SU939817A1 - Inertial engine - Google Patents

Description

1one

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в качестве привода поступательного движени  исполнительного органа механизмов и маитн и в качестве двигател  транспортных средств.The invention relates to mechanical engineering and can be used as a drive for the translational movement of the executive body of mechanisms and main engines and as a vehicle engine.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней с возможностью поворота вокруг оси корпуса с размещенными на ней двум  одинаковыми дебаланснымн грузами, соединенными передачей «с приводным валом, установленными на кривошиг пах симметрично относительно плоскости с возможностью синхронного вращени  в противоположных направлени х 1 .The closest to the present invention is an inertial engine containing a support and mounted on it with the possibility of rotation around the axis of the body with two identical unbalanced weights placed on it connected by transmission with a drive shaft mounted on the crank groove symmetrically relative to the plane with the possibility of synchronous rotation in opposite directions 1.

Недостаток известного двигател  заключаетс  в малой величине амплитуды т гового усили  в направлении перемещени , ограничений вследствие наклона направлени  действи  этого усили  к направлению перемещени  и посто нного значени  центробежной силы , действующей на каждый грр, из-за посто нной скорости вращени  кривощнпов грузов.A disadvantage of the known engine is the small amplitude of the thrust force in the direction of movement, limitations due to the inclination of the direction of action of this force to the direction of movement and a constant value of centrifugal force acting on each band, due to the constant rotation speed of the curved loads.

Цель  зибрстенн  - увеличение амплн /ды т гового усили .The aim of the siblings is to increase the amplitude / dt of the gravitational force.

Указанна  цель достигаетс  тем, что кривошипы грзэов установлены на вертикальных ос х вращени , горизонтальной приводной вал снабжен двум  кривошипами, передача выполнена из двух симметричных ветвей, вер тикальна  плоскойь симметрии которых совпадает с плоскостью симметрии грузов, кажда  ветвь передачи имеет щатун, соедин ющий один кривощип приводного вала с соответствующим ему кривошипом груза через устаноапенные на каждом кривощипе цилиндрически шарниры, причем ось каждого шарнира расположена под скрещивающимс  узлом к оси вращени  своего . кривошипа , углы скрещивани  осей шарниров с ос ми вращени  своих кривощипов, соединенных одним щатуном, равны между собой, рассто ни  от оси каждого шарнира до оси вращени  его кривошипа одинаковы и их отношение к длине шатуна равно синусу угла скрещивани  oceji шарниров с ос ми  х кривощипов. 3. Опора снабжена с;(мо С1аиав;1ии:1К1|11имисч колесами. Такое выполнение устройства обеспечивасг неравномерное вращение кривошипов ц; при равномерном вращении прино ного вала за счет чего достигаетс  увеличение амилшуды центробежных т говых усн.ий, действ юших на при максимальном значении скорости их вран1ени  в моменг максимального смещени  грузов в сторону ттеремешени  приводимых двигате1тем устройств. Уве;пичению амгтлитудьт тюлезного т гового усили ;пособствует также то, что направление дейст ви  максимального по величине т гового усили  в предлагаемом инерщтонном двигате ле совпадает с направлением движени  воспринимающих это усилие устройств. На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый инерционный двигатель, обтиий вид на фиг. 2 -- схема передачи, соедин юитей кривои.гапы грузов с приводлым валом, с обозначением размеров элементов передачи; на фиг. 3 - график изменетш  су.ммарного инерциошюго т гового усили  двигател  за полный оборот приводного вала с учетом действи  сил трени  опоры о поверхность, по которой перемешаетс  приводимое в дви жение устройство. Двигатель содержит опору 1 и установлен ный на ней с возможностью поворота вокр) оси 2 корпус 3. Поворотное устройство кор са 3 может быть выполнено, например, в ви де черв чной передачи, включающей черв к 4, при среплрнншй к ру.