Инерционный двигатель

(ц 93%17 АВТОРСКОМУ СВ 1,1 эЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт. сеид-ву 22)Заявле 01,80 (2 ) 2872903/25 1) М. с присоелинени 2;1) Приоритет явк 3 0 ударстеощ коннтет СССР Медзн нэобретенн а открытнйпубликовано 30.06.82. Бкэллетень И 24Дата опубликования описания 30.06,82 3) УДК 621 .031.3 (088 72) Авторы изобретен и Г. Мудрое 71) Заявител Казанский ордена "Знак Почета" сельскохозяйственный институт им. М. Горького111 г "1 Ф", )Ф01 1 Ой 4) ИНЕРЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ мель изобретения дичайшие амглиГу 15 равно синусу с осямя ях Изобретение относится к машиностроениюможет быть использовано в качестве привопоступательного дв иження исполнительного органа механизмов и машин и в качестве двигателя транспортных средств,Наиболее близким к предлагаемому явля. ется инерционный двигатель, содержащий опору я установленный на ней с возможностью поворота вокруг оси корпуса с размещены. ми на ней двумя одинаковыми дебалансными грузами, соединенными передачей с приводным валом, установленными на крнвоши пах симметрично относительно плоскости с возможностью синхронного вращения в про тивоположных направлениях 1 .Недостаток известного двигателя заключается в малой величине амттитуды тягового усилия в направлении перемешения, ограничений вследствие наклона направления действия этого усилия к направлению перемеше. ния н постоянного значения центробежной сялы, действаюшей на каждый груз, иэ-эа постоянной скорости вращения кривошилов грузов. ды тягового усилия.Указанная цель аостнгается тем, что кривошипы грузов установлены на вертикальныхосях вращения, горизонтальной приводнойвал снабжен двумя кривошипами, передачавыполнена из двух симметричных ветвей, вертикальная плоскость симметрии которыхсовпадает с плоскостью симметрии грузов,каждая ветвь передачи имеет шатун, соединяющий один кривошип приводного вала ссоответствующим ему кривошипом грузачерез установленные на каждом крнвошипецилиндрические шарниры, причем ось каждо.го шарнира расположена под скрешиваюшимся узлом к оси вращения своего. кривошипа, углы скрещивания осей шарниров сосями вращения своих кривошипов, соединенных одним шатуном, равны между собой,расстояния от осн кажцого шарнира до осявращения его крявошипа одинаковы и ихотношение к длине шатуна утласкрещивания осей шарнировкривошипов,031 ХОпора снабжена само с(эиэв:(ияэяяиили(сяколесами,Такое выло(пение ус(ри;(вз (6 есие и(в(е(неравномерное вра(иеиие криниц(ииов (р кнпри равномерном вращении приводного нала,за счет чего достигае(ся увс,гчецие амгли(ды центробежных тяговых уси.(ий, дейс 1 вую.ших на грузы ири максимэльшм зэцеииискорости их вра(пения в момент максима(ь.ного смешения грузов в сторону иеремеше.ния приводимых двигателем устрйств. Уве.пичению амплитуды полезного тягового усилия:пособствует также то, что направление пейс(1 О вия максимального по величине тягового го усилия в предлагаемом ицер(ионном пвига 1 е. 15 ле совпадает с направлением движения воспринимающих зто усилие устройств.На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый инерционный двигатель, общий вид:на фиг. 2схема передачи, соединяющейкривошипы грузов с привоп 1 ым валом, собозначением размеров элементов передачи;на фиг. 3 - график изменения суммарного инерцио 1 пгого тягового усилия пвигэтеля заполный оборот приводного вача с учетом г 5действия сил трения опоры о поверхность, по которой перемешается приводимое в пви. жение устройство.Двигатель содержит опору 1 и установлен. ный на ней с возможностью поворота вокруг оси 2 корпус 3. Поворотное устройство корпуса 3 может быть выполнено, например, в виде червячной передачи, включающей червяк4, и Авилен,(й к рулевому колесу 5. и червячное колесо 6, прикрепленное к корпу.