内力从动机
内力从动机,属自然科学范畴,它将成为新的动力资源,它的诞生来自永磁内力从动机,大部构件一致。历程艰难,经历漫长的岁月。
经典物理宇宙模型,以牛顿三定律为基础,认为世界由三维空间和一维时间所构成,形成了四维经典力学时空宇宙模型。以常速宏观理论,建立各种运动学说,简称刚体运动学说和滚动运动学说,生成社会生产的宏观体制,推动人类文明的进化,满足人类社会生活的需求。同时人类又发现,采用外力为动力应用时,动力产生的消耗性,污染性,危及人类与各类生灵的健康,人类付出了极大的代价。内力从动机,简称从动机的应用。构建新的内力学说,内力替代外力大部,成为新颖的新动力资源。内力替代外力大部,内力替代外力的时代已经到来,生产领域中动力应用完全是消耗型的动力应用,将会转变为服务型的动力应用,内力从动机会引领动力领域的一次变革。
刚体绕定轴转动的定理简介
根据牛顿运动定律理论,导出刚体运动规律,转动是刚体最特征的基本运动。转动定理由力矩,转动惯量,与角速度构成,其动能是外力。外力拖动刚体才能转动,转动消耗外力,在切向方向产生切向加速度。在法向方向产生中法向加速度。随着合外力矩增大,物体的运动角速度增大时,产生的转动惯量增大,使物体转动达到设定的转矩。
滚动运动是遵循滚动运动的学说,是交通领域的主体,车辆滚动由两种运动合成,一是质心坐标系的平动,一种是随时间T质心坐标的转动。滚动的平动部分,遵循质心运动定理;滚动的转动部分是相对对于质心坐标的运动。质心作加速运动。因而是一个加速参照系。必须计入惯性力,惯性力与重力相似是一种彻体力。合外力矩作用于质心,对过质心的转轴力矩等于零加速运动。
转动运动学说,刚体转动是刚体最特征的基本运动,有匀速转动,匀变速转动……。
转动与滚动为曲线运动,刚体的转动惯量是描述物体转动惯性的物理量。转动惯量的导出公式为:
I=1/2mR2
R——圆的半径 m——质量。
转动惯量与角加速度的乘积,为刚体绕定轴转动的转动定理:
M=Iβ
M——总合外力矩 β——角加速度
转动惯量,转动定理成为运动学说的基础理论。根据力学的定律、定义、定理,建立完整的滚动与转动运动学说。从整个力学体系中,内力矩只字不提,实体运动中,同样没有内力矩的应用实例。只强调外力,合外力矩,总合外力矩,可以说牛顿定律是外力论学说。
再解牛顿第二定律时,推导转动惯量与加速度时,曾在曲线运动的理论中,以一个质点推论求导合外力矩时,遇到“合内力矩”这个词,同合外力矩一样,同为力的元素。不同点只差一个角度,推导合外力矩时,外力倾角为Sina角,内几倾角为SinQ角,以切角向上投形式表示,见《力学教程》(人民出版社79年版115页)
简介如下:
fisina+fisina=Δmiati=Δmiriβ
firisinQ表示内力对转动轴承的力矩代数和,而内力成对出现,每一对内力矩都等大反向;力臂相同,这个代数和应为零,用ri乘这个等式两边得
firisina=(∑Δmiri2)β
Firisina表示所质点所受的外力矩转轴的力矩代数和,表示为转轴定理。
M=IB M——总合外力矩 β——角加速度
还有,在“理论力学”的教课书中,同样对内力矩作出为零的结论,“作用于质点系中各质点的力,可以区分外力、内力两类,外力是指质点系以外的其它物体,作用于系内质点的力。内力则为系内各质点之间相互作用的力。内力总是成对出现,等值反向而且共线。因此质点系的内力主矢和主矩都等于零。”《理论力学》(215页)
上述简介,突出一个核心问题,只有合外力矩吗?一个质点产生一个合外力矩,合内力矩为零的结论,那么,二个质点,三个质点,到多个质点呢?合内力矩是否存在?合内力矩的产生角度是否可以同样为firisina角?生成合内力矩?三百多年来,合内力矩在曲线运动中,一直成为一个“谜”,成为一个禁区,设计师如计算物理量时,发现合内力矩,并计入力矩总量之中,就会犯下大错,设计无效。可见,内力矩是绝对不存在的。内力矩绝对不能应用于力矩上,形成了一个合内力矩之“谜”。
三百多年来,以牛顿三定律,适应力学的经典理论,建立刚体力学的运动学说,动量守恒定律,机械能守恒定律,以三个有力武器建立了动力学理论。推动了人类社会的文明进步。同时,人类又步入一个怪圈,外力消耗,产生污染,带来“温室效应”。
外力应用产生消耗,外力应用是物质的能量转移,如火能与电能,机械能传动比为1∶1的比例,非1变2,1变3……即电能1KW不能发挥2KW,3KW……的能量。因外力第三定律决定的。
二、合内力矩生成的基本条件
“内力对转轴的力矩代数和”而内力成对出现,每一对内力都等大反向,力臂相同。这个代数和应为零。理论力学的描述同理,面对内力判定为零的结论,力学教科书中成为经典,禁锢了人类的思维,要想改变内力为零的结论,受到永磁的能量启发,永磁电机应用永磁能积提高了扭矩,是电流的作用,是永磁的作用,显然是永磁的作用,从推导内力为零的结论,有明显的错误,在一个质点中,设点sina角度为外力臂的角度,就不会有内力臂的角度,为什么不能设定内力臂的角度同样为sina角呢?一个质点不行多个质点内力还是为零吗?
(一)弹力与磁力的性能差具
合内力矩为零的结论,其根源是什么?是压缩弹簧,压弹是牛顿第三定律的翻板。压弹表现作用力与反作用力二力集于一身,是压弹的主要特征。弹性力的特殊性能,弹力的数值和方向表现于始末二点,所经的路程形状,长度,大小无关。为一个质点,使二力“等大反向,其和为零”。同作用力与反作用力等同。
现代永磁二质点时,构成排斥力,形似弹力又不同于弹力,形成为二质点,每个质点上始末二点,构成四点,大于弹力两点。排斥力可改变弹力的始末二点,当f1=f2时(永磁磁能积),二力等大反向,而排斥力为二力之和。当f1>f2时,构成二力不等大。静止时,其和为零,但内潜不等大。运动状态时,生成内潜差异,二力不等大显现。
二质点时,又可构成吸引力,永磁对应N-S,与排斥力正好相反,排斥力之和为吸引力之和,但方向相反,当f2>f1时(f2拉动f1之势),又有内潜不等。二质点大弹力二个点,又不同于弹力,一个质点时压弹是无法实现的。永磁性能可又改变等大为不等大。当永磁体吸引代磁体时《见永磁内力从动机》申请号2007101004809),永磁体与代磁体产生“等大同向”效应,正好破解每一对内力都“等大反向”变为等大同向效应。
(二)带轮的分解
带轮或飞轮为一个质点,力学专家知道应用飞轮的惯性矩,降低启动力矩和提高拖动力矩的能量,而固守一个质点满足飞轮的特性,提高转动惯量是有限的,不会引起质的飞跃,更不能升华为新的动力资源。
一个质点的定论,得合内力矩为零的结论,二个质点呢?三个质点呢?合内力矩是否还是为零?经典力学教科书中没有解答这个谜团。
本发明首选带轮,大胆将带轮分解,主要分为主传动与从动传动,少许外力结构,质点一分为二或一分为四,构成二·四对称一个新的质点组,适应永磁对应分布,构成永磁的磁能积作功,多质点使代磁体与永磁吸引力产生自锁,外力是打开自锁的条件,由一个质点变为多质点,这叫做差异,由差异才能引起质变,奠定了变革的基础,同样因永磁吸引力与拉伸弹簧有相似性能,同样适用拉伸弹簧的对应分布。构成以拉伸弹簧取代永磁的自然结果。
(三)轴的分解
同带轮被分解一样,轴同样被分解,主传动轴由一个质点,变为叁个质点,一条是主传动轴,一条是从动传动轴,还有一条固定轴。不过轴被分解后,传动用法不同,其结构也不同,分轴向传动型,经向传动型,侧向传动型各异。
轴向传动型,轴的分解一为输入轴,即原轴头部,输入轴的从动轴,随从动力而动也。一为输出轴为主传动,即原轴尾部,从动轴适应从动部分,即拉簧对应部分,主动轴适应圆的主传动部分,从动与主动互相依赖,又互相依存,但主次必须分明。而固定轴是机械力的转换的条件。当一级结构变为二级。二级以上或二级多组时,其从动轴,主动轴和固定轴不变。三轴构成各自的体系,相互转动,又相互传动。
(四)合内力矩计算角
合外力矩计算角为sina,而合内力矩计算为sinQ二角不同,同在一个质点,有外力角sina,就不会有内力角也为sina,而变为sinQ角了。由于二角不同,得合内矩为零结合。虽然合外力矩计算角为sina,加之力的F作用,构成合外力矩为frsina。
一个质点被分解为多质点,分解后的质点上产生一个sina角,第二个质点同样可以产生Sina角,第三质点同样可以选用sina,有了这个客观条件。合内力矩的计算角同样可以选用sina角度。同样合内力矩变为frsina的数值。同合外力矩一样可以应用sina角计算力的数值。由此改变,合内力矩在一个质点时,外力应用的力的计算角,合内力矩不能应用,而今,合内力矩堂而皇之应用sina角,为零的结论被冲开了缺口。
