Использование: изобретение относится к области механики, в частности к пружинным механизмам, обеспечивающим вращение выходного вала за счет упругой деформации пружины, полученной при ее заводе. Сущность автономного пружинного двигателя заключается в сохранении изгибной прочности пружины при увеличении угла ее закручивания для увеличения емкости (а следовательно и удельной энергоемкости) двигателя, за счет создания периодических дополнительных зон кроме зон жесткости в узлах закрепления пружины, представляющих собой объединения путем создания неразъемных соединений как минимум двух рабочих витков. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области механики, в частности к пружинным механизмам, аккумулирующим энергию при заводе и обеспечивающим вращение выходного вала благодаря упругой деформации пружины.
В обычных условиях для образования закручивающих моментов применяют пружины кручения в виде витых цилиндрических и плоских спиральных пружин. Наиболее широко, как аккумуляторы энергии (заводные пружины), применяют плоские спиральные пружины (в часовых, лентопротяжных и других механизмах). Однако (см. Решетов Д.Н. Детали машин. М. 1989. 496 с.) данные пружинные двигатели, из-за большой неравномерности напряжения пружины, не обеспечивают возможность накопления большого количества энергии на единицу массы. То есть они являются двигателями с малой удельной энергоемкостью. Известен пружинный двигатель (в виде силовой передачи), у которого на входной вал подается определенный крутящий момент при постоянной частоте вращения, а на выходном валу (на ободе барабана) обеспечивается переменный момент при регулируемой частоте вращения. Такое преобразование энергии достигается за счет работы витой пружины кручения, которая является связующим звеном между входным и выходным валами. Энергия, подводимая к пружине, проходит через храповой механизм и аккумулируется в ней до определенной величины (см. патент США N 4832155, МКИ: F 03 C 7/08, 1989). Однако, при работе в автономном режиме данный пружинный двигатель, из-за малого угла закручивания, не обеспечивает значительного запаса энергии, необходимого для работы достаточно большой номенклатуры механизмов и приборов, применяемых в народном хозяйстве. Это связано с тем, что при минимальных массо-габаритных характеристиках пружинного двигателя не достигается необходимая удельная энергоемкость. Целью изобретения является увеличение удельной энергоемкости автономного пружинного двигателя. Данная цель достигается тем, что автономный пружинный двигатель снабжен силовым упругим элементом в виде цилиндрической витой пружины кручения с периодическими дополнительными зонами жесткости (кроме зон жесткости в узлах закрепления пружины, но как минимум с еще одной дополнительной зоной жесткости), представляющими собой объединения путем создания неразъемных соединений как минимум двух неразъемных витков и расположенных с шагом не более 8 ненагруженных рабочих витков при индексе пружины C 12 и не более 14 ненагруженных рабочих витков при индексе пружины C 8; для управления величиной крутящего момента и частотой вращения выходного вала, сопряжение между опорным диском пружины и передней крышкой корпуса выполнено коническим; кроме того, на цилиндрическом вращающемся силовом элементе (выходном валу) установлены оправка и опорный входной диск, свободно вращающиеся на валу, последний из которых соединен с храповым механизмом и рукояткой завода, а также опорный выходной диск, жестко закрепленный на валу и сопряженный с фиксатором, установленном на несущем корпусе, при этом в теле каждого опорного диска имеется отверстие для прицепа пружины, а на торце, обращенном к пружине, соответственно выполнен цилиндрический выступ, наружный диаметр которого определяется внутренним диаметром пружины, а ширина диаметром ее проволоки; при этом зазор между внутренним диаметром пружины и наружной поверхностью оправки выбирается из условий максимальной деформации пружины при закручивании моментом, не вызывающим превышения допускаемого напряжения изгиба материала пружины. Проведенный анализ существующих технических решений в данной области не выявил конструкций пружинных двигателей с вышеприведенными признаками. Существенной особенностью предлагаемого автономного пружинного двигателя является то, что увеличенное число витков пружины (необходимое для повышения энергоемкости двигателя) не приводит к потере изгибной прочности, за счет создания по длине пружины локальных дополнительных зон жесткости и уменьшения неравномерности жесткости самой пружины в рабочем режиме. Кроме того, создание конического сопряжения между опорным диском пружины и передней крышкой корпуса позволяет обеспечить в процессе работы двигателя выравнивание значений крутящего момента и частоты вращения выходного вала, за счет образования на сопряжении за счет определенного, изменяющегося по величине момента трения. На фиг. 1 показана конструктивная схема автономного пружинного двигателя; на фиг. 2 схемы работы известной (см. фиг. 2,а) и предлагаемой (см. фиг. 2,д) конструкций цилиндрических пружин кручения. Конструкция автономного пружинного двигателя содержит (см. фиг. 1): рукоятку завода 1, которая вместе с храповым колесом 2 механизма 3 прикреплена с помощью шпилек к опорному диску 5; остальная часть храпового механизма 3 закреплена на задней крышке 6 несущего корпуса 7. Опорный диск 5 свободно установлен в корпусе 7 и на выходном валу 8, имеет отверстие 9 и цилиндрический выступ 10 для крепления и центрирования цилиндрической пружины кручения 11. Пружина 11 закреплена загнутыми концами (прицепами) к опорным дискам 5 и 12, при этом крайние витки ее прижаты к торцам дисков и опираются на цилиндрические выступы 10 и 13. Она содержит дополнительную зону жесткости 14 в виде объединения 2-х или 3-х рабочих витков, путем создания с помощью скоб 15 неразъемного соединения (объединение витков путем создания неразъемного соединения может быть выполнено различными способами: скобами или бандажами; сваркой всей окружности, точечной сваркой, сваркой оплавлением, пайкой и т. д. ). Диск 12 жестко установлен на валу 8 с помощью штифта 16, сопряжен по конической поверхности с передней крышкой 17 и может фиксироваться относительно корпуса 7 через штопорные отверстия 18 штоком 19 фиксатора 20. Крышка 17 и фиксатор 20 закреплены на корпусе 7, при этом характер соединения с нулевым натягом конических поверхностей крышки 17 и диска 12 обеспечивается при сборке двигателя с помощью набора регулировочных прокладок 21. На валу 8 свободно установлена оправка 22, а на выходном конце вала жестко закреплено (или изготовлено за одно целое с валом) зубчатое колесо для передачи крутящего момента от двигателя к передаточному или исполнительному механизму. Присоединительной частью двигателя является фланец передней крышки 17. Автономный пружинный двигатель работает следующим образом. Вращением рукоятки завода 1 по часовой стрелке (или против, в зависимости от направления навивки пружины) осуществляется завод двигателя (закручивание пружины кручения 11). При этом шток 19 фиксатора 20, находящийся в нижнем положении и удерживаемый пружиной фиксатора, стопорит от вращения опорный диск 12 и пружину 11, накапливающую при этом потенциальную энергию. Храповой механизм 3 обеспечивает передачу крутящего момента от рукоятки завода 1 к опорному диску 5 в одном направлении и препятствует его возврату на рукоятку 1. Крутящий момент от диска 5 через прицепы пружины 11 передается на ее витки. При работе пружин, от взаимодействия их прицепов с сопряженными элементами оси, пружины на концах несколько искривляются, при этом витки, получившие перекос, приходят в соприкосновение между собой, что нежелательно, так как возникающее при этом трение между витками искажает характеристику пружин (см. пунктир на фиг. 2,б и для сравнения характеристику пружины предложенной конструкции на фиг. 2,г) и сокращает срок службы вследствие износа. Для исключения отмеченного недостатка, в предлагаемой заявке пружина закрепляется особым способом. В данной конструкции автономного пружинного двигателя крайние витки прижаты к торцам дисков и опираются на их цилиндрические выступы, поэтому искривления оси пружины на ее концах не происходят. За счет неравнопрочности пружины по ее длине (крайние витки обычно жестче других), при закручивании происходит неравномерное изменение ее геометрических параметров. При этом ее средний диаметр D изменяется от D до D min (на середине пружины при отсутствии дополнительных(ной) зон(зоны) жесткости (см. фиг. 2,в и 2,г) до D' min, а на середине шага зоны жесткости (см. фиг. 2, ж и 2,з) D'' min. Наружный диаметр (D+d) и внутренний диаметр (D-d) изменяются в соответствии с изменением среднего диаметра D. Число витков при этом увеличивается, а угол подъема витков уменьшается. Индекс пружины (c D/d) уменьшается в соответствии с изменением (уменьшением) параметра D, а кривизна витков увеличивается. С этим связана потеря изгибной прочности у пружин известных конструкций. Из-за возникновения вдоль оси пружины осевой силы сжатия возможно искривление продольной оси (потеря ее устойчивости). Известно, что для повышения устойчивости пружины ее устанавливают на оправку (см. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х томах; т. 3. М.Машиностроение, 1992. 