левому колесу 5, и черв чное колесо 6, прикрепленное к корпусу 3. На корпусе 3 установлены Tia кривош пах 7 и 8 два одинаковых дебалансных гру 9 и 10 с возможтюстью синхронного врашени  в противоположных направлени х вокру вертикальных осей симметрично относительно вертикальной плоскости. Грузы 9 и 10 соединены передачей с горизонтальным приводным валом 11, снабженным двум  кривошипами 12 и 13. На вхпуМ жестко закрештено зуичаюе колесо {гл  шкив) 14, соединенное с цепью (или ремне.м) 15 с приводным двигателем 16. Передача выполнена из двух симметричных ветвей, вертикальна  плоскость симметрии которых совпадает с плocкocfью симметрии грузов. Пра ва  ветвк передачи имеет uiaTy i 17, соедин ющий кривошип 12 привод 1ого вала 11 С соответствующим ему кривошипом 7 груза 9 через сгановлент1ые на каждом кривошипе пит1.1р1иеские иприиры 18, причем иск ка:кдого шарнира 1Я расположена под скрешичанчлимс  NTIOM а к оси вращени  сноег1 кривошитта. Углы скреширзним л oi-ей шлрниров I- с ос ми прашенпн своих крииишниов / и 12. соединенных шаrvHOM 1 /, pjBHbi между соГнп), рассто ни  I от оси каждою нирнира 18 до оси врашенич ею кривошипа 7 и 12 о.динаковы иих отношение к длине шатуна I, равно .синусу угла ск)сн1ивани  а осей шариир 5в 18 с ос ми их кривоишпов 7 и 12. 1/11 sin ft(1) При таком вьшолнении размеров передачи рассто ние между осью врашени  приводного вала 11 и осью врашени  кривоншпа каждого груза равно длине шатуна I, и оси шарниров , соединенных одним шатуном, расположены под углом 90° друг к другу. Лева  ветвь передачи симметрична правой ее ветви относительно вертикальной плоскости во всех фазах их движени  и содержит соответственно шатун 19, соедин ющий кривошип 13 приводного вала 11 с кривошипом 8 груза 10 через шарниры 18, установленные на крийо лпах 8 и 13.:Опора 1 снабжена самоустанавливаюшимис  колесами 20. Устройство работает следуюшим образом. От приводного двигател  16 вращение передаетс  через цепь (ремень) 15 колесу (шкиву) 14 и приводному валу 11. Кривошипы 12 и 13 приводного вала 11 передают вращение кривошиттам 7 и 8 грузов 9 и 10 через передачу, вкJTЮчaюшyю шатуны 17 и 19 и цилиндрические шарнирьт 18. Равномерное вращение приводного вала 11 при описанном выше вьшолнении передачи преобразуетс  в синхронное вращение грузов 9 и 1U в противоположных направлени х с неравномерной угловой скоростью за оборот. Максимальное и минимальное значени  угловой скорости врашени  кривошипов 7 и 8 завис т от величины угла скреишвани  а осей шарниров с ос ми вращени  их кривошипов и определ ютс  выражени ми; и;„„(1, ах -l-sinoL -«-sividггте со ср. - средн   углова  скорость вращени  кривоитипов грузов, равна  скорости вратцени  приводного вала 11; U- максимхтьна  скорость врашени  кривотнипов гр -зов; uj.- - минимальна  скорость нрашени  кривошипов грузов; а - угол скрещивани  осей шарниров 18 с ос ми ) их кривоипшоп. 5 При прошении каж;ш1и из ipvioB и iO возиикае инерционна  си IH 1, ik ро,ч;1п;1сми  через крив1)1)и111.| 7 и 8 из Kopnvc .. Величина силы опрс.челиеюи выражением Р mw(4) величина инерииннного усили ; масса груза; полное ускорение вращающеюс  iVco- - + е углова  скорость вращени  груза; угловое ускорение при вращении груза; I -- рассто ние от оси шарнира криво шипа груза до оси врашени  посл него. В результате сложени  векторов инерционных усилий, действующих на грузы 9 и 10, вследствие cиммeтpи moгo синхронного вращени  грузов в противоположные стороны , составл ющие инерционных усилий, действующих на равные грузы, направленные перпендикул рно к вертикальной- шюскости симметрии, взаимно уравновешиваютс , а составл ющие этих усилий, направленные параллельно плоскости симметрии, складываютс , поэтому итоговое инершюнное усилие действует на корпус 3 в плоскости симметрии грузов по горизонтали. Направление действи  этого усили  периодически измен етс  на противоположное, при зтом максимальное по величине усилие, соответствующее максимальной скорости вращени  грузов, направлено в сторону перемещени  приводимой в движение опоры 1. а минимальное по величине усилие, соответствующее минимальной скорости вращени  