一種節(jié)能裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種節(jié)能裝置，屬于節(jié)能機械技術(shù)領(lǐng)域。以主動軸O為中心，選用一定長杠桿，兩端分別固定質(zhì)量為G的重錘，使杠桿中心線通過主動軸中心線相交互成90°角，以主動軸和杠桿中心線相交點為原點O的平面直角坐標系表示，杠桿的兩端為重錘，本裝置在第Ⅳ象限加一曲線靠模板，曲線靠模板上端面為平面與OD直線相重合，右端面為一曲面，所述的曲線靠模板曲面的斷面曲線為漸開線或雙曲線。該節(jié)能裝置通過新的組合機構(gòu)所做的復(fù)合運動，可以將勢能轉(zhuǎn)成動能產(chǎn)生的重力而做功，不但平衡外力所做的負功，而且還余下部分正功，故達到了節(jié)能的目的。
【專利說明】
一種節(jié)能裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種節(jié)能裝置，屬于節(jié)能機械技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]能源是人類不可缺少的一種資源，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展、生活水平的提高，使已知有限的能源日趨緊張，所以如何提高能源的利用率就成為世界各國都十分重視的問題。
[0003]在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中利用勢能轉(zhuǎn)換成動能產(chǎn)生的重力作功，只是起到能量轉(zhuǎn)換作用或力的調(diào)節(jié)及平衡作用，同時節(jié)省能量的效果尚無先例。例如，油田用抽油機是重錘以主動軸為中心做旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑?fù)運動的重要典型勢能應(yīng)用實例，在這個機構(gòu)中沒有節(jié)能作用，只起到平衡或調(diào)節(jié)力的功能。
[0004]
【申請人】經(jīng)過多年的試驗研究，發(fā)明了一種新型節(jié)能裝置，本裝置將勢能轉(zhuǎn)成動能產(chǎn)生的重力作功，在特定情況下節(jié)能效果十分明顯，再配合具有吸引力或排斥力的永磁鐵的內(nèi)能相配作功，又可使節(jié)能效率再進一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型利用曲線靠模板形成一種新結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)，使固定在長杠桿L兩端的重錘在運動過程中，減少了在第二象限的做功消耗，進而達到了節(jié)能的目的。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種節(jié)能裝置，以主動軸O為中心，選用一定長杠桿，兩端分別固定質(zhì)量為G的重錘，使杠桿中心線通過主動軸中心線相交互成90°角，以主動軸和杠桿中心線相交點為原點O的平面直角坐標系表示，杠桿的兩端為重錘，本裝置在第IV象限加一曲線靠模板，曲線靠模板上端面為平面與OD直線相重合，右端面為一曲面，該曲面的斷面曲線為漸開線或雙曲線。
[0007]當主動軸帶動兩端固定有重錘杠桿轉(zhuǎn)動同時在曲線靠模板作用下杠桿沿主動軸中心O由左端向右端移動。主動軸從0°轉(zhuǎn)到90°時，杠桿由垂直位置移到水平位置，重錘的重力所作的功由負值2G轉(zhuǎn)化成正值G，減少一部分外力所做的負功。主動軸由90°轉(zhuǎn)到180°時，杠桿并沒有移動，重力G乘杠桿長L所做的功為正值。除減去剩余外力所做負功還多出部分正功。原因是重錘以主動軸中心轉(zhuǎn)動同時移動。重力由產(chǎn)生負值扭矩第四象限繞過產(chǎn)生負值扭矩的第三象限，直接轉(zhuǎn)到產(chǎn)生正值扭矩的第二和第一象限，因此在勢能轉(zhuǎn)成動能產(chǎn)生重力做功過程，由于組合機構(gòu)的作用，使所做正功大于負功，所以該機構(gòu)具有節(jié)能的作用。
[0008]扭矩計算公式:
[0009]第四象限:
[0010]重力垂直扭矩-M4=G4X L=(2G X Cosa) X (L X Sina)
[0011]重力水平分力扭矩-M4‘=G4‘XL‘=(2GXCosa) X (LXSina)