558 с.). Зазор Z между внутренним диаметром пружины (недеформированной пружины) и наружным диаметром оправки рекомендуется принимать табличным, назначаемым по конструктивным соображениям в зависимости только от величины среднего диаметра пружины. Максимальная энергоемкость пружинного двигателя имеет место в том случае, если пружина максимально допустимо нагружена. Поэтому в процессе максимального нагружения, а значит и максимального деформирования пружины в поперечном сечении оправка не должна оказывать сопротивления. То есть зазор Z должен определяться расчетным путем, из условий максимальной деформации в поперечном сечении пружины при закручивании моментом, не вызывающим превышения максимального напряжения изгиба материала пружины. При этом оправка обеспечивает не только устойчивость пружины, но и предохраняет ее от перегрузки. Управление работой двигателя обеспечивается фиксатором 20. Он позволяет включать или прерывать работу двигателя, а также готовить его к заводу. Эти операции выполняют в зависимости от положений штока 19 и фиксатора 20. При нижнем положении штока 19 его конец находится в стопорном отверстии 18 обода диска 12 и фиксирует его от вращения. При верхнем положении штока 19 (он фиксируется на этом уровне после поворота на некоторый угол относительно своей оси), он не удерживает диск 12 от вращения и крутящийся момент от пружины 11 через диск 12 и штифт 16 поступает на вал 8. При среднем положении штока он прижат с помощью пружины фиксатора 20 к наружной поверхности обода диска 12 и готов войти своим концом в стопорное отверстие диска 12 и зафиксировать его. Чтобы получить необходимое время работы автономного двигателя при одном заводе пружины и равномерное вращение его выходного вала, к пружине следует приложить определенный, уменьшающийся по мере ее раскручивания момент сопротивления. Такой момент создается на конических поверхностях трения диска 12 крышки 17, за счет определенного угла конуса их сопряженных поверхностей и действия на поверхности трения изменяющейся осевой силы сжатия пружины. Определенный дополнительный момент сопротивления вращению пружины уменьшает скорость ее раскручивания до нужной величины, а следовательно, обеспечивает определенное время этого процесса и работы автономного пружинного двигателя. По мере раскручивания пружины происходит уменьшение ее осевой силы сжатия, а следовательно и момента сопротивления (момента трения Tf), и с такой же закономерностью уменьшается крутящий момент пружины Tкр и частота вращения n. Поэтому поступающий на вал 8 результирующий (равномерный) крутящий момент T
, н
м, и суммарного числа оборотов вала nT, (нм). (I). Область маломощных приводных устройств постоянно расширяется и это указывает на перспективность применения малогабаритных автономных двигателей механического типа (как менее безопасных, не требующих потребления энергии, дешевых и простых в изготовлении). Такие двигатели, обладающие относительно большой удельной энергоемкостью при минимальных массо-габаритных характеристиках, с определенным энергетическим запасом и режимом его реализации, могут выполнять одновременно и контрольную функцию дозирования механического воздействия по времени. Предлагаемая конструкция автономного пружинного двигателя позволяет поддерживать изгибную прочность пружины при увеличении ее длины и получить двигатели с необходимым объемом энергии при их рациональных массо-габаритных характеристиках. Этот тип двигателей позволяет удовлетворить потребные параметры энергии большой серии устройств медицинской, бытовой, развлекательной, (игрушки) техники и стать альтернативным, широко применяемым в настоящее время двигателем, а в некоторых областях техники (нефтехимической, шинной, газовой) и наиболее приемлемым с технологической точки зрения и взрыво- и пожарбезопасности.Формула изобретения
1. Автономный пружинный двигатель, содержащий силовой упругий элемент в виде пружины, цилиндрический вращающийся силовой элемент (выходной вал), несущий корпус, храповой механизм и рукоятку завода пружины, отличающийся тем, что двигатель снабжен силовым упругим элементом в виде цилиндрической витой пружины кручения, выполненной с периодическими дополнительными зонами жесткости (как минимум с одной дополнительной зоной жесткости, кроме зон жесткости в узлах закрепления пружины), представляющими собой объединение путем создания неразъемных соединений как минимум двух рабочих витков, расположенных с шагом не более восьми ненагруженных рабочих витков при индексе пружины С 18, не более 11 ненагруженных рабочих витков при индексе пружины C 12, и не более 14 ненагруженных рабочих витков при индексе пружины С 8, при этом величина запасенной энергии Аз оценивается формулой Aз= n T, н м, где T- номинальный крутящий момент на валу двигателя, нм; n- суммарное число оборотов вала. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что для управления величиной крутящего момента и частотой вращения выходного вала, сопряжение между опорным диском пружины и передней крышкой корпуса выполнено конически. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на цилиндрическом вращающемся силовом элементе (выходном валу) установлены оправка и опорный входной диск, свободно вращающиеся на валу, последний из которых соединен с храповым механизмом и рукояткой завода, опорный выходной диск, жестко закрепленный на валу и сопряженный с фиксатором, установленным на несущем корпусе, при этом в теле каждого опорного диска имеется отверстие для прицепа пружины, а на торце, обращенном к пружине, соответственно выполнен цилиндрический выступ, наружный диаметр которого определяется внутренним диаметром пружины, а ширина диаметром ее проволоки, и отверстие для прицепа пружины. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что зазор между внутренним диаметром пружины и наружной поверхностью оправки выбирается из условия максимальной деформации пружины при закручивании моментом, не вызывающим превышения допускаемого напряжения изгиба материала пружины.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2www.findpatent.ru
Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может быть использовано в качестве двигателя для электромобиля, в качестве автономного источника электрической энергии. Оно позволяет уменьшить массу и габаритные размеры как механического двигателя, так и генератора, обеспечить выдачу генератором тока постоянной частоты при перепадах частоты вращения ротора, получающего вращение от инерции маховика, повысить надежность пружинного двигателя и снизить трудоемкость изготовления двигателя в целом за счет введения пружинного двигателя, валы которого соединены зубчатыми передачами, введения генератора, выдающего ток постоянной частоты при перепадах частоты вращения ротора генератора. Изобретение характеризуется тем, что приводная рулонная пружина выполнена из нескольких тонких рулонных пружин, сложенных вместе, валы рабочего и холостого барабанов соединены посредством зубчатого механизма, на холостом валу установлена обойма, в которой размещена вспомогательная рулонная пружина, причем усилие одного вала передается другому. Генератор имеет синхронный вал и подвижный вариатор изменения направления тока электромагнита, уменьшение (увеличение) до минимальной частоты вращения вала ротора генератора не влияет на частоту выдаваемого генератором тока. 6 з. п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может быть использовано в качестве двигателя для электромобиля, в качестве автономного источника электрической энергии.
Известны механические двигатели пружинного типа, используемые для аккумулирования энергии и передачи этой энергии потребителю (З. М. Аксельрод. Проектирование часов и часовых систем. - Л. : Машиностроение, 1981, с. 35-36). Известен пружинный двигатель инерционного типа, используемый в качестве привода игрушечных автомобилей. Двигатель содержит маховик, свободно размещенный на оси и соединенный с ней пружиной, стопор маховика в виде звездочки, взаимодействующей с установленным на корпусе толкателем, и выключаемый заводной храповой механизм в виде храпового колеса, закрепленного на оси, и собачки, установленной на корпусе. Толкатель имеет зуб для взаимодействия со звездочкой и выступ, размещенный с возможностью взаимодействия с упругим элементом собачки для включения стопора и собачки в режиме завода пружины (Патент РФ 1806292, МПК РФ G 1/02, 3/08, опублик. 30.03.93). Недостатком данного устройства является отсутствие контроля за раскручиванием пружины (в единицу времени), в нем не предусмотрены функция и конструктивные элементы, позволяющие передавать энергию вращения потребителю равномерно. По основному изобретению известен инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением для получения энергии, в котором введен самоуправляемый электрический прерыватель, регулирующий крутящий момент и число оборотов маховика, обеспечивающего постоянство передачи энергии потребителю в пределах рабочего цикла приводной пружины (Патент РФ 2151323, МПК F 03 G 1/00, F 16 H 33/06, опублик. 20.06 2000). Недостатком данного изобретения является сложное выполнение пружинного двигателя, его цепи, большие масса и габаритные размеры генератора и, как следствие этого, большие габариты механического двигателя, высокие затраты энергии для вращения ротора генератора, не описан сам генератор и решение проблемы выдачи тока постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика. Данное изобретение является наиболее близким по техническим характеристикам и поставленной задаче и было принято мной за прототип. Целью данного изобретения является уменьшение массы и габаритных размеров как механического двигателя, так и генератора, обеспечение выдачи генератором тока постоянной частоты при перепадах частоты вращения ротора, получающего вращение от инерции маховика, повышение надежности пружинного двигателя и снижение трудоемкости по изготовлению двигателя в целом за счет введения пружинного двигателя, валы которого соединены зубчатыми передачами, введения генератора, выдающего ток постоянной частоты, при перепадах частоты вращения ротора генератора, ротор которого вращается с относительно небольшой частотой вращения. Данная цель достигается тем, что в инерционном механическом пружинном двигателе с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, состоящего из корпуса, системы зубчатых передач и валов, оси в функции рабочего барабана с закрепленной на ней одним концом приводной пружиной, заводного храпового механизма, выполненного в виде закрепленного на валу храпового колеса с подпружиненным стопором храпового колеса, с электрическим реле управления, подружиненным стопором храпового колеса, маховика, приводная пружина выполнена из нескольких тонких сложенных вместе предварительно напряженных по всей длине рулонных пружин. На вал рабочего барабана установлена неподвижно зубчатая шестерня, соединенная с зубчатым венцом, установленного неподвижно на обойму. Обойма свободно установлена на вал холостого барабана. Приводная пружина, состоящая из нескольких рулонных пружин сложенных вместе, одним концом закреплена на рабочем барабане равным по диаметру шестерне, установленной неподвижно на