Устройство для перемещения груза

 

Изобретение относится к области механики и может быть использовано в конструкциях на колесах, перевозящих грузы различной массы. Технический результат - повышение эффективности перемещения груза по опорной поверхности путем снижения расхода энергии, требуемой для приложения внешней силы, за счет использования силы тяжести. Устройство содержит раму, соединенную с осями, несущими свободновращающиеся колеса. Оси прикреплены к концам упругих дуг, закрепленных на раме. Нижние части упругих дуг расположены ниже осей колес. 5 з.п. ф-лы., 3 ил.

Изобретение относится к области механики и может быть использовано в конструкциях на колесах, перевозящих грузы различной массы.

Известно устройство для перемещения грузов на конструкции, содержащее связанный с осью колеса инерционный груз, связанный с механизмом его перемещения в крайнее положение (см. патент РФ 2130130 от 05.10.1999 г).

К недостаткам известного способа следует отнести неработоспособность известного устройства, т.к. без совершения грузом работы невозможно осуществить его перемещение.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство по патенту РФ 2025575 от 30.12.1994 г., содержащее раму, соединенную с осями, несущими свободновращающиеся колеса.

Основным недостатком известной конструкции является повышенные затраты энергии (электрической, сгорания топлива и т.д.) а также не использование массы перевозимого груза для вращения колес.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности перемещения груза по опорной поверхности с помощью колеса за счет снижения расхода энергии, требуемой для приложения внешней силы, при одновременном увеличении скорости перемещения конструкции с грузом путем использования массы перевозимого груза.

Поставленная техническая задача решается таким образом, что в устройстве для перемещения груза, содержащем раму, соединенную с осями, несущими свободновращающиеся колеса, оси прикреплены к концам дуг, закрепленных на раме с возможностью расположения их нижних частей ниже осей. При этом проекции мест крепления дуг к осям расположены в нижних четвертях соответствующих колес и первых по ходу движения четвертях. Кроме того, оси охвачены соединенными с ними дугами таким образом, что расстояние l₁ от места крепления дуги к раме до линии, проходящей через нижнюю точку дуги перпендикулярно горизонтали, равно 0,5 D колеса, отношение расстояния l₂ от места крепления дуги к оси колеса до центральной геометрической оси, последней к диаметру D колеса, равно 1: 4,7, а отношение расстояния l₃ от указанной центральной геометрической оси до пересечения горизонтали с дугой к диаметру D колеса равно 1: 3,5. В устройстве угол между вертикалью, проходящей через указанную центральную геометрическую ось, и линией, проходящей через место крепления дуги к оси и ее центральную геометрическую ось, равен 43^o-47^o.

В конструкциях для перемещения груза может быть от 1 до 12 и более колес Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично показано устройство вид сбоку, на фиг.2 показан вид сбоку на колесный узел, на фиг. 3 - то же, вид спереди.

В отличие от известной конструкции по прототипу в предлагаемом изобретении ось (1), на которой вращаются колеса (2), прикреплена к раме (3) с помощью упругих дуг (4). Для крепления дуг могут быть использованы фланцы (5).

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

При размещении груза (6) на раме (3) происходит деформация дуг (4) и возникновение усилия, толкающего оси вперед. Свободно установленные колеса начинают вращаться при стремлении дуг принять свое первоначальное положение. Указанное обстоятельство позволяет устройству тронуться с места или облегчить его трогание.

Исходя из этих конструктивных особенностей описываемого изобретения перемещение груза осуществляется под действием силы тяжести, прилагаемой к оси колеса за счет ее смещения от центральной геометрической оси колеса на 43^o-47^o поступательно по направлению его движения.

При этом принципиально новым является использование массы самой конструкции и груза как энергии для перемещения конструкции с грузом на колесах, т. е. масса груза и самой конструкции будет совершать работу по перемещению по плоскости. Использование такой конструкции дает возможность перевозить грузы различной массы, затрачивая минимальное количество энергии.

