Универсальный инерционный движитель
Использование: в транспортной технике. Сущность: инерционный движитель выполнен в виде симметричного многозвенного механизма, расположенного на параллельных валах, каждое звено которого состоит из двух инерционных пар, расположенных на равных расстояниях от поперечной оси. Работа инерционных звеньев смещена по фазам на равные интервалы относительно друг друга для равномерного вырабатывания инерционной энергии. Вырабатывание инерционной энергии происходит путем синхронной, периодической расцентровки инерционных масс, находящихся в инерционных парах, относительно центров вращения валов и периодической зацентровки их в исходном положении. Управление инерционными массами движителя осуществляется пневмомеханическими цилиндрами управления переднего хода и пневмомеханическими цилиндрами управления заднего хода. Управление пневмомеханическими цилиндрами осуществляется педалью инерционного торможения и реверса хода. Наряду с реверсивным движителем имеется нереверсивный движитель, работающий в одном направлении. Реверсивный и нереверсивный движители могут использоваться также в строительной технике. 8 ил.
Изобретение относится к области транспортной техники и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, где используется инерционно-импульсная техника.
Наиболее близким техническим решением, принятым в качестве прототипа, является движитель, содержащий корпус транспортного средства со средством связи с инерционно-импульсным преобразователем периодического воздействия в однонаправленное движение, кинематически связанным с приводом. (см. кн. И.Ф. Гончаревича "Вибрация нестандартный путь", изд. "Наука", М. 1986, стр.175, рис.37.). Недостатком известного устройства является повышенная вибрация корпуса транспортного средства, а также ненадежность в работе. Целью настоящего изобретения является устранение вибрации, повышенная надежность работы движителя. Для достижения этой цели универсальный, реверсивный, инерционный движитель выполнен в виде симметричного многозвенного механизма, каждое звено которого состоит из двух инерционных пар, расположенных на равных расстояниях от поперечной оси. Работа инерционных звеньев смещена по фазам на равные интервалы относительно друг друга. Сделано это для равномерного и симметричного вырабатывания инерционной энергии. Для рационального привода все инерционные звенья расположены на параллельных валах, вращающихся в противоположные стороны. Инерционные массы инерционных пар, входящих в инерционные звенья, являются одновременно сплошными внутренними обоймами подшипников, вырабатывающие пульсирующую, направленную инерционную энергию два раза за один оборот валов. Вырабатывание инерционной энергии происходит путем синхронной, периодической расцентровки инерционных масс относительно центров вращения валов и периодической зацентровки их в исходном положении. Управление инерционными массами движителя осуществляется пневмомеханическими цилиндрами управления переднего хода, расположенными вдоль центра днища движителя, и пневмомеханическими цилиндрами управления заднего хода, расположенными вдоль краев днища движителя. Все пневмомеханические цилиндры механически связаны с внешними обоймами подшипников инерционных масс. Инерционные массы работают зацентрованными, накапливая кинетическую энергию при равных встречных усилиях пружин действия и упругих пневматических камер противодействия под давлением, находящихся в пневмомеханических цилиндрах управления переднего и заднего хода. При управлении инерционным движителем понижать давление в пневматических камерах противодействия пневмомеханических цилиндров переднего и заднего хода можно только попеременно. Это осуществляется педалью инерционного торможения и реверса хода. При понижении давления на определенную величину в пневматических камерах противодействия пневмомеханических цилиндров переднего хода во время вращения инерционных масс под действием преимущественного усилия пружин действия происходит