一種節能裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種節能裝置，屬于節能機械技術領域。以主動軸O為中心，選用一定長杠桿，兩端分別固定質量為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。該節能裝置通過新的組合機構所做的復合運動，可以將勢能轉成動能產生的重力而做功，不但平衡外力所做的負功，而且還余下部分正功，故達到了節能的目的。
【專利說明】
一種節能裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種節能裝置，屬于節能機械技術領域。
【背景技術】
[0002]能源是人類不可缺少的一種資源，隨著生產力的發展、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]在現代工業生產中利用勢能轉換成動能產生的重力作功，只是起到能量轉換作用或力的調節及平衡作用，同時節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運動變為往復運動的重要典型勢能應用實例，在這個機構中沒有節能作用，只起到平衡或調節力的功能。
[0004]
【申請人】經過多年的試驗研究，發明了一種新型節能裝置，本裝置將勢能轉成動能產生的重力作功，在特定情況下節能效果十分明顯，再配合具有吸引力或排斥力的永磁鐵的內能相配作功，又可使節能效率再進一步提高。
【發明內容】
[0005]本實用新型利用曲線靠模板形成一種新結構，利用這種結構，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，進而達到了節能的目的。
[0006]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種節能裝置，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轉化成正值G，減少一部分外力所做的負功。主動軸由90°轉到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動同時移動。重力由產生負值扭矩第四象限繞過產生負值扭矩的第三象限，直接轉到產生正值扭矩的第二和第一象限，因此在勢能轉成動能產生重力做功過程，由于組合機構的作用，使所做正功大于負功，所以該機構具有節能的作用。
[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，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]因重錘轉動時沒經過第三象限，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邊移動由垂直移到水平位，重錘一端與轉動中心重合，而另一端由轉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，為勢能釋放過程，使動能產生重力做功為正值。
[0026]扭矩不等式:_Σ (M4 + M4 )〈 Σ (M2 + M2 + Mi + Mi )
[0027]該節能裝置通過新的組合機構所做的復合運動，可以將勢能轉成動能產生的重力而作功，不但平衡外力所作的負功，而且還余下部分正功，故達到了節能的目的。
[0028]本節能裝置的重錘轉動線速度必須在重力加速度9.8米/秒2范圍之內。如果超出這個加速度，則要增加變速機構即可廣泛應用。
[0029]本實用新型的有益效果是:該節能裝置通過新的組合機構所做的復合運動，可以將勢能轉成動能產生的重力而作功，不但平衡外力所作的負功，而且還余下部分正功，故達到了節能的目的。經過對扭矩不等式概算結果，證明和理論是一致的，該節能裝置勢能轉換做功，其功率超本裝置額定功率50%以內。該裝置在低速產品上應用是廣泛的，例如可在風能發電機、油田采油機、起重機、礦山用球磨機上應用；如果增加變速機構可擴大到機械動力產品上，達到節省能源的目的。為進一步增加節能效果，在杠桿的重錘上和曲線靠模板上增設永磁鐵，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動阻力所做功，因此可再提高節能效率20%以上。
【附圖說明】
[0030]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0031 ]圖2為現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轉化成正值G，減少一部分外力所做的負功。主動軸由90°轉到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以主動軸中心轉動同時移動。重力由產生負值扭矩第四象限繞過產生負值扭矩的第三象限，直接轉到產生正值扭矩的第二和第一象限，因此在勢能轉成動能產生重力做功過程，由于組合機構的作用，使所做正功大于負功，所以該機構具有節能的作用。
[0037]圖2為現有抽油機運動受力情況示意圖。現有抽油機結構是以主動軸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，重心又和轉動軸中心相重合，只有力而沒有力矩不能對轉動軸形成扭矩做功。
[0038]交點B、D是重錘產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動360°—周后，經過了坐標系中四個象限ΙΠΙΠ?ν。
[0040]設主動軸轉動方向為順時針，重錘由A點經D點轉C點，呈上升狀態為儲存勢能過程，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生扭轉力矩為負值。
[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B點轉到A點，呈下降狀態，為釋放勢能過程，動能產生重力所做功抵消了主動軸外力所做功。即經過坐標系中第Π和第I象限，重力和水平分力產生扭轉力矩為正值。
[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，原有的結構在不考慮機構摩擦阻力時重力在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，因此重錘旋轉機構本身是不能節省能源的，只是對外力做功進行調節和平衡作用。
【主權項】
1.一種節能裝置，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.根據權利要求1所述的一種節能裝置，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.根據權利要求1所述的一種節能裝置，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
【發明人】許維翰, 許達, 許昌
【申請人】許維翰