Устройство для аккумулирования механической энергии

).Я,НИЕ ЕЛЬСТ РСКОМУ Св К(21) (22) (46) жимой тельн л и ч целью ши ен дополниязью, о т что, с ии и рася путем действия4 с, К.Мк а и ий политехниче нтанаса Снечку 2(088.8) Франции2 00, опублик. США 9 381421 публик.1974. об до вы Ф ь 5031983 7 хся во вн ругом, уп катушки п и и с нач едаточное кинематич величине ываемых е шнем за угая ле отивопо льным н к ДЛЯ АККЭНЕРГИИ,ные катушй упруго УСТРОЙСТНХАНИЧЕСКОЙе параллельмежду соб УЛИРОсдери, соерастяэто тел обр ны ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3622399/13.07,830. 12. 872) П.П.ПашР,-Т.А.Тол71) Каунасснститут им.53) 621.08656) 1.3 аявкл. Р 03 С 12. Патентл. 185/39,54) (57)АНИЯ МЕащее дв лентой и свй кинематича ю щ е е супрощения класти ия двустьная кив видеой катуш р ия обеспечениполнителполненаых к каждаходящируг с дана наторонамм перьнойатнойов связ з анныеской свя тем,нструкцимененироннегоематическао.оске но прикреплен- зубчатых колес,цеплении нта намоложными атягом, при ошение дополний связи равно тношения диаметтушек. еИзобретение относится к машиностроению, а именно к устройствам дляаккумулирования механической энергииза счет деформации упругого звена, иможет быть использовано в качествепружинного двигателя для приводаразличных механизмов, например за"водных игрушек, а также в качествеамортизатора двустороннего действиядля поглощения энергии динамическихнагрузок. 10Известно устройство для аккумулирования механической энергии, содержащее катушку с намотанной на нееупругой растяжимой лентой 1 .Недостатками этого устройства 15являются наличие значительных потерьэнергии из-за трения между виткамиленты, а также возможность аккумулирования энергии при вращении катушкитолько в одну сторону. 20Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является уст-.ройство для аккумулирования механической энергии, содержащее две параллельные катушки, соединенные между собой упругой растяжимой лентой исвязанные дополнительной кинематической связью 2.Недостатками этого устройства являются сложность его конструкции,обусловленная наличием промежуточно-,го шкива для направления упругой ленты при перематывании ее с одной ка"тушки на другую и необходимостьюпРивода для перемещения этога шкивапараллел но оси катушек при перематывании ленты, а также ограниченнаяобласть его применения вследствиеаккумулирования энергии при вращениикатушек только в одну сторону.Цель изобретения - упрощение конструкции и расширение области применения путем обеспечения двустороннего действия.Указанная цель достигается тем,что в устройстве для аккумулирования 45механической энергии, содержащемдве параллельные катушки, соединенные между собой упругой растяжимойлентой и связанные дополнительнойкинематической связью, последняя выполнена в виде соосно прикрепленныхк каждой катушке зубчатых колес,находящихся во внешнем зацеплениидруг с другом, упругая лента намотана на катушки противоположными сторо 55нами с начальным натягом, при этом ,передаточное отношение дополнительной кинематической связи равно обратной величине соотношения диаметров связываемых ею катушек. 60Яа чертеже представлена кинемати- .ческая охема устройства для аккумулирования механической энергии.Устройство содержит две параллельно установленные катушки 1 и 2,65 соединенные между собой упругой растяжимой лентой 3, которая намотана на катушки 1 и 2 противоположными сторонами с начальным натягом для создания давления витков ленты 3 друг на друга и предотвращения их взаимного проскальзывания за счет возникающей при этом силы трени,. Катушки 1 и 2 связаны, кроме того, между собой дополнительной кинематической связью, выполненной в виде соосно жестко прикрепленных к катушкам 1 и 2 зубчатых колес соответственно 4 и 5, которые входят в зацепление между собой. Соотношение диаметров зубчатых колес 4 и 5 равно соотноше-. нию диаметров связываемых ими катушек, таким образом, передаточное отношение дополнительной кинематической связи равно обратной, величине соотношения диаметров связываемых ею катушек, которое может быть равным 1:1, а также быть меньше или больше указанного.Устройство находится в равновесии тогда, когда момент, действующий на катушку 2, равен по величине моменту, действующему на катушку 2. Это условие выполняется в том,случае, когда соотношение диаметров наиболее удаленных от центров катушек 1 и 2 витков упругой ленты 3 такое же,как и соотношение диаметров самих катушек 1 и 2,и равно соотношению диамет ров зубчатых колес 4 и 5.При этом упругая лента 3 проходит над точкой соприкосновения начальных диаметров зубчатых колес 4 и 5. Устройство работает следующим ,образом,Энергонакопление устройства произ.