грузов направлено в противоположную сторону. На фиг. 3 обозначены: результирующее (итоговое) инерщюнное усапие Р , пол -чаемое в результате сложени  векторов инерционных усилий, действующих на грузы 9 и 10; сила трени  Fg опоры о поверхность, по которой она перемещаетс , в направлении движени  устройства (вперед); сила трени  Ffta опоры о поверхность, по которой она перемещаетс , преп тствующа  движению устройства в противоположном направлении (иаэад); врем  to6, соответствующее одно му обороту приво1хного вала 11 и грузов 9 к 10. Площадь, ограниченна  кривой Рц f(t) н наход ща с  над осью абсвдсс графика (фиг. 3), представл ет собой импульс силы РЙ в направлении движени  опорЫ, а площапь . играннчспна  кривой ( f(t), нахон иш с  iiojt осью цПскисг этого 1ра({)Ика. пре.чстанлиет собой импу.и.с силы ,, в протинопо.чожиом направлении. В соответствии с законом сохр;1ненин ко.-шчества движени  величины этих импульсов равны. Однако вслелствие нерав юмернос1И вращени  грузов и существенного превышени  а.матитуды силы Pf в маправ.чении перемещени  опоры по сравнению с амплитудой этой силы в противоположном направлении при обеспечении величю)ы сил трени  FB и Риаэ. равной и.чи немного большей амплитуды ctuibi Рд в направлении, противоположном движению опоры 1, действие силы Рд в этом направлении парируетс  силой трени  Рназ. а сила PR в направлении движени  лишь уменьшаетс  на величину силы трени  РВП.. так как максимальное значение силы в этом направлении существенно превышает величину Fan- В итоге полезный движущий импульс предлагаемого двигател  отображаетс  на графике фиг. 3 площадью, ограниченной сверху кривой Р (t ), а снизу - пр мой Fan const. В моменты, когда углова  скорость вращени  грузов о; принимает максимальное и минимальное значени  ,, и -, угловое ускорение if, равно нулю. Поэтому максимальное и минимальное значени  силы инерции, действующей суммарно на оба груза предлагаемого двигател , с учетом выражений (2), (3), (4) и (5) соответственно цЛ Рп,а.-и-в иа .)ср ССЛ%(. ,.1, . (7 Рщли (,М.} Дл  значений: m 10 кг, I 0,1 м, uj.p 10 с-, при а 20° Ртах 408 Н, 94 Н; при а 60° Рп,ах 2782 Н, 14 Н. Как видно из этого примера, с увеличением угла а скрещивани  осей шарниров с ос ми вращени  их кривошипов значительно увеличиваетс  амплитуда т гового усили . Значение угла а из конструктивных соображений желательно брать в пределах 10-65°. Дл  изменени  направлени  движени  поворачивают рулевое колесо 5, в результате чего корпус 3 через черв чное колесо 6 поворачиваетс  черв ком 4 вокруг оси 2 относительно опоры 1. Этим достигаетс  изменение направлени  действи  т гового усили  двигател . При изменении направлени  движени  опоры 1 самоустанавлнвающиес  колеса 20 поворачиваютс  вдоль новой траектории движени .This goal is achieved by the fact that the crank cranks are mounted on vertical axes of rotation, the horizontal drive shaft is equipped with two cranks, the gear is made of two symmetric branches, the vertical plane symmetry of which coincides with the plane of symmetry of the weights, each branch of the gear has a rod connecting one curvature drive shaft with a corresponding cargo crank through cylindrical hinges installed on each crankshaft, with the axis of each hinge located under the intersecting node to the axis of rotation Enjoy your own. crankshaft, the angles of crossing of the axes of the hinges with the axes of rotation of their Krivoshchips connected by one shatun are equal, the distances from the axis of each hinge to the axis of rotation of its crank are equal and their relation to the length of the connecting rod is equal to the sine of the crossing angle of the oceji of the hinges with the axes of the curvatures . 