RU2083419C1

RU2083419C1 - Method and device for generating inertia pulses in given direction

Info

Publication number: RU2083419C1
Application number: RU94039496A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иосифович Гофман
Original assignee: Владимир Иосифович Гофман
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 1997-07-10
Also published as: RU94039496A

Abstract

FIELD: transport mechanical engineering. SUBSTANCE: method comprises rotating unbalance weight simultaneously in two mutually perpendicular planes. The speed of rotation of the weight is the same in both of the planes. EFFECT: simplified method and device. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к транспортному машиностроению, в частности к способам создания движущих импульсов, которые могут быть применены для перемещения транспортного средства или другого объекта. The invention relates to mechanical engineering, in particular to methods for creating moving impulses that can be used to move a vehicle or other object.

Известен способ создания инерционных одинаковых по величине импульсов в заданном координатном направлении за счет вращения закрепленной на оси, установленной на основании неуравновешенной массы. There is a method of creating inertial pulses of the same magnitude in a given coordinate direction by rotating fixed on an axis mounted on the basis of an unbalanced mass.

Известно устройство для реализации способа, содержащее основание с прикрепленным к нему двигателем с двухсторонним выходным валом, на одном из концов которого закреплен неуравновешенный груз. A device for implementing the method is known, comprising a base with an engine attached to it with a two-sided output shaft, at one end of which an unbalanced load is fixed.

Особенностью этого способа и устройства является то, что для исключения влияния гармонического характера формирования движущей силы (прямого и обратного направления) базовая опора монтируется на шарнире относительно платформы, что обеспечивает ее качание при вращении груза. В связи с этим движущее усилие, реализуемое в направлении перемещения платформы (первые пол-оборота вращения каждого груза), раскладывается на две составляющие, одна из которых снижает давление на грунт от веса платформы, а другая перемещает ее в заданном направлении. Во вторые пол-оборота реализуемая в обратном направлении движущая сила прижимает платформу к опорной поверхности и существенно снижает ее откат. Таким образом, по данному способу режим движения в заданном направлении получается за счет маятникового движения вращающихся грузов, что не позволяет реализовать для движения в заданном направлении всю выдаваемую инерционно-импульсным механизмом силу, так как используют дополнительные связи (в виде шарнирных) с колесом транспортного средства, т.е. не является самостоятельным и независимым от опорной платформы устройством. A feature of this method and device is that to eliminate the influence of the harmonic nature of the formation of the driving force (forward and reverse directions), the base support is mounted on a hinge relative to the platform, which ensures its swing during rotation of the load. In this regard, the driving force realized in the direction of movement of the platform (the first half-turn of rotation of each load) is decomposed into two components, one of which reduces the pressure on the soil from the weight of the platform, and the other moves it in a given direction. In the second half-turn, the driving force realized in the opposite direction presses the platform against the supporting surface and significantly reduces its rollback. Thus, according to this method, the mode of movement in a given direction is obtained due to the pendulum movement of rotating loads, which does not allow to realize all the force generated by the inertial-pulse mechanism for movement in a given direction, since additional connections (in the form of articulated) with the vehicle wheel are used , i.e. It is not an independent device independent of the supporting platform.

Изобретение направлено на решение технической задачи по созданию в двух направлениях знакопеременных движущих импульсов за счет вращения груза(ов) во взаимноперпендикулярных плоскостях. Достигаемый при этом технический эффект заключается в повышении эксплуатационных возможностей и расширении области применения. The invention is aimed at solving the technical problem of creating alternating driving pulses in two directions by rotating the load (s) in mutually perpendicular planes. The technical effect achieved in this case is to increase operational capabilities and expand the scope.