водится при вращении одного из зубчатых колес 4 и 5 от постороннегоисточника механической энергии в одном или другом направлении от положения равновесия. При вращении от постороннего источника механическойэнергии (на чертеже ие показан) с постоянной угловой скоростью зубчатогоколеса 4 по часовой стрелке связанное с ним зубчатое колесо 5,вращается в обратном направлении, в результате чего во вращение приводятся ижестко связанные с ним катушки 1 и2, а упругая пента 3 с катушки 2перематывается на катушку 1. При этомдиаметр витков упругой ленты 3, наматываемых на катушку 1, возрастает,а витков, сматываемых с катушки 2,уменьшается. Вследствие изменениядиаметров витков соответственно возрастает линейная скорость участковупругой ленты 3, набегающих на катушку 1, "и уменьшается линейная скорость участков, сбегающих с катушки2. Таким образом, с поворотом зубчатого колеса 4 относительно положе1132047 Составитель Л,ТугаревРедактор М.Товтин Техред Т.Маточка Корректор ЕмСирохмаи Эаказ 9743/29 Тираж 464 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4ния равновесия возникает разница линейных скоростей отдельных участков упругой ленты 3, которая возрастает пропорционально углу поворота зубчатого колеса 4. Разница линейных скор отей отдельнучастков упругой 5 ленты 3 вызывет ее растяжение, в результате чего происходит энерго- накопление. Так как с увеличением угла поворота зубчатого колеса 4 разница линейных скоростей участков 1 О возрастает, то пропорционально углу поворота возрастает также относительное удлинение (растяжение) упругой ленты 3, а следовательно, и относительная энергоемкость. При 15 этом возрастают растягивающее усилие упругой ленты 3 и внутренние напряжения, максимальная величина которыхопределяется механическими характеристиками упругой ленты 3. Это определяет максимальный угол поворота зубчатого колеса 4 относительно положения равновесия при зарядке устройства.В режиме спуска натягивающее уси- лие упругой ленты 3 создает два противоположных момента, действующих соответственно на катушки 1 и 2. При этом момент, действующий на катушку.1, по величине больше момента, действующего на катушку 2,.что приводит зубчатое колесо 4.во вращение против часовой стрелки, Соответствен. но изменяется направление вращения катушек 1 и 2, и упругая лента 3 обратно с катушки 1 перематывается на З 5 катушку 2, При этом возрастает диаметр витков упругой. ленты 3, наматываемых на катушку 2, и уменьшается диаметр витков, сматываемых с катушки 1. Это приводит к соответствуюО щему возрастанию линейных скоростей участков, набегающих на катушку 2, и уменьшению - сбегающих с катушки 1, в результате чего уменьшается разница скоростей этих участков. 45 Вследствие этого растянутые участки упругой ленты 3 укорачиваются и выс вобождают накопленную энергию. Таким образом, растягивающее усилие упругой лентй 3 вследствие уменьше О иия разницы скоростей участков убывает с максимального значения до начального. При достижении положения равновесия моменты, действующие соответственно на катушки 1 и 2, вы"равниваются, и вращение катушек 1 и2, а также жестко связанных с нимизубчатых колес 4 и 5 прекращается.Аналогичным образом процесс зарядки протекает при вращении зубчатого колеса 4 против часовой стрелкиотносительно положения равновесия.При этом упругая лента 3 перематыва"ется с катушки 1 на катушку 2. Этоприводит к росту линейной скоростиучастков упругой ленты 3, набегающихна катушку 2, и уменьшению скоростиучастков, сбегающих с катушки 1. Возникающая при этом разница линейныхскоростей участков упругой ленты 3приводит к растяжению ленты 3 и накоплению энергии в ней. Процессспуска происходит описанным образом.По сравнению с прототипом изобретение имеет упрощенную конструкцию,Это объясняется отсутствием промежуточного направляющего шкива,стоящего под углом к оси катушек иперемещающегося параллельно этой осипри перематывании упругой ленты содной катушки на другую. Параллель .ное расположение катушек позволяетустановить дополнительную кинематическую связь посредством наименьшегочисла звеньев .(два зубчатых колеса),Конструкция устройства позволяетиспользовать более широкую упругуюленту, не увеличивая при этом размеров устройства, и таким образом регулировать энергоемкость устройства.Меняющееся при перемотке ленты еенатягивающее усилие позволяет установить положение равновесия и обеспечить двустороннее действие устройства, что расширяет его функциональныевозможности. Конструкция устройства позволяет .в широких пределах менять передаточное отношение дополнитель" ной кинематической связи, что позволяет менять скорость возрастания растягивающего усилия в зависимости отугла поворота ведущего зубчатого колеса, а также величину вращающего момента и скорость вращения. Этотакже позволяет производить зарядкуот источника с малым вращающим моментом; а при спуске получить большой вращающий момент, и наоборот.