RU106810U1

RU106810U1 - DEVICE FOR PRODUCING ELECTRIC ENERGY USING A DRIVING WHEEL OF A CAR

Info

Publication number: RU106810U1
Application number: RU2010136516/07U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Леонтьевич Полиди
Original assignee: Дмитрий Леонтьевич Полиди
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2011-07-20

Abstract

Устройство для получения электрической энергии, состоящее из электрического генератора, ведущего вала, сцепного устройства и опорной платформы, использующее, в качестве привода, двигатель неподвижного автомобиля, его трансмиссию и ведущее колесо, причем в рабочем режиме сцепное устройство передает вращение от ведущего колеса автомобиля ведущему валу, ведущий вал - валу генератора, а опорная платформа обеспечивает свободное вращение ведущего колеса. A device for generating electrical energy, consisting of an electric generator, a drive shaft, a coupling device and a support platform, using, as a drive, the engine of a stationary vehicle, its transmission and drive wheel, and in the operating mode, the coupling device transfers rotation from the drive wheel of the vehicle to the drive shaft , the drive shaft - the shaft of the generator, and the support platform provides free rotation of the drive wheel.

Description

Область техники.The field of technology.

Модель относится к области малой энергетики и может широко использоваться в быту и на производстве в условиях перебоев в электроснабжении или в местах, где оно отсутствует.The model belongs to the field of small energy and can be widely used in everyday life and at work in the conditions of power outages or in places where it is absent.

Уровень техники.The prior art.

Аналогами предлагаемого устройства, сточки зрения назначения, являются:Analogues of the proposed device, from the point of view of destination, are:

1. Подвагонные генераторы пассажирских поездов («Железнодорожный транспорт. Энциклопедия». Н.С.Конарев, М.; Большая Российская энциклопедия; 1994 г.1. Subcar generators of passenger trains ("Railway Transport. Encyclopedia". N.S. Konarev, M .; Big Russian Encyclopedia; 1994

«Технические средства железных дорог». Е.П.Гундорова, М.; Маршрут, 2003 г.). Подвагонный генератор представляет собой электрический генератор постоянного или переменного тока, закрепленный на раме грузовой тележки или на раме кузова вагона. Приводом генератора является ось колесной пары грузовой тележки, передающая вращение (во время движения поезда) ротору генератора посредством клиноременных, зубчатых, карданных связей. В комплексе с аккумуляторными батареями и устройствами преобразования электрической энергии, подвагонный генератор обеспечивает электроснабжение пассажирского вагона железной дороги. Существенными признаками подвагонного генератора являются:"Technical means of railways." E.P. Gundorova, M .; Route, 2003). The subcar generator is an electric generator of direct or alternating current, mounted on the frame of a freight trolley or on the frame of a car body. The drive of the generator is the axle of the wheelset of the freight truck, transmitting rotation (while the train is moving) to the generator rotor by means of V-belt, gear, and universal joints. In combination with rechargeable batteries and electric energy conversion devices, a subcar generator provides power supply for a passenger railroad car. The essential features of a subcar generator are:

- использование, в качестве источника электроэнергии, электрического генератора;- use, as a source of electricity, an electric generator;

- использование, в качестве привода генератора, оси колесной пары железнодорожного вагона;- the use, as a generator drive, of the axle of a wheelset of a railway carriage;

- использование клиноременных, зубчатых, карданных связей, для передачи вращения от оси колесной пары на вал генератора. Общими существенными признаками предлагаемой полезной модели и указанного аналога являются: использование электрического генератора, использование, в качестве привода генератора, движущегося в рабочем режиме конструктивного элемента сторонней машины (отсутствие собственного приводного двигателя), использование внешних связей, передающих вращение на вал генератора. Притом, что предлагаемая полезная модель и указанный аналог достигают принципиально одинакового технического результата, они имеют различные сферы использования. В одном случае- узкоспециальная сфера пассажирских поездов, в другом - использование в личном хозяйстве, строительстве, производстве, других сферах деятельности, везде, где есть исправный автомобиль и потребность в электроэнергии.- the use of V-belts, gears, cardan links, for transmitting rotation from the axis of the wheel pair to the generator shaft. Common essential features of the proposed utility model and the indicated analogue are: the use of an electric generator, the use, as the drive of the generator, of the structural element of a third-party machine moving in the operating mode (lack of its own drive motor), the use of external connections transmitting rotation to the generator shaft. Despite the fact that the proposed utility model and the indicated analogue achieve fundamentally the same technical result, they have different areas of use. In one case, it is the highly specialized sphere of passenger trains, in the other - use in personal households, construction, manufacturing, other areas of activity, wherever there is a working car and the need for electricity.

