ВЕДУЩИЙ МЕХАНИЗМ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ
DRIVE MECHANISM FOR MECHANICAL TRANSMISSION

Изобретение относится механическим передачам с преимущественным применением в случаях, когда основным сопротивлением ведомого звена является сопротивление жидкой или газовой среды, сопротивление которой в момент пуска равняется нулю, а сила трения покоя ведомого звена меньше силы удара молотков ведущего механизма. В других случаях применение возможно, но ограничено величиной передаваемого момента. Ведущий механизм может быть применен со всеми существующими в механических передачах ведомыми звеньями и при любом расположении валов, конкретно для привода центробежных насосов, вентиляторов, мешалок в баках с жидкой средой.
Аналогами изобретения являются фрикционные и зубчатые передачи, вращение в которых осуществляется соответственно упругим трением и зацеплением зубьев, их недостатком является:
1. Увеличение габаритов пропорционально росту передаточного отношения передачи.
2. Необходимость применения пускового момента больше рабочего и, следовательно, установки привода большей мощности, необходимого для работы.
3. Короткий пуск, т.е. за две-три секунды ведомому звену сообщается рабочая скорость, импульс, кинетическая энергия. Прототипа предлагаемому изобретению нет. Целью изобретения является создание ведущего механизма, способного заменить любой редуктор и способного много раз настраиваться на необходимую скорость ведомого звена без изменения габаритов и конструкции, что снизит расходы на оборудование, и способного постепенно наращивать от нулевых до рабочих значений скорость, импульс и кинетическую энергию ведомого звена меньшим пусковым моментом и меньшей мощностью привода в сравнении с аналогами.
Изобретение поясняется фиг.1-3, на которых изображены:
- общий вид и разрез ведущего механизма,
- траектория контактной поверхности ведомого звена,
- траектория контактных поверхностей молотков,
- разрез молотка с размещенным в нем грузом.
Цель изобретения достигается тем, что вращение передается упругими ударами по касательной к поверхности В ведомого звена.
Удары наносятся молотками 1 вращающегося ведущего механизма при условии, что контактные поверхности молотков Г и поверхность ведомого звена В обе или одна изготовлены из резины, а двигатель с ведущим механизмом на валу установлен так, что контактная поверхность ведомого звена В пересекается с контактной траекторией вращающихся молотков Г, вследствие этого молотки 1 наносят упругие удары, сообщая ускорение, импульс, кинетическую энергию ведомому звену, а ведомое звено суммирует перечисленные величины каждого удара, этим осуществляя их плавный, т.е. растянутый во времени, рост от нуля до рабочих значений.
Это свойство ведущего механизма позволяет снизить пусковой момент и мощность приводного двигателя и объясняется формулой N=A/t; где N - мощность привода;
2
A=m·v/2 - работа, которую нужно совершить, чтобы сообщить неподвижному телу с массой m рабочую скорость v за время t - от момента начала движения до момента достижения рабочей скорости v.
Из формулы N=A/t; видно, что чем больше t, тем меньше N.
У существующих механических передачах t = около двух секунд, а у ведущего механизма t может быть в сотни раз больше, т.е. очевидна возможность уменьшения N.
Предлагаемый ведущий механизм состоит из корпуса 2 по форме в виде диска со ступицей и отверстием для посадки на вал двигателя. На конец ступицы посажена и закреплена крышка 3 по форме в виде диска, неподвижно закрепленного осями 4 к ступице, для этого оси 4 имеют на конце резьбу и гайку.
Диск корпуса 2 и крышка 3 размещены друг от друга на расстоянии, равном размеру молотка, между ними на осях 4 размещены молотки 1. Каждый молоток имеет два отверстия, одним отверстием молотки 1 надеты на оси 4, во второе отверстие вставлены сменные грузы 5, которые могут быть заменены на запасные с другой массой. Изменением массы молотков изменяется скорость ведомого звена. В крышке 3 имеется ряд отверстий с резьбой и болтами 6, расположенных на окружности, болты пересекают пространство расположения молотков и этим изменяют величину отскакивания молотков в момент их удара по ведомому звену. В крышке 3 имеется ряд отверстий с резьбой 7, каждый завернутый в отверстие 7 болт 8 пересекает пространство расположения молотков и этим препятствует перемещению ближайшего молотка в рабочее положение, т.е. уменьшает количество работающих молотков, следовательно, уменьшает скорость ведомого звена без изменения конструкции и габаритов передачи.
Для изменения скорости ведомого звена количество работающих молотков должно уменьшаться или увеличиваться симметричными парами для сохранения балансировки ведущего механизма, для этого их количество в ведущем механизме должно быть равным двум, или четырем, или восьми парами.
Эксплуатацию ведущего механизма необходимо начинать с нахождения оптимального размера X. Для этого двигатель с ведущим механизмом на валу установить так, чтобы размер Х=0, затем, используя направляющий винтовой механизм установки двигателя, увеличить размер пересечения Х на 0,5 мм, после каждого увеличения измерять число оборотов ведомого звена до тех пор, пока оно перестанет увеличиваться, этот размер пересечения Х считать оптимальным для эксплуатации при условии, что зазор между осью 4 и отверстием молотка должен быть больше размера Х на 1-2 мм, чтобы исключалась возможность передачи вращения упругим трением, т.е. дать возможность отскакивать молоткам от поверхности В, в момент удара. В покое молотки 1 висят на осях 4 без всякой ориентации, при вращении молотки под действием центробежной силы, поворачиваясь вокруг осей 4, занимают рабочее положение, т.е. максимально удаляются от оси ведущего механизма и образуют соосные пары из двух симметрично расположенных молотков с осями, совмещенными с диаметром траектории Г.
Работа ведущего механизма основана на упругом ударе и следующих закономерностях механики Ньютона:
1. При взаимодействии двух тел упругим ударом сумма их импульсов и сумма их кинетических энергий сохраняется.
2. Взаимодействующие тела получают одинаковый импульс и одинаковую кинетическую энергию независимо от их масс.
3. Взаимодействующие тела получают ускорения, отношения которых равно обратному отношению их масс. Следовательно, для получения любого необходимого передаточного отношения передачи, равнозначного созданию соответствующего отношения масс взаимодействующих тел, не требует применения редуктора и увеличения габаритов передачи, а только достаточно менять массу молотков, их количество и менять массу (сопротивление) ведомого звена.
Автор изготовил действующую модель, испытание которой подтвердило описанные возможности ведущего механизма для механических передач.