периодическая расцентровка на определенную величину и зацентровка инерционных масс, вследствие чего периодически происходит переход кинетической энергии в направленную инерционную энергию, что соответствует закону сохранения энергии. При повышении оборотов силового агрегата без изменения величины давления в пневматических камерах противодействия величина расцентровки инерционных масс соответственно возрастает, прямо пропорционально возрастает и направленная инерционная энергия. Таким образом, есть возможность управления инерционной энергией на транспортных средствах путем комбинирования силы давления в пневматической системе со скоростью вращения вала силового агрегата. Аналогичные явления происходят при понижении давления в пневматических камерах противодействия пневмомеханических цилиндров заднего хода при вращении инерционных масс. В исходное, зацентрованное положение при вращении валов инерционного движителя инерционные массы возвращаются при выравнивании встречных усилий пружин действия и упругих пневматических камер противодействия в пневмомеханических цилиндрах. На фиг. 1 изображен общий вид предложенного универсального, реверсивного, инерционного движителя; на фиг.2 изображено сечение А-А общего вида инерционного движителя; на фиг.3 изображено сечение Б-Б части сечения А-А инерционного движителя; на фиг.4 изображено устройство пневмомеханического цилиндра переднего хода инерционного движителя; на фиг.5 изображено устройство пневмомеханического цилиндра заднего хода инерционного движителя; на фиг. 6 изображено устройство пневматической системы управления инерционного движителя; фиг.7 и фиг.8 вместе составляют изображение диаграммы цикла силового импульса инерционной пары инерционного движителя. Универсальный, реверсивный, инерционный движитель выполнен в виде симметричного, многозвенного механизма, заключенного в корпусе 1 (фиг.1). Механизм инерционного движителя частично погружен в смазочную жидкость и состоит из инерционных звеньев, каждое звено которого состоит из двух симметрично расположенных относительно поперечной оси инерционных пар. Инерционное звено Ц, состоящее из инерционных пар 3, изображено на фиг.1. Для рационального привода все инерционные звенья расположены на параллельных валах 4, вращающихся в противоположные стороны, благодаря шестерням 5, вращаемым приводной шестерней 6 (фиг. 2) силового агрегата. На параллельных валах 4 (фиг.1), в местах крепления инерционных масс 7 (фиг.2), выполненных в виде сплошных внутренних обойм подшипников, имеются параллельные выточки 8. Выточки каждого инерционного звена смещены по фазам на равные интервалы относительно выточек других звеньев. На каждых параллельных выточках 8 крепятся друг с другом две одинаковые Г-образные накладки 9 (фиг.3) из антифрикционного материала, плоскости которых, обращенные к параллельным выточкам 8 (фиг.2), плотно прилегают к ним и при смещении скользят. Г-образные накладки 9 (фиг. 3) прикладываются друг к другу таким образом, чтобы утолщенные концы крепились к тонким концам. Отверстие, образованное двумя Г-образными накладками 9, имеет форму прямоугольника с выпуклыми поперечными сторонами, имеющими форму дуги окружности вала 4 (фиг.1), и каждая поперечная сторона находится от выпуклых поверхностей этого вала на расстоянии максимальной амплитуды отклонения 10 (фиг.3) при расцентровке инерционных масс 7 (фиг.2). В утолщенных концах Г-образных накладок 9 (фиг.3) имеются подпружиненные штифты 11, способствующие удержанию инерционных масс 7 (фиг.2) в зацентрованном положении при нахождении инерционного движителя в статическом состоянии, Г-образные накладки 9 (фиг.3) в собранном положении имеют форму прямоугольника с овальными углами и служат основанием для крепления инерционных масс 7 (фиг. 2) на параллельных валах 4 (фиг.1). В центре инерционных масс 7 (фиг.2) выполнены отверстия в форме прямоугольников с овальными углами, которыми они надеваются на основания из Г-образных накладок 9 (фиг.3) и крепятся с обеих сторон