(五)冲被作用力与反作用力的禁区
牛顿第三定律为:“若甲物体以一力F作用于乙物体,则乙物体也必定同时以一力F作用于甲物体,二力等大反向,而且沿同一直线作用。”
在弹力的描述中,第三定律是压弹性能性能的表示形式,非常简单,只是一个质点产生的定律,多个质点时就不成其定律,而成为全吸引力时,当f2从动上的永磁拉动F1的态势,当二者产生间隙时,代磁体的运动方向与永磁的运动方向一致,代磁体上的反作用力被消除了。同样,当F2从动上拉簧拉动F1主传动时,主传动上的反作用力被消除了。
内力生成,就是克服反内力而生成,由多个质点消除反内力,生成内力,而合内力矩从无到有的发现,显然是冲破第三定律的结果。
(六)冲破机械能转化及守恒定律禁区
机械能及转化的守恒定律,表现为机械传动中的变速变力,变力的方向时产生的能量转移,保持一个恒值。不会增加,而只会下降。
熟知的一句话:“给我一个支点,我可以将地球撬动”。可见“支点”的力量,发动机的“支点”在何方,电动机的支点在何方?全在地球上。同样守恒定律成为束缚“内力”的又一枷锁,内力的支点在何方?也同样在地球上。
详析发动机的滑塞臂的支点在发动机的外部,电动机的机座也在外部与地球连接,同样在外部。
当杠杆机构产生增力时,必须有外部支点,才能实现增力效应,必须打破动力传递的原则,建立由1变2,1变3、1变4,传递增力原则,才能实现冲破机械能转化时,产生的守恒定律,才能实现内力从动机。内力定律“外力的支点在外部,内力的支点在内部”,内力同样产生外力支点。
三、合内力矩生成的基本结构
内力从动机,应用内力矩,而不是外力矩,力矩性质一样,同属力的范畴,都是物理量,而外力矩变为少许外力,实现内力作功,替代外力大部,其基本结构新颖独特,科学合理生成内力与外力统一应用的新的力学理论。
(一)拉簧排列结构
在后从动传动中,原装永磁吸引代磁体产生“等大同向”效应,生成永磁内力从动机的发明专利。因拉伸弹簧同为“等大同向”效应,又可用拉簧替代永磁应用,同样产生内力矩变为“内力从动机”。因同属内力从动机,永磁内力从动机的主要的基本的核心的结构都不变,简单地将取消一个质点的永磁组件,从动磁座,代磁体、磁座盖,永磁体,巧替代只用拉伸弹簧与定位螺钉占用永磁组件部位即可。经济实惠,增大内力矩,将内力从动机的性能极大地提高。
一级一组内力从动机,简称一级从动机时有4枚拉簧,前部装于后从动传动上,后部与主传动连接构成后从动传动拉动主传动的势能。
一级二组有8个拉簧,三组12个,直到一级m组。同理,二级一组(含一级一组)有8枚拉簧,二级二组为16个拉簧。三组为24个……直至二级m组。
同理三级一组(含二级一组)有12枚拉簧,三级二组有24枚拉簧,其中7a1为7a1(一级)7a2为7a2(为二级)、7a3为7a3……7am3为三级m组。永磁数量相同。
直至N级m组的排列结构,第一级处在R半径最小的位置,拉簧7a1的工作载荷最小,二级7a2的工作载荷增大以此类推。增大拉伸弹簧的工作载荷力矩的总和。
“内力从动机”的经典描述在理论力学中(作者是描述外力的)内力从动机实现内力与外力的统一,其中“外力是指质点系以外的其它物体,作用于系内质点的力”。以外的其它物体,指外力(电机)而言作用于质点系内一个质点,前从动传动的力。“内力则为系内各质点之间相互作用力”内力从动机各质点之间在相互作用力,这样相互作用力,不是自由的松散的力而是质点之间,突出主传动一个质点,不论有几个质点,最终实现主传动运动为内力运动。
“理论力学”对于内力与外力的定义,确实同内力从动机一样,所不同的是“质点系”的内力关系和主矩都等于零。原因何在?“忘记了”力的独立作用定律,若质点同时受到几个力的作用,其加速度等于这些力分别作用该质点所产生的各加速度的矢量和。内力从动机中从动质点上一个分为四时,主动传动应之,产生四个推力的从动臂推动少许外力结构,不正好是各速度的矢量和(合力矩总和)吗?
拉簧的排列结构,一般应用,一级一组至一级m组可以满足,因拉簧的d值经可以调整,产生的工作载荷可以增大,予以满足。二级可以同一级并用,到达二级m组,增大内力从动机的功率。适应从动臂的R半径的增大,但从动臂的R半径不能无限增大。受从动臂制约,N级m组从动机,最多选用三级足矣,再大从动臂的R半径增大。当中型动力应用时,因传动带轮增大,可以增大从动传动轮的直径,与相应的从动臂的R半径。一般选用不超时三级为宜,再增应用四级,从实际来试证。
(二)少许外力杠杆增力结构
少许外力结构,这一新词随内力从动机问世,少许外力的产生,由杠杆原理生成或称撬杠原理的作用,才能获得增力效应,机械转动中,没有转动体内的杠杆应用,故而传动比为1∶1的传递原理。本发明在转动体中生成杠杆增力机构,确属首创新颖独特,分为:
(A)单边推动法
单边推动法,从动臂一个推点上只推动一个主杠杆,(如图5)从动臂一分为四有4个推点。
一个推点上产生的倍数为:
fL1Sina=fxL2Sina
X=L1/L2
L1主杠杆的臂长,L2为第二杠杆的臂长。
一般取1/4的传动比例,一分为二时适应微动力应用,因内力从动机的长度限制不得以用一个为二结构,一分为二只有两个推点,一分为四时为四个推点,一分为四时加大内力数值。其含义为,当从动带轮与从动臂的R一致时,推动主杠杆为1kgf,到推动后从动拉簧定位板座的力达到4kgf,以此类推。
(B)中间推动法
内力从动机的长度增加,其主要是由中间推动法构成上述阐明。外力传动带轮的半径与从动臂推动增力杠杆的推点半径一致。中间推动由单边推动产生或中间变为两个推点或一推二点,推点推动增力主杠杆,连杆推动第二杠杆,产生变力结构,推点上产生2kgf实现8kgf的增力效应。实现的少许外力,同理加大外力时,外力为200kgf时,可实现800kgf的增力效应。内力从动机的这一新特征,电动机中没有应用,切属首创。
有一句格言:“给我一个支点,可以撬动地球”虽然是一句名言,而“撬动”一词的力量显示增力杠杆就是杠杆的“撬动”原理。
少许外力定律,当外力推动杠杆原理时成为少许外力,导致外力(电机)不作主功,只作辅功,实现内外合力矩拖动主传动同向转动,变为内力作主功。
此定律为内力定律,只有应用内力距,才会产生少许外力定律,少许外力系指动力,如电机不在作为传动主转动的主动力,而改变传动的性能不作主功,故能节省大部外力,而转变为内力矩作主功。
四、合内力矩受力分析
永磁内力从动机的内力矩分析,就是内力从动机的内力矩受力分析,并可以简化。因内力矩为零的结论深入人心,如何生成内力矩应重复加以说明与论证。复述如下:
(一)永磁排斥的受力(外力论)分析
永磁排斥力的性能,当永磁体两枚相等时,永磁的大面积N-N、S-S对应时,产生排斥力,令主传动上的永磁为f1,从动传动上的永磁为f2,其值各为1/2*(BH)m合力得:
1/2f1rsina+1/2f2rsina=F (1)
二力相等,其和为零,而合力F为二力之和。式内看出,没有合内力矩,当从动推动主动时,f2的值为负值,主传动上f1为正值。在二力相等时,其和为零:
若二磁体不等时,令f1为f2的二倍时,下式为:
(1/2f1rsina)2+1/2f2rsina=1.5f2rsina (2)
合力增为0.5F,而推动作用力最大值0.75F,才能推动。
f1rsina-0.75f1rsina=0.25f2rsina (3)
二磁体为排斥力时,当限定间隙时,产生的排斥力各为0.75f1rsina,处于静止状态时,二力等大反向,保持平衡,但是内潜藏0.25f2rsina的内力矩。当f1大于f2三倍时,则合力提高为:
(3f1rsina+f2rsina)1/2=2f2rsina (4)
根据等大反向的原则,产生一个frsina的作用力,一个frsina的反作用力,二力相等,处于静止状态,但内潜一个增加的内力矩。由1.5frsina-frsina=0.5frsina (5)
内力矩比二倍时又增加0.25frsina,三倍时变为0.5frsina的内力矩,同理,增加f1的数值为f2的四倍时,则合力为:
(4frsina+frsina)=2.5frsina (6)
同样,合力的一半为作用力,另一半为反作用力,而内潜内力矩有所增值为0.75frsina
2frsina-1.25frsina=0.75frsina