3. The support is equipped with; (Mo C1Aiav; 1: 1K1 | 11mimic wheels. Such an embodiment of the device ensured uneven rotation of the cranks c; with a uniform rotation of the front shaft, an increase in the number of centrifugal traction forces operating at the maximum the value of the speed of their lying in the moment of maximum displacement of loads towards the intermixing of motor-driven devices. Ove; to write out the amplitude of the tyleznaya tractive effort; it also helps that the direction of action of the maximum The force in the proposed inertial engine coincides with the direction of movement of the devices that receive this force. elements of the transmission; Fig. 3 is a graph of the change of the sum of the inertial mass of engine thrust for a full rotation of the drive shaft, taking into account the effect of the friction force of the support on the surface, on which the driven device is mixed. The engine contains support 1 and case 3 mounted on it rotatably around axis 2 axis. The rotary device 3 can be made, for example, in the form of a worm gear, including a worm to 4, when connected to a steering wheel 5 , and the worm gear 6, attached to the housing 3. On the housing 3, the Tia crankshaft grooves 7 and 8 are mounted with two identical unbalanced weights 9 and 10 with the possibility of simultaneous moving in opposite directions to the vertical axes symmetrically relative to the vertical plane. Loads 9 and 10 are connected by a transmission with a horizontal drive shaft 11, equipped with two cranks 12 and 13. On Würm, a rigid wheel (head pulley) 14 connected to a chain (or belt m) 15 is connected with a drive engine 16. The transmission is made of two symmetric branches, the vertical plane of symmetry of which coincides with the plane of symmetry of loads. The right branch of the transmission has uiaTy i 17 connecting the crank 12 of the 1st shaft 11 with the corresponding crank 7 of the load 9 through the components of the crank on each crank pit1.1p1 ipiry 18, and the claim is: where is the hinge 1J under the skrishchanchanchim NTIOM and to the axis of rotation snowgrone curve. The angles are scrambled with oi-I shlrnir I- with the axes of their own creeps / and 12. connected sharvHOM 1 /, pjBHbi between coGnp), the distance I from the axis of each nirnir 18 to the axis of vrasenic crankshaft 7 and 12 is the same and their ratio to the length of the connecting rod I, equal to the sine of the angle ck) and the sharir 5v 18 axes with their axes of 7 and 12. 1/11 sin ft (1) With this transfer size, the distance between the axis of rotation of the drive shaft 11 and the axis of the axis The crankshaft of each load is equal to the length of the connecting rod I, and the axis of the hinges connected by one connecting rod are at an angle of 90 ° to each other. The left branch of the transmission is symmetrical to the right of its branch with respect to the vertical plane in all phases of their movement and contains, respectively, a connecting rod 19 connecting the crank 13 of the drive shaft 11 to the crank 8 of the load 10 through hinges 18 mounted on creep bars 8 and 13.:The prop 1 is fitted with self-aligning wheels 20. The device works as follows. From the drive motor 16, the rotation is transmitted through the chain (belt) 15 to the wheel (pulley) 14 and the drive shaft 11. The crankshafts 12 and 13 of the drive shaft 11 transmit the rotation to the crankshaft 7 and 8 of loads 9 and 10 through a gear, including connecting rods 17 and 19 and cylindrical hinges 18. The uniform rotation of the drive shaft 11 in the above-described transmission execution is converted into synchronous rotation of loads 9 and 1U in opposite directions with uneven angular velocity per revolution. The maximum and minimum values of the angular velocity of the cranks 7 and 8 are dependent on the magnitude of the skew angle and the axes of the hinges with the axes of rotation of their cranks and are determined by the expressions; and; „„ (1, ah -l-sinoL - “- sividggte cf. - average angular rotational speed of load curvatypes, equal to the speed of the drive shaft of the drive shaft 11; U - max. speed of rotation of the crankshaft; - minimum speed Cranes for cargo cranks; a is the angle of intersection of the axes of the hinges 18 with the axles) of their crankshaft. 