專利名稱：缸內變偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種方向不變離心合力的制造機器及應用，屬推進器技術領域。
發(fā)明專利“可調偏心距制力器及其應用”(專利申請?zhí)?0114417.0)，經(jīng)試驗未達到預期目的。原因是在結構方面存在某些缺陷。該缺陷是雙輪轉子兩個滾輪在缸內作變偏心旋轉時同時壓壁，兩個滾輪即兩個質點同時存在不同方向的徑向加速度。制力器是針對現(xiàn)有雙軸慣性激振器的缺點而研制的?，F(xiàn)有雙軸慣性激振器的離心合力是一種正弦波動力，波形的正半波與負半波峰值相等，方向相反，所以不能用作拖拉機、汽車、推土機、裝載機、坦克等常用行駛機械的推進器或助推器。由于雙軸慣性激振器的偏心塊偏心半徑較大而轉速較低，所以起動力矩較大，起動與停機過程在低轉速范圍有共振現(xiàn)象。
直升飛機的旋翼是以空氣作為制力介質，通過動能轉換產(chǎn)生升力?？諝獾拿芏仁欠浅Ｎ⑿〉?，這是用空氣作為制力介質的嚴重缺陷。用空氣作為制力介質，需要設計面積很大的旋翼或機翼，這是限制飛機在公路上行駛的障礙。制力器可以用鎢制造雙輪轉子，鎢的密度是19.6，密度居金屬第二位。用鎢作為制方介質產(chǎn)生升力或推進力的制力器，其外形尺寸(所占用的空間)及重量都很小。發(fā)明人認為，制力器的最大應用在航空工程。用制力器作為推進器，可把陸地上、海上和空中的交通運輸機械作綜合設計，形成一種多功能交通運輸機械產(chǎn)品。制力器第二方面的應用是行駛機械用制力器推進代替摩擦力推進，用工程塑料制造行駛機械及用制力器調節(jié)輪壓，可減小或消除滾動阻力，從而達到節(jié)能目的，并提高行駛機械的越野性能，適應在附著系數(shù)(摩擦系數(shù))很小的地面上行駛。行駛機械用摩擦力推進的缺點是推進力與自重有關，所以不能用工程塑料制造，而自重是產(chǎn)生滾動阻力的根源?，F(xiàn)代載重汽車自重與載重幾乎相同。拖拉機的滾動阻力全部由自重決定。所以，自重引起的滾動阻力所占的比重是巨大的，尤其是拖拉機與工程機械。載重汽車在空車狀態(tài)時，滾動阻力全部由自重產(chǎn)生。減小行駛機械自重是節(jié)能重大措施。用制力器調節(jié)輪壓，也可減小滾動阻力。當輪壓為零時，行駛機械處于臨介懸浮行駛狀態(tài)，實現(xiàn)無輪轍行駛，滾動阻力為零。當制力器升力大于行駛機械輪壓，行駛機械可進入懸浮狀態(tài)，屬航空工程技術問題。制力器第三方面的應用是在工程機械工作機構方面。使用制力器的工程機械可以做到一機多能；用工程塑料制造減小自重及調節(jié)輪壓，達到節(jié)能目的。例如，用制力器可制造塑料壓路推土兩用機、制力推壓鉆桿塑料汽車式廻轉鉆機、制力推進塑料隧洞掘進機、制力提升纜索起重機及可調輪壓制力助推靜力沉樁機等等。制力器每一項應用都是一項發(fā)明，具體應用有待開發(fā)研究。