вал рабочего барабана, другим концом закреплена на холостом барабане, вал которого установлен подвижно в обойму. В обойме установлена дополнительная рулонная пружина, меньшая по усилию основной рулонной пружине. Дополнительная рулонная пружина по длине больше либо равна основной приводной пружине и по своему направлению естественного скручивания одинакова с основной рулонной пружиной. Дополнительная рулонная пружина одним концом закреплена на стенке обоймы, а другим - на холостом барабане. На вал рабочего барабана неподвижно установлена внутренняя обойма обгонной муфты с шариками (роликами) на пружинах, обойма обгонной муфты вставлена в обойму с установленной на ней зубчатым венцом, обойма с зубчатым венцом неподвижно установлена на промежуточный вал. Промежуточный вал соединен с входным валом понижающего редуктора. Зубчатый венец соединен с шестерней меньшего диаметра, которая неподвижно установлена на дополнительный вал. На выходном валу понижающего редуктора установлена неподвижно шестерня, соединенная посредством зубчатого зацепления с зубчатым венцом, установленным на подвижной обойме обгонной реверсивной муфты относительно вспомогательного вала. Неподвижная обойма реверсивной обгонной муфты с крестовиной установлена неподвижно на вспомогательный вал. Вспомогательный вал неподвижно закреплен в корпусе двигателя. В неподвижной обойме реверсивной обгонной муфты с крестовиной выполнены угловые гнезда, в которых установлены шарики на собственных пружинах, позволяющие заклинивать и расклинивать подвижную обойму с неподвижной обоймой реверсивной обгонной муфты с крестовиной. Со стороны сужения гнезд в виде угла, где установлены шарики, имеются отверстия, в которых пропущены рычаги. Рычаги шарнирно закреплены с промежуточным рычагом, который шарнирно закреплен на неподвижной обойме реверсивной обгонной муфты с крестовиной, промежуточный рычаг шарнирно соединен с рычагом крестовины, рычаг крестовины соединен шарнирно с крестовиной. Крестовина подвижно установлена на вспомогательном валу между подвижной и неподвижной обоймами реверсивной обгонной муфты с крестовиной. Крестовина имеет вертикальный выступ, который проходит наружу через паз, выполненный в неподвижной обойме реверсивной обгонной муфты с крестовиной. Вертикальный выступ шарнирно соединен с рычагом электромагнитного реле. Дополнительный вал посредством соединительной муфты соединен с входным валом повышающего редуктора. Выходной вал повышающего редуктора соединительной муфтой связан с валом, который подвижно установлен в вакуумной камере маховика. На валу, установленного в вакуумной камере маховика, неподвижно установлена обгонная муфта, на которой установлен маховик. От маховика идет вал маховика, относительно маховика неподвижный, который соединительной муфтой связан с валом ротора генератора. На валу маховика установлена неподвижно шестерня, которая соединена с шестерней вала стартера и шестерней вала реле измерения частоты вращения вала маховика. Реле стопора заводного храпового колеса и стартер электрически подсоединены через электрический замок к аккумулятору. Электромагнитное реле реверсивной обгонной муфты с крестовиной электрически соединено с реле частоты вращения вала маховика, а реле частоты вращения вала маховика соединено с аккумулятором. Обмотка возбуждения генератора через электрический замок соединена с аккумулятором. На вал ротора генератора неподвижно установлен диск, который ремнем соединен с диском большего диаметра. Диск большего диаметра установлен неподвижно на одном конце синхронного вала, который в средней части на подшипнике установлен в крышке корпуса генератора. На другом конце синхронного вала установлен диск, который ремнем соединен с фланцем вариатора направления тока электромагнита ротора генератора. В крышке корпуса генератора установлен натягивающий ремни болт, болт соединен с наружной частью подшипника, на котором установлен синхронный вал. Фланец вариатора установлен на валу ротора генератора на подшипнике. К фланцу болтами в изоляции (например, покрыты лаком) крепятся кольца вариатора. Вариатор состоит из четырех одинаковых, например, медных колец, которые изолированы друг от друга. Внешние и внутренние кольца вариатора изолированы друг от друга изолирующими кольцами, внутренние кольца вариатора между собой так же изолированы, но, например, покрыты с боковых сторон лаком. Внутренние окружности колец выполнены с соединенными между собой зубцами, которые расположены по всей поверхности внутренней окружности колец. Изолирующие кольца имеют выведенные зубцы от кольца, равные либо меньшие, по высоте зубцам колец вариатора и по ширине равны пазам между зубцами, зубцы изолирующих колец запрессовываются в пазы между зубцами колец вариатора. Пазы между зубцами колец вариатора несколько шире зубцов колец вариатора. Кольца установлены попарно так, что зубец наружного кольца находится напротив паза между зубцами внутреннего кольца. Пары колец установлены зеркально противоположно относительно друг друга, причем зубцы внутренних колец вариатора находятся друг напротив друга. Кольца соединены между собой болтами, которые покрыты лаком, которыми они крепятся к фланцу. К внутренней окружности каждой пары колец вариатора подведены роликовые контакты, ролики которых расположены на одной линии (друг за другом). Ролики расположены по отношению к паре колец так, что соединение между кольцами соответствовало середине ролика, при этом длина половины ролика меньше длины боковой стороны зубца кольца вариатора. Роликовые контакты установлены в изоляторе с возможностью движения на собственных пружинах, к контактам подведена обмотка электромагнита ротора генератора. Ротор генератора состоит из одного электромагнита, обмотка которого установлена в пазах между зубцов ротора, ротор набран из тонких, изолированных друг от друга колец. К наружным сторонам колец вариатора подведены два скользящих контакта возбуждения обмотки электромагнита ротора генератора. Контакты установлены в корпусе генератора на собственных пружинах. Контакты имеют по два конца, каждый конец подведен к кольцу вариатора, расположенных через одно кольцо. Статор генератора выполнен из тонких, изолированных друг от друга колец. Крышка с установленной в ней синхронным валом к корпусу генератора крепится болтами. На фиг. 1 показана схема общего вида инерционного механического пружинного двигателя с электрическим управлением с генератором, выдающим ток постоянной частоты, при вращении ротора генератора от инерции маховика. На фиг. 2 показана схема приводного пружинного двигателя (вид сбоку в разрезе обоймы, вид сверху). На фиг. 3 показана схема реверсивной обгонной муфты (вид сбоку в разрезе). На фиг. 4 показана схема неподвижной обоймы реверсивной обгонной муфты (вид сверху, вид снизу). На фиг. 5 показана схема общего вида генератора (вид сверху). На фиг. 6 показана схема вариатора ротора генератора (вид сбоку, вид спереди). На фиг. 7 показана схема колец вариатора с расположением зубцов колец вариатора и изолирующими кольцами (вид сбоку в разрезе). На фиг. 8 показана схема установки вариатора на вал ротора генератора с подведенными роликовыми контактами на собственных пружинах к внутренней стороне колец вариатора и подведения скользящих контактов обмотки возбуждения к внешним сторонам колец вариатора и схема электромагнита ротора генератора (вид сбоку в разрезе вариатора и электромагнита). Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты, при вращении ротора генератора от инерции маховика (см. фиг. 1), состоящий из корпуса 1, приводной рулонной пружины 2, состоящей из нескольких одинаковых, тонких рулонных пружин, сложенных вместе, заводного храпового механизма, выполненного в виде закрепленного на валу храпового колеса 3 с подпружиненным стопором 4 храпового колеса 3 с электрическим реле 5 управления стопором. Приводная пружина 2 крепится одним концом к рабочему барабану 6, установленным неподвижно на вал 7, на вал 7 установлена неподвижно зубчатая шестерня 8, соединенная с зубчатым венцом 9, установленным неподвижно на обойму 10. Обойма 10 с возможностью вращения установлена на вал 11 холостого барабана 12. В обойме 10 установлена дополнительная рулонная пружина 13, меньшая по усилию основной рулонной пружины 2. Дополнительная рулонная пружина 13 по длине больше либо равна основной приводной пружине 2 и по своему направлению естественного скручивания одинакова с основной рулонной пружиной. Дополнительная рулонная пружина 13 одним концом закреплена на стенке обоймы 10, а другим - на холостом барабане 12. На вал 7 рабочего барабана 6 неподвижно установлена обойма 14 обгонной муфты с шариками (роликами) на пружинах, обойма обгонной муфты вставлена в обойму 15 с установленной на ней зубчатым венцом 16, обойма с зубчатым венцом неподвижно установлена на промежуточный вал 17. Зубчатый венец 16 соединен с шестерней 18 меньшего диаметра, которая неподвижно установлена на вспомогательный вал 19. Промежуточный вал 17 соединен с входным валом понижающего редуктора 20. На выходном вале 21 понижающего редуктора установлена неподвижно шестерня 22, соединенная посредством зубчатого зацепления с зубчатым венцом 23, установленным на подвижной обойме 24 обгонной реверсивной муфты с крестовиной 25 относительно вспомогательного вала 26. Неподвижная обойма 27 реверсивной обгонной муфты с крестовиной установлена неподвижно на вспомогательный вал 26. Вспомогательный вал 26 неподвижно закреплен в корпусе двигателя 1. В неподвижной обойме 27 выполнены угловые гнезда 28, в которых установлены шарики 29 на собственных пружинах 30, позволяющие заклинивать и расклинивать подвижную обойму 24 с неподвижной обоймой 27 реверсивной обгонной муфты 25. Cо стороны сужения гнезд в виде угла 28, где установлены шарики 29, имеются отверстия 31, в которых пропущены рычаги 32. Рычаги 32 шарнирно закреплены с промежуточным рычагом 33, который шарнирно закреплен на неподвижной обойме 27, промежуточный рычаг 33 шарнирно соединен с рычагом 34 крестовины, рычаг 34 крестовины соединен шарнирно с крестовиной 35. Крестовина 35 подвижно установлена на вспомогательном валу 26 между подвижной 24 и неподвижной 27 обоймами реверсивной обгонной муфты с крестовиной 25. Крестовина 35 имеет вертикальный выступ 