以上分析,仍然遵循作用力与反作用力定律,只是简单限定排斥力的间隙,直接推动f2时产生的。从中明确看到,产生了差异,一质点的能量大于另一质点能量时,生成了内潜的内力矩。
定义1:当排斥力时,f1=f2时,其和为零,内力矩为零。
定义2:当排斥力时,f1增加倍数大于f2时,内力矩数量级增长为一个常数。
定义2中数量级增长,当f1>f2为f2的两倍时,产生的内力矩为0.25frsina,大三倍时为0.5frsina,大四倍时为0.75frsina,随倍数增长。而增长基数为1/2(BH)m,0.25÷2=0.125
0.75÷2=0.375,为0.375frsina,不能满足磁动机的需要。
相反,将f1与f2换位,令f2>f1,大于一倍时变为下式:
1/2frsina,+frsina,=1.5frsina, (7)
这种方法,是想应用永磁的推力推动f1的转动,实质上产生的反作用增大。同理限位平衡。一个0.75frsina,的作用力,另一个是0.75frsina,的反作用力。
0.5frsina,-0.75frsina,=-0.25frsina, (8)
从动大于主传动一倍时,产生一个0.25frsina,的反作用力矩,0.75frsina,-frsina,=-0.25frsina,
当从上f2>f1三倍时,变为下式:
(frsina,+3frsina,)1/2=2frsina, (9)
0.5frsina,-frsina,=-0.5frsina,或frsina,-1.5frsina,=-0.5frsina, (10)
随着f2的倍数级增加,产生的反作用力矩也在增加,再增加f2>f1四倍时,变为下式:
(frsina,+4frsina)×1/2=2.5frsina, (11)
其一半构成内力矩,一半构成反作用力矩,其和为零,而0.5frsina,-1.25frsina,=-0.75frsina,
(12)
以上类推,反作用力继续增大,反作用力增大,而作用力减少,当从动推动主动时,没有减少推力。当推力停止时,主传动迅速停止运动。由此生成定义:
定义3:当排斥力时,f2>f1数倍时,反作用力数量级负增长,为一个常数。
由上受力分析,永磁排斥力的应用,内力矩形成是存在的,虽然内力矩数值很低,其意义重大,开始冲破牛顿第三作用与反作用力定律。
推论1、当排斥力时,f1>f2数倍时,因内力矩潜内,增大内力矩数值,为降低反作用力数值。
推论2、当排斥力时,f2>f1数倍时,因内力矩不存在,却增加反内力矩,增大反作用力。
上述推导,以牛顿第三定律为准,得出的推论,仍属1/2(BH)m中的1/2(BH)m。
(二)吸引力受力分析(外力论)
永磁体的吸引力,在永磁电机中应用,同样在永磁电机中,排斥力也在应用,构成排吸对应,其数值为1/2(BH)m,当两块永磁体相等时,由机械限位产生间隙,构成吸引力结构,永磁体N与S产生相吸,二磁体产生的吸引力,也叫引力矩,在设定条件下,只保持引力矩,变不成内力,只有在圆柱的分解为多质点后,才创造了条件,如何将永磁的引力矩转化为内力矩呢?在分解的质点产生变化后,分成主传动与从动传动,在其二质点上,质点又一分为二或一分为四,构成二对称与四对称结构。
且令主传动上的永磁为f1,从动传动上的永磁为f2,变化如下:
首先确认f2拉动f1,其位置由后置前,位置变化。当f1=f2时,构成引力矩为:
1/2(frsina,+frsina)=F (13)
二引力矩为F,其和为零,保持静止状态,f1的引力矩与f2的引力矩相等,其和为零,但同等大反向还有差异,而是等大合一。区别在于合一与反向大不相同,与压弹比照,生成差异。等大只能为引力矩,不是内力矩。
因f2要拉动f1,要想生成内力矩,必须增大f2的数值,才有增力拉动f1的条件,首先改变为不等大,变f2>f1,令增加一倍时,成立下式:
(2frsina,+frsina)1/2=1.5frsina (14)
因f1有反引力矩存在,这样一结合2f2大于f1一倍,f2有拉动f1之势存在。但f1产生反作用力矩,而f2产生内力矩,因二引力矩构成合力F,产生一半是内力矩,一半为反内力矩,要想拉动合力F,必须有一个相当于F的外力才能拉动,开启二永磁的吸引力,以直接推力推动,使二永磁产生间隙,仍属外力定律的应用,因外力支点在外部之故。因二力不等,应按全部合力来推动吸引力,因有0.125frsina的内力矩,推力省0.125frsina,当差值为3倍时,推力降低1/4,为0.75frsina的推力,当差值为4倍时,推力降低0.375frsina,只需0.625frsina的推力,由差值产生内力矩0.125、0.25、0.375frsina,虽然很低,不能满足从动机的应用。
frsina-0.75frsina=0.25f2rsina (15)
0.75frsina-0.5frsina=0.25frsina (15a)
式中可以看出,合内力矩潜藏0.25frsina,因限位产生二力平衡,一旦限位产生间隙,f2有拉动f1的势能,同理继续扩大f2大于f1的倍数,令f2>f1为三倍时,变为下式:
(3f2rsina+f1rsina)1/2=2f2rsina (16)
合力一半为f2rsina,一半为f2rsina。而内力存在为:1.5f2rsina-f2rsina=0.5f2rsina (17)
随着倍数的增长,内力矩相应增加。合力为2f2rsina,而内力矩只占1/4足矣,继续扩大f2,令f2>f1四倍时,变为下式:
(4f2rsina+f1rsina)1/2=2.5f2rsina (18)
合力增加,1/2为1.25f2rsina,生成下式:
2f2rsina-1.25f2rsina=0.75f2rsina (19)
以此类推增大潜内力矩,由上推导计算,生成内力矩定义:
定义4:当吸引力,f2=f1时其和为零,其内力矩也为零。
定义5:当吸引力f2>f1倍数增加时,合内力矩数量级增加为一个常数。
随着f2>f1的倍数增加,产生的内力矩由0.25、0.5、0.75时,这里的0.25只是永磁磁能级的1/8,0.5为磁能积时同样为1/4磁能积,是一个常数。由定义可推论。
推论3、当吸引力时f2>f1数倍时,因内力矩潜内,增大内力矩,降低反作用力矩为一个常数。
推论4、当吸引力时f1>f2数倍时,因内力矩为零,反作用力增加,增大反作用力矩。
虽然看到,排斥力与吸引力有共性,内潜低量的内力矩,变反作用力为内力矩,但意义重大,从此,改写作用与反作用力的定律开始了。
(三)排斥力与吸引力的受力分析(内力论)
上述排斥力与吸引力的受力分析,是以牛顿第三定律的应用来分析,下面以内力论来分析。首先分析排斥力。令排斥力f1>f2为3∶1时计,变为下式(3f1rsina+f2rsina)1/2=2f1rsina (20)
同样一半为内力矩,一半为反内力矩,而内力矩内潜0.5f1rsina,设定为少许外力为1/4时,而反内力矩变为零时,上式的内力矩释放为:f1rsina--1/4f2rsina=0.75f1rsina (21)
一分为四时为F式:0.75f1rsina×4=3f1rsina (22)
此式为排斥力的一级从动机,内力数值为不足1/2(BH)m的磁能积,还差5f1rsina的数值,即少许外力所耗的力矩数值。
定义6:当排斥力的f1>f2为3∶1时,因少许外力替代外力大部,推动从动f2时,生成的内力矩大增,接近1/2(BH)m。外力轮为1/2的,计为1/4数值,3倍时,外力论释放内力为8f1rsina内的1.5f1rsina,而内力轮释放内力大增。达到3f1rsina,差值很大,原因何在?不是以直接外力推动f2,而是以少许外力推动杠杆增力机构,杠杆二再推动f2,故而生成内力矩增大。
同理,吸引力结构,f2>f1为4∶1时构成下式:
(4f2rsina+f1rsina)1/2=2.5f2rsina (23)
此式同前式相同,同理获得:
0.9375f2rsina×4=3.75f2rsina (24)
因永磁仍属单面磁能积作功,仍属1/2(BH)m,需外力只有6.25f2rsina,不足1/2(BH)m,比外力轮1.5f2rsina增大内力矩的释放为3.75f2rsina数值,可见,内力轮的少许外力成为决定因素。
定义7:当永磁的吸引力从f2>主f1,为3∶1时,因少许外力推动从动f2,生成的内力矩大增,接近1/2(BH)m。
由直接外力推动,变为少许外力推动,消耗外力为直接外力减去少许外力,二者之差为增加的内力矩数值。
(四)吸引力受力分析之二(内力论)
