Механический усилитель мощности



Механический усилитель мощности
Механический усилитель мощности
Механический усилитель мощности

 


Владельцы патента RU 2549782:

Березовский Георгий Николаевич (RU)

Изобретение относится к механическим усилителям мощности и может быть использовано в энергетических установках. Усилитель мощности содержит основание, коленчатый вал, связанный посредством шатуна с коленными рычагами, и ползун. Ползун имеет возможность возвратно-поступательного движения и связан с одной стороны с одним коленным рычагом. С ползуном кинематически сопряжен с другой его стороны механизм преобразования движения. Упомянутый механизм имеет выходной вал. Другой коленный рычаг кинематически сопряжен с платформой, размещенной на основании с возможностью перемещения параллельно или вдоль оси движения ползуна. В результате обеспечивается передача увеличенной мощности, выделяемой на ползуне, для передачи ее другому механизму. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, энергетике, а именно для усиления мощности источников механической энергии.

Известен механический усилитель мощности по патенту РФ №2407638.

У известного и заявленного изобретения имеются следующие совпадающие признаки, такие как основание, коленчатый вал, который посредством шатуна связан с коленными рычагами, ползун, имеющий возможность возвратно-поступательного движения и связанный с одной стороны с одним коленным рычагом, а с другой стороной - с механизмом преобразования движения с выходным валом.

Недостатком известного механического усилителя мощности является то, что он имеет низкий коэффициент усиления.

Указанный недостаток обусловлен тем, что один из коленных рычагов известного механизма кинематически соединен с основанием.

Задачей изобретения является создание такой конструкции механического усилителя, которая позволила бы иметь коэффициент усиления, превосходящий в несколько раз коэффициент усиления известного изобретения.

Для достижения поставленной цели заявленное изобретение "Механический усилитель мощности" содержит основание, коленчатый вал, который посредством шатуна связан с коленными рычагами, ползун, имеющий возможность возвратно-поступательного движения и связанный с одной стороны с одним коленным рычагом, а также имеющий выходной вал механизм преобразования движения ползуна, кинематически сопряженный с ним с другой его стороны. Механический усилитель мощности, кроме этого, снабжен кинематически сопряженной с другим коленным рычагом платформой, размещенной на основании и выполненной с возможностью перемещения в нем параллельно или вдоль оси движения ползуна.

По отношению к известному механизму у заявленного изобретения имеются отличительные признаки, заключающиеся в том, что механический усилитель мощности снабжен кинематически сопряженной с другим коленным рычагом платформой, размещенной на основании и выполненной с возможностью перемещения в нем параллельно или вдоль оси движения ползуна.

Между отличительными признаками и задачей изобретения существует следующая причинно-следственная связь. В заявленном изобретении для того, чтобы повысить его коэффициент усиления, коленный рычаг механизма, кинематически соединенный с основанием в известном механизме, кинематически соединяют с платформой, которая размещена на основании с возможностью перемещения в нем вдоль направления движения ползуна. Это позволяет с одной стороны воспринимать на ползуне действие объекта усиления, а с другой воспринимать давление внешней силы, действующей на платформу, и передавать это действие с помощью коленно-рычажного механизма усилителя ползуну, совершающему движение с заданной скоростью. Произведение величины силы, выделенной на ползуне, на скорость его перемещения соответствует увеличенной в несколько раз мощности на выходном звене усилителя. Величина коэффициента усиления мощности определяется из отношения средней величины мощности, выделяемой на ползуне, к средней величине мощности, выделяемой объектом усиления. Действие объекта усиления при работе усилителя будет направлено на преодоление сил трения в точках кинематических связей его звеньев. Подбором параметров коленно-рычажного механизма, выбором вида трения в точках кинематических связей, а также конструкцией ползуна и его направляющих, можно добиться определенной величины коэффициента усиления предлагаемого механического усилителя мощности.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:

на фиг.1 - схема механического усилителя мощности;

на фиг.2 - действие сил на звенья усилителя;

на фиг.3 - рисунок к расчету коэффициента усиления усилителя.

Механический усилитель мощности состоит (см. фиг.1) из основания 1, платформы 2, коленчатого вала 3, шатуна 4, коленных рычагов 5 и 6, ползуна 7 и механизма преобразования движения 8 с выходным валом 9. Показан на чертеже и объект усиления 10.

Для описания работы механического усилителя мощности рассмотрим силы, действующие на звенья усилителя. Обратимся к фиг.2. Внешняя сила Fв оказывает постоянное давление на платформу 2, при этом при работе усилителя на ползуне 7 при нагрузке Fc будет выделяться сила Fn, составляющая часть внешней силы Fв. При этом сила Fn будет равна

Fn=Fв1·cos2α,

где Fв1 - часть внешней силы Fв;

α - угол наклона коленных рычагов при равенстве их длин.

Одновременно к шарниру, соединяющему рычаги 5 и 6, будет приложена сила объекта усиления (привода) Fпр. Так как по условию задачи работа привода предназначена для противодействия силам трения в точках кинематических связей звеньев усилителя, то сила Fпр с учетом того, что коленные рычаги по длине равны, будет

Fпр=Fтp ш+2·tgα·Fтp n,

где Fтp ш - суммарная сила трения в шарнирах коленно-рычажного механизма усилителя;

Fтр n - сила трения в направляющих ползуна 7.