36, который проходит наружу через паз 37, выполненный в неподвижной обойме 27 реверсивной обгонной муфты 25. Вертикальный выступ 36 шарнирно соединен с рычагом 38 электромагнитного реле 39. Вспомогательный вал 19 посредством соединительной муфты 40 соединен с входным валом 41 повышающего редуктора 42. Выходной вал 43 повышающего редуктора 42 соединительной муфтой 44 связан с валом 45, который подвижно установлен в вакуумной камере 46 маховика 47. На валу 45, установленного в вакуумной камере 46 маховика 47, неподвижно установлена обгонная муфта 48, на которой установлен маховик 47. От маховика 47 идет вал маховика 49, относительно маховика неподвижный, который соединительной муфтой 50 связан с валом 51 ротора 52 генератора 53. На валу маховика 49 установлена неподвижно шестерня 54, которая соединена с шестерней 55 вала стартера 56 и шестерней 57 вала реле 58 измерения частоты вращения вала маховика 49. Реле 5 стопора 4 заводного храпового колеса 3 и стартер 56 электрически подсоединены через электрический замок 59 к аккумулятору 60. Электромагнитное реле 39 реверсивной обгонной муфты с крестовиной 25 электрически соединено с реле 58 измерения частоты вращения вала маховика 49, а реле 58 соединено с аккумулятором 60. Обмотка возбуждения 61 генератора 53 через электрический замок 59 соединена с аккумулятором 60. На вал 51 ротора 52 генератора 53 неподвижно установлен диск 62, который ремнем 63 соединен с диском 64 большего диаметра. Диск 64 большего диаметра установлен неподвижно на одном конце синхронного вала 65, который в средней части на подшипнике 66 установлен в крышке 67 корпуса 68 генератора 53. На другом конце синхронного вала 65 установлен диск 69, который ремнем 70 соединен с фланцем 71 вариатора 72 изменения направления тока электромагнита 73 ротора 52 генератора 53. В крышке 67 корпуса 68 генератора 53 установлен натягивающий ремни 63 и 70 болт 74, болт 74 соединен с наружной частью подшипника 66, на котором установлен синхронный вал 65. Фланец 71 вариатора 72 установлен на валу 51 ротора 52 генератора 53 на подшипнике 75. К фланцу 71 болтами 76 крепятся кольца вариатора 72. Вариатор 72 состоит из четырех, например, медных колец 77, 78, 79, 80, внешние 77, 80 и внутренние 78,79 кольца вариатора изолированы друг от друга изолирующими кольцами 81, внутренние кольца вариатора 78, 79 между собой так же изолированы, но, например, покрыты с боковых сторон лаком. Внутренние окружности колец выполнены с соединенными между собой зубцами 82, которые расположены по всей поверхности внутренней окружности колец. Изолирующие кольца 81 имеют выведенные зубцы 83 от кольца, равные либо меньшие, по высоте зубцам 82 колец вариатора 72 и по ширине равны пазам между зубцами, зубцы 83 изолирующих колец 81 запрессовываются в пазы между зубцами колец вариатора 72. Кольца 77, 78, 79, 80 установлены попарно так, что зубцы наружных колец 77, 80 находятся напротив пазов между зубцами внутренних колец 78, 79. Пары колец 77, 78 и 79, 80 установлены зеркально противоположно относительно друг друга, причем зубцы 82 внутренних колец 78, 79 вариатора 72 находятся друг напротив друга. Кольца 77, 78, 79, 80 соединены между собой болтами 76, которые покрыты лаком, которыми они крепятся к фланцу 71. К каждой паре колец 77, 78 и 79, 80 вариатора подведены, соответственно, роликовые контакты 84 и 85, ролики которых расположены на одной линии (друг за другом). Ролики имеют одинаковые размеры и каждый ролик расположен по отношению к паре колец так, что соединение между кольцами каждой пары соответствовало середине ролика, при этом длина половины ролика меньше длины боковой стороны зубца 82. Роликовые контакты 84 и 85 установлены в изоляторе 86 с возможностью движения на собственных пружинах, соответственно 87 и 88, к контактам подведена обмотка 89 электромагнита 73 ротора 52 генератора 53. Ротор 52 генератора 53 состоит из одного электромагнита 73, обмотка которого установлена в пазах между зубцами 90, набранный из тонких, изолированных друг от друга, колец. К наружным сторонам колец 77, 78, 79, 80 вариатора 72 подведены два скользящих контакта, условно обозначенных "плюс" 91 и "минус" 92, к которым подведены провода, от обмотки возбуждения 61 генератора 53 к контакту 91 и заземленный провод к контакту 92. Контакты 91 и 92 установлены в корпусе генератора 53 на собственных пружинах, соответственно, 93 и 94. Контакты 91 и 92 имеют по два конца, каждый конец подведен к кольцу вариатора 72, расположенных через одно кольцо. Статор 95 генератора 53 выполнен из тонких, изолированных друг от друга колец. Крышка 67 с установленной в ней синхронным валом 65 к корпусу генератора 53 крепится болтами 96. Пружинный двигатель с рулонной пружиной 2 заведен от постороннего источника, витки пружины 2 полностью скручены на рабочий барабан 6 в сторону, обратную своему естественному скручиванию в рулон, витки вспомогательной пружины 13 прижаты к стенке обоймы 10, электрический замок 59 находится в положении "Выключено". Электрическое реле 5 отпустило стопор 4, реле 58 частоты вращения вала маховика 49 выключено, стартер 56 выключен, реле 39 реверсивной обгонной муфты выключено, при этом рычаг 38 реле 39 отпустил вертикальный выступ 36 крестовины 35, шарики 29 заклинили подвижную обойму 24 с неподвижной обоймой 27 реверсивной обгонной муфты 25, обмотка возбуждения 61 генератора 53 отключена от аккумулятора 60, инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающий ток постоянной частоты, при вращении ротора генератора от инерции маховика, находится в состоянии покоя. Замок 59 поворачивается в положение "Включено", подключается от аккумулятора 60 реле 5, отжимает стопор 4 и выводит его из заклинивания с храповым колесом 3 вала 7, реле 39 обгонной реверсивной муфты 25 и рычаг 38 отжимает выступ 36, рычаги 32 выдавливают шарики 29 и подвижная обойма 24 расклинивается с неподвижной обоймой 27, при этом выходной вал 21 понижающего редуктора 20, промежуточный вал 17, вал 7 рабочего барабана 6 получают свободное вращение. За счет усилия пружины 2 через промежуточный вал 17, через вспомогательный вал 19 и повышающий редуктор 42, за счет заклинивания обгонной муфтой 48 вала 45, маховик 47 начинает медленно раскручиваться, вращая при этом через собственный вал 49 вал 51 ротора 52 генератора 53. Вал 51 через диск 62, установленный на нем, посредством ременной передачи 63 крутит диск 64 большего диаметра, чем у диска 62. Диск 64 установлен на синхронный вал 65, сообщая при этом валу 65 меньшую скорость вращения, чем у вала 51 ротора 52 генератора 53. Вал 65 сообщает вращение диску 69 небольшого диаметра, диск 69 посредством ременной передачи 70 вращает фланец 71 большего диаметра, установленного на валу 51 ротора 52 на подшипнике 75, при этом диск 69 сообщает еще меньшую скорость вращения фланцу 71, на котором жестко болтовым соединением 76 установлен вариатор 72, т. е. ротор 52 вращается с вариатором 72 в одну сторону (синхронно), но быстрее его, в зависимости от передаточных чисел между дисками 62 и 64, 69 и фланцем 71. Роликовые контакты 84 и 85 обмотки 89 электромагнита 73 начинают вращаться по внутренней чаете колец 77, 78, 79, 80 вариатора 72, а скользящие контакты 91 и 92 обмотки возбуждения 61 начинают скользить по наружной поверхности колец 77, 78, 79, 80 вариатора 72. Замок 59 находится в положении "Старт", через замок 59 аккумулятор подает ток на обмотку возбуждения 61 генератора 53 и на стартер 56. Стартер 56 через вал маховика 49 совместно с пружиной 2 разгоняет маховик 47 до заданной частоты вращения, и реле 39 посредством муфты 25 остановит вращение вала 7 пружины 2. Замок переводится в положение "Включено". Реле 58 отключает реле 39, оно отпускает вертикальный выступ 36 крестовины 35, и обгонная реверсивная муфта останавливает через редуктор 20 и обгонную муфту с обоймами 14 и 15 вращение вала 7. Через обмотку возбуждения 61 и контакты 91 и 92 ток подается на кольца 77, 78, 79, 80 вариатора 72. Роликовые контакты 84 и 85, вращаясь внутри колец вариатора 72, будут проходить по зубцам 82 колец вариатора 72. Так как зубцы внешнего кольца находятся напротив пазов внутреннего кольца одной пары, соответственно и у другой пары колец, то ролики одной своей стороной сначала будут проходить по зубцу 82 одного кольца, вторая сторона при этом находится на изолирующем зубце 83 кольца 81. При этом так как для каждого кольца одной пары соответствует, условно, разное значение полярности, то каждый ролик контактов обмотки электромагнита будет получать то положительный, то отрицательный заряды. Таким образом, ток будет идти сначала, например, от контакта 84 к контакту 85, а затем от контакта 85 к контакту 84, что приведет к изменению направления тока в обмотке 89 электромагнита 73. Электромагнит 73 будет наводить ЭДС тока в обмотке статора по всей ее площади, то одного направления, то другого направления, при этом частота изменения ЭДС зависит от количества прохождения зубцов 82 контактами 84 и 85 за единицу времени. Так как вариатор 72 будет вращаться синхронно с валом 51 ротора 52, соответственно и замедляться синхронно (т. е. скорость прохождения роликовыми контактами 84 и 85 по зубцам 82 колец вариатора будет постоянной) из-за потери маховиком 47 частоты вращения, то благодаря такой зависимости частота тока на выходе генератора 53 будет постоянной. Когда частота вращения маховика 47 снизится до определенного предела, реле 58 частоты вращения вала маховика подключит реле 39, которое подключит приводную пружину 2, которая подгонит маховик 47 до заданной частоты вращения, и цикл будет повторятся до тех пор, пока пружина 2 полностью не скрутится на холостой барабан 12, либо двигатель не будет остановлен поворотом замка 59 в положение "Выключено".Формула изобретения
1. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, состоящий из корпуса, системы зубчатых передач и валов, оси в функции рабочего барабана с закрепленной на ней приводной рулонной пружиной, заводного храпового механизма с подпружиненным стопором храпового колеса, электрическим реле стопора храпового механизма, реверсивной обгонной муфтой с крестовиной, рычагами, установленными в обойме, являющейся механическим прерывателем электрического реле, установленного на реверсивную обгонную муфту, стартера и реле измерения частоты вращения, на валах которых установлены шестерни, соединенные с шестерней, установленной на вал маховика, который соединен с валом ротора генератора, маховика на обгонной муфте, установленного в вакуумной камере, отличающийся тем, что приводная пружина выполнена в виде предварительно напряженной по всей длине рулонной пружины, концы которой закреплены на холостом и рабочем барабанах, которые установлены на валах, а валы соединены между собой шестернями, на вал рабочего барабана установлена внутренняя обойма обгонной муфты, которая вставлена в обойму с зубчатым венцом, неподвижно установленной на промежуточный вал, зубчатый венец зацеплен с шестерней установленной на вспомогательный вал, через соединительную муфту соединенный с входным валом повышающего редуктора, промежуточный вал посредством соединительной муфты связан с входным валом понижающего редуктора, генератор имеет синхронный вал, соединенный с валом ротора ременной передачей, вариатор изменения направления тока обмотки электромагнита, скользящие и роликовые контакты, съемную крышку корпуса генератора и один электромагнит. 2. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, по п. 1, отличающийся тем, что приводная рулонная пружина состоит из нескольких сложенных вместе тонких рулонных пружин одинакового направления произвольного скручивания в рулон и предварительно накручена на рабочий барабан в сторону, противоположную ее самопроизвольному скручиванию в рулон под действием сил предварительного напряжения, и застопорена храповым механизмом вала рабочего барабана, при этом витки вспомогательной рулонной пружины в обойме прижаты к стенке обоймы, после освобождения вала рабочего барабана приводная рулонная пружина перекручивается на холостой барабан, вращая оба барабана, а вспомогательная рулонная пружина скручивается на холостой барабан, при этом сообщая собственное усилие и усилие основной приводной пружины, скручиваемой на холостой барабан, через зубчатый венец, неподвижно установленный на обойму, в которой размещена вспомогательная рулонная пружина, шестерне, неподвижно установленной на вал рабочего барабана. 3. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, по п. 1, отличающийся тем, что на вал ротора генератора установлен диск с углублением по его окружности, куда установлен одним концом ремень, другим концом ремень установлен на диск, установленный на одном конце синхронного вала, синхронный вал установлен своей средней частью на подшипнике в крышке генератора, соединенной с корпусом генератора болтами, на другом конце синхронного вала установлен диск, соединенный ремнем с фланцем, фланец установлен на валу ротора генератора на подшипнике, к фланцу болтами, покрытыми лаком, прикручен вариатор изменения направления тока обмотки электромагнита. 4. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что вариатор состоит из четырех одинаковых колец, выполненных из меди (медного сплава) на внутренней окружности каждого кольца выполнены зубцы, соединенные между собой, ширина пазов между зубцами больше ширины зубцов колец вариатора, кольца вариатора установлены попарно, внешнее кольцо изолировано от внутреннего кольца вариатора каждой пары изолирующими кольцами, которые имеют выведенные зубцы от кольца, равные либо меньшие по высоте зубцам колец вариатора и по ширине равные пазам между зубцами, зубцы изолирующих колец запрессовываются в пазы между зубцами колец вариатора, кольца вариатора установлены попарно гак, что зубец наружного кольца находится напротив паза между зубцами внутреннего кольца, пары колец установлены зеркально противоположно относительно друг друга, причем зубцы внутренних колец вариатора находятся друг против друга, кольца соединены между собой болтами, покрытыми лаком, которыми они крепятся к фланцу, который установлен на подшипнике, на валу ротора генератора. 5. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что к каждой паре колец вариатора подведены роликовые контакты на собственных пружинах, установленные в изоляторе, который установлен на валу ротора генератора, середина роликов находится напротив соединения пары колец вариатора, длина половины ролика меньше длины боковой стороны зубца кольца вариатора и достаточна, чтобы ролик мог проходить по зубцу кольца вариатора, к роликовым контактам подсоединена обмотка электромагнита ротора, пропущенная между зубцами ротора, состоящего из изолированных между собой тонких колец, с внешней стороны колец вариатора подведены скользящие контакты на пружинах, контакты установлены в корпусе генератора, к одному контакту подведена обмотка возбуждения, другой контакт заземлен. 6. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, по п. 1, отличающийся тем, что электромагнит ротора генератора индуцирует ЭДС обмотки статора по всей ее площади, при этом частота изменения направления ЭДС зависит от количества зубцов колец. 7. Инерционный механический пружинный двигатель с электрическим управлением и генератором, выдающим ток постоянной частоты при вращении ротора генератора от инерции маховика, по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что разность частот вращения вала ротора генератора и вариатора зависит от передаточных чисел между диском вала ротора генератора, соединенного ремнем с диском синхронного вала, установленного на одном конце и диском синхронного вала, установленного на другом конце, соединенного ремнем с шейкой фланца вариатора, при этом увеличение частоты вращения относительно минимальной частоты не влияет на частоту выдаваемого тока генератором.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8www.findpatent.ru
Изобретение может быть использовано в часовой промышленности и позволяет повысить надежность крепления пружины к валу. Вал 1 двигателя соединен с пружиной 2 посредством зацепа 5. Зона А ввода головки зацепа 5 смещена от оси симметрии пружины на расстояние, превосходящее сумму максимально возможных зазоров между торцовой поверхностью пружины 2, торцовым ограничительным элементом 3 и опорной поверхностью вала 1. Площадь поперечного сечения головки зацепа 5 выбрана меньшей площади отверстия пружины 2 под головкой зацепа 5 в рабочей зоне.Барабан двигателя приводится во вращение раскручивающейся на валу 1 пружиной 2. 7 ил. ОО оо со оо 4;:
СО1ОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (so 4 С 04 В 1/18
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К AST0PCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3897332/24-10 (22) 20.05.85 (46) 23.06.87. Бюл. У 23 (72) Е.А.Оленев и В.М.Шилов (53) 681. 112(088.8) (56) Аксельрод 3.M. Теория и проектирование приборов времени. М.: Машиностроение, 1969, с. 35. (54) ПРУЖИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано в часовой промышленности и позволяет повысить надежность крепления пружины к валу. Вал 1 двиÄÄSUÄÄ 1318984 А1 гателя соединен с пружиной 2 посредством зацепа 5. Зона А ввода головки зацепа 5 смещена от оси симметрии пружины на расстояние, превосходящее сумму максимально возможных зазоров между торцовой поверхностью пружины 2, торцовым ограничительным элементом 3 и опорной поверхностью вала 1. Площадь поперечного сечения головки зацепа 5 выбрана меньшей площади отверстия пружины 2 под головкой зацепа 5 в рабочей зоне.Барабан двигателя приводится во вращение раскручивающейся на валу 1 пружиной
2. 7 ил.
1 13189
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в часовой промышленности.
Целью изобретения является повышение надежности крепления пружины к валу.
За счет смещения зоны ввода головки зацепа в отверстии пружины на определенную величину обеспечивается надежность крепления. 10
На фиг. 1 изображен пружинный двигатель,общий вид; на фиг. 2 — вид А на фиг. 1; на фиг, 3 — расположение пружины и зацепа при 1 „ „ и 1 на фиг. 4 — площади поперечного се- 15 чения головки зацепа и отверстия пружины под головкой зацепа в промежуточном положении;на фиг. 5 — расположение эон Б и В отверстия пружины, на фиг. 6 и 7 — варианты выпол- 20 нения отверстия пружины.
Пружинный двигатель (фиг. 1) содержит заводной вал 1, пружину 2, расположенную между торцовыми ограничительными элементами 3. Отверстие
4 пружины (фиг. 4) состоит из зоны
В ввода головки зацепа и рабочей зоны Б. Разграничение эон В и Б определяется линией Г-Д, на которой перпендикулярны к сторонам отверстия З0 равны радиусу головки зацепа. Пружина
2 соединена с валом 1 посредством зацепа 5. Зона В отверстия пружины смещена с оси пружины, проходящей через зону Б, в сторону торцовых or- 35 раничительньм элементов.
Величина смещения Н, выбирается так, чтобы Н Ъ 1 „„,, + 1 макс где
1
84
Площадь поперечного сечения головки S зацепа выбирается таким образом, чтобы выполнялось соотношение
S S где S — площадь пружины под головкой зацепа в рабочей зоне.
Пружинный двигатель работает следующим образом.
Энергия скрученной на вал спиральной пружины. заведенного двигателя при раскручивании пружины преобРазуется во вращательное движение барабана (не показан) посредством взаимодействия наружного конца пружины, закрепленного на стенко барабана, с барабаном.
Формула и э обретения
Пружинный двигатель, содержащий вал с зацепом, выполненный в виде штифта с головкой, размещенную между двумя торцовыми ограничительными элементами пружину, на конце которой выполнено отверстие, состоящее из двух эон, эоны ввода головки зацепа и рабочей зоны, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьппения надежности крепления пружины к валу, зона ввода головки зацепа смещена от оси симметрии пружины, проходящей через рабочую зону на расстояние
l,мД» + 12 «> ape смаке
12 макс M KCHM»bHo допустимые зоры между торцовой поверхностью пружины, торцовым ограничительным элементом, и опорной поверхностью вала, причем площадь поперечного сечения головки зацепа S выбирается из соотношения
S
1318984
Фиг. 5
1318984
Фиг. 7
А
Фиг. 6
Составитель А.Карманов
Редактор В.Данко Техред М.Ходанич Корректор И.Муска .Заказ 2510/41 Тираж 370 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
www.findpatent.ru
Класс 46 е, 6
ОПИС НИЕ ИЗОЬРРТ ИЦ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, СТИ
П. A. Швинов.
Пружинный двигатель для механизмов малой мощности.
Заявлено Заапреля 1936 года за ¹ 190879.