上述吸引力结构,由两枚永磁构成的吸引力结构,已知生成内力矩为一个常数。数值低只能近似发挥1/2(BH)m的作用。因此,必须改变吸引力结构,当从动为f2>主动为f1,变为f1=0,由代磁体取代永磁体,代磁体被吸入f2之中,永磁两个最大面积同时受力,让永磁的全部磁能积发挥作用(见原图1与原图2),由不足1/2(BH)m变为(BH)m,设定:
2f2rsina1/2=f2rsina (25)
由1/2(BH)m转变为(BH)m,限定从动与主动最佳位置,永磁将代磁体吸引,产生从动拉动主动的势能,因限位,永磁与代磁体保持平衡。静止时,产生自锁,内力矩潜内待放。因直接推动从动拉动主动,开启力即吸引力太大,必须改变推动方法,变为杠杆增力的构件,推动从动转动,推动从动磁座,变全力推动为少许外力推动,以少许外力开启,使从动拉动主动,内力矩大增,以(25)式例为一枚永磁,一分为四时,有4枚永磁径向垂直排列,上式变为:
f2rsina×4=4f2rsina (26)
平衡时,一半为内力矩,一半为反内力矩内力潜藏50%。
当少许外力开启自锁时,内力矩释放大部,令少许外力为1/4时,外力降低为:
4f2rsina×1/4=f2rsina (27)
内力矩为50%,外力降低1f2rsina,内力释放为4f2rsina-f2rsina=3f2rsina (28)
内力释放达到70%,当f2增为3f2rsina时同样内力潜在70%,内力释放的数值增大,仍属70%,永磁体增大4f2rsina,Nf2rsina时,其数值增大,仍属70%,
定义8:当全吸引力时,f2为从动吸引力,拉动f1上的代磁体,内力矩一半潜内,少许外力开启,内力矩释放大部。
(26)式为一级从动机,从动传动随少许外力的推动而转动,实现从动拉动主传动,称为永磁吸引力拉动,为虚体而不是实体拉动,当从动上的限位开启后,又直接拉动主传动,达到内力矩的最大值,故称内力从动机。
定义9:全吸引力自锁平衡,内力矩潜内一半,少许外力打开自锁时,主动随从动同向转动。内力矩释放大部。
当一级的内力矩提高时,增加永磁数量,由一级永磁f2变为两个永磁f2、f2磁能积扩大一倍,采用f2等值增加,是机械装配的一致性需要。上式磁能积扩大一倍,成为一级二组:
4f2rsina×2=8f2rsina (29)
此式为一级二组从动机,当不能满足应用对象的需要时,可增大永磁的体积以应之,由于客观条件制约时,采用一级三组以应之,又增加50%的磁能积,变为下式:
4f2rsina×3=12f2rsina (30)
以此类推,增加f2,f2,f2,增为四组f2,f2,f2,f2,直至增为m组,磁能积随着永磁的数量增加磁能积相应增加,永磁是个变量,可小可大。
依照前,又可径向展开,以(26)式为一级从动机,径向展开,为二级从动机,永磁体由一分为四的4枚永磁变为8枚永磁,因f2rsina相同,f22的永磁大于f2,两者的差值为k系数,同样为永磁大面积拉动代磁体,双面拉动,8枚永磁有12个气隙磁场其中4个为合力磁场。双面作功为(BH)m,以(BH)m计,二级一组从动机的内力矩为下式:
4f2r1sina+4f22k1r2sina=F (31)
二级二组,内力矩增加一倍,上式变为:
8f2r1sina+8f22k1r2sina=2F (32)
同理二级三组为3F直至二级m组时为mF。
当二级变为三级从动机时,内力矩变为下式:
4f2r1sina+4k1f22r2sina+4k2f32r3sina=F (33)
当三级二组时,F值扩大一倍,变为2F,三级三组时扩大为3F直至三级m组时为mF倍。
以此类推,直至N级m组从动机。从动机以小型动力应用为主。当永磁的磁感应强度的稳定性问题,因代磁体为顺磁材料,永磁将代磁体牢牢吸引,可消除磁性外泄现象,排斥力的外泄现象特别严重。
五、拉伸弹簧内力受力分析
上述为内力从动机的内力受力分析。从中可以看出,应用永磁的排斥力与吸引力,可以改变,“内力成对出现,每一对内力都等大反向”变为“不等大反向”(排斥力)变为不等大同向(吸引力),变为“等大同向”(全吸引力),内力矩生成从12.5%提高到45%左右。采用全吸引力时又应用杠杆增力机构(内力论)提高到70%左右。
因永磁吸引力与拉簧的性能有相似性,采用拉伸弹簧替代永磁,大部构件相同,只变一个质点上的永磁组合构件,由拉簧取代,即可变为内力从动机,上述内力矩一级一组的计算式(26)式,适应拉簧一级一组的内力矩计算。拉簧一头由后从动拉簧定位板固接,另一头由主传动拉簧定位板固接,当少许外力推动后从动传动时,拉簧的最大工作载荷力矩,就是内力矩。一级一组有4枚拉簧,同为:
f2rsina×4=4f2rsina (34)
一级二组上式乘以2即可,三组乘以3为3倍数值......直至一级m组,为m倍。由f2变为F2.
二级一组(含一级一组)为下式
4F2rsina+4F22rsina=MD (35)
MD---为总合外力矩。
二级二组上式数值为2M,三组为3M......直至N级m组。
三级一组(含二级一组)上式为
4F12r1sina+4F22r2k1sina+4F32r3k2sina=MD (36)
依此类推直至N级m组,合内力矩的总和公式为下式:
4F12r1sina+4F22r2k1sina+4F32r3k2sina+......+4FN2kN-1rNsina=MD (37)
拉簧内力矩原(26)式,同原公式相同,计算方法相同。
应用内力从动机,同应用永磁内力从动机相同,所不同的是二物体价格差太大。应用拉簧使内力从动机价格大降。更有利于内力从动机的普及应用.适应各类工作机,突破永磁小动力应用范围,适应中型动力应用。
内力从动机一级m组应用,足以满足各类工作机的应用,增大为二级时,内力矩大增,最高至三级为宜,中型动力应用的工作机,一般适应三级内力从动机的应用。
六、随动转矩的浅析之一
公知生产机械的负载转矩特性,由机械中的多个质点的转矩组成。配置相应的电机的电磁转矩拖动。今改变这种传统方法。用新的方法将生产机械的阻转矩化为零。象力学理论中,在计算机械载重行驶时,加速度的方向向后取负值,又虚构一个惯性力矩RG与加速度一a平衡,计算方便实用。今将生产机械的负载机械化为零。不是一句空话,而是内力从动机的特殊性能决定的。根据生产机械负载转矩的大小,选用相应的内力从动机对应,内力从动机的随动转矩应大于生产机械的阻转矩。从动机内储内力矩,待少许外力推动实现先储备后作功。随着少许外力的电磁转矩作功推动质点系中的少许外力结构,最后推动从动传动由拉簧拉动主传动,构成以内力矩为主,外力为辅的随动转矩。
已知,合外力转矩,以外力电动机的带轮传动生产机械的带轮,启动后变为拖动转矩。以折算法计算,飞轮矩的公式为:
Mc外=1/2jΩ2
j-转动惯量 Ω-角加速度
此式为飞轮的转动定理。飞轮为一个质点,几何形状,R半径、质量、是一个质点的转动体,它产生的转动,是靠外力的连续传递动力而转动,一般来讲,传动比有大有小,但传递功率是1∶1传递,而合内力矩是存在于被分解的转动体内,质点上一分为四由永磁或拉伸弹簧产生内力矩,储存于内,内力矩的储存大于工作机所需的力矩,一个在外,一个在内,两者构成本质的区别,这种变化,迄今为止,在宏观世界内,常速运动普遍存在,以外力矩作用的常速运动非常普及,恰恰看不到内力矩的影子,又超趆常速运动,到达相对论中论述的光速运动。光速运动在电讯领域虽然应用,而在机械运动中仍处于常速之中。故内力矩的发现与应用,应置于首位,内力矩的应用,将会给人类社会带来无限的经济效益,社会效益,环境效益,并可延缓“温室效应”。
合外力矩的转动定理是靠外力的推动运动而生成,同样合内力矩的转动运动也是靠少许外力推动而生成,全部外力与少许外力差異多大,一般来讲,降低3/4外力。这个力的变化,并非臆造的,而是客观的,真实的力转换而形成,下面,(a)、(b)、(c)、(d)四式见《电机与拖动基础》为:
(a)
M-电动机产生的拖动转矩,-惯性转矩。
Mz-主转矩(或称负载转矩)
转动惯性可用下式表示:
mG-旋转部分的质量(公斤)与重量(牛)
ρ与D-惯性半径与直径,g=9.81米/秒-重力加速度。
将角速度(弧度/秒)化成每分钟转数n转/分,表示形式,即:
(c)
将(b)、(c)式代入(a)式得:
(d)
式中GD2=4gJ为飞轮矩
加速转矩
的大小及正负符号由转矩及阻转矩Mz的代数和来决定。
在论证加速转矩时,涉及感应电势E值和总电阻Ra,求出电流Ia的值,由负载电流Iz减去机电时间常数T