本發(fā)明的目的是提供一種缸內變偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器，它能克服可調偏心距制力器的結構缺陷，保持可調偏心距制力器與雙軸慣性激振器相比的優(yōu)點。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，在原可調偏心距制力器的基礎上(1)用轉子端板代替原可調偏心距制力器的旋轉滑架。取消安裝在旋轉滑架的滑塊。(2)雙滾輪安裝在轉子端板直徑線的兩端。位于雙滾輪中央在轉子端板設矩形內孔，驅動轉子矩形轉軸穿過此孔安裝。(3)驅動轉子矩形轉軸旋轉時，此轉軸與轉子端板可以相對滑動，使雙輪轉子中心相對轉軸轉動中心產(chǎn)生偏心距。雙滾輪在缸筒內壁產(chǎn)生交替單輪壓壁的旋滾運動。(4)兩滾輪中心距由缸筒中心與轉動中心的最大偏心距確定，這是一個關鍵的結構參數(shù)。如何確定兩滾輪中心距，在結合附圖對發(fā)明進一步說明時再作詳細介紹。(5)在制力機架上設有調節(jié)缸筒中心與旋轉中心距離(即偏心距)的液壓機構。
根據(jù)制力的要求，制力器有四缸和雙缸方案。四缸產(chǎn)生方向不變而大小微波動(用園形缸筒)或無波動(用非園形缸筒)的離心合力。雙缸產(chǎn)生方向不變而大小波動的離心合力，離心合力從零到最大變化。此波動力的波形曲線只有正半波，沒有負半波，與雙軸慣性激振器的波形不同。雙軸慣性激振器有正半波和負半波，即離心合力方向交替發(fā)生變化。
通過調節(jié)缸筒中心與轉動中心的偏心距，可以調節(jié)離心合力的大小，相當汽車變速器作用。但偏心距調節(jié)應在最大值到最大值一半之間進行。因為在小偏心距運轉，兩滾輪交替壓壁時有較大的滾輪離壁間隙，發(fā)生滾輪對缸筒內壁微沖擊。
采用上述發(fā)明的制力器，可克服可調偏心距制力器的缺陷，并保持可調偏心距制力器與雙軸慣性激振器相比的優(yōu)點。
下面結合附圖，對本發(fā)明作進一步說明。


圖1是缸內變偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器剖視圖。
圖2是圖1沿A-A剖視圖。
圖3是圖2沿B-B剖視圖。
圖4是雙向調節(jié)偏心距雙缸制力器剖視圖。
圖5是雙輪轉子剖視圖。
圖6是圖5沿C-C剖視圖。
圖7是雙缸制力器離心合力Py與旋轉角α關系曲線圖。
圖8是四缸制力器離心合力Py與旋轉角α關系曲線圖。
圖9是可調輪壓制力助推超級越野塑料坦克示意圖。
圖10是制力推壓與提升鉆桿塑料汽車式廻轉鉆機示意圖。
附圖所示1、1#雙輪轉子；2、2#雙輪轉子；3、3#雙輪轉子；4、4#雙輪轉子；5、四缸筒體；6、彈簧機構；7、驅動轉子矩形轉軸；8、4#轉子正時齒輪；9、2#轉子正時齒輪；10、2#轉子輸入傳動齒輪；11、輸入傳動軸；12、輸入傳動軸齒輪；13、1#轉子輸入傳動齒輪；14、齒輪室蓋；15、1#轉子正時齒輪；16、3#轉子正時齒輪；17、后軸承座板；18、調節(jié)偏心距液壓機構；19、制力機架撐板；20、前軸承座板；21、機殼蓋板；22、雙缸筒體；23、轉子端板；24、滾輪；25、構造撐桿；26、轉子端板中央矩形內孔；27、坦克車體；28、前垂直力制力器(2臺)；29、前水平力制力器(2臺)；30、后水平力制力器(2臺)；31、后垂直力制力器(2臺)；32、汽車車體；33、滑架升降油缸；34、廻轉式鉆頭；35、鉆桿；36、滑架；37、鉆桿廻轉機構；38、推壓與提升鉆桿制力器。