Опубликовано 31 июля 1937 года.
Предмет изобретения.
Известны пружинные двигатели, снабженные спирально свернутыми пружинами, которые через посредство зубчатых передач приводят в движение рабочий вал. Подобные двигатели применяются в механизмах малой мо.цности, например, в часах, самопишущих приборах, патефонах и т. п.
В предлагаемом пружинном двигателе для механизмов малой мощности применены плоские рессорные пружины, натягиваемые для пуска двигателя с помощью винтовых домкратов и сцепляющиеся с бесконечной цепью, от которой движение передается на рабочий вал с помощью зубчатой передачи.
На чертеже фиг. 1 изображает вид с внутренней стороны пружинного двигателя; фиг, 2 — вид его сбоку; фиг. 3 †устройст зубьев бесконечной цепи.
В станине 2 пружинного двигателя (фиг. 1 и 2) помещены плоские рессорные пружины 1, сцепляющиеся с зубьями бесконечной цепи 3, перекинутой через два направляющих ролика 8, свободно вращающихся на цапфах 4. Цепь 3 сцеплена с зубчатками 5, 5, посаженными на валы б, б.
Заводка двигателя производится путем натягивания пружин 1 винтовым домкратом 7, выполненным в виде ввинчивающихся один в другой винтов. При этом пружины 1 свободно скользят по зубьям цепи 3, за счет поворачивания последних, наподобие храпового механизма.
При работе двигателя пружины 1 последовательно отпускаются винтом 7 и, сцепляясь с зубьями цепи 3, приводят ее в движение. От цепи через посредство зубчаток 5, 5 приводится в движение рабочий вал двигателя.
Пружинный двигатель для механизмов малой мощности, отличающийся применением рессорных плоских пружин 1, натягиваем ых при помощи винтовых домкратов 7 и сцепляющихся с бесконечной цепью 3, от которой движение при помощи зубчаток 5, 5, передается на рабочий вал.
Похожие патенты:
Изобретение относится к упругодинамическому аккумулятору-регулятору энергии
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для устройств типа пружинных двигателей
Энергоаккумулирующее устройство, в котором используется скручивание пружин для преобразования энергии, генерируемой энергогенерирующим устройством, в энергию, аккумулированную в виде энергии пружины, включает несколько зубчатых колес, несколько ограничителей величины скручивающего усилия, несколько однонаправленных подшипников передачи крутящего момента, несколько энергоаккумулирующих блоков, несколько зубчатых колес, повышающих скорость вращения. Энергоаккумулирующая установка может иметь последовательную или параллельную конфигурацию, что позволяет повысить эффективность аккумулирования и использования энергии. 7 з.п. ф-лы, 13 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение у устройствах, в которых по условиям эксплуатации необходимо иметь минимальный импульс отдачи, например, в стрелковом оружии, в амортизационных механизмах транспортного средства, в ударных инструментах и так далее
Изобретение относится к машиностроению, и в частности к устройствам для защиты рабочих органов и других ответственных элементов конструкций машин и механизмов от перегрузок
Изобретение относится к области машиностроении и может быть использовано для виброзащиты объектов
Изобретение относится к виброзащитной технике и может быть использовано для виброзащиты гироскопических приборов, устанавливаемых на ракетах и других летательных аппаратах
Изобретение относится к внутренним пружинным структурам матрацев и более конкретно к структуре, включающей секции повышенной жесткости
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для защиты приборов, преимущественно прецизионных, в условиях акустического поля, в особенности при работе звуковоспроизводящей аппаратуры, от вибрации и ударов
Изобретение относится к устройствам систем подвески контейнеров
Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к амортизирующим устройствам для поглощения механической энергии с целью уменьшения продольных усилий в железнодорожном подвижном составе, передающихся через автосцепное устройство на раму экипажа
Изобретение относится к блокам из нескольких пружин из пластического материала, в частности к таре со специальными приспособлениями для отпуска содержимого упаковки
Пружинный двигатель для механизмов малой мощности
www.findpatent.ru
www.freepatent.ru
Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может быть использовано на приводах транспортных средств, электрических генераторов небольшой мощности. Техническим эффектом является обеспечение постоянства передачи энергии вращения потребителю за счет регулирования во времени работы приводной пружины при ее раскручивании. Основное отличие конструкции по изобретению состоит в том, что в механический пружинный двигатель помимо приводной рулонной пружины введены пружина кручения, прерыватель, реверсивная обгонная муфта, образующие единый механизм, позволяющий увеличить цикл работы рулонной пружины и обеспечить постоянство передачи энергии потребителю. Изобретение может быть использовано, например, в качестве двигателя для электромобиля путем подсоединения к генератору электродвигателя, в качестве привода для заводных и электрических моделей и детских игрушек, в качестве переносного источника электроэнергии постоянной мощности. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к транспортному и энергетическому машиностроению и может найти применение на приводах транспортных средств, электрических генераторов небольшой мощности.
Известны механические двигатели пружинного типа, используемые для аккумулирования энергии и передачи этой энергии потребителю (З.М. Аксельрод. Проектирование часов и часовых систем, Л-д, Машиностроение, 1981, с. 35-36). Известен аккумулятор механической энергии, содержащий вал, многовитковую спиральную пружину, размещенную в барабане, один конец пружины связан с валом, а другим концом пружина закреплена на барабане, при этом пружина выполнена в виде многослойной резинометаллической ленты. При торможении транспортного средства водитель подключает к системе торможения вал, который, вращаясь, закручивает пружину относительно барабана, преобразуя тем самым кинетическую энергию транспортного средства в потенциальную энергию пружины (Патент РФ N 2046226, МПК F 16 H 33/06, опубл. 20.10.95 г.). Недостатком данной конструкции является отсутствие функции регулирования равномерности вращения барабана, что не дает возможности получения энергии постоянной мощности. Известен пружинный двигатель инерционного типа, используемый в качестве привода игрушечных автомобилей. Двигатель содержит маховик, свободно размещенный на оси и соединенный с ней пружиной, стопор маховика в виде его звездочки, взаимодействующей с установленным на корпусе толкателем, и выключенный заводной храповой механизм в виде храпового колеса, закрепленного на оси, и собачки, установленной на корпусе. Толкатель имеет зуб для взаимодействия со звездочкой и выступ, размещенный с возможностью взаимодействия с упругим элементом собачки для включения стопора и собачки в режиме завода пружины (Патент РФ N 1806292, МПК F 03 G 1/02, 3/08, опубл. 30.03.93). Недостатком данного устройства является отсутствие контроля за раскручиванием пружины (в единицу времени): поскольку данный двигатель разработан для использования в игрушечных моделях транспортных средств, в нем не предусмотрены функция и конструктивные элементы, позволяющие передавать энергию вращения потребителю равномерно; в данной конструкции использован известный принцип самораскручивания заведенной пружины для получения энергии в течение рабочего цикла. Известен заряжаемый и разряжаемый аккумулятор энергии пружинного типа, имеющий устройство для аккумулирования энергии, используемый на приводах, например на приводах транспортных средств, с пружиной и выходной передачей. Аккумулятор энергии содержит направляющий цилиндр, в котором установлена винтовая пружина. Одним концом пружина опирается относительно своего конца, а на другом снабжена средствами, преобразующими линейное движение во вращательное. Преобразование осуществляется при освобождении энергии, накопленной растянутой пружиной, которая подвергается упругой деформации. Вращательное движение передается на выход через приводной вал в виде энергии природа (Заявка Германии N 19516148, МПК F 03 G 1/00 DE, опубл. 1998 г.). Недостатком данной конструкции является отсутствие регулирования равномерности передачи энергии вращения потребителю - такая конструкция не позволяет использовать ее в качестве привода для генераторов для получения энергии (электроэнергии). Непостоянное за единицу времени раскручивание пружины ведет к тому, что с помощью подобных средств невозможно получать энергию постоянной мощности. Данное конструктивное решение является наиболее близким к заявляемому объекту по поставленной цели и решаемым задачам и принято нами в качестве прототипа заявляемого объекта. Целью настоящего изобретения является обеспечение постоянства передачи энергии вращения потребителю за счет регулирования во времени работы приводной пружины при ее раскручивании. Поставленная цель достигается тем, что в механический пружинный двигатель для получения энергии, состоящий из корпуса, пружинного механизма с приводом от внешнего источника, системы зубчатых передач с обгонной муфтой прямого вращения, выходного вала для передачи вращательного движения потребителю, введены предварительно напряженная приводная рулонная пружина и пружина кручения, рабочий и холостой барабаны, храповой механизм - прерыватель, реверсивная обгонная муфта с обоймой и крестовиной, ведущий вал, вал прерывателя, промежуточный вал, шестерня с роликовым упором, шестерня пружины кручения, шестерни с обгонными муфтами прямого и обратного хода, причем приводная рулонная пружина и пружина кручения объединены кинематической связью в пружинный механизм, рулонная пружина снабжена фиксатором и размещена на холостом и рабочем барабанах - одной стороной накручена на холостом барабане, обратной стороной - на рабочем барабане, и остановы, установленные на корпусе двигателя, фиксируют ее в крайних положениях; храповой механизм - прерыватель, состоящий из храпового колеса, закрепленного на валу прерывателя, подпружиненной собачки