m之值。以电枢电流
求导,再经转换变为电动机的稳定转速,电动机从起动到稳定转数为一条指数曲线。当e=∞时,
而T
m的值,一般认为起动时间,T
Q=(3-4)T
m机械系统基本达到稳定运行状态。
因拖动电机的起动过程,为加速转矩的过程,由电机的性能决定,而起动电流瞬间变化可增大(3-4)Tm。才能达到稳定的运行状态。即恒定的角速度W之值。
内力矩由拉簧内力合力构成,借助少许外力,以杠杆增力机构产生的少许外力推动产生间隙,当间隙产生的瞬间,拉动主传动,达到拉动主转动随少许外力(电机的角速度)一起转动,称这种转矩为随动转矩,如何求出随动转矩,已知当M=Mz时。
时,当电磁转矩完成加速(启动)转矩后到稳定运行时,变为电机的转速,即角速度。少许外力抛开电机启动转矩,而应用电机的角速度,上式转为:
(38)
因惯性转矩为J=1/2mR2,将D2变为R2平方时,R为曲率半径(38)式变为:
(39)
39式的随动转矩的单位为N·m。
因1KW等于102kgf,拉簧以kgf计算,大致换算,由(26)式为一级一组内力矩,其值为4f2rsina,将此值代入(39)式取代G值,(原G值很小,可以忽略不计)得小气隙结构的随动转矩为:
由Mz变为Mc小为小气隙磁场的随动转矩,由G值变为内力矩之值。
(40)式为一级内力从动机的随动转矩式,因外力由全部变为少许外力,只需1/4的外力来拖动从动机的一个质点--从动臂,由从动臂推动杠杆增力构件,达到推动从动的目的,使从动上的拉簧拉动与主动传动同速转动。
由少许外力不直接推动主传动,变为转换推动从动传动,随动转矩,产生最大值与最小值,当少许外力打开自锁时,设定限位,又使少许外力直接由从动上直接拉动主传动,少许外力打开自锁后,可以直接拉动主传动,主传动上受力由内力矩拉动为主,少许外为拉动为辅之和为最大值,一般来讲,最大值产生在瞬时启动过程,而启动后,随着惯性转矩,少许外力打开自锁时,只保持打开自锁的间隙,主传动积极随动,少许外力只限定在从动传动上,随动转矩的数值为最小值。
当内力矩的数值由一级一组变为一级二组数值增加一倍,一级三组增加二倍,直至m级增加m倍。这种结构称为小气隙结构转变为拉伸弹簧的结构。
二级一组时,(31式)代入(40)式得:
同理,二级二组时,随动转矩数值增加一倍,二级三组增加二倍…直至二级m组。
当三级一组时,(33)式代入(40)式得
因K值三级大于二级一倍以上。三级二组比三级一组增加一倍以上,直至三级m组。乘以m倍以上。依此类推实现N级为:
(43)式为拉簧内力矩实现的随动转矩的N级总公式,应用拉簧随动转矩比应用永磁的随动转矩大增。它还是小气隙磁场的内力矩实现N级总公式。
同理N级m组的随动转矩总公式,只需将系数4乘以m即可。
内力从动机以中型动力应用为主,同比电机的体积相近。
同样永磁内力从动机的一级组数增加,体积轴向增大,随着径向增大,变为二级,气隙由一级气隙(分段气隙),变为二级分段气隙,二级分段气隙,再增加为三级气隙,气隙可以迭加,永磁电机中的永磁应用,磁能积为1/2(BH)m,永磁电机的气隙不能迭加,应用永磁的磁能积有限而磁动机的应用永磁首先突破1/2(BH)m达到多个(BH)m,永磁电机的功率因数的提高有限,以永磁电机的(效率)为98%时功率因素由82%拉高到98%,提高功率的限度有限,内力从动机同样以拉簧的最大工作载荷构成内力矩的迭加,一级、二级、三级的内力从动机一般应用三级足矣,内力矩数值大增。
以直流电机来分析气隙运行特性,空载励磁磁势与负载后产生的电枢磁势,共同立气隙磁场,电枢磁势对气隙磁场为电枢反映,电枢磁势与气隙磁场相互作用产生电磁转矩,则磁势全部消耗在气隙之中,磁力线通过一次间隙所消耗的磁势,则为磁力线所包围的全电流的1/2iwy。
上可看出,直流电机的运行过程,电枢磁势与气隙磁场相互作用产生电磁转矩消耗1/2iwy。而内力从动机的势能永久存在,以外力角速度推动,以少许外力打开吸引力自锁的瞬时,产生随动转矩。而直流电机的电磁转矩变为内力从动机的内力转矩,二者转矩合为一体。构成新的随动转矩。
内力定律,当分解带轮为多质点,内储合内力矩,待少许外力(角速度)拖动转动变为随动转矩,从动传动,主动传动,内外力转矩同向转动。
此定律阐明内力矩转化为内力转矩,必经少许外力拖动,并指明所有质点都在同向运动之中,内力矩转化为随动转矩。
少许外力随内力从动机的增大而增大,保持在内力矩的1/4(或更低一些更好),少许外力不能理解为作用力与反作用力。作用力变为内力矩,反作用力变为内力矩,在杠杆增力机构中,反内力矩消失了。
七内力矩与少许外力的比例关系
从少许外力杠杆增力机构可以看出,它占有的空间位置决定它的传动效率,采用拉簧替代永磁后,边缘推动为单边推动法,较小动力应用时,因拖动力矩数值小,即转矩数值小,采用4个推动时,如从动带轮的直径65时,从动臂的直径130时,施于从动带轮的1kgf,要推动从动臂只有0.5kgf,从动臂推点为1kgf时,从动带轮最小值为2kgf,设定一个小型工作机的拖动力矩为8kgf时。一分为四应用时为8kgf最小值。达不到降低拖动力矩的目的,只有采用一分为二的方法,拖动力矩为4kgf时,才能降低拖动力矩,启动力矩为大值由外力电机的电磁转矩克服。
一分为四的应用,拖动力矩稍大时,不存在上述现象即可应用,不是以1kgf计算推动力,而是以100kgf或1000kgf计算推动力。一分为四时,内力矩为空间两个力偶矩,以利静平衡与动平衡,推动点为四个,当从动带轮与从动臂的R半径一致时,最小推动力设定一个推点为1kgf时,一分为四时的四个推点产生4kgf.而达到增力16kgf增大推点的力为100kgf时,4个推点为400kgf为最小推动力。以此类推。
采用拉簧,拉簧予紧力产生自锁限位,当推动力推动少许外力杠杆增力机构时,拉簧受到推动,由予紧力向最大工作载荷移动,产生拉簧拉动主传动作功转动。改变先储存后释放的原理。
采用中间推动法,四个推点变为8个推动,少许外力杠杆增力机构增加一倍,一个推点为1kgf时,产生8kgf的推力,增力达到32kgf,增大为100kgf时,8个推点为800kgf,以此类推。
还有输出齿轮的比例问题(固定轴内力从动机)一般设定应小于从动臂R半径为宜。传动比保持一致。
八从动臂的R值与质心的关系
N级m组内力从动机,它的R半径逐渐增大,而从动臂必相应提高,少许外力杠杆增力机构随应提高,但从动带轮不能随应增大,内力从动机由多个质点组成的一个新质点系,只有一个质心,因各质点处在运动之中,从动臂推动杠杆增力机构,必应质心位置,即质心平行线上部使推动平稳推动,如若从动带轮的R1小于从动臂R2数值时,以外力电机的带轮R3调节满足1变4的增力原理。
从动臂R半径数值,直接影响到内力从动机的内力矩和内力转矩,当内力从动机的级数为二级时,从动臂与从动带轮的比例关系与质心的关系一样,不能无限增大,从动带轮同样不能无限增大,还可以满足1∶1传动比的近似关系,三级时,N级m组内力从动机的应用,三级m组满足中型动力的应用,不能无限级数增加。
九新动力资源浅探
力资源,以燃油方式生成的动力资源(发动机)颇多,满足了交通领域的应用,以耗电能的动力(电动机)应用非常普遍,两者均采用外力矩理论,同属消耗型的动力应用,特别是交通领域的动力应用,燃油车带来污染环境,石油五十年后枯竭,引起世人的惊叹,纷纷倡导新的动力资源。新的动力资源遥遥无期,便转移了动力资源而变为动力能源,新动力能源说,突出表现在一个“燃”字上,由汽油转向甲醇,燃料电池,氢气等,还是排徊在“燃”字上,“燃”者耗也,燃必消耗。电能同样也是“燃”字当头。不论何种燃料的提取必付出成本。似乎燃必消耗成为天径地义的真理,人类付诸于“燃”字上的财富何止天文数字。为了降低污染环境,新能源的应用,仍在消耗。电动汽车的研究,实际上就是降低消耗,降低污染空气。最新研究表明,各种蓄电池的研究,超级电容的研究,更有甚者,叫“超高速飞轮”,先进的飞轮设计使用轻质复合材料转子,质量仅有几十公斤而转速可达几万转,因此被称为超高速飞轮,它具有高比能量,高比功率,长循环寿命,高能量效率,能快速充电等优点,用作电动汽车能量源,独立向电动汽车供电。
最先进的超高速飞轮(直径20cm、高30cm),最高转速可达60000r/min,储能量1kWh最大输出功率100kw,一次充电续驶数200km,仅在继续研究之中,成为远期储能装置的一种选择。可见超高速飞轮特高速,是由无刷电动机发动的,如此高的转速,材料等问题,如何解决?
