Статья из сайта petrovlam.ru
Автор: Петров В. М.
Введена 19.5.2010
Последнее обновление: 21.5.2015

Дополнена:  22.05.10

Дополнена:  29.05.10

Дополнена:  07.09.10

 

 

Часть 26  Кулисо-зубый привод

 

(центробежный движитель Петрова ЦДП-50)

 

Аннотация.    Рассмотрена схема движителя с кулисно-зубчатым зацеплением в приводе.

 

       Кинематическая схема центробежного движителя по принятому к реализации варианту представлена на рисунке 1.

 

 

Рис. 1  

 

      Грузы движителя закреплены на «грузонесущей» шестерне (жёлтый контур), имеющей нецилиндрическую форму. Эта шестерня находится в зацеплении с шестернёй «привода» (красный контур). Вдоль оси продольной симметрии «грузонесущей» предусмотрен направляющий паз, обеспечивающий возможность «грузонесущей» перемещаться по сухарю-подшипнику (голубой цвет), вложенному в паз. Сам сухарь имеет возможность свободного вращения вокруг своей оси.

      На рисунке «грузонесущая» изображена в позиции 45º от начала поворота.

      Верхний (по схеме) груз при своём вращении вокруг оси сухаря генерирует центробежную силу, вертикальная (по схеме) компонента которой является мгновенной тяговой силой. Амплитуда мгновенной тяговой силы изменяется по синусоиде.

      Нижний груз центробежную силу не генерирует.

      После поворота «грузонесущей» на 180º (от начала отсчёта) ни один из грузов не генерирует центробежную силу. В этой позиции производится горизонтальное (по схеме) перемещение «грузонесущей» в новую начальную позицию, но уже для другого груза. И цикл повторяется.

      Время, необходимое для движения «грузонесущей» между двумя крайними позициями, разумеется, уменьшает усреднённую тяговую силу движителя по углу полного оборота для одной «грузонесущей» и одновременно с этим увеличивает пульсацию. Этот факт приходится считать в качестве одного из недостатков схемы.

      Многослойный движитель, скорее всего, поможет существенно нейтрализовать указанный недостаток. Вероятнее всего, оптимальным расстоянием между центрами грузов следует ожидать такое расстояние, при котором полный оборот «грузонесущей» целесообразно будет принять не равным шкале 360º, а равным (для круглого счёта) шкале 720º. В этом случае период «одна полуволна тяговой компоненты плюс одна пауза в её генерации» составит как раз 360º. Через 360º (условных) начнётся генерация силы вторым грузом.

 

 

Рис. 2

 

      На рисунке 2 представлены графики тяговой силы для однослойного (голубая линия) и суммарная тяговая сила для трёхслойного движителя (красная линия). Оранжевая и коричневая кривые соответствуют тяговым компонентам от второго и от третьего слоёв, соответственно.

 

ДОПОЛНЕНИЕ от 21.05.10

 

      Для выяснения зависимости усреднённой тяговой силы от некоторой меры вылета груза необходимо эту меру сначала установить.

      На рисунке 1 радиус дуги зацепления обозначен символом «r». Величина вылета - символом «а».

      Предлагается сопоставлять величину вылета с размером дуги зацепления:

 

 

где

 

k    - коэффициент пропорциональности

 

      Тогда длина линии зацепления, соответствующая половине оборота «грузонесущей», будет равна:

 

 

Усреднённая тяговая сила, сгенерированная в зоне дуги зацепления и распределённая на длину линии зацепления, равна:

 

 

 

 

где

 

m – масса груза

 

ω – угловая скорость вращения «грузонесущей» во время контакта работающего «привода» с дугой зацепления

 

а – вылет груза

 

α– дискретный угол поворота «грузонесущей»

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      Считается, что при постоянной длине дискретной дуги зацепления будет постоянным и дискретный угол, опирающийся на эту дугу.

 

      Получается так, что с увеличением вылета увеличивается усреднённая тяговая сила, хотя доля участка, генерирующая тяговую силу, по отношению к общей длине линии зацепления уменьшается.

 

      Парадоксально, но факт, что расчётная пульсация тоже уменьшается с увеличением коэффициента k:

 

 

 

      Из проведённого анализа вытекает: чем больше вылет, тем лучше! И выше обозначенные сомнения не подтвердились.

