 8 крепится к устройству стандартным способом, например, к велосипеду с помощью подшипников, в двигателе автомобиля – в качестве звезды может выступать маховик. На фиг.1 указано схематичное расположение звезды 3.

Многорычажный приводной механизм используется для прокрутки звезды 8. Ее окружность 15,7 см (стандартная для ведомой звезды советского велосипеда). Вместо педалей и ведущей звезды используются рычаги 2.

L_1, L₂ – плечо рычага

F_1, F₂ – сила

L_а, L_b – расстояние, проходящее рычагами

L₁=100см, L₂=10см, L_а=40см, L_b=4см.

Окружность звезды превышает плечо L_b в четыре раза (15,7см:4 ≈4).

При использовании четырех рычагов 2 возможно раскрутить звезду 8 в один оборот. Для этого на месте плеча L_а установлено приспособление - коленвал 1 диаметром 40см. Четыре рычага 2 закреплены на одинаковом расстоянии по окружности друг от друга.

Для осуществлении вращательного движения в точке опоры (вал 7), соединяющей плечи L₁ и L₂ поперек вала 7 укреплены трубки 4 длиной 75 см, внутри которых вдоль расположены стержни 3 длиной 60-65см, выполненные с возможностью передвижения.

При прокручивании рычагов 2 в один оборот каждое из четырех плеч L₁ меняет длину от 80 см до 120 см, а рычаги плеча L₂ прокручивают звезду 8 также в один оборот.

Для уменьшения силы F₁ необходимо уменьшить L₂ L_b или увеличить L₁ L_а.

Это возможно сделать либо за счет увеличения длины рычагов, либо за счет увеличения количества рычагов.

n L₁F₂ L_b=n L₂F₁ L_а

n-количество рычагов.

Для увеличения силы плеча L₁ в два раза необходимо установить восемь рычагов, а длину плеча L₂ уменьшить в два раза (5см).

Плечо L_b при обороте одного рычага проходит 2 см. 8 рычагов х2=16см (окружность звезды).

Для увеличения силы плеча L₁ в четыре раза необходимо установить 16 рычагов, а длину плеча L₂ уменьшить в 4 раза (2,5см). Плечо L_b при обороте одного рычага проходит 1 см. 16 рычагов х1=16см

Таким образом, максимальные размеры плеча L₁ составляют от 100 до 120 см, минимальные размеры плеча L₂ равны 2,5см.

Соотношение длины плеч рычага составляют 40-48 раз.

Размеры L_а, L_b стандартные для советского взрослого велосипеда. L_а – длина педалей, L_b – ведомая звезда из 19 зубьев. Если заменить ведущую звезду (49 зубьев) на ведомую, прокрутить ее один раз, то колесо велосипеда сделает один оборот, так как размеры ведущей и ведомой звезд одинаковы. В этом случае соотношение сил при размере педали 20см и радиусе звезды 3см равно соотношению плеч L_а к L_b, то есть 20:3=6,66. В изобретении для осуществления аналогичного действия потребуется сила, меньшая в 6-7 раз.

При необходимости усиления рычагов можно избежать применения стержней и трубок. Для этого в точке крепления устанавливают подшипник, внутри которого при осуществлении оборотов будет двигаться стержень, соприкасающийся с шариками подшипника.

Данный многорычажный приводной механизм можно использовать в ряде других устройств, транспортных средств и механизмов, как для передвижных, так и для стационарных.

Примеры выполнения изобретения для различных устройств.

1)Гидроэлектростанция. Принцип действия гидроэлектростанции: турбина приводится в движение за счет потока воды, далее она крутит генератор, который вырабатывает электрическую энергию.

Турбина может выполнять функцию коленвала, от которого будут отходить рычаги и приводить в движение генератор. Такой подход позволит увеличить скорость и мощность генератора в несколько раз. Количество рычагов может быть неограниченным, а длина составлять десятки метров.

2)Двигатель внутреннего сгорания. Для того, чтобы маховик приводить в постоянное движение, необходимо использовать, как правило, не менее четырех поршней, приводящих в движение коленвал. Для осуществления движения с прежней скоростью и мощностью достаточно одного поршня. А от коленвала перевести рычаги к маховику с точкой опоры между ними. Длина и количество рычагов определяет класс транспортного средства по скорости и мощности. Расход топлива при этом уменьшается.

Многорычажный механизм работает следующим образом.

При вращении коленвала 1 рычаги 2 приводятся в равномерное движение. Стержни 4, находящиеся внутри трубок 4 позволяют коленвалу 1 осуществлять свободное движение. Стержни 4 при вращении коленвала 1 также приходят в движение и в равном интервале давят на звезду 8, приводя ее в движение.

Таким образом, в многорычажном приводном механизме увеличение силы давления, а соответственно скорости и мощности устройств, приводимых в движение этим механизмом, происходит за счет увеличения количества рычагов в отличие от аналогичных механизмов, где для увеличения давления используется принцип увеличения длины рычага.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к многорычажным механизмам. Многорычажный механизм состоит из коленвала, рычагов. Каждый рычаг состоит из трубки, установленной на шарнирной опоре, и стержня. Стержни выполнены с возможностью передвижения внутри трубок. Стержни одним концом закреплены к коленвалу, другой конец стержней расположен внутри трубок. Стержни выполнены с возможностью давления на приводимую во вращение звезду. Достигается увеличение передаваемой мощности за счет увеличения длины рычага. 5 ил.

Многорычажный приводной механизм, состоящий из коленвала, рычагов, причем каждый рычаг состоит из трубки, установленной на шарнирной опоре, и стержня, при этом стержни выполнены с возможностью передвижения внутри трубок, стержни одним концом закреплены к коленвалу, другой конец стержней расположен внутри трубок, стержни выполнены с возможностью давления на приводимую во вращение звезду.