Инерционное движущее устройство

(11) 2002108 С 19) 51) ИСАИИЕ ИЗОБРЕТЕН К ПАТЕНТУ Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знак(76) Корнилов Виталий Дмитриевич(54) ИНЕРЦИОННОЕ ДВИЖУЩЕЕ УСТРОЙСТВО(57) Использование: в машиностроении, а именно винерционных двигателях для направленного перемещения различных объектов за счет относительных колебаний дебалансов и корпуса, на которыйдействуют силы сопротивления внешней средыСущность изобретения: в устройстве использованпринцип взаимодействия пар дебапансных грузов,вращающимся относительно друг друга в противоположные стороны в перпендикулярных плоскостях В результате такого Комбинированного вращения эти грузы постоянно находятся в диапазоне угла поворота 0 - 180 относительно плоскости устройства, проходящей через оси вращения грузов, а результирующие силы инерции пар тел вращения всегда положительны, коэффициент преобразования центробежных сил инерции в линейную силу инерции равен 05, ее величина ограничена только прочностными характеристиками и может превышать вес устройства в десятки раз. 1 табл. 3 ил.Изобретение относится к машиностроению, конкретнее к автомобиле- и авиастроению, и может быть использовано в качестветяговой силовой установки и реверсивноготормоза на автомобилях, летательных аппаратах, транспортных средствах, приводимыхв действие с помощью мускульной силы дляобеспечения движения, а также при создании транспорта универсального типа на"инерционной подвеске,", движущегося по 10земле и в воздухе,Известно устройство, в котором применяются центробежные силы, вызывающиенаправленное тяговое усилие, состоящее изчетырех систем, причем а каждой системе 15установлено по одному дебалансному грузуи одной планетарной передаче, и общегодля всех механизма привода систем,Однако в указанном устройстве импульсы результирующей силы центробежных 20сил инерции ЦСИ) дебалансных грузов,действующих попеременно в одном направлении, а также силы инерции второго порядка моментов инерции масс дебалансныхгрузов, возникающих при их вращении вплоскостях, перпендикулярных асям вращения систем, вызывают вибрационные нагрузки на устройство и передают их натранспортное средство, на котором устройство установлено. Кроме того, в кинематической схеме устройства диаметрыпланетарных шестерен не могут быть меньше двух радиусов вращения дебалансныхгрузов точнее длины рамок систем) в этомслучае требуются шестерни больших диаметров и дополнительные большие массытипа маховиков для уравновешивания каждой шестерни планетарной передачи, повышение прочности и увеличение размеровдругих деталей, что делает конструкциа устройства громоздкой и значительно снижает эффективность его применения.Целью изобретения является создание.,омпактной, работоспособной конструкцииустройства с дифференцированной результирующей силой ЦСИ вращения дебалансных грузов систем, в котором эта силанепрерывна, постоянна по величине и однонаправленного действия, а также устранение внешних проявлений вибрационных 50нагрузок,Цель достигается тем, что в устройстведебалансные грузы попарно вместе с ихприводами установлены непосредственно врамках и образуют системы, плоскости вращения дебалансных грузов двух систем повернуты относительно двух других системна угол 90 О, при этом импульсы результирующих сил ЦСИ пар систем смещаются пофазе и дифференцируются в постоянную си лу, вызывающую однонаправленное движение устройства, а возникающие силы инерции второго порядка моментов инерции вращения дебалансных грузов выравниваются по амплитуде колебаний, Полное устранение проявления силы инерции второго порядка достигается установкой последовательно двух устройств в положение, когда системы одного устройства повернуты на угол 45 относительно систем другого устройства.