对超高速飞轮进行评价,采用超高速飞轮作铅酸电池辅助能源的混合能量系统,用于电动汽车上并进行试验测试,模拟计算结果显示,使用该系统可节能20%。
内力从动机节电量近似70%以下,比如此神乎!高速怪物节能更多,从动机必低速运行,一般材料的强度就能满足,由此可知,内力从动机比超高速飞轮具有极大的优势。电动汽车应用从动机为最佳选择,加之各项先进技术,电动内力汽车会走向市场。一般载重汽车同样可以选择应用。
又如“永磁发动机”,属1/2(BH)m的应用方式,“液能势动机”属另一内力矩的应用,是“帕斯卡”定律在密室中的实现,又称是“里程碑的再现”是客观存在,它以同等的电机启动,又不及1/4的从动机的启动。
十从动机与“永动机”
“永动机”是人类梦寐以求的幻想动力资源,心愿“永动机”取代发动机与电动机。因后者耗损宝贵能源及其污染,危害人类健康。
先辈们探求“永动机”的过程,实际上是寻求“内力”的过程,先辈们懂得,有“外力矩”就会存在内力矩,以齿轮传动,弹力应用及其它机械传动,探索内力矩问世,均告失败。原因何在?受历史条件的制约,而永磁新物质处在襁抱时代,必然失败。因挖掘内力矩没有成功,留给后人一个警示,没有“永动机”!不可能有“永动机”,但现在永动器件有之,属于微力运动。
“永动机”顾名思义,谓永在转动的机械,“永动”者,不停也,人类如何应用“永动机”,如何让它停下来,需要时再转动,不对,哪不叫“永动机”。可见,谁也没有见到之“神物”,如何应用“神物”就不可而知了。可见,“永动机”是捉摸不到的“神物”,让世人顶礼膜拜,神圣不可亵渎。
“从动机”与“永动机”,一字之差,属内力矩的应用。它可以停顿更可以转动,只用少许外力即可转动,性能与“永动机”相似。一字之差,性能接近幻想中的“永动机”的性能,高达70%是否也可以共叫“永动机”,不可亵渎之神物,叫从动机更加合理,更加现实。
从动机的问世,就是合内力矩的问世,从动机满足人类的愿望,取代外力大部,替代电动机等的功率大部。二十一世纪,从动机迅速发展壮大,成为新颖的新的动力资源,使生产领域中动力消耗型转变为动力服务型,引领一次动力变革。
十一磁动机的三要素
(一)本发明的新颖性
内力矩无中生有,大新大幸也,从此钢体力学,以合内力矩为核心,合外力矩为辅助,构成内力矩与外力矩统一的又一新的力学理论,自然科学范畴增添新的领域,造就变革之势。
1、飞轮与带轮是机械常见的元件之一,飞轮矩的应用就是惯性矩的应用,居生产机械的首要部位,今将飞轮一个质点一分为二,质点又可一分为四,主传动上对称对应,杠杆增力机构对称对应及其它随应,构成后从动传动拉动主传动的传动结构,组成一个新的质点系。系内分外力传动部分,叫少许外力传动,系内内力传动:指各质点之间的内力相互作用力,势能以拉伸弹簧为核心,构成拉簧拉动主传动作功,生成合内力矩作主功,合外力矩作辅功,实现内力从动机。
2、少许外力由杠杆原理生成,它打破机械1∶1传动的传递动力的守恒定理,又冲破牛顿第三定律的禁区,在转动体内部实现杠杆增力,突破1∶1,实现1变2,1变3,1变4,由双边推动和中间推动法构成。应用少许外力,必须计入从动臂与传动带轮的比例关系,二者1∶1传动最佳,方向一致,实现增力效应最佳,从动臂半径为2R1时增力减半,用直接的带轮推力,而不是杠杆增力,从动机休矣!因此,少许外力杠杆增力为核心技术之一。
3、牛顿第三定律是定律中的律中之律,法中之法也,内力矩的生成,必须冲破三定律,才能生成内力矩,内力矩到内力转矩的过程,成为改写“等大反向”的过程,内力将等大变为不等大,反向变为同向,经多项核心技术才能实现。
4、圆的分解,又使轴相应被分解:由一轴传动型变为主传动轴,从动传动轴和支撑轴,主传动轴克服生产机械的阻转矩,从动传动轴连接原传动轴,或连接传动源,如电动机,实现从动拉动主传动,而不是推动主传动。固定轴为定位作用,支撑少许外力机构。实现轴的分解,适应内力矩的需要。大多轴为转轴,固定轴支撑少许外力结构。由此看到,三轴的变化性,可根据应用对象变化。
5、当少许外力推动时,如电动机推动,发生变化如下:电动机推动时,电动机不是直接推动主传动而是推动机械转换机构,电动机的功率大大下降,如10kw的电动机,变为2.5kw的电动机就满足了,电动机不作主功,系指不直接推动主传动,而是推动从动传动轴连接的从动臂。在一分为二时,从动臂有两个推点,每个推点上推动两个杠杆增力的主杠杆,经杠杆原理的转换,达到增力效应时到达从动拉簧定位板上,从动拉簧定位板属从动传动部分,属于中间推动法,双边推动法的应用实现。从动臂上有四个推点,性能同样因一分为四时,中间推动法有四个推点,推动8个增力杠杆。最终点推动从动拉簧定位板,使从动拉簧定位板移动与主传动自锁破解,实现从动拉动主传动运动,生成最大工作载荷拉动主传动。因此说电动机不作主功,随角速度瞬时打开自锁转换到从动传动产生角速度,多质点所有构件同向运动,运动中实现释放拉簧最大工作载荷作功。
6、内力定律,是合内力矩自身的产物,只是客观表述而已,如合外力矩的内律也是自身的产物一样。内力定律、定义,产生内力替代外力大部,外力不作主功,只作辅功,内力作主功,内力外力合力作功,内力矩又降低启动力矩及拖动力矩大部。呈现内力定律的神奇性,完美性。
7、从动机的应用,开辟一个新的科学领域,今知生产过程的动力应用的消耗性、污染性无法克服,特别是消耗性,因电动机为主动力应用,电机每转一转消耗1/2的电能,燃油发动机属火力的喷发性消耗性应用。有了内力从动机,因内力替代外力大部,实现节电节油大部,它能改变动力消耗型的生产过程变为内力动力服务型的生产过程,将为人类创造极大的财富。
8、刚体力学,以合外力矩建立的理论力学体系,是不完全的力学理论,因内力矩为零所致,今合内力矩的建立,产生内力替代外力大部,使外力不再作主功,只作辅功,改变外力的性质,原有的经典力学受到了内力矩的挑战,以合内力矩和合外力矩共同建立新的完整的力学新学说。
从动机由合内力矩作主功,与电机(外力)联用,电机属外力作功,二者为一个分离体,各自独立存在,发挥各自的性能,发生极大的变化,内力与外力可以合为一体。增加内力从动机的长度,不排放,不污染,一次配置,永久受益。
(二)本发明的创造性
本发明的新颖性也是创造性范围,应用永磁的性能破解一个世界难题--合内力矩之“迷”。合内力矩的发现与应用,创造新的动力领域,内力从动机是应用内力矩的首创。
应用拉簧替代永磁,只是替代永磁几个组件,就变成应用拉簧的内力从动机,一级一组的从动机有两个力偶矩,从动传动拉动主传动,另两个力偶矩为从动臂推动少许外力杠杆增力机构,在设计中,会产生力偶矩的大小,四个力偶矩为同一方向,每个力偶矩的作用而在从动机中,有各自的方位,互相依赖,互相传动,所有力偶都受到内力的支点的定位作用。力有一个特点,为力的独立作用定律,“若质点同时受到几个力的作用,其加速度等于这些力,分别作用该质点所产生的各加速度的矢量和”。理论力学中称第四定律,内力从动机为一个质点系,有4个力偶矩作功,4个合力外力推点,转化为内力矩为各加速度的矢量和。在随动转矩的公式中,实现内力从动机,属原始创新,对它认识应逐步加深。
一级一组从动机有4枚拉簧,二组有8枚拉簧,三组有12枚......直至一级m组。
二级一组(含一级一组),有8枚拉簧,二级二组有16枚拉簧,二级三组为24枚....直至二级m组。
三级一组从动机(含二级一组)有12枚拉簧,三级二组有24枚拉簧......直至三级m组从动机。依此类推,实现N级m组内力从动机。
上述为拉簧的排列结构,因拉簧每级相同性能,相同长度,大小相等,而第二级比第一级的拉簧的最大工作载荷的数值要大,用K1的系数校正,三级比二级的拉簧的工作载荷是数值更大,用K2的系数校正.....直至N级,因每级拉簧工作载荷力矩不同。其总和构成的内力矩数值更大。从动机的内力矩可以迭加最多选用三级为宜,而电机的气隙磁场只一个生成电磁转矩,不能迭加,从动机可以迭加,二者体积相近。就是功率相近。这样一来,从动机就显优势显现,不消耗性胜于电机的消耗性能,所以,内力从动机替代外力大部,外力不作主功,只作辅功,内力作主功,内力成为新动力资源的主动力,同样应用拉簧比应用永磁更加经济实惠。
(三)本发明的适用性
