一种节能装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种节能装置，属于节能机械技术领域。以主动轴O为中心，选用一定长杠杆，两端分别固定质量为G的重锤，使杠杆中心线通过主动轴中心线相交互成90°角，以主动轴和杠杆中心线相交点为原点O的平面直角坐标系表示，杠杆的两端为重锤，本装置在第Ⅳ象限加一曲线靠模板，曲线靠模板上端面为平面与OD直线相重合，右端面为一曲面，所述的曲线靠模板曲面的断面曲线为渐开线或双曲线。该节能装置通过新的组合机构所做的复合运动，可以将势能转成动能产生的重力而做功，不但平衡外力所做的负功，而且还余下部分正功，故达到了节能的目的。
【专利说明】
一种节能装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种节能装置，属于节能机械技术领域。
【背景技术】
[0002]能源是人类不可缺少的一种资源，随着生产力的发展、生活水平的提高，使已知有限的能源日趋紧张，所以如何提高能源的利用率就成为世界各国都十分重视的问题。
[0003]在现代工业生产中利用势能转换成动能产生的重力作功，只是起到能量转换作用或力的调节及平衡作用，同时节省能量的效果尚无先例。例如，油田用抽油机是重锤以主动轴为中心做旋转运动变为往复运动的重要典型势能应用实例，在这个机构中没有节能作用，只起到平衡或调节力的功能。
[0004]
【申请人】经过多年的试验研究，发明了一种新型节能装置，本装置将势能转成动能产生的重力作功，在特定情况下节能效果十分明显，再配合具有吸引力或排斥力的永磁铁的内能相配作功，又可使节能效率再进一步提高。
【发明内容】
[0005]本实用新型利用曲线靠模板形成一种新结构，利用这种结构，使固定在长杠杆L两端的重锤在运动过程中，减少了在第二象限的做功消耗，进而达到了节能的目的。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种节能装置，以主动轴O为中心，选用一定长杠杆，两端分别固定质量为G的重锤，使杠杆中心线通过主动轴中心线相交互成90°角，以主动轴和杠杆中心线相交点为原点O的平面直角坐标系表示，杠杆的两端为重锤，本装置在第IV象限加一曲线靠模板，曲线靠模板上端面为平面与OD直线相重合，右端面为一曲面，该曲面的断面曲线为渐开线或双曲线。
[0007]当主动轴带动两端固定有重锤杠杆转动同时在曲线靠模板作用下杠杆沿主动轴中心O由左端向右端移动。主动轴从0°转到90°时，杠杆由垂直位置移到水平位置，重锤的重力所作的功由负值2G转化成正值G，减少一部分外力所做的负功。主动轴由90°转到180°时，杠杆并没有移动，重力G乘杠杆长L所做的功为正值。除减去剩余外力所做负功还多出部分正功。原因是重锤以主动轴中心转动同时移动。重力由产生负值扭矩第四象限绕过产生负值扭矩的第三象限，直接转到产生正值扭矩的第二和第一象限，因此在势能转成动能产生重力做功过程，由于组合机构的作用，使所做正功大于负功，所以该机构具有节能的作用。
[0008]扭矩计算公式:
[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]计算式中G4和G4‘=2G因杠杆两端固定重锤力为G在杠杆垂直时能串动，所以按2G计算。
[0013]重锤在第四象限由0°— 90°呈上升状态，消耗主动轴外力做功，为储能过程。
[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]因重锤转动时没经过第三象限，直接串动至第二象限。
[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]计算式中62和62‘按G计算因在第四象限杠杆边转边移动由垂直移到水平位，重锤一端与转动中心重合，而另一端由转动中心移到距离杠杆长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]重锤在第二和第一象限呈下降状态，为势能释放过程，使动能产生重力做功为正值。
[0026]扭矩不等式:_Σ (M4 + M4 )〈 Σ (M2 + M2 + Mi + Mi )
[0027]该节能装置通过新的组合机构所做的复合运动，可以将势能转成动能产生的重力而作功，不但平衡外力所作的负功，而且还余下部分正功，故达到了节能的目的。
[0028]本节能装置的重锤转动线速度必须在重力加速度9.8米/秒2范围之内。如果超出这个加速度，则要增加变速机构即可广泛应用。