5 When each request was made from ipvioB and iO, the inertial si IH 1, ik po, h; 1 n; 1 cm through curve 1) 1) and 111 was generated. | | 7 and 8 of Kopnvc .. The magnitude of the power of the opr.scheeya and the expression P mw (4) the magnitude of the inertial force; cargo weight; full acceleration rotates iVco- - + e angular velocity of rotation of the load; angular acceleration during the rotation of the load; I is the distance from the axis of the hinge to the crooked thorn of the load to the axis of the displacement after it. As a result of the addition of the vectors of inertial forces acting on loads 9 and 10, due to the simultaneous rotation of the goods in opposite directions, the components of the inertial forces acting on equal weights directed perpendicular to the vertical symmetry of the symmetry are mutually balanced, and the components of these The forces directed parallel to the plane of symmetry are added up; therefore, the final effort force acts on the body 3 in the plane of symmetry of the loads horizontally. The direction of action of this force is periodically reversed, with the maximum force corresponding to the maximum speed of rotation of the loads directed towards the movement of the support 1 being driven. And the minimum of the force corresponding to the minimum speed of rotation of the cargo moving in the opposite direction. FIG. 3 denotes: the resultant (final) inertial insertion P, obtained as a result of the addition of the inertial force vectors acting on loads 9 and 10; friction force Fg of the support against the surface on which it moves, in the direction of movement of the device (forward); the strength of the ffta friction of the support against the surface on which it moves, preventing the device from moving in the opposite direction (eaad); the time to6, corresponding to one turn of the free shaft 11 and loads 9 to 10. The area bounded by the curve Рц f (t) and located above the absolute axis of the graph (Fig. 3) is the impulse of the force RY in the direction of the support, and ploshchap. playing the curve (f (t), nahon ish with iiojt cpskisg axis of this 1p ({) Ik. it sets itself an impedimental force, in the proton-like direction. In accordance with the law; 1nenin of co-quality The motions of these pulses are equal, however, because of the disproportion of the rotation of the weights and the substantial increase in the A. matitude of the Pf force in the direction of movement of the support compared with the amplitude of this force in the opposite direction while ensuring the strength of the FB and Riae friction forces. equal to a slightly larger amplitude ctuibi Rd in the direction opposite to the movement of the support 1, the action of the force Rd in this direction is countered by the force of friction Rnaz. and the force PR in the direction of motion only decreases by the amount of friction force of the RAH. since the maximum value of the force in this direction substantially exceeds the value of Fan. As a result, the useful driving impulse of the proposed engine is displayed in the graph of FIG. 3 with an area bounded above the curve P (t), and below the straight Fan const. At times when the angular velocity of rotation of the goods is about; takes the maximum and minimum values,, and -, the angular acceleration if, is zero. Therefore, the maximum and minimum values of the inertia force acting in total on both loads of the proposed engine, taking into account expressions (2), (3), (4) and (5), respectively, are CL Pn, a.-and-in ia.) Cf SLS% (., .1,. (7 Рщли (, М.} For values: m 10 kg, I 0.1 m, uj.p 10 s-, at а 20 ° Cmt 408 N, 94 N; at а 60 ° Рп, ах 2782 Н, 14 N. As can be seen from this example, the amplitude of pulling force significantly increases with the crossing of the axes of the hinges with the axes of rotation of their cranks.The value of angle a is from 10 to 65 ° from design considerations. To change nap The movement moves the steering wheel 5, as a result of which the housing 3 turns the screw 4 around the axis 2 relative to the support 1. Through the worm gear 6, this results in a change in the direction of the thrust force of the engine. When the movement direction of the support 1 is changed, the self-adjusting wheels 20 turn trajectories of movement.