Указанный технический эффект достигается тем, что в способе создания инерционных одинаковых по величине импульсов в заданном координатном направлении за счет вращения закрепленной на оси, установленной на основании неуравновешенной массы импульсы создают путем вращения неуравновешенной массы одновременно в двух перпендикулярных друг к другу плоскостях. The indicated technical effect is achieved by the fact that in the method of creating inertial pulses of the same magnitude in a given coordinate direction by rotating fixed on an axis mounted on the basis of an unbalanced mass, the pulses are created by rotating the unbalanced mass simultaneously in two planes perpendicular to each other.

Устройство для реализации способа, содержащее основание с закрепленным к нему двигателем с двухсторонним выходным валом, на одном из концов которого закреплен неуравновешенный груз, снабжено платформой установленной на оси, проходящей через центр основания, на основании закреплена перпендикулярно и соосно оси платформы коническая шестерня, двигатель установлен на платформе, неуравновешенный груз закреплен на внутреннем конце вала двигателя, а на его наружном конце установлена перпендикулярно к первой шестерне и взаимодействующая с ней вторая коническая шестерня. A device for implementing the method, comprising a base with an engine fixed to it with a two-sided output shaft, at one end of which an unbalanced load is fixed, equipped with a platform mounted on an axis passing through the center of the base, a bevel gear fixed perpendicularly and coaxially to the axis of the platform, the engine is mounted on the platform, an unbalanced load is fixed on the inner end of the engine shaft, and on its outer end is installed perpendicular to the first gear and interacting with her second bevel gear.

Изобретение дополняется конкретным примером, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения указанной совокупностью признаков требуемого технического эффекта. The invention is complemented by a specific example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving the specified set of features of the required technical effect.

На фиг. 1 представлена подвижная система координат с вращающимся грузом; на фиг. 2 совмещенные подвижная и неподвижная системы координат; на фиг. 3 - график зависимости абсциссы X_m= f(α) от угла поворота эксцентричной массы; на фиг. 4 неподвижная поверхность в пространстве, по которой движется центр эксцентричной массы; на фиг. 5 график зависимости центробежных сил F_x= f_x(α), F_z= f_z(α) от угла поворота эксцентричной массы; на фиг. 6 первый пример исполнения механизма для сил F_x, F_z, реализующего способ; на фиг. 7 - второй пример исполнения механизма, реализующего способ; на фиг. 8 - соединение двух механизмов для локализации боковых сил; на фиг. 9 - транспортное средство для циклевки или шлифовки, пример исполнения.In FIG. 1 shows a moving coordinate system with a rotating load; in FIG. 2 combined movable and fixed coordinate systems; in FIG. 3 is a graph of the dependence of the abscissa X _m = f (α) on the angle of rotation of the eccentric mass; in FIG. 4 a fixed surface in space along which the center of the eccentric mass moves; in FIG. 5 is a graph of the dependence of centrifugal forces F _x = f _x (α), F _z = f _z (α) on the angle of rotation of the eccentric mass; in FIG. 6 is a first example of a mechanism for forces F _x , F _z implementing the method; in FIG. 7 is a second example of the execution of a mechanism that implements the method; in FIG. 8 - connection of two mechanisms for localization of lateral forces; in FIG. 9 - vehicle for scouring or grinding, an example of execution.

Пусть в некоторой плоскости (Y=O) с координатной системой OXYZ (фиг.1) вокруг центра С, расположенного на оси, равномерно вращается масса m с эксцентриситетом r в направлении угла α₁, а сама плоскость вращается равномерно вокруг оси аппликат (OZ) неподвижной правой системы координат OXYZ в направлении угла α₂, образованного между осями абсцисс OX и OX (фиг. 2). При этом полагаем, что оси аппликат OZ и OZ совпадают. Заставим массу m вращаться в подвижной системе OXYZ с угловой скоростью ω₁, а ее плоскость (Y=O) вращаться в неподвижной системе OXYZ с угловой скоростью ω₂. При этом полагаем, что в некоторый момент времени t, который примем за начальный, фазовые углы α₁= α₂= 0.Let in a plane (Y = O) with the coordinate system OXYZ (Fig. 1) around the center C located on the axis, the mass m with eccentricity r uniformly rotates in the direction of the angle α ₁ , and the plane itself rotates uniformly around the applicate axis (OZ) fixed right coordinate system OXYZ in the direction of the angle α ₂ formed between the abscissa axes OX and OX (Fig. 2). Moreover, we assume that the axes of applicate OZ and OZ coincide. Let the mass m rotate in the OXYZ moving system with an angular velocity ω ₁ , and its plane (Y = O) rotate in the fixed OXYZ system with an angular velocity ω ₂ . Moreover, we assume that at some point in time t, which we take as the initial one, phase angles α ₁ = α ₂ = 0.