从动机的适用性,非常广泛,随电机应用的对象,也就是从动机的应用对象,涉及各个领域的工作机,在工作机的头部,都有被传动的皮带盘,电机传动皮带轮,使工作机运转,以中型动力应用为主。
从动机的位置,取代皮带轮的位置,根据工作机的阻转矩,选用对应的从动机配用,因从动机的长度远大于原带轮的宽度,从动机的外带轮位置向外移,配装的电机大幅降低原功率,电机带轮随从动机的外轮位置安装,连接二带轮,启动电机,即可实现从动机的内力矩作功,随电机的角速度运行,内力矩替代外力大部,电机运行过程,就是消耗电流的过程,从动机电动机联合运行,节电大部,每天节约电费惊人,购置从动机费用偏低,一般来讲内力矩相当于10kw时,以每天运转12小时计(纺织厂一般为22小时),每天电耗120度,以0.6元计为72元,按70%计算为50元,每月节约电费1500余元,两个月共3000元,三个月为4500元。一般来讲三个月的节电量是可相当于从动机的价格,而后,就是全部节约费用了,一年节约,二年节约,逐年节约价格增高,节约电费,即降低各类产品的动力成本,有些产品,动力成本相当高,几倍至十几倍于操作人员的工资费用,节约动力成本,可提高工人的工资。
从动机的应用广泛,生产从动机的中国制造业,必将大发展,创造更多的新品牌,名牌产品进入国际市场。
现今,世界上焦点中的焦点,热点中的热点,全部锁定在绿色动力能源上。因污染环境,“温室效应”加快气候变暖,各国采用不同的方法减少污染,采用甲醇汽油汽车、氢气汽车、混合燃料汽车,还是在“燃”字上下大功夫,忘记“燃”必消耗,而对消耗物质变的束手无策,又寻找“可燃冰”,还是离不开“燃”字。因为判定合内力矩为零定义禁锢了人类的头脑,故而离不开“燃”字。
电动汽车,世界首选开发项目,各国研制纯电动汽车较少,因充一次电能后行程太短,不能长距离的行驶。大多采用混合燃料汽车,降低油耗20%,我国发明的电动汽车,一次充电行程548km。蓄电池为最大量,显然增加电量,故而行驶里程大增,而载重量降低,蓄电池成本大增,票价大增,无法进入市场。应用内力从动机实现电动内力汽车,一次充电,因内力矩作功,替代外力大部,节电能达到大部,大大降低产品成本,又可提高行驶里程三倍左右。
内力从动机,又可应用于一般载重汽车,直至中型动力应用小排量的发动机与从动机配伍,同样达到节油大部。
城市交通带来的环境污染,只有电动内力汽车替代燃油发动机汽车,与混合动力汽车,才能降低由汽车产生的“温室效应”,电动内力汽车将会在城市中环型行驶。直流电机工业比比皆是,应用领域广泛,与从动机联用,同样节电大部。与交流电机联用适应各类工作机的应用,同样节电节油大部。
内力从动机的发明,象电脑的发明一样,会波及著多领域的变化,各种工作机都需动力传动,耗电量成为工作机的主要消耗指标。致使各种生产产品的价格提高,单一项动力成本,就是产品提高价格的依据。当从动机占据工作机的带轮位置时,变为内力从动机,导致工作机自身内潜内力矩,替代外力大部。节约电能大部。而全国发电量,以火力发电为主,我国年产煤为21亿吨,70%用于发电,每发一度电消耗300克煤。从动机替代外力大部,即可节约电能大部,同样可以延缓“温室效应”。
任何发明都有寿命,蒸气机由兴盛到退出历史舞台,延续一百多年被内燃机取代。而电动机的号称“无穷的动力”,生命力已达170多岁了,而从动机的发明摘它的“无穷动力的皇冠”,替代外力大部,变为打开从动机的钥匙,显示从动机的微消耗的优势,不排放、不污染,是人类理想中的绿色动力资源。
十二附图
说明书摘要附图:
图1:一级一组转轴内力从动机
1、转动轴,1-1固定轴承座(一),1-1a轴承盖,1-2固定轴承座(二)1-2a轴承盖,1-3底座,2、从动传动带轮,2-1定位盖,3-1主传动拉簧板,3-2主传动支座,3-3主传动支座,4、从动臂,4-1从动臂轴承座,4-2从动臂转子,(5、部分取消),6、从动拉簧轴承座(一),6-1从动拉簧轴承座(二),6-2从动拉簧定位板,7a拉伸弹簧,7b拉簧定位螺钉,8-1支撑转子,8-2增力转子座(一),8-2a增力转子座(二),8-3主杠杆,8-4定位转子,8-5第二杠杆,8-6定位螺钉,8-7推杆,9输出联轴节(或传动带轮)10盖结合件。
说明书附图:
图1:一级一组转轴内力从动机构件同上。
图2:一级至N级转轴内力从动机。
图2由图1生成,图1大部构件不变,只是随应增大与增加强度应之,增加构件有:
3-11,主传动拉簧定位板,3-12主传动拉簧定位板,3-13主传动拉簧定位板,3-1N主传动拉簧定位板.
6-21从传动拉簧定位板,6-22从传动拉簧定位板,6-23从传动拉簧定位板,6-2N从传动拉簧定位板.
7a1拉伸弹簧,7a2拉伸弹簧,7a3拉伸弹簧,7aN拉伸弹簧.
7b1拉簧定位螺钉,7b2拉簧定位螺钉,7b3拉簧定位螺钉,7bN拉簧定位螺钉.
图3:一级一组固定轴内力从动机
1、固定轴,1-1固定轴座(一),1-2固定轴座(二),1-3底座,2、从动带轮,3、主传动轴承座,3-1主传动支撑托架,3-2支撑托架(一),3-3支撑托架(二),3-4主传动拉簧定位板,4、从动臂,4-1从动臂轴承座,4-2从动臂转子,6从动拉簧轴承座(一),6-1从动拉簧轴承座(二),6-2从动拉簧定位板,7a拉伸弹簧,7b拉簧定位螺钉。8-1支撑转子,8-2增力转子座,8-2a转子座支座,8-3主杠杆,8-4定位转子,8-5第二杠杆,8-6定位螺钉,8-7推杆,9输出齿轮(或带轮)9-1定位盖,9-2限位圈,10罩壳结合件。
图4:一级至N级,固定轴内力从动机与图3构件一致,增加构件有:
3-41主传动拉簧定位板,3-42主传动拉簧定位板,3-43主传动拉簧定位板......3-4N主传动定位板。
6-21从动拉簧定位板,6-22从动拉簧定位板,6-23从动拉簧定位板......6-2N从动拉簧定位板。
7a1拉伸弹簧,7a2拉伸弹簧,7a3拉伸弹簧......7aN拉伸弹簧。
7b1拉簧定位螺钉,7b2拉簧定位螺钉,7b3拉簧定位螺钉......7bN拉簧定位螺钉。
图5少许外力杠杆增力结构。
4-2从动臂转子。8-2增加力转子座。8-3主杠杆,8-4定位转子,8-5二推杆,8-6定位螺钉,8-7推杆。
图6中间推动法,图6与图5相同,采用中间推动,增加一倍零件。4-2从动臂转子,8-2增力转子座,8-3主杠杆,8-4定位转子,8-5第二杠杆,8-6定位螺钉,8-7推杆。
图7电动内力自行车1固定轴,1-1定位轴套,1-1a锁紧轴母,1-2后下支架(右),1-3后下支架(左),1-4后上支架(右)1-5后上支架(左),2飞轮(原件)(一),2a飞轮(二),3主传动盘(一),3-1主传动轴承座(一),3-2主传动盘(二),3-3主传动轴承座(二),3-4主传动拉簧定位板,4从动臂,4-1从动臂轴承座,4-2从动臂转子,6从动拉簧轴承座,7a拉伸弹簧,7b拉簧定位螺钉,8-1支撑转子,8-2增力转子座,8-3主杠杆,8-4定位转子,8-5第二杠杆,8-6定位螺钉,8-7推杆,9挡碗,10盖,11大链轮(原件),12链条(原件),13链条(二),14小链轮,15微直流电机。
分案处理应用转轴实现电动内力三轮车
十三附图说明
说明书摘要附图,为图1:一级一组内力从动机(转动轴),图1由图3变化而来,由固定轴到转轴转化,因应用对象为固定轴,属电动内力自行车。又因应用对象为三轮自行车,属转动轴内力从动机。图1由图3变化而适应转轴。内力从动机为转轴型的应用为主,故说明摘要附图以图1转轴内力从动机为附图。电动内力自行车为应用固定轴的特例。