крепежными пластинами 12 (фиг.2). Инерционные массы 7 крепятся на основания из Г-образных накладок 9 (фиг.3) в сборе с наружными обоймами подшипников 13 (фиг. 2), имеющие более сложную форму по отношению к форме наружных обойм обычных подшипников. В каждой наружной обойме подшипников 13 закреплены башмаки 14, расположенные напротив друг друга попарно. На конце каждого башмака закреплен элемент силового контакта 15, выполненный из антифрикционного материала. На параллельных валах 4 (фиг.1) в пределах каждой наружной обоймы подшипников 13 (фиг.2) закреплены эллипсные кулачки 15 (фиг. 3) напротив башмаков 14 (фиг.2). Для придания большей жесткости параллельным валам 4 (фиг. 1) они находятся в поперечных перегородках 17 и боковинах 18 корпуса 1 и вращаются в подшипниках 19 (фиг.3). Для создания большей кинетической энергии во время работы инерционного движителя на концах параллельных валов 4 (фиг.1) находятся маховики 20, закрытые кожухами 21. В приливах 22 (фиг.2) наружных обойм подшипников 13 имеются отверстия для прохождения в них штанг 23 от пневмомеханических цилиндров 24 переднего хода и от пневмомеханических цилиндров 25 заднего хода, закрепленных на днище корпуса 1 (фиг.1). Устройство пневмомеханического цилиндра переднего хода изображено на фиг. 4. Пневмомеханический цилиндр переднего хода состоит из корпуса 26, основания 27, закрепленного внутри него, пружины действия 28, надетой на основание 27, штока 29 с диском 30, закрепленного гайкой 31, упругой пневматической камеры противодействия 32 и нижней регулировочной крышки 33, имеющей зубчатый стопор 34 (фиг.2) и направляющую гильзу 35 (фиг.4). Нижняя регулировочная крышка 33 и фигурное подложное кольцо 36 служат также обоймами упорного шарикового подшипника, предназначенного для облегчения производства регулировки давления в упругой пневматической камере противодействия 32 нижней регулировочной крышкой 33. В нижней части корпуса 26 пневмомеханического цилиндра переднего хода закреплено зубчатое кольцо 37 для стопорения нижней регулировочной крышки 33 зубчатым стопором 34 (фиг.2). Снаружи на штоке 29 (фиг.4) гайкой 38 крепятся: двойная вилка 39 для крепления штанг 23 (фиг.2), шайба 40 (фиг.4) и упругая втулка 41 для предотвращения попадания смазочной жидкости вовнутрь корпуса 26 пневмомеханического цилиндра переднего хода. Устройство пневмомеханического цилиндра заднего хода изображено на фиг. 5. Пневмомеханический цилиндр заднего хода состоит из корпуса 42, фигурного подложного кольца 43, закрепленного внутри него, упругой пневматической камеры противодействия 44, штока 45, упорного шарикового подшипника, состоящего из диска 46, закрепленного на штоке 45 гайкой 47, и диска 48, служащего для облегчения производства регулировки положения штока 45 по высоте нижней регулировочной крышкой 49, имеющей закрепленное на ней основание 50 с направляющим отверстием, пружину действия 51 и зубчатый стопор 34 (фиг.2). В нижней части корпуса пневмомеханического цилиндра заднего хода закреплено зубчатое кольцо 52 (фиг. 5) для стопорения нижней регулировочной крышки 49 зубчатым стопором 34 (фиг.2). Снаружи под вилкой штока 45 (фиг.5) находится шайба 53 и упругая втулка 54 для предотвращения попадания смазочной жидкости вовнутрь корпуса 42 пневмомеханического цилиндра заднего хода. Пневматическая система управления инерционного движителя изображена на фиг. 6. Пневматическая система управления инерционного движителя состоит из резервуара со сжатым воздухом 55 перепускных клапанов 56 и 57, пневматических цилиндров переднего 58 и заднего 59 хода, автоматически стопорящейся педали инерционного торможения и реверса хода 60 и соединительных шлангов 61. Пневматические цилиндры переднего 58 и заднего 59 хода имеют одинаковую конструкцию и состоят из корпуса 62, задней крышки корпуса 63, штока 64 с крепящимся на нем поршнем 65 и возвратной пружины 66, надетой на шток 64. На пневматических цилиндрах переднего 58 и заднего 59 хода установлены манометры 67 и 68 для измерения