 

ДОПОЛНЕНИЕ от 29.05.10

 

      На рисунке 1 показан вариант двухместного движителя.

      В процессе обдумывания реальной конструкции я пришёл к выводу, что она получится технологичнее, если «грузонесущая» сама и будет вращающимся грузом. Новый (одноместный) вариант показан на рисунке 3.

 

 

Рис. 3

 

      Масса объединённого груза увеличивается практически в два раза. Но центробежная сила, генерируемая таким грузом, от этого может и не измениться, потому что как раз в два раза уменьшается и вылет.

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      Если соблюсти строгость рассуждений, то масса груза увеличится более чем в два раза. Поэтому генерируемая в этом варианте центробежная сила тоже должна увеличиться.

 

ДОПОЛНЕНИЕ от 06.08.2010

 

      Чертёж реализованного макета показан на рисунке 4.

      Роль зубьев в грузонесущей шестерне исполняет велосипедная цепь, надетая на основание.

      Роль приводной шестерни на валу двигателя исполняет велосипедная звёздочка от втулки заднего колеса велосипеда.

      Для снятия консольной нагрузки «грузонесущая» опирается на мебельные ролики.

      Платформа, несущая движитель, тоже поставлена на мебельные ролики.

      Роль амортизаторов для нейтрализации ударов «грузонесущей» об ограничитель в момент перехода её к продольному движению исполняют постоянные магниты (не залитые зелёные прямоугольники), закреплённые на «грузонесущеей» и на платформе и ориентированные на взаимное отталкивание. Применение магнитов в качестве амортизаторов привлекательно тем, что при взаимном движении амортизируемых деталей между ними отсутствует нежелательное трение.

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      Габаритные размеры платформы: 560×455×16 [мм].

      По этой причине цифры на рисунке 4 прочтению не поддаются.

      Для любопытного Читателя я разместил на рисунке 5 ту же картинку, но без предварительного утолщения линий. Из-за этого сам чертёж смотрится мутновато, но при увеличении формата страницы до 500% размеры на чертеже становятся почти читаемыми.

 

 

Рис. 4

 

      При вращении массивной «грузонесущей» возникают серьёзные боковые силы, уводящие мобиль в боковые направления. Обычно для нейтрализации таких сил используется зеркальный вариант движителя с противоположным направлением вращения грузов. Мои же материальные ресурсы не предоставляют мне такой роскоши. Поэтому я нейтрализую боковые воздействия не при помощи зеркальной секции, а при помощи направляющей рейки, установленной под платформой мобиля. Сама платформа обкатывает такую направляющую четырьмя мебельными роликами (зелёные очертания), «охватывающими» рейку с обеих её сторон.

      Кроме того, вместо трёхслойного варианта мною изготовлен однослойный.

 

ПРИМЕЧАНИЕ

      Вместо магнитного амортизатора я создал резиновый. Конструкция его видна на рисунке 6.

      Амортизатор в окончательном макете выполнен в виде подшипника, натягивающего резинку при наезде на него «грузонесущей».

 

 

Рис. 5

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ СОВЕТ

 

1.   При монтировании соединительного перекрытия необходимо обеспечить максимальное сохранение перпендикулярности оси вращения «грузонесущей» к платформе.

2.   Продольный паз в теле «грузонесущей» следует выполнить максимально симметричным относительно продольной оси симметрии «грузонесущей» и её боковых сторон.

 

      Последняя испытанная модель показана на рисунке 6.

 

 

<

 

 

 

 

Рис. 6

 


Просмотров: 3360

Комментарии к статье:

№ 132   Александр Кравченко   2010-07-09 13:52:12
Невероятная машина! Поздравляю с успешными испытаниями. У меня к сожалению все "глухо" с начала лета. Американский патент который я рассматривал оказался с одним существенным недостатком который нельзя устранить. А на мою последнюю разработку использующую гироскоп у меня нет ни технической базы ни финансов, буду ждать зимы. Дальнейших вам успехов!
№ 133   Владимир Максимович   2010-07-09 14:16:15
На №132 Александр, Вам АГРОменное спасибо за поддержку! Я в настоящее время расчитываю самокомпенсирующий электро-магнитный мотор СКЭМП-5 с увеличенным коэффициентом полезного действия. Прототип его опробован и описан в статье СКЭМП-1. После расчётов схемы СКЭМП-5 планирую изготовить макет и провести испытания. Александр - ИЖВУ!

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]