2. Передвижные дизельные и бензиновые электростанции с двигателями внутреннего сгорания («Дизель-генераторы переменного тока напряжением до 400 В». В.И.Штерн, А.А.Самойлов, М.; Энергия, 1972 г.).2. Mobile diesel and gasoline power plants with internal combustion engines (“Diesel generators of alternating current voltage up to 400 V.” V.I.Stern, A.A. Samoilov, M .; Energy, 1972).

Передвижная электростанция представляет собой смонтированный на общей раме агрегат, состоящий из двигателя внутреннего сгорания и одно-, трехфазного электрического генератора, предназначенный для автономного электроснабжения. Массово используются в строительных, ремонтных, аварийных работах, личных хозяйствах и др.. Более мощные электростанции поставляются в собственных укрытиях (вагонах). Существенными признаками передвижных электростанций являются:A mobile power plant is a unit mounted on a common frame, consisting of an internal combustion engine and a single, three-phase electric generator, designed for autonomous power supply. Massively used in construction, repair, emergency operations, personal farms, etc. More powerful power plants are supplied in their own shelters (wagons). Salient features of mobile power plants are:

- использование, в качестве привода генератора, двигателя внутреннего сгорания;- use, as a drive of a generator, an internal combustion engine;

- использование моноблочной конструкции, при которой, двигатель и генератор собраны в агрегат на общей раме и не имеют внешних механических связей. Общими существенными признаками предлагаемой полезной модели и указанного аналога являются использование электрического генератора и двигателя внутреннего сгорания, хотя в предлагаемой модели используется сторонний двигатель. Кроме того предлагаемую модель и мобильную электростанцию объединяет общая задача, которую они решают (общая широкая сфера использования).- the use of a monoblock design in which the engine and generator are assembled in an aggregate on a common frame and do not have external mechanical connections. The common essential features of the proposed utility model and the indicated analogue are the use of an electric generator and an internal combustion engine, although the proposed model uses a third-party engine. In addition, the proposed model and the mobile power plant are united by a common task that they solve (general wide scope).

По причине большего числа общих существенных признаков и общности назначения, более близким аналогом (прототипом) предлагаемой полезной модели, считаю передвижную электростанцию с двигателем внутреннего сгорания.Due to the greater number of common essential features and the general purpose, a closer analogue (prototype) of the proposed utility model, I consider a mobile power plant with an internal combustion engine.

Раскрытие полезной модели.Disclosure of a utility model.

Сущность технического решения заключается в приводе электрического генератора от двигателя неподвижного автомобиля через его трансмиссию и свободно вращающееся ведущее колесо. Техническим результатом использования устройства является получение электрической мощности в размере до нескольких десятков киловатт. Преимущество устройства по сравнению с мобильными электростанциями состоит в следующем:The essence of the technical solution is to drive an electric generator from the engine of a stationary car through its transmission and a freely rotating drive wheel. The technical result of using the device is to obtain electrical power in the amount of up to several tens of kilowatts. The advantage of the device compared to mobile power plants is as follows:

- значительно меньшая стоимость комплекта используемых средств;- significantly lower cost of the set of tools used;

- снижение эксплуатационных затрат (основная часть эксплуатационных затрат передвижной электростанции связана с собственным двигателем и его системами);- reduction in operating costs (the bulk of the operating costs of a mobile power plant is associated with its own engine and its systems);

- снижение массы и габаритов (или резкое увеличение располагаемой мощности при тех же массе и габаритах);- a decrease in mass and dimensions (or a sharp increase in available power with the same mass and dimensions);

- повышение надежности, в частности, когда потребность в автономном электроснабжении возникает редко, а также в условиях низких температур. Считаю, что указанные преимущества во многих случаях могут иметь решающее значение при выборе автономного источника электрической энергии. В общем случае комплект устройства состоит из следующих частей:- increased reliability, in particular, when the need for autonomous power supply is rare, as well as in low temperatures. I believe that these advantages in many cases can be crucial when choosing an autonomous source of electrical energy. In general, a device kit consists of the following parts:

- генератор переменного тока на раме;- alternating current generator on the frame;

- платформа опорная роликовая;- roller supporting platform;

- сцепное устройство;- hitch;

- ведущий вал;- drive shaft;

Устройство используется только в комплексе с исправным автомобилем.The device is used only in conjunction with a working vehicle.

Указанный комплекс используется следующим образом:The specified complex is used as follows:

На одно из ведущих колес автомобиля (1) крепится сцепное устройство (2, 3).A coupling device (2, 3) is mounted on one of the driving wheels of the car (1).

На твердом основании устанавливается опорная платформа (5), имеющая два горизонтальных свободновращающихся ролика.A support platform (5) is installed on a solid base, having two horizontal freely rotating rollers.