На фиг,1 изображено инерционное движущее устройство, состоящее из корпуса 1, четырех систем А 1, Аь Аэ, А и механизма вращения систем все системы по конструкции одинаковы). Каждая система состоит из рамки 2 с концевыми опарами 3 и 4, двух дебалансных грузов 5 и их осей 6, механизма вращения дебалансных грузов, Рамка 2 своими концевыми опорами установлена в корпусе 1, опора 4 установлена в конической шестерне 7, запрессованной наглухо в корпусе 1, Дебалансные грузы 5 установлены в рамках 2 на осях 6 на шпанках, Механизм вращения дебалансных грузов состоит из двух шестерен 8, изготовленных заодно с осями 6, шестерни 9, установленной на оси 10, трех промежуточных шестерен 11, установленных на осях 12, конической шестерни 13, изготовленной заодно с осью 10, конической шестерни 7. Механизм привода систем состоит из двух шестерен 14, установленных свободно на запрессованных в корпусе 1 осях 15 и входящих в зацепление с шестернями 16, установленными на концевых опорах 3 рамок 2 систем на шпанках, Размещение попарно дебалансных грузов и их механизмов привода непосредственно в рамках систем позволяет осуществлять различные компактные компоновочные решения устройства и обеспечивать его работоспособность, Привод устройства осуществляется от двигателя (или мускульной силой через редуктор) через муфту 17. Устройство работает следующим образом.В исходном положении (фиг,1, фиг.2) дебалансные грузы систем А 1 и А 2 направлены в противоположные стороны вдоль осей рамок 2, что соответствует положению центров масс дебалансных грузов в точках 0 и 180 угла поворота систем, импульс результирующей силы ЦСИ вращения их дебалансных грузов равен нулю, дебалансные грузы систем Аз и А 4 смещены па фазе угла поворота относительно систем А 1 иА 2 на 90 О, их радиусы перпендикулярны плоскости корпуса 1, в этом полокении импульс5 10 15 20 25 30 40 45 50 55 результирующей силы ЦСИ имеет максимальную величину,Вращение системам передается от приводного двигателя через муфту 17, При вращении системы ее коническая шестерня 13 обкатывается вокруг шестерни 17 и через шестерни 9, 11 и 8 приводит во вращение дебалэнсные грузы 5, которые вращаются в противоположные стороны и, одновременно в двух перпендикулярных плоскостях на осях 6 относительно рамки 2 и вместе с рамкой относительно корпуса 1. центры масс дебалансных грузов 5 перемещаются по криволинейным траекториям полусфер шаровых поверхностей в зоне 0 - 180 с угловой скоростью, в два раза большей угловой скорости рамки; импульс результирующей силы ЦСИ вращения дебалансных грузов системы всегда направлен перпендикулярно оси вращения рамки в сторону указанных полусфер. За угол поворота рамки 2 на 180 дебалансные грузы повернутся на угол 360,Вращая систему А 1 по часовой стрелке(фиг,2 1, 11), система А 2 вращается против часовой стрелки, угол поворота дебалансных грузов растет, и по достижении им 90 радиусы центров масс ее дебалансных грузов занимают положение, перпендикулярное плоскости корпуса 1, при этом импульс результирующей силы дебалансных грузов систем А 1 и А 2 направлен перпендикулярно плоскости корпуса 1 и приложен к его центру, В то же время системы Аз и А 4 вращаются идентично относительно систем А 1 и А 2, их дебалансные грузы достигают угла поворота 180 и направлены в противоположные стороны, дебалансные грузы вернулись в зону 0-180 (дебэлансные грузы находятся как-бы в исходном положении, но центры их масс направлены против друг друга, фиг.2 11). Уменьшение импульса результирующей силы ЦСИ дебалансных грузов систем Аз и А 4 компенсируется приращением импульса равной результирующей силы ЦСИ дебалансных грузов систем А 1 и А 2, Таким образом, смещение угла поворота систем Аз и А 4 относительно систем А 1 и А 2 на 90 обеспечивает дифференцирование результирующих сил ЦСИ вращения дебалансных грузов систем А 1, А 2, Аз, А 4 в силу непрерывную, постоянную по величине и однонаправленногодействия (фиг,З),Согласно принципу независимости действия сил при вращении дебалансных грузов 5 систем в двух перпендикулярных плоскостях возн икают следующие сил ы:Р 1 - результирующая сила ЦСИ вращения дебалансных грузов в плоскостях, проходящих через оси вращения рамок 2 сис тем А 1 и А 2;Р 2 - результирующая сила ЦСИ вращения