с роликом; шестерня с роликовым упором зацепляется с шестерней пружины кручения, установленной на промежуточном валу, а пружина кручения надета на установленный в корпусе двигателя промежуточный вал с закрепленным на нем верхним витком пружины кручения, при этом нижний виток пружины кручения прикреплен к корпусу; на промежуточном валу установлены шестерни с обгонными муфтами прямого и обратного вращения для последовательной передачи вращения на вал потребителя. Верхняя поверхность храпового колеса прерывателя снабжена одним или несколькими расположенными равномерно по окружности зубьями с вытянутыми верхними наклонными поверхностями и радиальными пазухами в нижней части каждого зуба, подпружиненная собачка храпового колеса снабжена вращающимся роликом, а заглубления радиальной пазухи выполнены с глубиной, приближенной по размеру радиуса ролика собачки, при этом нижняя сторона собачки выполнена с пологим наклоном, длина которого меньше длины шага зубьев, а подпружиненная собачка выполнена в форме дуги с радиусом, описанным из центра вала храпового колеса. Реверсивная обгонная муфта закреплена на валу прерывателя и установлена внутри шестерни с роликовым упором с возможностью свободного вращения на валу прерывателя; в обойме выполнены гнезда трапецеидальной формы с размещенными в них подпружиненными шариками с возможностью заклинивания/расклинивания обоймы и шестерни с роликовым упором. Крестовина, размещенная выше уровня обоймы и свободно вращающаяся на валу прерывателя, снабжена шарнирами, свободные концы которых прижаты подпружиненными шариками и выступами, размещенными в радиальных пазухах зубьев храпового колеса. Расстояние между роликовым упором и центром вала прерывателя выбрано равным среднему радиусу дуги собачки, а высота роликового упора выполнена с условием, чтобы при взаимодействии роликового упора с собачкой ролик собачки выводился из зацепления зуба храпового колеса. После высвобождения фиксатора рулонная пружина, раскручиваясь, вращает вал прерывателя, храповое колесо, реверсивную обгонную муфту с роликом, шестерню с обгонной муфтой прямого вращения, промежуточный вал и вал потребителя, преодолевая усилие пружины кручения, при этом ролик собачки храпового колеса, двигаясь по поверхности зуба храпового колеса, упирается в пазуху зуба храпового колеса, приостанавливая дальнейшее раскручивание рулонной пружины. Ролик собачки храпового колера, нажимая на выступ крестовины реверсивной обгонной муфты, расклинивает обойму и шестерню с роликовым упором, и пружина кручения, раскручиваясь, через свою шестерню вращает шестерню с роликовым упором, нажимающим на нижнюю поверхность собачки, приподнимает ролик собачки над зубом храпового колеса; одновременно пружина кручения через промежуточный вал вращает шестерню с обгонной муфтой обратного вращения и вал потребителя. При выходе ролика собачки из зацепления с зубом храпового колеса возобновляется раскручивание рулонной пружины, цикл повторяется после поворачивания храпового колеса до упора ролика собачки и следующей по порядку пазухе зуба, и далее до полного раскручивания рулонной пружины. На фиг. 1 показана схема общего вида механического пружинного двигателя для получения энергии. На фиг. 2 показан пружинный двигатель с рулонной пружиной (вид сверху, вид сбоку). На фиг. 3 показана схема взаимодействия шестерни с роликовым упором, шестерни пружины кручения и промежуточного вала (вид сверху). На фиг. 4 показано храповое колесо (вид сверху, вид сбоку). На фиг. 5 показана собачка храпового колеса (вид сбоку и вид сверху). На фиг. 6 показаны шестерня с роликовым упором, реверсивная обгонная муфта и храповое колесо (вид сверху, продольный разрез). На фиг. 7 дана циклограмма взаимодействия предварительно напряженной приводной рулонной пружины и пружины кручения. Механический пружинный двигатель для получения энергии (фиг. 1) состоит из приводной рулонной пружины 1 с приводом от внешнего источника, например электродвигателя 2, с зубчатой передачей 3. В сжатом (заведенном) состоянии рулонная пружина 1 стопорится фиксатором 4, а остановы 4а и 4б (фиг. 2, на фиг. 1 не показаны) фиксируют рулонную пружину в крайних (спущенном и заведенном) состояниях. Концы рулонной пружины 1 неподвижно закреплены на холостом 5 и рабочем 6 барабанах, которые неподвижно установлены на холостом 7 и рабочем 8 валах, барабаны установлены на холостом и рабочем валах 7 и 8, причем на барабан 5 рулонная пружина накручена одной стороной внутрь, а на барабан 6 - обратной стороной (фиг. 2). На рабочем валу 8 установлена шестерня с обгонный муфтой 9, связанная с шестерней 10 вала прерывателя 11. Вал прерывателя 11 установлен в корпусе 12 на подшипниках 13 (фиг. 1). На валу 11 закреплена реверсивная обгонная муфта 14 (фиг. 6) и храповой механизм - прерыватель, состоящий из храпового колеса 15, подпружиненной собачки 16, закрепленной на оси 17 в корпусе 12. Верхняя поверхность храпового колеса 15 выполнена с зубьями 18 (фиг. 4) с вытянутыми верхними наклонными поверхностями 19 и радиальными пазухами 20 в нижней части каждого зуба. Зубья 18 равномерно расположены по окружности храпового колеса 15, и количество зубов не превышает двух. Подпружиненная собачка 16 храпового колеса 15 прижимается к храповому колесу пружиной 21 (фиг. 1, 5). Свободный конец собачки 16 выполнен в виде дуги с радиусом, обеспечивающим зазор с храповым колесом 15, а в нижней части собачки 16 храпового колеса 15 размещен ролик 22, причем радиальные пазухи 20 зубьев 18 выполнены по радиусу ролика 22, а заглубление радиальной пазухи 20 должно быть таким, чтобы ролик 22 надежно фиксировался в ней и предотвращалось самопроизвольное накатывание ролика 22 на зубья 18 (фиг. 4). Нижняя часть собачки 16 выполнена с пологим наклоном, длина которого меньше шага зубьев 18. Реверсивная обгонная муфта 14 состоит из закрепленного на валу 11 храпового колеса 15, нижняя часть которого является обоймой 24 с гнездами 25 трапецеидальной формы с установленными в них подпружиненными шариками 26, причем форма гнезд 25 позволяет заклинивать/расклинивать шарики 26. Одним боком шарики 26 прижимаются к обойме 24, а другим - к шестерне 23. Выше уровня обоймы 24 на валу 11 установлена крестовина 27 с возможностью вращения относительно вала 11. На крестовине 27 установлены шарнирные упоры 28, их количество равно количеству шариков 26. Один конец каждого из упоров 28 шарнирно закреплен на крестовине 27, а другой конец - упирается в подпружиненный шарик 26 для его расклинивания и высвобождения шестерни 23. Крестовина 27 выполнена с выступами 29, верхняя часть которых размещена в гнезде радиальной пазухи 20 зуба 18, выходя за пределы гнезда на величину хода выступа 29 (фиг. 3, 6). На шестерне 23 установлен роликовый упор 30, взаимное расположение по высоте роликового упора 30 и нижней поверхности дуги собачки 16 храпового колеса 15 должно быть таким, чтобы при вращении шестерни 23 роликовый упор 30, нажимая на нижнюю наклонную поверхность дуги собачки 16, приподнимал ролик 22 на высоту зуба 18 и тем самым возобновлял вращение вала прерывателя 11, а после прохождения роликового упора 30 под собачкой 16 последняя опускалась бы под воздействием пружины 21, и ролик 22, войдя в пазуху 20 зуба 18, останавливал вращение вала 11. Шестерня 23 зацеплена с шестерней 31 пружины кручения 32, которая установлена на промежуточном валу 33 (фиг. 1). Верхний виток пружины кручения 32 прикреплен к промежуточному валу 33, а последний - к неподвижному упору 34 в корпусе 12 на подшипнике 35. На валу 33 (фиг. 1) установлены обгонные муфты с шестерней прямого вращения 36 (передает вращение от рулонной пружины) и шестерней 37 обратного вращения (передает вращение от пружины кручения). Обгонная муфта прямого вращения 36 соединена с шестерней 38 входного вала 39 редуктора 40. На выходном валу 43 редуктора 40 установлен маховик 44 и посредством упругой муфты 45 вал 43 редуктора 40 соосно соединен с валом 46 потребителя 47. Рабочий цикл начинается с исходного положения предварительно напряженной приводной рулонной пружины 1. В начале цикла рулонная пружина 1 закручена на холостом барабане 5 с усилием Pрул.1 (усилие полностью закрученной рулонной пружины) (фиг. 7) и зафиксирована от раскручивания фиксатором 4, шестерня с обгонной муфтой 9 законтрена, роликовый упор 30 приподнимает подпружиненную собачку 16 над вершиной одного из зубьев 18 храпового колеса 15. Подпружиненные шарики 26 обгонной муфты 14 в трапецеидальных гнездах 25 обоймы 24 законтривают реверсивную обгонную муфту 14 и шестерню 23, выступы 29 крестовины 27 выходят из пазух 20 зубьев 18 храпового колеса 15 и законтрены. Пружина кручения 32 предварительно затянута до усилия Pкр.1 (минимальное усилие пружины кручения, достаточное для обеспечения потребителя энергией) (фиг. 7). Шестерня 36 с обгонной муфтой прямого вращения законтрена, шестерня с обгонной муфтой обратного вращения 37 расконтрена. Все детали механического пружинного двигателя находятся в покое. После освобождения фиксатора 4 приводная рулонная пружина 1 раскручивается, вращая в прямом направлении: рабочий вал 8, шестерню с обгонной муфтой 9, вал 11, храповое колесо 15, реверсивную обгонную муфту 14 с шестерней 23, шестерню 31 и промежуточный вал с закрепленным к нему витком пружины кручения 32, шестерню с обгонной муфтой прямого вращения 36, шестерню 38, входной вал 39, выходной вал 43 редуктора 40, маховик 44 и вал 46 потребителя 47. При этом под воздействием пружины 21 ролик 22 движется по вытянутой верхней наклонной поверхности 19 зуба 18 храпового колеса 15 до тех пор, пока ролик 22 не достигнет радиальной пазухи 20 зуба 18. Вращением шестерни 31 пружина кручения 32 будет затянута на расчетный угол, и ее усилие достигнет величины Pкр.2 (максимальное усилие закручивания пружины кручения в конце цикла закручивания) (фиг. 7). При повороте храпового колеса 15 и достижения роликом 22 собачки 16 выступа 29 крестовины 27 ролик 22 нажимает на выступ 29, поворачивая при этом крестовину 27 вокруг вала 11 на величину хода выступа 29; крестовина 27, поворачивая шарнирные упоры 28, которые отжимают шарики 