[0012]計算式中G4和G4‘=2G因杠桿兩端固定重錘力為G在杠桿垂直時能串動，所以按2G計算。
[0013]重錘在第四象限由0°— 90°呈上升狀態(tài)，消耗主動軸外力做功，為儲能過程。
[0014]第三象限:
[0015]重力垂直扭矩-M3 =0
[0016]重力水平分力扭矩-M3 =0
[0017]因重錘轉(zhuǎn)動時沒經(jīng)過第三象限，直接串動至第二象限。
[0018]第二象限:
[0019]重力垂直扭矩M2=G2 XL=(GXCosa)X(LXSina)
[0020]重力水平分力扭矩M2‘=G2 tXL=(GXSina)X(LXCosa)
[0021]計算式中62和62‘按G計算因在第四象限杠桿邊轉(zhuǎn)邊移動由垂直移到水平位，重錘一端與轉(zhuǎn)動中心重合，而另一端由轉(zhuǎn)動中心移到距離杠桿長L的位置。
[0022]第一象限:
[0023]重力垂直扭矩Mi=Gi XL=(GXSina)X(LXCosa)
[0024]重力水平分力扭矩Mi‘=Gi tXL=(GXCosa)X(LXSina)
[0025]重錘在第二和第一象限呈下降狀態(tài)，為勢能釋放過程，使動能產(chǎn)生重力做功為正值。
[0026]扭矩不等式:_Σ (M4 + M4 )〈 Σ (M2 + M2 + Mi + Mi )
[0027]該節(jié)能裝置通過新的組合機構(gòu)所做的復(fù)合運動，可以將勢能轉(zhuǎn)成動能產(chǎn)生的重力而作功，不但平衡外力所作的負功，而且還余下部分正功，故達到了節(jié)能的目的。
[0028]本節(jié)能裝置的重錘轉(zhuǎn)動線速度必須在重力加速度9.8米/秒2范圍之內(nèi)。如果超出這個加速度，則要增加變速機構(gòu)即可廣泛應(yīng)用。
[0029]本實用新型的有益效果是:該節(jié)能裝置通過新的組合機構(gòu)所做的復(fù)合運動，可以將勢能轉(zhuǎn)成動能產(chǎn)生的重力而作功，不但平衡外力所作的負功，而且還余下部分正功，故達到了節(jié)能的目的。經(jīng)過對扭矩不等式概算結(jié)果，證明和理論是一致的，該節(jié)能裝置勢能轉(zhuǎn)換做功，其功率超本裝置額定功率50%以內(nèi)。該裝置在低速產(chǎn)品上應(yīng)用是廣泛的，例如可在風(fēng)能發(fā)電機、油田采油機、起重機、礦山用球磨機上應(yīng)用；如果增加變速機構(gòu)可擴大到機械動力產(chǎn)品上，達到節(jié)省能源的目的。為進一步增加節(jié)能效果，在杠桿的重錘上和曲線靠模板上增設(shè)永磁鐵，使其與重錘做負功的重力大小相等方向相反的斥力，推動杠桿移動和減少重錘轉(zhuǎn)動阻力所做功，因此可再提高節(jié)能效率20%以上。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0031 ]圖2為現(xiàn)有抽油機運動受力情況示意圖。
[0032]圖中標號:
[0033]1、杠桿2、曲線靠模板3、重錘。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步說明。
[0035]如圖1所示，一種節(jié)能裝置，以主動軸O為中心，選用一定長杠桿I，兩端分別固定質(zhì)量為G的重錘3，使杠桿I中心線通過主動軸中心線相交互成90°角，以主動軸和杠桿I中心線相交點為原點O的平面直角坐標系表示，杠桿I的兩端為重錘3，本裝置在第IV象限加一曲線靠模板2，曲線靠模板2上端面為平面與OD直線相重合，右端面為一曲面，該曲面的斷面曲線為漸開線或雙曲線。
[0036]當主動軸帶動兩端固定有重錘3杠桿I轉(zhuǎn)動同時在曲線靠模板2作用下杠桿I沿主動軸中心O由左端向右端移動。主動軸從0°轉(zhuǎn)到90°時，杠桿I由垂直位置移到水平位置，重錘3的重力所作的功由負值2G轉(zhuǎn)化成正值G，減少一部分外力所做的負功。主動軸由90°轉(zhuǎn)到180°時，杠桿I并沒有移動，重力G乘杠桿長L所做的功為正值。除減去剩余外力所做負功還多出部分正功。原因是重錘3以主動軸中心轉(zhuǎn)動同時移動。重力由產(chǎn)生負值扭矩第四象限繞過產(chǎn)生負值扭矩的第三象限，直接轉(zhuǎn)到產(chǎn)生正值扭矩的第二和第一象限，因此在勢能轉(zhuǎn)成動能產(chǎn)生重力做功過程，由于組合機構(gòu)的作用，使所做正功大于負功，所以該機構(gòu)具有節(jié)能的作用。