З 5 су 3. На корпусе 3 установлецы ца кривошипах 7 и 8 двэ одинаковых пебачансных груза 9 и 10 с возможностью синхронного враше. ция в противоположных направлениях вокруг вертикальных осей симметрично отцоситель 40 но вертикальной плоскости. Грузы 9 и 10 соединены передачей с горизонта-ьным при. водным валом 11, снабжеццым двумя кривошипамн 12 и 13. На валу ;1 жестко закреплено зу бча(ое колесо,1 гли,цки) 1445 соединенное с цепью (или ремнем) 15 с приводным двигателем 16. Передача выпол. иена из пвух симметричных ветвей, верти. кальная плоскость симметрии которых сов. падает с плоскостью симметрии грузов. Пра 50 вая ветвь передачи имеет ц(атуц 7, соединяющий кривошип 1 приводного вала 11 с соответс(вишил( ему к(1 ивоц(ниом 7 груза 9 через усгэцовленцые нэ каждом кривошипе цилицд 11 счсские шарниры 18, при. чем огь кэ:кпого шарнира 18 расположена под скреп(ичэ( шимся т(1. м а к оси вращения св(1 его кривзшниэ. углы скрешива. нич о о ей и(эГциров Х с осями ягэи(ениясвоих криво(иниони, соспииеииых (иаГЛИОМ , ЫЕ(ИЫ л(сж,( СЮИ. РЭСС 1 ОЯЦИЯот оси каждо(о и(эрцирз 8 по оси врэ(це.ния е(о кривошииаиодинаковы и ихо(ношение к длине ша 1,на , равно сину.су угла скрс(циваиия а осси и(арииров 18с осями их кривопииов 7 и ". 1/1 = ьи 1 й СОбА 1110 11 1 - 511( ссл.ОМ,1+ у, с 1. с,гле ы ср. средняя угловая скорость вращения кривои(ииов грузов, равная скорости вра(цения приволно.го вала 11; максимальная скорость враше.ния кривошипоя грэзов;минимальная скорость нраи(е.ния кривопипов грузов;угол икре(иивэиия осеи ц(эр.ниров 18 с асями ярэпеиия ихК РИ 01(ИШОД. При таком выполнении размеров передачи расстоя(гие между осью врэ(цения приводного вала 1 и осью вращения кривошипа каждо. го груза равно длине шатуна 1, и оси шарниров, соедиценных одним шатуном. рэсполо.Ожены пап углом 90 друг к другу. Левая ветвь передачи симметрична правой ее ветви относительно вертикальной плоскости во всех фазах их движения и содержит соответственно шатун 19, соединяющий кривошип 13 приводного вала 11 с кривошипом 8 груза 10 через шарниры 18, установленные на кривг,.илах 8 и 13.Опора 1 снабжена самоустанавливаюшимися колесами 20.Устройство работает следующим образом.От приводного двигателя 16 вращение передается через цепь (ремень) 15 колесу (шкиву) 14 и приводному валу 11, Кривошипы 12 и 13 приводного вала 11 передают врашение кривошипам 7 и 8 грузов 9 и 10 через передачу, включаюшлю шатуны 17 и 19 и цилиндрические шарниры 18. Равномерное вращение приводного вала 11 при описанном выше выполнении передачи преобразуется в синхронное вращение грузов 9 и 10 в противоположных направлениях с неравномерной угловой скоростью за оборот.Максимальное и минимальное значения угловой скорости вращения кривошипов 7 и 8 зависят от величины угла скрещивания а осей шарниров с осями вращения их кри. вошипов и определяются выражениями:(5)- угловая скорость вращения груза; )5угловое ускорение прн вращениигруза;расстояние от оси шарнира кривошипа груза до оси врашеция послед 20 него.В результате сложения векторов инерционных усилий, действующих на грузы 9 и10, вследствие симметригцого синхронноговращения грузов в противоположцые стороны, составляющие ицерциоццых усилий, дей. 25 ствуюших на равные грузы, направленныеперпендикулярно к вертикальной. длоскости симметрии, взаимно уравновешиваются, асоставляющие этих усилий, направленныепараллельно плоскости симметрии, склады. 30 ваются, поэтому итоговое инерционное усилие действует на корпус 3 в плоскостисимметрии грузов по гориэонтачи. Направпение действия этого усилия периодическиизменяется нз противоположное, при этоммаксимальное по величине усилие, соответ.ствуюшее максимальной скорости врашения грузов, направлено в сторону перемещенияприводимой в движение опоры 1, а мини.мальное по величине усилие, соответствующее минимальной скорости вращения грузов, паправдено в противоположную сторону.На фиг. 3 обозначены: реэультируюшее(итоговое) ицершонцое усилие Р, получаемое в результате сложения векторов инер.пионных усилии, действуюших на грузы 9 и 10; сила трения Е опоры о поверхность, по которой она перемешается, в направлении движения устройства (вперед); сила трсииЯ Ецст 3 р о оверноь, по котогой50 она перемешзется, препятствующая движению устройства в противоположном направлении(назад); вРемЯ тоб, соответствУющее одному обороту приводного вала 1 и грузов 9 и 10.Плошадь, ограниченная кривой Р)1 = т(т)55 и находяшанся над осью абсцисс графика(фиг. 3), представляет со(бой импульс силыРв в направлении движения опорЫ, а плошаль. гр;нц кнц(а кривой Р = т), на.