Как следует из чертежа (фиг.2), крепление оси к раме осуществлено посредством дуги определенной формы, описываемой расстояниями l₁, l₂, l₃. Эти расстояния зависят от диаметра колеса, следовательно в каждом конкретном случае при изменении этого диаметра они также будут меняться по величине. Поэтому правомочны соотношения этих величин (l₁, l₂, l₃) и диаметра колеса, при которых дуга имеет постоянную конфигурацию, позволяющую решить техническую задачу, описываемого изобретения - повышение эффективности перемещения конструкции с грузом на колесах. Установлено, что расстояние l₁, от места крепления дуги к раме до линии, проходящей через нижнюю точку дуги перпендикулярно горизонтали равно 0,5 D колеса, отношение расстояния l₂ от места крепления дуги к оси колеса до центральной геометрической оси, последней к диаметру D колеса, равно 1:4,7, а отношение расстояния l₃ от указанной центральной геометрической оси до пересечения горизонтали с дугой к диаметру D колеса равно 1:3,5. При выходе за верхние и нижние пределы описываемых соотношений конфигурация дуги будет нарушена, что не позволит выполнить поставленную задачу в полной мере.

Перемещение груза на описываемой конструкции с помощью колеса осуществляется за счет смещения приложения силы тяжести от центра оси колеса на 43^o-47^o поступательно по направлению его движения.

На чертеже (фиг. 2) это условие конструктивно выполнено таким образом, что точка С прикрепления дуги (4) к фланцу (5) колеса (2) удалена от вертикали, опущенной из центра оси колеса, на 43^o-47^o. Осуществление такого условия позволяет перевозить грузы различной массы, затрачивая минимальное количество энергии.

Если этот угол смещения приложения силы тяжести от центра оси колеса будет менее 43^o, например 40^o, то скорость перемещения груза на конструкции практически равна 0. При увеличении угла более 47^o, например 50^o, скорость перемещения резко снижается, а при 60^o равна 0.

Таким образом, только при определенной конфигурации основного элемента описываемой конструкции - дуги, на которой закреплены свободновращающиеся колеса, достигается максимальная эффективность перемещения груза.

Такая конструкция может быть осуществлена на всевозможных повозках (телегах, прицепах, платформах и т.п.) на двух-, четырех и более колесах, на велосипеде двух-, трехколесном, на инвалидной коляске с двумя колесами, на самокате двух-, трехколесном, на роликовых коньках, на мотоцикле двух-, трехколесном, на автомобиле четырехколесном, на тягачах с шестью и более колесами, на вагонах и вагонетках на четырех-, двенадцати и более колесах и на других колесных транспортных средствах, предназначенных для перемещения грузов.

Формула изобретения

1. Устройство для перемещения груза, содержащее раму, соединенную с осями, несущими свободновращающиеся колеса, отличающееся тем, что оси прикреплены к концам упругих дуг, закрепленных на раме с возможностью расположения их нижних частей ниже осей.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что проекции мест крепления дуг к осям расположены в нижних четвертях соответствующих колес.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что проекции мест крепления дуг к осям расположены в первых по ходу движения четвертях.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что оси охвачены соединенными с ними дугами.

5. Устройство по п. 3 или 4, отличающееся тем, что расстояние l₁ от места крепления дуги к раме до линии, проходящей через нижнюю точку дуги перпендикулярно горизонтали, равно 0,5D колеса, отношение расстояния l₂ от места крепления дуги к оси колеса до центральной геометрической оси последней к диаметру D колеса равно 1: 4,7, а отношение расстояния l₃ от указанной центральной геометрической оси до пересечения горизонтали с дугой к диаметру D колеса равно 1: 3,5.

6. Устройство по любому пп. 3-5, отличающееся тем, что угол между вертикалью, проходящей через указанную центральную геометрическую ось, и линией, проходящей через место крепления дуги к оси и ее центральную геометрическую ось, равен 43-47^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3