79398177939817

Использование изобретени  обеспечит увеличение амплитуды т гового усили  двигател , простоту его конструкции и технологии изготовлени , обусловленные установкой простой передачи с цилинлрит1ескимн шарнирами 5 дл  неравномерного вращени  грузов, а также улучшение управл емости за счет того, что опора снабжена самоустанавливающимис  колесами. Все это позволит расширить область применени  инерционных двигателей и повысить проходимость приводимых ими в движение устройств.The use of the invention will increase the amplitude of the thrust force of the engine, the simplicity of its design and manufacturing technology, due to the installation of a simple transmission with cylindrical hinges 5 for uneven rotation of the loads, as well as improved controllability due to the fact that the support is equipped with self-aligning wheels. All this will allow to expand the field of application of inertial engines and increase the permeability of the devices driven by them.

Claims (1)

1. Инерционный двигатель, содержащий опору и установленный на ней с возможностью поворота вокруг оси корпус с размешенными на нем двум  одинаковыми дебалаисными грузами, соединенными передачей с приводным валом, установленными на кривошипах симметрично относительно плоскости с возможностью синхронного вращени  в противоположных направленн х, о т л ичающийс  тем, что, с целью увеличени  амплитуды т гового усили , кривоши81. An inertial engine containing a support and a body mounted on it rotatably around an axis with two identical unbalanced weights placed on it, connected by a gear to a drive shaft mounted on cranks symmetrically relative to a plane with the possibility of synchronous rotation in opposite directions Understanding that, in order to increase the amplitude of the pulling force, the cranks8 пы грузов установлены на вертикальных ос х вращени , горизонтальный приводной вал снабжен двум  кривошипами, передача выполнена из двух симметротных ветвей, вертикальна  плоскость симметрии которых совпадает с плоскостью симметрии грузов, кажда  ветвь передачи имеет 1иатун, соедш1 ющий один кривошип приводного вала с соответствующим ему кривощипом груза через установленные на каждом кривошипе цилиндрические шарниры, причем ось каждого шарнира расположена под скрещивающимс  углом к .оси вращени  своего кривошипа, углы скрещивани  осей шарниров с ос ми вращени  своих кривошипов, соединенных одним шатуном , равны между собой, рассто ни  от оси каждого шарнира до оси вращени  его кривошипа одинаковы и их отношение к длине шатуна равно синусу угла скрещивани  осей шарниров с ос ми их кривошипов.Cargo loads are mounted on vertical axes of rotation, the horizontal drive shaft is equipped with two cranks, the transmission is made of two symmetrical branches, the vertical plane of symmetry of which coincides with the plane of symmetry of the goods, each transmission branch has 1ATUN, connecting one crank of the drive shaft with its corresponding weight curvature through cylindrical hinges mounted on each crank, the axis of each hinge being located at a crossing angle to the axis of rotation of its crank, the angles of crossing the axes of the hinges with the axes of rotation of their cranks, connected by a single connecting rod, are equal to each other, the distances from the axis of each hinge to the axis of rotation of its crank are the same, and their ratio to the length of the connecting rod is equal to the sine of the angle of intersection of the axes of the hinges with the axes of their cranks. 2, Двигатель по п. 1,. о т л и ч а ющ и и с   тем, что опора снабжена самоустанавливающимис  колесами.2, the engine under item 1 ,. This is due to the fact that the support is equipped with self-aligning wheels. Источники информации, прин тые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 347232, кл. В 62 D 57/02, 1971.Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate No. 347232, cl. In 62 D 57/02, 1971.