[0029]本实用新型的有益效果是:该节能装置通过新的组合机构所做的复合运动，可以将势能转成动能产生的重力而作功，不但平衡外力所作的负功，而且还余下部分正功，故达到了节能的目的。经过对扭矩不等式概算结果，证明和理论是一致的，该节能装置势能转换做功，其功率超本装置额定功率50%以内。该装置在低速产品上应用是广泛的，例如可在风能发电机、油田采油机、起重机、矿山用球磨机上应用；如果增加变速机构可扩大到机械动力产品上，达到节省能源的目的。为进一步增加节能效果，在杠杆的重锤上和曲线靠模板上增设永磁铁，使其与重锤做负功的重力大小相等方向相反的斥力，推动杠杆移动和减少重锤转动阻力所做功，因此可再提高节能效率20%以上。
【附图说明】
[0030]图1为本实用新型的结构不意图。
[0031 ]图2为现有抽油机运动受力情况示意图。
[0032]图中标号:
[0033]1、杠杆2、曲线靠模板3、重锤。
【具体实施方式】
[0034]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0035]如图1所示，一种节能装置，以主动轴O为中心，选用一定长杠杆I，两端分别固定质量为G的重锤3，使杠杆I中心线通过主动轴中心线相交互成90°角，以主动轴和杠杆I中心线相交点为原点O的平面直角坐标系表示，杠杆I的两端为重锤3，本装置在第IV象限加一曲线靠模板2，曲线靠模板2上端面为平面与OD直线相重合，右端面为一曲面，该曲面的断面曲线为渐开线或双曲线。
[0036]当主动轴带动两端固定有重锤3杠杆I转动同时在曲线靠模板2作用下杠杆I沿主动轴中心O由左端向右端移动。主动轴从0°转到90°时，杠杆I由垂直位置移到水平位置，重锤3的重力所作的功由负值2G转化成正值G，减少一部分外力所做的负功。主动轴由90°转到180°时，杠杆I并没有移动，重力G乘杠杆长L所做的功为正值。除减去剩余外力所做负功还多出部分正功。原因是重锤3以主动轴中心转动同时移动。重力由产生负值扭矩第四象限绕过产生负值扭矩的第三象限，直接转到产生正值扭矩的第二和第一象限，因此在势能转成动能产生重力做功过程，由于组合机构的作用，使所做正功大于负功，所以该机构具有节能的作用。
[0037]图2为现有抽油机运动受力情况示意图。现有抽油机结构是以主动轴O为中心，选用一定长杠杆L，其一端固定主动轴上并与轴线垂直90°，杠杆另端固定一定重量的重锤G，将其放在平面坐标系中，主动轴中心O与坐标系原点O相重合，当主动轴带动重锤转动时，重锤的重心运动轨迹与坐标系相交四点A、B、C、D并形成四个象限inmiv。交点A、C是重力做功的临界点，处在两点位置时，因重力永远垂直水平面，重心又和转动轴中心相重合，只有力而没有力矩不能对转动轴形成扭矩做功。
[0038]交点B、D是重锤产生重力和水平分力的大小变化的分界点。
[0039]在主动轴带动重锤转动360°—周后，经过了坐标系中四个象限ΙΠΙΠ?ν。
[0040]设主动轴转动方向为顺时针，重锤由A点经D点转C点，呈上升状态为储存势能过程，因此消耗主动轴外力所做功。即坐标系中第IV和第m象限，其重力和水平分力产生扭转力矩为负值。
[0041 ]扭矩计算公式:
[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]当重锤由C点经B点转到A点，呈下降状态，为释放势能过程，动能产生重力所做功抵消了主动轴外力所做功。即经过坐标系中第Π和第I象限，重力和水平分力产生扭转力矩为正值。
[0049]扭矩计算式为:
[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]综上可以看出，原有的结构在不考虑机构摩擦阻力时重力在IV和m象限做负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象限所做负功，因此重锤旋转机构本身是不能节省能源的，只是对外力做功进行调节和平衡作用。
【主权项】
1.一种节能装置，其特征在于:以主动轴O为中心，选用一定长杠杆(I)，两端分别固定质量为G的重锤(3)，使杠杆(I)中心线通过主动轴中心线相交互成90°角，以主动轴和杠杆(I)中心线相交点为原点O的平面直角坐标系表示，杠杆(I)的两端为重锤(3)，本装置在第IV象限加一曲线靠模板(2)，曲线靠模板(2)上端面为平面与OD直线相重合，右端面为一曲面。2.根据权利要求1所述的一种节能装置，其特征在于:所述的曲线靠模板(2)曲面的断面曲线为渐开线或双曲线。3.根据权利要求1所述的一种节能装置，其特征在于:当主动轴带动两端固定有重锤(3 )的杠杆(I)转动同时在曲线靠模板(2)作用下杠杆(I)沿主动轴中心O由左端向右端移动，主动轴从0°转到90°时，杠杆由垂直位置移到水平位置。
【文档编号】F03G3/00GK205533027SQ201620264292
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】许维翰, 许达, 许昌
【申请人】许维翰