давления и перепускные клапаны 69 и 70 для выпуска избыточного давления. Педаль инерционного торможения и реверса хoда 60 соединена со штоками 64 пневматических цилиндров переднего 58 и заднего 59 хода тягами 71 с продольными отверстиями. От пневматических цилиндров переднего 58 и заднего 59 хода идут соединительные шланги 61 к пневматическим магистралям 72 (фиг. 2) инерционного движителя. От пневматического цилиндра 58 (фиг. 6) переднего хода соединительный шланг 61 соединяется с пневматической магистралью 72 (фиг.2), находящейся ниже двух верхних магистралей 72, служащих для соединения с двумя соединительными шлангами 61 (фиг.6), идущими от пневматического цилиндра 59 заднего хода. Конструкция механизма универсального инерционного движителя должна быть выполнена очень точно. Одинаковые детали не должны отличаться друг от друга по следующим параметрам: весу, объему, размерам. Универсальный, реверсивный, инерционный движитель работает следующим образом. Перед запуском силового агрегата инерционного движителя необходимо проверить показания манометров 67 и 68 (фиг.6). При пониженном давлении в пневматических системах переднего и заднего хода при нейтральном положении педали инерционного торможения и реверса хода 60, необходимо сместить эту педаль вверх до упора, затем вниз до упора. Поршни 65 в пневматических цилиндрах переднего 58 и заднего 59 хода попеременно сместятся к задним крышкам 63 корпусов пневматических цилиндров 58 и 59, что ведет к попеременному увеличению объема и понижению давления в пневматических системах переднего и заднего хода, согласно закону Бойля Мариотта. При пониженном давлении в пневматических системах переднего и заднего хода эти действия способствуют попеременному срабатыванию перепускных клапанов 56 и 57 и заполнению пневматических систем переднего и заднего хода сжатым воздухом до нормального низкого давления. При смещении педали инерционного торможения и реверса хода 60 в нейтральное положение поршень 65 пневматического цилиндра заднего 59 хода под действием возвратной пружины 66 сместится в исходное положение. После вышеописанных действий в пневматических цилиндрах переднего 58 и заднего 59 хода уменьшится объем и увеличится давление до нормального значения, согласно закону Бойля-Мариотта. Запускать силовой агрегат инерционного движителя нужно только при нейтральном положении педали инерционного торможения и реверса хода 60. Работать в нейтральном положении инерционный движитель должен без расцентровки инерционных масс 7 (фиг.2) при любой скорости их вращения. Для вырабатывания инерционной энергии инерционным движителем в переднем направлении необходимо сместить педаль инерционного торможения и реверса хода 60 (фиг. 6) вверх на определенную величину. В этом случае в пневматической системе переднего хода увеличится объем и понизится давление до определенной величины. В пневмомеханических цилиндрах переднего хода снизится сопротивляемость упругих пневматических камер противодействия 32 (фиг.4). Под действием преимущественного давления со стороны пружин действия 28 штоки 29 будут периодически смещаться вниз благодаря особенности работы инерционных масс 7 (фиг.2) инерционного движителя. Для вырабатывания инерционной энергии инерционным движителем в заднем направлении необходимо сместить педаль инерционного торможения и реверса хода 60 (фиг.6) вниз на определенную величину. В этом случае в пневматической системе заднего хода увеличится объем и понизится давление до определенной величины. В пневмомеханических цилиндрах заднего хода снизится сопротивляемость упругих пневматических камер противодействия 44 (фиг.5). Под действием преимущественного давления со стороны пружин действия 51, штоки 45 будут периодически смещаться вверх благодаря особенности работы инерционных масс 7 (фиг.2) инерционного движителя. Реверсирование направления действия инерционных масс 7 производится без изменения направления вращения вала силового агрегата инерционного движителя. Во время работы инерционного