Автомобиль въезжает на платформу колесом, на котором установлено сцепное устройство так, чтобы колесо могло вращаться, опираясь на ролики.The car enters the platform with a wheel, on which a coupling device is mounted so that the wheel can rotate, resting on the rollers.

Рама генератора (6) соединяется с платформой специальными элементами (7), чем обеспечивается соосность колеса и ротора генератора в горизонтальной плоскости и расстояние между сцепным устройством и генератором, необходимое для монтажа ведущего вала (4).The frame of the generator (6) is connected to the platform with special elements (7), which ensures the alignment of the wheel and rotor of the generator in the horizontal plane and the distance between the coupling device and the generator necessary for mounting the drive shaft (4).

Ведущий вал (4) соединяется со сцепным устройством (3).The drive shaft (4) is connected to the coupling device (3).

При помощи установочных винтов рамы генератора, его ось окончательно совмещается с осью колеса.Using the set screws of the generator frame, its axis is finally combined with the axis of the wheel.

Ведущий вал соединяется с валом генератора подвижной муфтой (8).The drive shaft is connected to the generator shaft by a movable coupling (8).

Автомобиль затормаживается ручным тормозом и(или) специальными башмаками.The car is braked by a hand brake and (or) special shoes.

Двигатель автомобиля запускается.The car engine starts.

Последовательным включением передач колесо на опорной платформе, а вместе с ним и ротор генератора приводится в движение до достижения номинальной скорости вращения.By sequentially engaging gears, the wheel on the support platform, and with it the generator rotor, is driven until the nominal rotation speed is reached.

К генератору подключается нагрузка.A load is connected to the generator.

Скорость вращения при изменениях величины нагрузки поддерживается педалью акселератора.The rotation speed with changes in the load is supported by the accelerator pedal.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

На чертеже показано схематичное изображение устройства в собранном виде, с обозначением всех основных частей.The drawing shows a schematic representation of the device in assembled form, with the designation of all the main parts.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Для работы с устройством могут использоваться любые легковые и грузовые автомобили. Автомобиль может иметь передний или задний привод. Во втором случае вместо ручного тормоза используются тормозные башмаки на передних колесах. Здесь мы характеризуем легковой автомобиль с передним приводом, как наиболее массовый в современных условиях. Двигатель основной массы легковых автомобилей имеет мощность порядка 50-60 кВт, таким образом, даже использование половины мощности двигателя позволяет получать электрическую мощность порядка 20кВт.Фактором ограничения мощности на ведущем колесе, является мощность, при которой второе ведущее колесо преодолеет силу трения на опорной поверхности и начнет вращаться. Для предотвращения проворачивания неиспользуемого в работе ведущего колеса может применяться дополнительная тормозная платформа.Any cars and trucks can be used to work with the device. The car can have front or rear wheel drive. In the second case, instead of the handbrake, the brake shoes on the front wheels are used. Here we characterize a passenger car with front-wheel drive, as the most massive in modern conditions. The engine of the bulk of passenger cars has a power of about 50-60 kW, so even using half of the engine's power allows you to get electric power of about 20 kW. A factor in limiting the power on the drive wheel is the power at which the second drive wheel overcomes the friction on the supporting surface and will start to spin. An additional brake platform may be used to prevent cranking of an unused sprocket.

Передаточное число главной передачи автомобиля приблизительно равно 4, поэтому при условно максимальной электрической нагрузке в нормальном режиме работы двигателя (прямая передача, 2000 об/мин, порядка 40% мощности), ведущее колесо вращается со скоростью 500 об/мин (60 км/ч). Следовательно, для получения частоты 50 Гц может использоваться без дополнительного редуктора многополюсный генератор. Поддержание числа оборотов может осуществляться как человеком на водительском сидении, так и автоматически, при помощи фиксируемой в кабине штанги с закрепленным на ней электромагнитным двигателем, воздействующим на педель акселератора и управляемым напряжением генератора.The gear ratio of the main gear of the car is approximately 4, therefore, at the conditionally maximum electric load in normal engine operation (direct transmission, 2000 rpm, about 40% of power), the drive wheel rotates at a speed of 500 rpm (60 km / h) . Therefore, to obtain a frequency of 50 Hz, a multi-pole generator can be used without an additional gearbox. Maintaining the number of revolutions can be carried out both by a person in the driver's seat, and automatically, using a rod fixed in the cab with an electromagnetic motor mounted on it, acting on the accelerator pedal and controlled by the generator voltage.