26, расконтривает шестерню 23; зуб 18 храпового колеса 15 своей пазухой 20 упирается в ролик 22, храповое колесо 15 останавливается, и приостанавливается раскручивание приводной рулонной пружины 1. Под воздействием раскручивающего усилия пружины кручения 32 промежуточный вал 33 вращается в обратном направлении, расконтривается шестерня 23 с обгонной муфтой 14, законтривается шестерня с обгонной муфтой обратного хода 37 и при этом через паразитную шестерню 41 и шестерню 42 входного вала 39 редуктора 40 продолжается вращение вала 46 потребителя 47. Под воздействием раскручивающего усилия пружины кручения 32 расконтренная шестерня 23 с роликовым упором 30 вращается в обратном направлении, роликовый упор 30 нажимает на нижнюю наклонную поверхность дуги подпружиненной собачки 16, поднимает ее, ролик 22 выходит из зацепления с зубом 18, раскручивание приводной рулонной пружины возобновляется. Пружина кручения 32 с шестернями 23 и 31, промежуточным валом 33 имеет возвратно-вращательное движение на угол, определяемый передаточным числом шестерен 23, 31 и количеством зубьев храпового колеса 15, то есть при передаточном числе 1:1 и одном зубе угол составит 360o, при двух зубьях -180o. В конце хода пружины кручения 32 ее усилие снижается от Pкр.2 до Pкр.1 (фиг 7). Цикл работы механического пружинного двигателя от взаимодействия рулонной пружины 1 и пружины кручения 32 повторяется, приводная рулонная пружина 1 постепенно раскручивается до тех пор, пока ее усилия (Pрул.2) (фиг. 7) и энергии двигателя будет достаточно для потребителя. По завершении раскручивания приводной рулонной пружины новый цикл работы двигателя начинается с заведения рулонной пружины 1. Использование изобретения: данное изобретение можно использовать в автомобилестроении, в качестве двигателя для электромобиля, путем подсоединения к генератору электродвигателя; в качестве привода для заводных и электрических игрушек; в качестве переносного автономного источника электрической энергии постоянной мощности для потребления электрической энергии отдельным хозяйственным объектом.Формула изобретения
1. Механический пружинный двигатель для получения энергии, состоящий из корпуса, пружинного механизма с приводом от внешнего источника, системы зубчатых и цепных передач с обгонной муфтой прямого вращения, выходного вала для передачи вращательного движения потребителю, отличающийся тем, что в механический пружинный двигатель введены предварительно напряженная приводная рулонная пружина и пружина кручения, рабочий и холостой барабаны, храповой механизм-прерыватель, реверсивная обгонная муфта с обоймой и крестовиной, ведущий вал, вал прерывателя, промежуточный вал, шестерня с роликовым упором, шестерня пружины кручения, шестерни с обгонными муфтами прямого и обратного хода, причем приводная рулонная пружина и пружина кручения объединены кинематической связью в пружинный механизм, рулонная пружина снабжена фиксатором и размещена на холостом и рабочем барабанах - одной стороной накручена на холостом барабане, обратной стороной - на рабочем барабане; храповой механизм-прерыватель, состоящий из храпового колеса, закрепленного на валу прерывателя, подпружиненной собачки с роликом; шестерня с роликовым упором зацепляется с шестерней пружины кручения, установленной на промежуточным валу, а пружина кручения надета на установленный в корпусе двигателя промежуточный вал с закрепленным на нем верхним витком пружины кручения, при этом нижний виток пружины кручения прикреплен к корпусу; на промежуточном валу установлены шестерни с обгонными муфтами прямого и обратного вращения для последовательной передачи вращения на вал потребителя. 2. Механический пружинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что верхняя поверхность храпового колеса прерывателя снабжена одним или несколькими расположенными равномерно по окружности зубьями с вытянутыми верхними наклонными поверхностями и радиальными пазухами в нижней части каждого зуба, подпружиненная собачка храпового колеса снабжена вращающимся роликом, а заглубления радиальной пазухи выполнены глубиной, приближенной по размеру к радиусу ролика собачки, при этом нижняя сторона собачки выполнена с наклоном, длина которого меньше длины шага зубьев, а подпружиненная собачка выполнена в форме дуги с радиусом, описанным из центра вала храпового колеса. 3. Механический пружинный двигатель по п.12, отличающийся тем, что реверсивная обгонная муфта закреплена на валу прерывателя и установлена внутри шестерни с роликовым упором с возможностью свободного вращения на валу прерывателя; в обойме выполнены гнезда трапецеидальной формы с размещенными в них подпружиненными шариками с возможностью заклинивания/расклинивания обоймы и шестерни с роликовым упором; крестовина, размещенная выше уровня обоймы и свободно вращающаяся на валу прерывателя, снабжена шарнирами, свободные концы которых прижаты подпружиненными шариками и выступами, размещенными в радиальных пазухах зубьев храпового колеса. 4. Механический пружинный двигатель по пп.2 и 3, отличающийся тем, что расстояние между роликовым упором и центром вала прерывателя выбрано равным среднему радиусу дуги собачки, а высота роликового упора выполнена с условием, чтобы при взаимодействии роликового упора с собачкой ролик собачки выводился из зацепления зуба храпового колеса. 5. Механический пружинный двигатель по п.1, отличающийся тем, что после высвобождения фиксатора рулонная пружина, раскручиваясь, вращает вал прерывателя, храповое колесо, реверсивную обгонную муфту с роликом, шестерню с обгонной муфтой прямого вращения, промежуточный вал и вал потребителя, преодолевая усилие пружины кручения, при этом ролик собачки храпового колеса, двигаясь по поверхности зуба храпового колеса, упирается в пазуху зуба храпового колеса, приостанавливая дальнейшее раскручивание рулонной пружины; ролик собачки храпового колеса, нажимая на выступ крестовины реверсивной обгонной муфты, расклинивает обойму и шестерню с роликовым упором, и пружина кручения, раскручиваясь, через свою шестерню вращает шестерню с роликовым упором, нажимающим на нижнюю поверхность собачки, приподнимает ролик собачки над зубом храпового колеса; одновременно пружина кручения через промежуточный вал вращает шестерню с обгонной муфтой обратного вращения и вал потребителя; при выходе ролика собачки из зацепления с зубом храпового колеса возобновляется раскручивание рулонной пружины, цикл повторяется после поворачивания храпового колеса до упора ролика собачки в следующей по порядку пазухе зуба и далее до полного раскручивания рулонной пружины.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7www.findpatent.ru
обеспечивает его равномерное вращение. Характеристики пружин (пружинных двигателей), изображающие зависимости крутящего момента и частоты вращения от угла закручивания v (раскручивания) показаны на фиг. 2,б (для пружины известной конструкции и на фиг. 2, е (для пружины предлагаемой конструкции). Автономный пружинный двигатель, как и все остальные пружинные двигатели характеризуется основными техническими данными: мощностью P, Вт; частотой вращения выходного вала n с-1. Однако необходимым показателем, характеризующим вновь предлагаемый автономный двигатель, является время работы двигателя при номинальном режиме от одного завода пружины t, мин. Эти характеристики определяют и величину запасаемой двигателем энергии и величины факторов, которыми она реализуется результирующего крутящего момента T, н
м, и суммарного числа оборотов вала n. При этом величина запасаемой энергии предлагаемым автономным пружинным двигателем Aз, определяется формулой Aз= nT, (нм). (I). Область маломощных приводных устройств постоянно расширяется и это указывает на перспективность применения малогабаритных автономных двигателей механического типа (как менее безопасных, не требующих потребления энергии, дешевых и простых в изготовлении). Такие двигатели, обладающие относительно большой удельной энергоемкостью при минимальных массо-габаритных характеристиках, с определенным энергетическим запасом и режимом его реализации, могут выполнять одновременно и контрольную функцию дозирования механического воздействия по времени. Предлагаемая конструкция автономного пружинного двигателя позволяет поддерживать изгибную прочность пружины при увеличении ее длины и получить двигатели с необходимым объемом энергии при их рациональных массо-габаритных характеристиках. Этот тип двигателей позволяет удовлетворить потребные параметры энергии большой серии устройств медицинской, бытовой, развлекательной, (игрушки) техники и стать альтернативным, широко применяемым в настоящее время двигателем, а в некоторых областях техники (нефтехимической, шинной, газовой) и наиболее приемлемым с технологической точки зрения и взрыво- и пожарбезопасности. T, н м, где T- номинальный крутящий момент на валу двигателя, нм; n- суммарное число оборотов вала. 2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что для управления величиной крутящего момента и частотой вращения выходного вала, сопряжение между опорным диском пружины и передней крышкой корпуса выполнено конически. 3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что на цилиндрическом вращающемся силовом элементе (выходном валу) установлены оправка и опорный входной диск, свободно вращающиеся на валу, последний из которых соединен с храповым механизмом и рукояткой завода, опорный выходной диск, жестко закрепленный на валу и сопряженный с фиксатором, установленным на несущем корпусе, при этом в теле каждого опорного диска имеется отверстие для прицепа пружины, а на торце, обращенном к пружине, соответственно выполнен цилиндрический выступ, наружный диаметр которого определяется внутренним диаметром пружины, а ширина диаметром ее проволоки, и отверстие для прицепа пружины. 4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что зазор между внутренним диаметром пружины и наружной поверхностью оправки выбирается из условия максимальной деформации пружины при закручивании моментом, не вызывающим превышения допускаемого напряжения изгиба материала пружины. www.freepatent.ru