движителя температура воздуха в пневматической системе переднего или заднего хода будет повышаться из-за периодического сжатия и расширения упругих пневматических камер противодействия 32 или 44 (фиг. 4 или фиг.5) инерционной энергией, вырабатываемой инерционными массами 7 (фиг.2). Это тепловое явление соответствует законам молекулярной физики. С повышением температуры воздуха в пневматической системе переднего или заднего хода будет повышаться и давление благодаря расширению тел при нагревании. Повышение давления в пневматической системе переднего или заднего хода при работе движителя ведет к спаду инерционной энергии, вырабатываемой при постоянном рабочем положении педали инерционного торможения и реверса хода 60 (фиг.6). Во избежание спада вырабатывания инерционной энергии необходимо периодически смещать педаль инерционного торможения и реверса хода 60 на большую величину вверх или вниз в зависимости от направления движения. Дойдя до упора, необходимо быстро сместить педаль инерционного торможения и реверса хода 60 в нейтральное положение, а затем также быстро в первоначальное рабочее положение. В этом случае в пневматической системе переднего или заднего хода уменьшится объем, а избыточное давление воздуха выйдет через перепускной клапан 69 или 70. Этот цикл смещения педали инерционного торможения и реверса хода 60 можно повторять до установления нормального рабочего давления при данной повышенной температуре воздуха. Инерционные массы 7 (фиг. 2), вращаясь на параллельных валах 4 (фиг.1), при работе инерционного движителя расцентровываются и зацентровываются относительно оси вращения валов 4 по сложной синусоидальной траектории, обеспечиваемой формой эллипсных кулачков 16 (фиг.3), при смещении педали инерционного торможения и реверса хода 60 (фиг.6) до упора вверх или вниз. Синусоидальная траектория смещения инерционных масс 7 (фиг.2) будет усеченной при частичном смещении педали инерционного торможения и реверса хода 60 (фиг.6) вверх или вниз и при умеренных оборотах силового агрегата инерционного движителя. Инерционные массы 7 (фиг.2) с наружными обоймами 13 при смещении по синусоидальной траектории смещаются не только вниз или вверх, но и в стороны по штангам 23. Штанги 23 выполнены из двух составных частей, так как во время работы инерционных масс 7 общая длина штанг 23 непостоянна в силу геометрических законов. Инерционная энергия представляет собой совокупность действия центростремительных силовых импульсов всех инерционных масс в момент работы механизма инерционного движителя. Инерционная энергия вырабатывается инерционными массами 7 два раза за один оборот в виде направленных силовых импульсов. На один направленный силовой импульс расходуется две четверти оборота: первая четверть на расцентровку инерционных масс 7, вторая четверть на их зацентровку; эти четверти составляют цикл работы инерционной пары инерционного движителя. Цикл работы силового импульса инерционной пары инерционного движителя в переднем направлении изображен на диаграмме, составленной из фиг.7 и фиг.8. Инерционная пара, изображенная на диаграмме, работает на максимальных оборотах силового агрегата при смещенной педали инерционного торможения и реверса хода 60 (фиг.6) вверх до упора. На данной диаграмме траектория прохождения осей инерционных масс отмечается совокупностью и последовательностью точек OABC и O1A1B1C1, данные силовых импульсов отмечаются векторами центростремительной силы F1, F2, F3, F4, F5, F6 через каждые сорок пять градусов и обобщаются вектором F. Форма данных эллипсных кулачков 16 (фиг.3) рассчитывается путем равномерной расцентровки и зацентровки инерционных масс 7 (фиг. 2) относительно центров вращения валов 4 (фиг.1). Точки O и O1 являются центрами вращения валов 4 и центрами вращения инерционных масс 7 (фиг.2) в нейтральном положении. Инерционные массы 7, поворачиваясь вместе с эллипсными кулачками 15 (фиг. 3) на































Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8