На фиг. 1 имеем координаты массы m в подвижной системе
X₁= rcosα₁, Y₁= 0, Z₁= rsinα₁= ω₁t (1)
На фиг. 2 координаты массы m в неподвижной системе координат
X₂= X₁cosα₂, Y₂= X₁sinα₂, Z₂= Z₁, α₂= ω₂t (2)
Подставляя (1) в (2), получаем координаты массы m (заменяем индекс "2" на "m").In FIG. 1 we have the coordinates of mass m in the moving system
X ₁ = rcosα ₁ , Y ₁ = 0, Z ₁ = rsinα ₁ = ω ₁ t (1)
In FIG. 2 coordinates of mass m in a fixed coordinate system
X ₂ = X ₁ cosα ₂ , Y ₂ = X ₁ sinα ₂ , Z ₂ = Z ₁ , α ₂ = ω ₂ t (2)
Substituting (1) in (2), we obtain the coordinates of the mass m (we replace the index "2" by "m").

если положить, что ω₁= ω₂= ω; α₁= α₂= ωt (4)
то

Из (5) видно, что абсциссы массы положительные (см. фиг. 3).

if we put that ω ₁ = ω ₂ = ω; α ₁ = α ₂ = ωt (4)
then

From (5) it is seen that the mass abscissas are positive (see Fig. 3).

Отсюда следует, что движение массы осуществляется в правой части системы координат (в правом полупространстве), что существенно для габаритов механизма, осуществляющего движение. Из (5) также видно, что проекция массы m на плоскость Z= O описывает траекторию в виде окружности радиуса

, расположенной симметрично оси абсцисс OX и касающейся оси OZ (фиг. 4), а масса при этом двигается по неподвижной цилиндрической поверхности, ось которой параллельна оси OZ и находится от нее на расстоянии

. При этом масса m двигается по винтовой линии xbd (фиг.4) по направлениям V₁, V₂, V₃, V₄ вверх и вниз.It follows that the movement of mass is carried out on the right side of the coordinate system (in the right half-space), which is essential for the dimensions of the mechanism that carries out the movement. It can also be seen from (5) that the projection of mass m onto the plane Z = O describes a trajectory in the form of a circle of radius

located symmetrically to the abscissa axis OX and touching the axis OZ (Fig. 4), while the mass moves along a fixed cylindrical surface whose axis is parallel to the axis OZ and is at a distance from it

. In this case, the mass m moves along the helix xbd (Fig. 4) in the directions V ₁ , V ₂ , V ₃ , V ₄ up and down.

Инерционные силы вычисляем, как вектор,
F=(F_x, F_y, F_z) (6)
где

Дифференцируя дважды по функции (5) и подставляя результат в (7), имеем:

График инерционных сил (упрощенный) представлен на фиг. 5.Inertial forces are calculated as a vector,
F = (F _x , F _y , F _z ) (6)
Where

Differentiating twice by function (5) and substituting the result in (7), we have:

A graph of inertial forces (simplified) is shown in FIG. 5.

Вариант конструктивного исполнения инерционно-импульсного механизма, реализующего предложенный способ, показан на фиг. 6. An embodiment of the inertial-pulse mechanism that implements the proposed method is shown in FIG. 6.