[0037]圖2為現(xiàn)有抽油機運動受力情況示意圖?，F(xiàn)有抽油機結(jié)構(gòu)是以主動軸O為中心，選用一定長杠桿L，其一端固定主動軸上并與軸線垂直90°，杠桿另端固定一定重量的重錘G，將其放在平面坐標系中，主動軸中心O與坐標系原點O相重合，當主動軸帶動重錘轉(zhuǎn)動時，重錘的重心運動軌跡與坐標系相交四點A、B、C、D并形成四個象限inmiv。交點A、C是重力做功的臨界點，處在兩點位置時，因重力永遠垂直水平面，重心又和轉(zhuǎn)動軸中心相重合，只有力而沒有力矩不能對轉(zhuǎn)動軸形成扭矩做功。
[0038]交點B、D是重錘產(chǎn)生重力和水平分力的大小變化的分界點。
[0039]在主動軸帶動重錘轉(zhuǎn)動360°—周后，經(jīng)過了坐標系中四個象限ΙΠΙΠ?ν。
[0040]設(shè)主動軸轉(zhuǎn)動方向為順時針，重錘由A點經(jīng)D點轉(zhuǎn)C點，呈上升狀態(tài)為儲存勢能過程，因此消耗主動軸外力所做功。即坐標系中第IV和第m象限，其重力和水平分力產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩為負值。
[0041 ]扭矩計算公式:
[0042]第四象限:
[0043]重力垂直扭矩-M4=G4XL=(GXCosa)X(LXSina)
[0044]重力水平分力扭矩-M4‘=G4‘ XL‘=(GXCosa) X (LXSina)
[0045]第三象限:
[0046]重力垂直扭矩-M3=G3XL=(GXCosa)X(LXSina)
[0047]重力水平分力扭矩-M3^=G3tXL=(GXCosa)X(LXSina)
[0048]當重錘由C點經(jīng)B點轉(zhuǎn)到A點，呈下降狀態(tài)，為釋放勢能過程，動能產(chǎn)生重力所做功抵消了主動軸外力所做功。即經(jīng)過坐標系中第Π和第I象限，重力和水平分力產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩為正值。
[0049]扭矩計算式為:
[0050]第二象限:
[0051]重力扭矩M2=G2 XL=(GXCosa)X(LXSina)
[0052]水平分力扭矩M2^=G2 tXL=(GXSina)X(LXCosa)
[0053]第一象限:
[0054]重力扭矩Mi=Gi XL=(GXSina)X(LXCosa)
[0055]水平分力扭矩Mi‘=Gi tXL=(GXCosa)X(LXSina)
[0056]扭矩平衡式:
[0057]- Σ (Μ4 + Μ4 + M3 + M3 ) = Σ (M2 + M2 + Mi + Mi )
[0058]綜上可以看出，原有的結(jié)構(gòu)在不考慮機構(gòu)摩擦阻力時重力在IV和m象限做負功消耗外力所做正功，重力在Π和I象限做正功抵消外力因克服IV和m象限所做負功，因此重錘旋轉(zhuǎn)機構(gòu)本身是不能節(jié)省能源的，只是對外力做功進行調(diào)節(jié)和平衡作用。
【主權(quán)項】
1.一種節(jié)能裝置，其特征在于:以主動軸O為中心，選用一定長杠桿(I)，兩端分別固定質(zhì)量為G的重錘(3)，使杠桿(I)中心線通過主動軸中心線相交互成90°角，以主動軸和杠桿(I)中心線相交點為原點O的平面直角坐標系表示，杠桿(I)的兩端為重錘(3)，本裝置在第IV象限加一曲線靠模板(2)，曲線靠模板(2)上端面為平面與OD直線相重合，右端面為一曲面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能裝置，其特征在于:所述的曲線靠模板(2)曲面的斷面曲線為漸開線或雙曲線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)能裝置，其特征在于:當主動軸帶動兩端固定有重錘(3 )的杠桿(I)轉(zhuǎn)動同時在曲線靠模板(2)作用下杠桿(I)沿主動軸中心O由左端向右端移動，主動軸從0°轉(zhuǎn)到90°時，杠桿由垂直位置移到水平位置。
【文檔編號】F03G3/00GK205533027SQ201620264292
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月1日
【發(fā)明人】許維翰, 許達, 許昌
【申請人】許維翰