дебэлансных грузов в плоскостях, проходящих перпендикулярно осям рамок 2 систем А 1 и А 2;Рэ - результирующая сила ЦСИ вращения дебалансных грузов систем Аз и А 4, равная Р 1;Рл - результирующая сила ЦСИ вращения дебалансных грузов систем АЗ и А 4, равная Р 2;Р - результирующая сила ЦСИ, равная сумме векторов сил Р 1, Р 2, Рз, Р 4;Т - результирующая сила инерции второго порядка, возникающая при вращении дебалансных грузов с переменным радиусом г в плоскости, перпендикулярной оси вращения рамок 2, и смене орбит центрами масс дебалансных грузов,На фиг.2 и 3 показаны положения дебалансных грузов относительно рамок 2 и рамок относительно плоскости корпуса 1 при вращении систем, а также силы инерции, возникающие в системах, и их результирующйе.Величина силы инерции Р 1=4 щй аР зпгде гл - масса одного дебалэнсного груза 5, кг(масса всех дебалансных грузов одинакова);й - радиус центра масса дебалансных грузов, м (радиус вращения сопя;ю - угловая скорость дебалансных грузов относительно собственной оси 6 вращения, рад/с;р - угол поворота дебалансных грузов относительно плоскости рамки 2, равный углу поворота рамки относительно плоскости корпуса 1;зв р - произведение синусов углов по 2ворота дебалансных грузов относительно плоскости рамки и рамки относительно плоскости корпуса.Величина силы инерции Р 2=4 щ г ш х хз 1 п р =4 глй и- з и р; тэк как г=й з 1 п р,2 где г - радиус вращения дебалансных грузов 5 перпендикулярно относительно осирамки величина переменная, изменяется отОдой), м,Следовательно, силы Р 1 и Р 2 равны повеличине.1 иРВеличина силы инерции Т = - т 9 р,2п 1 ггде 1 - - момент инерции дебалансных3грузов 5 при смене ими орбит вращениявокруг осей рамок 2, кг м/кв;ф 7 2002108 т 9 ф - период изменения 3, равный 90 О; у - угол между радиусом вращения дебалансного груза 5 и вектором равнодействующей касательной и нормальной сил момента инерции этого груза, 5Сила инерции второго порядка изменяется в диапазоне угла повороте дебалансных грузов 5 от 0 до 90 О, ее момент отрицательный, сила Т направлена в противоположную сторону силы Р, величина кото рой составляет 2-3 нейтрализуется полностью при размещении четырех пар систем, повернутых последовательно относительно друг друга на 45 О,Величины результирующих сил инерции дебалансных грузов 5 в описываемом устройстве с массами ядер в=0,1 кг и радиусом вращения 8=0,02 м при 1000 об/мин систем сведены в таблицу и показаны на графике фиг,3,(56) Патент Франции йг 2101562,кл. Р 03 6 3/00, 1972,эи 20 ро 4 п 1 кг 3 = Рд 1+ Рд 2Формула изобретения мещающихся по криволинейной траектории, отличающееся тем, что в каж 15 дой вращающейся системе дебалансныегрузы связаны между собой через шестеренчатую передачу, установленную вдоль рамки и связанную с планетарной передачей, при этом плоскости вращения деба лансных грузов вращающихся пар системповернуты одна. относительно другой на 90, а центры масс дебалансных грузов одной из пары систем попеременно направлены в противоположные стороны, а другой пары системы - попеременно на,правлены в сторону однонаправленного движения. ИЩ.РЦИОННОЕ ДВИЖУЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус, кратные двум системы, вращающиеся в противоположных направлениях в перпендикулярных плоскостях, связанные между собой через планетарную передачу, выходной вал которой соединен с приводом, каждая из вращающихся систем состоит из прямоугОльных рамок, цэпфэми установленных на карпусе, в рамках установлены дебалансные грузы на валах, связанных спередачей, дебэлансные грузы установлены с возможностью вращения в противоположных направлениях с центрами масс, пере-,0 30 45 60 90 120 135 150 180 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,2 0,2 0,2 0,2 0.2 0,2 0,2 0,2 0,2 0 0,01 0,014 0,017 0,02 0,017 0,014 0,01 Огоог 1 ов ставитель В. Корнилхред М,Моргентал ар орректо ик роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Гкг юге Л 2 ЮО едактор Т аказ 3164 Тираж Подписи НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5