Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 07.07.2007
Последнее обновление: Дополнена: 22.08.2007

Часть 7  Однозонные движители

(центробежные движители Петрова ЦДП-14)

 

Аннотация.    Описаны движители без круговой траектории движения груза (хотя и по замкнутой траектории).

 

       В предыдущей статье рассматривался движитель, у которых груз вращаясь вокруг оси, не совершал полного оборота, избегая тем самым генерации отрицательно направленных тяговых сил. Тяговая характеристика рассмотренного движителя – неизбежно пульсирующая. Для заметного сглаживания её движитель должен иметь много поршней-грузов, что в свою очередь вызовет существенное увеличение диаметра устройства и, следовательно, нежелательное удлинение каналов.

       Ниже предлагается познакомиться с ещё одним вариантом однозонного движителя. Грузами в нём являются звенья сплошной цепи. В идеальном варианте вместо цепи лучше использовать гибкий шланг, заполненный массивным эластичным (или жидким) материалом с большим удельным весом. Правда, в этом случае возникают проблемы с его приводом. Впрочем, вариант со шлангом оставляю на потом.

 

       А схема одного из вариантов цепного движителя представлена на рисунке 7-1.

 

 

Рис. 7-1   Схема однозонного цепного движителя ЦДП-14

 

       Цепь перемещается по направляющему жёлобу при помощи цепной звёздочки. На рисунке жёлоб условно изображён голубым контуром, а ведущая звёздочка – зелёной окружностью.

 

       На рисунке 7-2 в этом же движителе условно выделены три участка траектории движения грузов (в одной половине).

 

 

Рис. 7-2    Три участка в движителе ЦДП-14

 

      Граница участка «3» проходит через точку соединения участков траектории радиусами кривизны R и r. Граница «2» проходит через точку соединения дуги малого радиуса с прямолинейным участком траектории. Граница «1» совпадает с осью симметрии рисунка.

      Соответственно этому участок «1» простирается от границы «1» до границы «3». Вектор центробежной силы, генерируемой в последней точке этого участка, наклонён к горизонтальной оси под углом β. Вектор в начальной точке участка – под углом 90°.

      Участок «2» начинается у границы «3» и заканчивается у границы «2». Вектор центробежной силы, генерируемой в первой точке этого участка, наклонён к горизонтальной оси под углом -α. Вектор в конечной точке участка – под углом -90°.

      Участок «3» располагается между участками «1» и «2».

      Участок траектории от границы «2» до границы «1» прямолинеен. На таком участке центробежная сила не генерируется. По этой причине не генерируется и тяговая сила.

      Во второй половине движителя зоны располагаются зеркально симметрично.

      В зоне «3» мгновенные тяговые силы полностью автокомпенсируются. Этой зоны для создания суммарной тяговой силы вроде как и нет вовсе. Кстати, её и физически может не быть, если горизонтальная ось, проходящая через центр дуги с радиусом кривизны R, будет проходить через центр приводной звёздочки (в данном варианте ось звёздочки расположена выше центра дуги c радиусом R).

 

      Из приведённого рисунка следует, что угол α по абсолютному значению равен углу β.

 

            Мгновенная тяговая сила, генерируемая вращающимся грузом, определяется формулой:

 

 

где:

 

      m – масса груза

      w – угловая скорость привода (звёздочки)

      ρ – радиус вращения груза

      s- коэффициент изменения угловой скорости

      d - угол наклона вектора центробежной силы

 

      Определённо можно утверждать, что в зоне «1» радиус кривизны (ρ = R) больше, чем радиус кривизны (ρ = r) участка в зоне «2». На основании этого можно с высокой степенью достоверности принять, что угловая скорость грузов, «бегущих» по зоне «1», будет меньше угловой скорости грузов, «бегущих» участку «2». Величина угловой скорости для «верхних» грузов во столько раз меньше величины угловой скорости «нижних» грузов, во сколько раз радиус R больше радиуса r. В выбранном варианте это соотношение составляет »2.44х. С другой стороны, центробежная сила, генерируемая вращающимся грузом, прямо пропорциональна радиусу кривизны и прямо пропорциональна квадрату угловой скорости. Это означает, что уменьшение угловой скорости в два раза уменьшает центробежную силу в четыре раза! А увеличение радиуса в два раза увеличивает центробежную силу в два раза. Совместное действие этих двух факторов приводит к тому, что мгновенная центробежная сила не участке «1» окажется примерно в 2.44 раза меньше мгновенной центробежной силы на участке «2».

      В первом приближении можно принять также, что в цепном варианте груз распределяется по траектории равномерно. Тогда величина суммарной тяговой силы на конкретном участке будет пропорциональной его длине.

      Длина дуги (участка) «1» в те же »2.44 раза больше длины участка «2», поскольку угловой размер у них одинаковый. По итогам получается, что суммарная тяговая сила на участке «1» равна суммарной тяговой силе на участке «2», но противоположна по направлению.  Другими словами движитель по схеме на рисунке 7-1 не создаёт полезной тяговой силы!

      Вот таким простым способом, не вдаваясь в занудливые математические выкладки, был произведён оценочный расчёт предложенной схемы движителя.

 

      Для полноты картины на рисунке 7-3 показан вариант, в котором прямолинёйный участок траектории заменён на дуговой. К тому же появилась симметричность конструкции.

 

 

Рис. 7-3   Схема однозонного цепного движителя ЦДП-12

 

      А на рисунке 7-4 показана разбивка траектории на условные участки.

 

 

Рис. 7-4    Пять участков в движителе ЦДП-12

 

      Чуда не произошло. Участки «4» и «5» ведут себя точно так же, как участки «1» и «3». Суммарная тяговая сила всё равно равна нулю. Независимо от того будет ли радиус привода больше радиуса малой дуги или наоборот.

      Можно было бы выполнить движитель двухслойным, сделав радиусы участков «1» и «5» одинаковыми. Кстати, при этом автоматически решалась бы задача компенсации боковых составляющих. Но ведь и в этом случае дуга малого радиуса должна присутствовать. Только плоскость её будет ориентирована по-другому.

 

      Я делаю вывод, что применение цепи в качестве вращающихся грузов будет бесперспективным в любой схеме движителя. Во всяком случае я не вижу положительного решения.


Просмотров: 2786

Комментарии к статье:


Ваще сообщение:
 

 

Добавить комментарий

[B] [I] [u] [S] [2] [2]       [TAB] [∑] [∓] [≈] [≠] [≤] [≥] [π] [×] [√]       [RED] [GRE] [BLU]

[α] [β] [Γ] [γ] [Σ] [σ] [Δ] [δ] [Ω] [ω] [μ] [Λ] [λ]