В качестве генератора может использоваться обычный синхронный одно- или трехфазный генератор переменного тока, с 3-мя или 4-мя парами полюсов. Вал ротора генератора должен иметь со стороны привода соответствующую выбранному способу присоединения ведущего вала конструкцию (фланец, шлиц, цапфу). Генератор размещается на раме имеющей регулировочные винты для перемещения в вертикальной плоскости.As a generator, a conventional synchronous single- or three-phase alternator, with 3 or 4 pairs of poles, can be used. The rotor shaft of the generator must have, on the drive side, a structure (flange, slot, pin) corresponding to the selected method of connecting the drive shaft. The generator is placed on a frame with adjusting screws for moving in a vertical plane.

Роликовая платформа обеспечивает свободное вращение ведущего колеса, должна быть достаточно жесткой, а для использования с грузовым автомобилем (сдвоенные ведущие колеса), иметь достаточную ширину. Платформа соединяется с рамой генератора съемными элементами на болтах для обеспечения соосности генератора и ведущего колеса.The roller platform provides free rotation of the drive wheel, must be rigid enough, and for use with a truck (dual drive wheels), have a sufficient width. The platform is connected to the generator frame by removable bolted elements to ensure alignment of the generator and the drive wheel.

Сцепное устройство служит для связи диска ведущего колеса с ведущим валом. Используемые на легковых автомобилях колесные диски очень разнообразны, в особенности литые конструкции, поэтому возможно окажется целесообразным производство нескольких модификаций сцепных устройств. Тем не менее, нет никаких сомнений, что эта проблема будет эффективно решена. В качестве примера предлагаю сцепное устройство, состоящее из 3-5 шпилек с гайками (2) и звезды (3). Шпильки устанавливаются последовательно на место болтов крепления колеса к ступице и затягиваются обычным усилием. Звезда устанавливается на шпильки и затягивается гайками. В зависимости от величины радиуса, на котором расположены болты крепления колеса, их количества и профиля диска (литье), сцепное устройство соответственно будет иметь несколько типоразмеров. Сцепное устройство является съемным, но может и оставаться на колесе, поскольку его «вылет» за габарит колеса не будет существенным (50-100 мм).The coupling device is used to connect the drive wheel to the drive shaft. The rims used on cars are very diverse, especially cast construction, so it may be appropriate to produce several modifications of the coupling devices. However, there is no doubt that this problem will be effectively resolved. As an example, I propose a coupling device consisting of 3-5 studs with nuts (2) and a star (3). The studs are installed sequentially in place of the wheel mounting bolts to the hub and are tightened with conventional force. The star is mounted on studs and tightened with nuts. Depending on the radius on which the wheel mounting bolts are located, their number and disk profile (casting), the coupling device will accordingly have several sizes. The coupling device is removable, but may remain on the wheel, since its “departure” beyond the wheel dimension will not be significant (50-100 mm).

Ведущий вал - жесткий трубчатый или гибкий проволочный, имеющий на одном конце подвижную муфту для удобства сборки. Муфта может одновременно быть ограничителем нагрузки, отключающим привод при скачке крутящего момента.The drive shaft is a rigid tubular or flexible wire having a movable coupling at one end for ease of assembly. The clutch can be a load limiter at the same time, shutting down the drive when the torque jump.

Отсутствующая в настоящем описании конкретика, касающаяся точной конструкции платформы, вала, узлов соединения вала с генератором и сцепным устройством, соединения платформы с рамой генератора, геометрической формы и размеров отдельных частей устройства представляется на данном этапе несущественной и не может вызвать сомнений в реализации предлагаемого устройства. Все эти конструктивные элементы с параметрами необходимыми для данной модели используются многие десятки лет и решения по ним будут легко найдены специалистами, если дело дойдет до конструирования.The specifics that are missing in the present description regarding the exact design of the platform, shaft, nodes connecting the shaft to the generator and the coupling device, connecting the platform to the generator frame, the geometric shape and dimensions of the individual parts of the device seem to be insignificant at this stage and cannot raise doubts about the implementation of the proposed device. All these structural elements with the parameters necessary for this model have been used for many decades and solutions for them will be easily found by specialists if it comes to design.

Кроме указанного в разделе «Раскрытие полезной модели» состава комплекта устройства для общего случая, в комплект могут входить также: тормозные башмаки, дополнительная платформа, устройство автоматического регулирования мощности, защитный кожух для ведущего вала, инструмент для сборки устройства.In addition to the composition of the device kit for the general case indicated in the “Disclosing a Utility Model” section, the kit may also include: brake shoes, an additional platform, an automatic power control device, a protective cover for the drive shaft, and a tool for assembling the device.

Claims

A device for generating electrical energy, consisting of an electric generator, a drive shaft, a coupling device and a support platform, using, as a drive, the engine of a stationary vehicle, its transmission and drive wheel, and in the operating mode, the coupling device transfers rotation from the drive wheel of the vehicle to the drive shaft , the drive shaft - the shaft of the generator, and the support platform provides free rotation of the drive wheel.