МЕХАНИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к мехатронике, а именно - к механическим усилителям мощности, и может быть использована в различных отраслях машиностроения. Например, в энергетике.
Известен холодный усилитель мощности по патенту RU 2124261, который можно выбрать в качестве прототипа. Изобретение предназначено для использования в стационарных устройствах для получения электроэнергии. Усиление происходит за счет силы отталкивания постоянных магнитов, умноженной плечом рычага. Усилитель включает привод, нагрузку, рычаги, входной и выходной валы. В качестве привода использован электромотор, а в качестве нагрузки электродинамическая машина.
Недостаток данной конструкции заключается в множестве кинематически связанных между собой деталей, что отрицательно сказывается на КПД усилителя.
Техническая задача, на которое направлено данное техническое решение, заключается в упрощении конструкции усилителя, повышении его КПД и передаточного отношения.
Технический результат достигается за счет уменьшения количества деталей, необходимых для получения заданных параметров усилителя мощности. Усилитель составлен из одной, или нескольких ячеек усиления, кинематически связанных с приводом. Каждая ячейка включает ведущую и ведомую пластины, жестко соединенные соответственно с входным и выходным валами. Пластины в пределах каждой ячейки подвижно соединены друг с другом перекладиной, вращающейся вокруг точки опоры, разделяющей ее на длинное и короткое плечи. При этом конец длинного плеча перекладины шарнирно связан с ведущей пластиной, а конец короткого плеча перекладины шарнирно связан с ведомой пластиной. Фактически перекладина с точкой опоры представляет собой рычаг, который совершает вращательное движение вокруг точки опоры. Передаточное отношение рычага, как известно, зависит от соотношения протяженности длинного и короткого плеча перекладины. Это значит, что на выходном вале механического усилителя мощности теоретически можно получить любое усилие. Для того, чтобы перекладины не делать очень длинными, и уменьшить действующий на них изгибающий момент, предусмотрено применять ряд отдельных ячеек усиления с относительно короткими перекладинами. При этом усилие, развиваемое на выходных валах ячеек можно складывать.
Кинематическая схема механического усилителя мощности на примере двухъячеечного варианта приведена на чертеже.
Усилитель включает привод 1, на валу которого установлена шестерня 2. В качестве привода может быть применен электродвигатель. Шестерня 2 вращает шестерни 3 и 4, установленные на входных валах 5 и 6, соединенные жестко с ведущими пластинами 7 и 8, в качестве которых могут быть использованы, например, металлические круги. Ведущие пластины подвижно связаны с ведомыми пластинами 9 и 10, снабженные выходными валами 11 и 12. Выходные валы связаны с валами нагрузок 13 и 14. В качестве нагрузки можно использовать, например, электродвигатель, включенный в режиме генератора. Ведущие и ведомые пластины снабжены шарнирами 15-18. Ведущие и ведомые пластины в каждой ячейке усиления посредством шарниров соединены перекладинами 19 и 20, имеющими точки опоры 21 и 22. Точка опоры делит перекладину на длинное и короткое плечо. Вращающиеся детали снабжены подшипниковыми узлами 23. В качестве шарниров 15-18 и точек опоры 21 и 22 можно использовать шаровые подшипники.
Усилитель мощности работает следующим образом:
При включении привода начинает вращаться шестерня 2. Шестерня 2 вращает находящиеся с ней в зацеплении шестерни 3 и 4, установленные на входных валах 5 и 6 и вместе с ними и ведущие пластины 7 и 8. При этом начинают вращаться вокруг входных валов и точек опоры 21 и 22 перекладины 19 и 20, вовлекая во вращение ведомые пластины 9 и 10, установленные на выходных валах 11 и 12. Связанные с выходными валами нагрузки (генераторы) М2 и М3 вырабатывают электроэнергию. Так как передаточное отношение рычага, как было сказано выше, зависит от соотношения длин плеч перекладины, то усилие, развиваемое на выходных валах, может увеличиться, например, в 5 раз при соотношении длин плеч 5:1. Такое усилие вполне достаточно для раскрутки вала ротора генератора до рабочего режима.