На базовой опоре типа платформы 1 закреплен электромотор 2, на валу которого закреплена вращающаяся от привода электромотора 2 пластина 3. На пластине 3 закреплен второй электромотор 4, приводящий во вращение диск 5, к на котором закреплены дебалансные грузы 6. Ротор электромотора 4 через конические, зацепленные между собой шестерни 7 и 8 связан с валом электромотора 2 для обеспечения синхронизации угловых скоростей вращения грузов и пластины 3. С этой целью производится подбор определенного передаточного числа конического зацепления и параметров электромоторов. Электромотор 4 выполнен постоянного тока, а на пластине 3 размещен блок 9 аккумуляторных батарей, служащих для питания электромотора 4 и для балансировки пластины 3. An electric motor 2 is fixed on the base support of the platform 1 type, on the shaft of which is fixed a plate 3. The second electric motor 4 is mounted on the plate 3, which drives the disk 5, to which the unbalanced loads are fixed 6. The rotor of the electric motor 4 through conical gears 7 and 8 engaged among themselves are connected to the shaft of an electric motor 2 to ensure synchronization of the angular speeds of rotation of the loads and the plate 3. For this purpose, a certain gear ratio of the conic gearing and the pair are selected moat motors. The electric motor 4 is made of direct current, and on the plate 3 there is a block 9 of batteries that serve to power the electric motor 4 and to balance the plate 3.

В общем случае второго электромотора 4 может не быть, а вал шестерни 7 может устанавливаться на стойках на пластине 3 (этот пример не показан), так как конические шестерни вполне могут обеспечить синхронное вращение пластины и грузов на пластине. In the general case, there may not be a second electric motor 4, and the gear shaft 7 can be mounted on racks on the plate 3 (this example is not shown), since bevel gears may well provide synchronous rotation of the plate and weights on the plate.

В целом представленный механизм является сочетанием подвижной и неподвижной систем координат. In general, the mechanism presented is a combination of moving and fixed coordinate systems.

Работает данный механизм следующим образом. При вращении электромотора 2 обеспечивается вращение пластины 3 (подвижная система координат) с заданной угловой скоростью. Одновременно ввиду наличия кинематической связи в виде шестерен 7 и 8 обеспечивается вращение с той же угловой скоростью грузов 6 (неподвижная система координат). Таким образом обеспечивается выполнение условий предложенного способа по реализации движущей силы импульсного типа. This mechanism works as follows. When the motor 2 is rotated, the plate 3 (the moving coordinate system) is rotated with a given angular velocity. At the same time, due to the presence of the kinematic connection in the form of gears 7 and 8, rotation of the weights 6 is provided with the same angular velocity (fixed coordinate system). This ensures that the conditions of the proposed method for the implementation of the driving force of the pulse type.

На фиг. 7 показан второй пример исполнения инерционного механизма, реализующего предложенный способ. Особенностью данного механизма является то, что он, повторяя структурную схему механизма по фиг. 6 в части создания подвижной и неподвижной координатных систем, решает эту задачу за счет использования одного электромотора 2. Учитывая кинематическую взаимосвязь подвижно установленной шестерни 7, обкатывающейся вокруг неподвижной шестерни 8, можно через шестерни 10 передать вращение дебалансному грузу 6, смонтированному в раме 11. С целью обеспечения балансировки всего комплекса, смонтированного в раме 11, на противоположной размещению шестерен 10 стенке располагаются противовесные грузы 12 15. Грузы 12 и 13 могут жестко крепиться на стенке в любом компоновочном сочетании друг с другом (главное, чтобы их массы равнялись массам первых двух шестерен 10 и располагались точно по плоскости симметрии). Груз 14 установлен на оси вращения дебалансного груза 6 и не должен взаимодействовать с грузами 12 и 13. Груз 15 уравновешивает массу шестерни 7. In FIG. 7 shows a second example of an inertial mechanism that implements the proposed method. A feature of this mechanism is that it, repeating the structural diagram of the mechanism of FIG. 6 regarding the creation of a movable and fixed coordinate systems, solves this problem by using a single electric motor 2. Given the kinematic relationship of the movable mounted gear 7, rolling around the stationary gear 8, it is possible to transmit rotation through the gears 10 to an unbalanced load 6 mounted in the frame 11. C in order to balance the entire complex mounted in the frame 11, counterweight loads 12 15 are located on the opposite wall of the gears 10 15. The loads 12 and 13 can be rigidly mounted on the wall in any layout combination with each other (the main thing is that their masses are equal to the masses of the first two gears 10 and are located exactly along the plane of symmetry). The load 14 is mounted on the axis of rotation of the unbalanced load 6 and should not interact with the loads 12 and 13. The load 15 balances the mass of the gear 7.

