RU2022163C1

RU2022163C1 - Pendulum vibratory energy converter

Info

Publication number: RU2022163C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Анатольевич Самонов
Original assignee: Симферопольский государственный университет им.М.В.Фрунзе
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1994-10-30

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: converter has housing to which pendulum 1 is suspended by means of articulated joint. Pendulum consists of link 2 and weight 3 and is kinematically linked with loading mechanism 6. Mounted on weight 3 is vibration exciter 7 made in form of cenmtrifugal unbalanced mechanism connected with loading mechanism. Connection of pendulum with mechanism is effected by means of controllable clutch 5. EFFECT: enhanced reliability.

Description

Изобретение относится к преобразователям энергии колебаний систем в полезную работу и может быть использовано в качестве приводных двигателей различных машин и механизмов. The invention relates to energy converters of the oscillations of systems into useful work and can be used as drive engines of various machines and mechanisms.

Известна энергетическая установка [1], в качестве рабочего тела которой используется газообразное вещество, преобразующая тепловую энергию в механическую. Known power plant [1], as a working fluid which uses a gaseous substance that converts thermal energy into mechanical energy.

Недостатком этого устройства является низкий КПД из-за необходимости получения тепловой энергии. The disadvantage of this device is the low efficiency due to the need to obtain thermal energy.

В качестве прототипа выбран преобразователь энергии колебаний [2], содержащий корпус и подвешенный к нему маятник, состоящий из кулисы и груза и кинематически связанный с механизмом нагрузки. As a prototype, a vibrational energy converter [2] was selected, containing a body and a pendulum suspended from it, consisting of a link and a load and kinematically connected with the load mechanism.

Недостатком такого устройства является низкий КПД. The disadvantage of this device is its low efficiency.

Цель изобретения - повышение КПД. The purpose of the invention is improving efficiency.

Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит корпус, подвешенный к нему маятник, состоящий из кулисы и груза, механизм нагрузки, связанный с маятником при помощи управляемой муфты сцепления, и вибровозбудитель, выполненный в виде центробежного дебалансного механизма, установленного на грузе маятника и соединенного с источником механической энергии. При этом обеспечивается повышение КПД. This goal is achieved in that the device comprises a housing, a pendulum suspended from it, consisting of a link and a load, a load mechanism connected to the pendulum by means of a controlled clutch, and a vibration exciter made in the form of a centrifugal unbalanced mechanism mounted on the pendulum load and connected to source of mechanical energy. This provides increased efficiency.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема маятникового преобразователя с кулисно-ползунным механизмом нагрузки; на фиг. 2 - вариант конструкции преобразователя энергии. In FIG. 1 is a schematic diagram of a pendulum transducer with a rocker-slider load mechanism; in FIG. 2 is an embodiment of an energy converter.

Маятниковый преобразователь содержит корпус (не показан), подвешенный к нему маятник 1, состоящий из кулисы 2 и груза 3. К поступательной паре кулисы 2 крепятся два штока 4 с управляемыми муфтами 5, выполненными, например, электромагнитными или электромеханическими. Муфта сцепления 5 обеспечивает связь маятника 1 с механизмом нагрузки 6, выполненным в виде гидроцилиндра, включенного в сеть нагнетания жидкости или перекачки для совершения полезной работы. На грузе 3 маятника 1 установлен вибровозбудитель 7, выполненный в виде центробежного дебалансного механизма, соединенный с механизмом нагрузки 6. The pendulum transducer contains a housing (not shown), a pendulum 1 suspended from it, consisting of a link 2 and a load 3. Two rods 4 with controlled couplings 5, made, for example, electromagnetic or electromechanical, are attached to the translational pair of the link 2. The clutch 5 provides the connection of the pendulum 1 with the load mechanism 6, made in the form of a hydraulic cylinder included in the fluid injection or pumping network to perform useful work. On the load 3 of the pendulum 1 mounted vibration exciter 7, made in the form of a centrifugal unbalanced mechanism connected to the load mechanism 6.

На фиг. 2 приведена схема преобразователя с многотактными маятниками и вращательным механизмом нагрузки. Шарнир маятника 1 выполнен совместно с управляемой муфтой 8, передающей вращение на общий вал 9. Два и более маятниковых преобразователя могут быть соединены в многотактную систему посредством общего вала 9. In FIG. 2 shows a diagram of a converter with multi-stroke pendulums and a rotational load mechanism. The hinge of the pendulum 1 is made in conjunction with a controlled clutch 8, transmitting rotation to a common shaft 9. Two or more pendulum converters can be connected to a multi-cycle system by means of a common shaft 9.

Маятниковый преобразователь работает следующим образом. The pendulum transducer operates as follows.

В исходном положении маятник 1 расположен вертикально и муфта 5 отключена. При подаче напряжения на двигатель центробежного дебалансного механизма, он раскручиваясь во встречных направлениях, развивает центробежную возбуждающую силу, изменяющуюся по закону синуса. Величина напряжения, поданного на электродвигатель вибровозбудителя 7, обеспечивает его вращение с частотой, при которой частота возбуждающей силы равна или кратна частоте собственных колебаний маятника 1, при этом в системе возникает резонанс и маятник начинает интенсивно раскачиваться. При достижении заданной амплитуды включается муфта сцепления 5 и маятник 1 соединяется с механизмом нагрузки 6. Во время опускания груза 3 маятника 1 его энергия расходуется на совершение полезной работы. Далее цикл раскачивания повторяется. Степень равномерности выходной мощности можно повысить, используя схему с несколькими последовательно отдающими энергию маятниками, при этом муфта 5 включается по тактам в зависимости от положения, занимаемого маятником 1. In the initial position, the pendulum 1 is located vertically and the clutch 5 is disconnected. When voltage is applied to the motor of a centrifugal unbalanced mechanism, it spins in opposite directions and develops a centrifugal exciting force, which changes according to the sine law. The magnitude of the voltage applied to the electric motor of the vibration exciter 7, provides its rotation with a frequency at which the frequency of the exciting force is equal to or a multiple of the natural frequency of the pendulum 1, while a resonance occurs in the system and the pendulum begins to swing rapidly. When the specified amplitude is reached, the clutch 5 is turned on and the pendulum 1 is connected to the load mechanism 6. When lowering the load 3 of the pendulum 1, its energy is spent on useful work. Next, the swing cycle is repeated. The degree of uniformity of the output power can be increased by using a circuit with several pendulums that successively give energy, while the clutch 5 is switched on in clock cycles, depending on the position occupied by the pendulum 1.

Устройство обеспечивает возможность инициирования выделения значительной энергии, запасенной грузом, затрачивая небольшую мощность на возбуждение его колебаний, и может использоваться в качестве автономного источника энергии или движущей силы. The device provides the ability to initiate the release of significant energy stored by the load, spending little power to excite its vibrations, and can be used as an autonomous source of energy or driving force.

Claims

PENDULUM VIBRATION ENERGY CONVERTER, comprising a housing, a pendulum suspended from it, consisting of a link and a load and kinematically connected with a load mechanism, characterized in that, in order to increase the efficiency, it is equipped with a vibration exciter made in the form of a centrifugal unbalanced mechanism mounted on a pendulum load and connected to a source of mechanical energy, and the connection of the pendulum and the load mechanism is carried out using a controlled clutch.