д,хо(нн(знсн иц( ось асге; эгого (рафика,прелст.нлнет собон импульс гцлы Р нпротив(поножном нацрзвлеш(и. В аответ.ствии с законом сокр;нецин ко:цгнсства гви.женин величины этих импульсов ранцы. Оц.пако вследствие неравномерноеи вращениягрузов и существенного прсвьцпенин амцли.туды силь( Р в напрзв:(еции перемсщецннопоры по сравнению с амплитудой этой си.лы в проивоположном направлении приобесечсциц величины сил трения Евп иЕиаэ, равной или немного болыцей амплитуды силы Р з в направлении, противополож.ном движению опоры 1, действие силы Ряв этом направлении парируется силой тренинЕнаэ, а сила Ря в направлении движениялишь уменьшается на величину силы тренияЕвп, так как максимальное значение силыР в этом направлении существенно пре.вышает величину Евп. В итоге полезный движуший импульс предлагаемого двигателяотображается ца графике фиг. 3 плошадью,ограниченной сверху кривой Р = 1(т ); аснизу - прямой Евп = сопзт.В моменты, когда угловая скорость вращения грузов (принимает максимальное иминимальное значения сэ и ср, угловое ускорениеравно нулю. Поэтомумаксимальное и минимальное значения силыинерции, действующей суммарно на оба гру.за предлагаемого двигателя, с учетом выражений (2), (31, (4) и (5) соответственноравны:СО с( г.трат -)Р: 1 г - .(/ССб о(. 1( 4 + с 111 н,)Для значений: т = 10 кг, 1 = 0,1 м,с =10 с,408 Н Рт)п 94 Нпри а = 60 Ртах = 2782 Н Ргп)п = 14 НКак видно иэ этого примера, с увеличеци.ем угла а скрещивания осей шарниров сосями вращения их кривошипов значительноувеличивается амплитуда тягового усилия.Значение угла а иэ конструктивных сообраОжеиий желательно брать в пределах 10 - 65Для изменения направления движения поворачивают рулевое колесо 5, в результате че. го корпус 3 через червячное колесо 6 пово. рзчивается червяком 4 вокруг оси 2 относи. тельно опоры . Этим достигается изменение направления действия тягового усилия двигз. теля. При изменении направления движения опоры 1 сзмоустзнзвливзюшисся колеса 0 поворачиваются вдоль новой траекториидвижсиия.939817 1 О Формула изобретения 15 1, Инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней с воэможностью поворота вокруг оси корпус с размещенными на нем двумя одинаковыми деба.с лансными грузами, соединенными передачеи с приводным валом, установленными на кривошипах симметрично относительно плоскости с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения амплитуды тягового усилия, кривошиИспользование изобретения обеспечит уве. личение амплитуды тягового усилил двигателя, простоту его конструкции и технологии изготовления, обусловленные установкой прос. той передачи с цилиндрическими шарчирами для неравномерного врашеиия грузов, а также улучшение управляемости эа счет того, что опора снабжена самоустанавливаюшимися колесами, Все это позволит расширить область применения инерционных двигателей и повысить проходимость приводимых ими в движение устройств. пы грузов установлены на вертикальныхосях врашения. горизонтальный приводной валснабжен двумя кривошипами, передача вы.полнеиа иэ двух симметричных ветвей, вертикальная плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью симметрии грузов, каждая ветвь передачи имеет шатун, соединяющий один кривошип приводного вала с со.ответствующим ему кривошипом груза черезустановленные на каждом кривоцтипе цилинд.рические шарниры, причем ось каждого шарнира расположена под скрещивающимся угломк,оси вращения своего кривошипа, углы скрещивания осей шарниров с осями вращениясвоих кривошипов, соединенных одним шатуном, равны между собой, расстояния от осикаждого шарнира до оси вращения его кривошипа одинаковы и их отношение к длинешатуна равно синусу угла скрещивания осейшарниров с осями их кривошипов.2, Двигатель по и. 1, о т л и ч а ю.щ и й с я тем, что опора снабжена самоустанавливающимися колесами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР Ко 347232,кл. В 62 О 57/02, 1971,939817 Составитель Л. Т 1 е"Ред М. Тепер орре дактор А. Лежнкн Тираж 501 ПИ Государственного комитета ССС делам яэобретений н открыпй Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4