Работает этот механизм точно так же, как и ранее рассмотренный механизм по фиг. 6. This mechanism works in exactly the same way as the previously discussed mechanism of FIG. 6.

Для локализации боковых сил используется кинематическая связь, указанная на фиг. 8. Электромоторы 2 (мили стойки) крепятся на общей раме 1 так, чтобы их оси 0 были параллельны. При этом подвижные оси этих стоек должны находиться внутри рамы, и на них закрепляются зубчатые колеса 16. Эти зубчатые колеса с помощью паразитных шестерен 17 с передаточным числом, равным 1, связываются со второй подвижной осью второго механизма. To localize the lateral forces, the kinematic connection indicated in FIG. 8. Electric motors 2 (rack miles) are mounted on a common frame 1 so that their axis 0 are parallel. In this case, the movable axes of these struts must be inside the frame, and the gears 16 are fixed on them. These gears are connected with the second movable axis of the second mechanism by means of spurious gears 17 with a gear ratio of 1.

Сама рама крепится на соответствующей платформе жестко. The frame itself is fixed to the corresponding platform rigidly.

В качестве примера использования механизма для транспортного средства приводится конструктивная схема, указанная на фиг. 9, где представлена машинка для циклевки или шлифовки. В корпусе 18 устанавливаются с вертикальной осью аппликат механизмы 19 инерционного типа, описанные ранее. В корпусе 18 с помощью шарнира устанавливаются обойма 20 со скребками или шлифовальной пластиной 21, а для ее регулировки по положению предусмотрен регулировочный винт 22. При этом корпус 18 с помощью роликов 23 опирается на обрабатываемую поверхность и с помощью рукоятки 24 продвигается или поворачивается, когда вертикальные усилие направлено вверх. На фиг. 9 показано начальное положение груза в инерционном механизме 19. As an example of the use of the mechanism for a vehicle, the structural diagram shown in FIG. 9, which shows the machine for scrapping or grinding. In the housing 18, inertial-type mechanisms 19 are installed with the vertical axis of the applicate, as described previously. A cage 20 with scrapers or a grinding plate 21 is mounted in the housing 18 by means of a hinge, and an adjustment screw 22 is provided for its position adjustment. In this case, the housing 18 is supported by rollers 23 on the work surface and is moved or rotated using the handle 24 when the vertical the force is directed up. In FIG. 9 shows the initial position of the load in the inertial mechanism 19.

Claims

1. A method of creating inertial pulses of the same magnitude in a given coordinate direction by rotating an unbalanced mass fixed on an axis mounted on the base, characterized in that the pulses are created by rotating the unbalanced mass simultaneously in two planes perpendicular to each other.

2. A device for creating inertial pulses of the same magnitude in a given coordinate direction by rotating an unbalanced mass fixed on an axis mounted on a base, containing a base with a motor attached to it with a two-sided output shaft, at one end of which an unbalanced load is fixed, characterized by the fact that it is equipped with a rotating platform mounted on an axis passing through the center of the base, a conical neck is fixed perpendicularly and coaxially with the axis of the platform the stub, the engine is mounted on the platform, the unbalanced load is fixed on the inner end of the engine shaft, and the second bevel gear interacting with it is mounted perpendicular to the first gear.