1、转动轴,(由图1有固定轴转化而来),1固定轴承座(一)(由原固定轴座随转轴而改变),并改变其位置转入内部,只增加一套轴承,由固定轴变为转轴。1-1a轴承盖将轴承定位。1-2固定轴承座(二)由固定轴承座,随转轴而改变,并改就其位置移入从动臂轴承座上。1-2a轴承盖将轴承定位。1-3底座结合件将固定轴承座定位其上。2从动带轮固装从动臂轴承座上,2-1为定位盖将带轮定位。3-1主传动拉簧板,直接固定在转轴上,成为安装拉簧的托架,并将原3-4主传动板合二而一。由3-2、3-3主传动支座,加强3-1的刚度,4从动臂固装在从动臂轴承座内端,4-2从动臂转子装在从动臂上,(五部分取消因拉簧与水磁体吸引力相似性能)。6从动拉簧轴承座(一)与6-1从动拉簧轴承座(二)将6-2从动拉簧定位板固接,构成后从动传动部分。7a拉簧一头由7b拉簧定位螺钉定位在6-2从动拉簧定位板上,另一头由7b定位在3-1主传动拉簧板上,8-1支撑转子固装在1-1固定轴承上,8-2增力转子座装在其上,8-3主杠杆由8-4定位转子定位在8-2上,8-5第二杠杆由8-6定位螺钉将其与8-3连接,构成杠杆增力机构。当4-2从动臂转子随电机转动,瞬时推动主杠杆移动,8-5第二杠杆随动移动作功,前推6-2从动拉簧定位板后拉3-1主传动拉簧定位板,或单一应用。前推后拉,拉簧工作载荷力矩作功,拉动主传动,随从动角速度一起转动。内力矩实现设定的数值,外力消耗功率为1/4左右。9输出轴向传动为主,以联轴节输出为宜。内力从动机不同于电动机,内力从动机轴为双头在外传动,电机为一头传动,另一头为风扇降温,二者性能不同。大多工作机应用转轴,象带轮传动一样。而固定轴应用于自行车,只是个特例。因此,转轴内力从动机应用更加广泛,适应各类工作机的应用。
图2为一级至N级内力从动机(转动轴)
图2与图1构件相同,所不同的是图1为一级内力从动机,图2为一级至N级从动机,由于增加级数大部构件增大强度应之,有的构件适应安装增加主件而相应变化,构件的主要性能不变。增加主件有:3-11主传动拉簧定位板,3-12主传动拉簧定位板,3-13主传动拉簧定位板......3-1N主传动拉簧定板,6-21从动拉簧定位板,6-22从动拉簧定位板,6-23从动拉簧定位板,6-2N从动拉簧定位板。3-1N与6-2N成为拉伸弹簧的安装构件,将7a1与3-11与6-21为一级对应位置,7a2与3-12和6-22为二级位置,7a3与3-13和6-23为三级位置……,7aN与3-1N和6-2N为安装位置,由7b1、7b2、7b3……7bN拉簧定位螺钉按序定位。构成一级至N的转轴内力从动机,可按工作机的负载担转矩来选用。
图3:为一级一组内力从动机(固定轴)
图3为固定轴内从力动机,它的生成由研制内力自行车而获得,生成永磁内力从动机(本发明),因拉伸弹簧与永磁吸引力有相似性能,应用拉簧取代永磁又生成内力从动机,只是变更一个质点的组件而改为内力从动机。图3为一级一组内力从动机。1固定轴,1-1固定轴座(一),1-2固定轴座(二),酷似自行车的后轮固定轴,1-3底座将固定轴座固联,2从动带轮为连接电机的传动带轮,3主传动轴承座装在固定轴上,由3-1支撑主传动托架与3固装,3-2,3-2由3-4主传动拉簧定位板固结为一体。4从动臂装在4-1从动臂轴承座上,4-2从动臂转子装在从动臂上,拉簧的应用(取消原五的部分)。6从动拉簧轴承座(一),6-1从动拉簧轴承座(二)将6-2从动拉簧定位板固接,将7a拉伸弹簧由7b拉簧定位螺钉装在6-2上和3-4上,使主传动与从动传动连接。8-1支撑转子,装在固定轴上,8-2增力转子座装在8-1上,8-3主杠杆由8-4定位转子定位在8-2上,8-5第二杠杆由8-6定位螺钉定位在8-3上,构成杠杆增力机构。当4-2从动臂转子推动主杠杆时,产生移动(转动前)带轮第二杠杆移动,才能产生初角速度,推动6-2从动拉簧定位板,由拉簧拉动3-4主传动拉簧定位板一起转动,因推动力为少许外力,内力从动机内部,生成内力矩,替代外力大部。9输出齿轮或带轮输出内力从动机的内力转矩,为经向输出而不是轴向输出。10罩壳结合件,将内力从动机封闭,由多个构件组成。
图4:为一级至N级内力从动机(固定轴)
图4与图3相同,图3为一级一组内力从动机,图4为N级一组内力从动机,由于增加级数,大部构件增大强度应之,有的构件适应安装增加而相应变化,主要构件的性能不变。增加的主件有:3-41主传动拉簧定位板,3-42主传动拉簧定位板,3-43主传动拉簧定位板……3-4N主传动拉簧定位板,6-21从动拉簧定位板,6-22从动拉簧定位板,6-23从动拉簧定位板,6-2N从动拉簧定位板。将7a1与3-41和6-21为一级对应位置,7a2与3-42和6-22为对二级应位置,7a3与3-43和6-23为三级对应位置……7aN与3-4N和6-2N为安装对应位置。由7b1、7b2、7b3……、7bN拉簧定位螺钉按序定位,构成固定轴一级至N级的内力从动机,可按工作的负载转矩选用。
图5:单边推动法杠杆机构之一。
图6:中间推动法杠杆机构之二
二图构件相同,单推为微动力应用,因其长度不宜装杠杆机构而增加长度,长度只能满足单边推动时,采用单边推动,单边推动时,适应从动臂一分为二推动为宜,降低少许外力之和一半。微动力应用才能应用。中间推动法为:从动臂一分为四时,采用从动臂一个推点推动两个主杠杆,使主杠杆构件成为8个,其它构件同样。又可将从动臂一分为八时,采用从动臂一个推点推动一个主杠杆,利于平行装配。单推双推主杠杆,其性能相同,生成的少许外力倍数相同,还可以演化之。
当4-2从动臂转子推动主杠杆时8-3时,主杠杆带动第二杠杆及推杆产生位移,这个位移产生的推动6-2从动拉簧定位板,使7a拉簧产生最大工作载荷力矩,少许外力杠杆增力机构,在同等速度中转动。因启动时就产生少许外力作功,拉簧始终是处在最大工作载荷力矩下工作。达到内力作功大部外力不作主功,只作辅功,实现增力传动。
图7:在实施例中说明:
十四、本发明的实施例
例1:以图1转轴内力从动机为实施例,它的应用广泛,一个原理,可分为功率大小不等,根据需要选用配置,它可以与各类工作机配伍,融为一体,变为工作机的一部分,但必须适应各类工作机的特点应用。可以选用一级m组从动机,也可选二级m组从动机,最高选用三级m组。本实施例,以一级m组为实施例,主要构件为图1构件(1、1-1、1-1a,1-2、12a、2、2-1、3-1、3-2、3-3、4、4-1、4-2、6、6-1、6-2、7a、7b、8-1、8-2、8-3、8-4、8-5、8-7、9、10)根据样机缩小与扩大。内力从动机,制作容易,价格低廉,而能实现内力作功为主,替代外力大部,实现节电节油大部。
例2:图7电动内力自行车
图7与永磁内力矩从动中的(原图6)磁动电动自行车大部构件相同,主要区分为原图6为应用7永磁体,而图7为应用7a拉伸弹簧而不同。应用拉簧使电动内力自行车的成本大价,一般材料就可制作零件。
1、后固定轴上装1-1定位轴套,1-1a为锁紧螺母,1-2,1-3,1-4,1-5为后上下支架,因其内力从动机增加宽度与高度,上下支架必须应之。2飞轮(原件)(一)2a飞轮(二)为增加件,3主传动盘(一),3-1主传动轴承座(一),3-2主传动盘(二),3-3主传动轴承座(二),由3-4主传动拉簧定位板,将共3……3-3定位组成一个主传动。4、从动臂装在4-1从动臂轴承座上,4-2从动臂转子装在从动臂上。(5部分取消,因拉簧取代永磁)。6从动拉簧轴承座上固装7a拉伸弹簧,由7a拉簧定位螺钉定位,另一端由7b拉簧定位螺钉连按3-4主传动拉簧定板上。构成拉伸弹簧的传动系统。8-1支撑转子装在1-1定位轴套上,由1-1a锁紧螺母将其定位。8-2增力转子座装在8-1上,8-3主杠杆,由8-4定位转子将其定位在8-2上,8-5第二杠由8-6定位螺钉将其连接在8-3上,当4-2从动臂转子推动主杠杆时,第二杠杆移动,9挡碗两面将主动盘定位,主动盘上装辐条与后轮圈连接,装上后轮胎构成主传动轮。10罩壳构件将密封防尘,大链轮(原件),12链条(原件)与2飞轮连接构成脚踏传动系统。13链条(二)与14小链轮装在15微直流电机上,2a飞轮(二)、13、14构成电动传动系统。
电动自行车改进自行车安装外转子电机,控制器,蓄电池、霍尔转把,闸把等操从部件和显示仪表系统,实现了机电一体的交通工具,以利大众的交通便利,满足了大众的需求,唯一缺点是充电次数太多,充电一次行程太短,蓄电池一般充电600次左右,接近报废,本发明主解决续行公里数,可提高三倍左右。电动自行车的整车不变,将直流电机中从后轮中移出,加装内力从动机取代,变为微直流电机移装在后支架一侧,传动第二飞轮,实现电动内力自行车。构成固定轴内力从动机的应用。
转动轴的内力从动机,分案处理,实现电动内力三轮车。