Раскрывая значения сил трения в последнем уравнении, имеем величину силы Fпp в следующем виде

Fпp=3·fш·Fв1·cosα+2·Fв1·fn·tgα·sinα·(1+2·kn/ln),

где fш - коэффициент трения в шарнирах рычагов 5 и 6;

fn - коэффициент трения в направляющих ползуна 7;

kn - вылет ползуна 7;

ln - расстояние между опорами направляющих ползуна 7.

Для расчета коэффициента усиления ky механического усилителя мощности обратимся к фиг.3. Расстояние h соответствует рабочему ходу tpx ползуна 7, к которому приложена сила Fn. Расстояние s соответствует пути, пройденному за один рабочий ход ползуна точки приложения силы Fпp. В соответствии с принятыми обозначениями величина коэффициента усиления в общем виде будет равна

k y = F n h t p x F п р s t p x .

Выражая последнюю формулу через параметры механизмов усилителя, получим формулу для расчета коэффициента усиления ky механического усилителя мощности в виде

k y = 2 cos 2 α ( 1 cos α max ) [ 3 f ш cos α + 2 f n t g α sin α ( 1 + 2 k n / l n ) ] sin α max ,

где αmax - максимальный угол отклонения рычагов.

Анализ формулы для определения коэффициента усиления ky показывает, что величина его изменяется в зависимости от выбора вида трения в шарнирах и направляющих ползуна 7, а также конструкции ползуна 7 и его направляющих, и лежит в диапазоне ky=3,6-42.

При сравнении значений коэффициента усиления известного и предлагаемого механического усилителя мощности видим что, коэффициент усиления предлагаемого механического усилителя мощности может быть более чем в 15 раз превосходить коэффициент усиления известного механического усилителя мощности.

Работа механического усилителя мощности заключается в следующем.

На платформу 2 действуют внешней силой, природа которой может быть различной. Давление этой силы через платформу 2, которая может перемещаться параллельно или вдоль оси движения ползуна 7, через рычаги 5 и 6 распространяется на ползун 7. При этом движение платформы 2 в сторону ползуна 7 ограничено основанием 1, Объект усиления 10, одновременно являясь приводом механического усилителя мощности, поворачивает коленчатый вал 3, который через шатун 4 и коленные рычаги 5 и 6 сообщает ползуну 7 возвратно-поступательные движения, имеющие рабочие и холостые ходы. Рабочий ход ползуна 7 связан с распрямлением коленных рычагов 5 и 6, при котором ползун 7 приобретает силу и скорость движения. Кинематически сопряженный с ползуном 7 механизм преобразования движения 8 преобразует возвратно-поступательное движение ползуна 7 во вращательное движение выходного вала 9, с которого снимается усиленная мощность для работы других механизмов.

Заявленный "Механический усилитель мощности" представляет значительный интерес, так как позволяет, не обращаясь к традиционным источникам энергии, усиливать мощность источника механической энергии, например двигателя.

Заявленное изобретение экологически безопасно для природы и человека.

Механический усилитель мощности, содержащий основание, коленчатый вал, связанный посредством шатуна с коленными рычагами, ползун, имеющий возможность возвратно-поступательного движения и связанный с одной стороны с одним коленным рычагом, а с другой его стороны - с механизмом преобразования движения, имеющим выходной вал, отличающийся тем, что он снабжен кинематически сопряженной с другим коленным рычагом платформой, размещенной на упомянутом основании и выполненной с возможностью перемещения параллельно или вдоль оси движения ползуна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, к конструированию роботов и манипуляторов и предназначено для использования в сфере производства, где требуются к выполнению однообразные, утомительные, физически тяжелые и опасные для человека работы.

Изобретение относится к безшатунным механизмам преобразования возвратно-поступательных движений и может быть использовано в конструкциях двигателей внутреннего сгорания и других поршневых машин.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. .

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в переналаживаемых автоматических линиях и в робототехнике, где требуются регулируемые остановки ведомого вала без разрыва кинематической цепи привода.

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования вращения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к бесшатунным механизмам вращения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению и служит для передачи вращательного движения с преобразованием частоты вращения и соответствующим изменением вращающего момента.

Редуктор // 2296897
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано как составная часть силовых и кинематических редукторов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в переналаживаемых автоматических линиях и в робототехнике, где требуются регулируемые остановки ведомого вала без разрыва кинематической цепи привода.

Изобретение относится к мультипликатору для газотурбинного двигателя. Его турбинное колесо представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса (6), на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки (8). Внутренняя рабочая поверхность корпуса (6) выполнена в виде эпитрохоидального контура (7), очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора. В роторе (4) соосно расположен кривошип (2), который выполнен эксцентрично по отношению к единому с ним стакану (3). Ось стакана (3) совпадает с центром эпитрохоидального контура (7). Радиусы стакана (3) и кривошипа (2) соотносятся как 2:3. Эксцентриситет составляет половину радиуса стакана (3). Достигается увеличение нагрузочной способности и долговечность устройства. 1 ил.

Изобретение относится к велосипедной каретке. Каретка включает педальный механизм. Свободно сидящая на центральном валу ступица ведущей звездочки выполнена заодно с кривошипом, ось которого смещена относительно центральной оси и совпадает с центром трехуглового ротора. Все вершины ротора находятся в постоянном контакте с эпитрохоидальным контуром, ими же очерченным в ведущем корпусе, внешняя боковая сторона которого жестко содержит педальный шатун, также зафиксированный на конце вала. Радиусы ступицы и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса ступицы. Обеспечивается троекратное увеличение крутящего момента ведущей звездочки и снижение физических усилий велосипедиста. 1 ил.
Наверх