參照圖1、圖2及圖3，由四缸筒體5及制力機架撐板19組成制力機架。由彈簧機構6、齒輪室蓋14、后軸承座板17、調節(jié)偏心距液壓機構18、制力機架撐板19、前軸承座板20及機殼蓋板21組成制力器機殼。在制力器機殼內安裝四條驅動轉子矩形轉軸7和一條輸入傳動軸11。在四條驅動轉子矩形轉軸7分別安裝1#雙輪轉子1、2#雙輪轉子2、3#雙輪轉子3及4#雙輪轉子4。在齒輪室蓋14內安裝4#轉子正時齒輪8、2#轉子正時齒輪9、2#轉子輸入傳動齒輪10、輸入傳動軸齒輪12、1#轉子輸入傳動齒輪13、1#轉子正時齒輪15及3#轉子正時齒輪16等七個齒輪傳動機構。圖1與圖4是制力器相同位置剖視圖。圖1是單向調節(jié)偏心距方案，圖4是雙向調節(jié)偏心距方案。單向調節(jié)偏心距方案是彈簧回程柱塞式液壓機構；雙向調節(jié)偏心距方案是雙柱塞式液壓機構。
參照圖5及圖6，雙輪轉子由轉子端板23、滾輪24及構造撐桿25三種零件組成。原可調偏心距制力器的旋轉滑架改為本發(fā)明的轉子端板23。雙滾輪24布置在轉子端板23的直徑線兩端，在此直徑線中央設置轉子端板中央矩形內孔26。參照圖1或圖4，驅動轉子矩形轉軸7穿過轉子端板中央矩形內孔26安裝。驅動轉子矩形轉軸7旋轉時，轉軸7與轉子端板23可以相對滑動，使雙輪轉子1、2、3與4中心相對轉軸7轉動中心產(chǎn)生偏心距。雙滾輪24在四缸筒體5的缸筒內壁產(chǎn)生交替單輪壓壁的旋滾運動。雙輪轉子1、2、3與4的離心力通過四缸筒體5傳到制力器機殼，由制力器機殼地腳螺栓傳到與制力器連接的制力器載體(如行駛機械)。
根據(jù)制力要求，制力器有雙缸與四缸兩種方案，參見圖4與圖1所示，1#雙輪轉子1與3#雙輪轉子3組成1#雙缸制力器；2#雙輪轉子2與4#雙輪轉子4組成2#雙缸制力器。1#雙缸制力器與2#雙缸制力器組成四缸制力器。上述1#雙缸制力器與2#雙缸制力器的滾輪24安裝相位角相差90°，其目的是運用力學迭加原理使離心合力無波動或微波動。雙缸制力器產(chǎn)生的離心合力Py隨轉子轉角α的變化規(guī)律如圖7所示，離心合力Py方向不變，大小從零到最大值周期變化，周期角度為180°，即一轉發(fā)生兩次變化。波形曲線只有正半波，沒有負半波。四缸制力器產(chǎn)生的離心合力Py隨轉子轉角α的變化規(guī)律如圖8所示，離心合力Py方向不變，大小微波動(缸筒內壁曲線為圓形)或無波動(缸筒內壁曲線為非圓形)。微波動波形曲線的周期角度為90°，即一轉發(fā)生四次變化。
兩滾輪24中心距是本發(fā)明的一個關鍵性結構參數(shù)，如何確定下面作詳細介紹，并分析本發(fā)明關鍵技術雙輪轉子交替單輪壓壁。經(jīng)數(shù)學分析，兩滾輪中心距由下式確定L=(D-d)2-4E2]]>
式中L為兩滾輪中心距(mm)；D為缸筒內徑(mm)；d為滾輪直徑(mm)；E為缸筒中心與轉軸轉動中心最大偏心距(mm)。
由此可見，L小于D-d，這是本發(fā)明實現(xiàn)雙輪轉子交替單輪壓壁的原理。通過轉軸7的轉動中心作OXY直角坐標系，Y軸正向如圖1和圖4所示。由雙輪轉子變偏心旋轉運動數(shù)學分析獲得如下結果以X坐標軸為界線，在+Y方向180°滾輪壓壁；在-Y方向180°滾輪脫離缸筒內壁。雙滾輪在X坐標軸是雙輪轉子偏心距為零時刻，離心力為零，沒有離心力作用于缸筒內壁。雙滾輪在X坐標軸是雙滾輪交替壓壁轉換時刻。雙滾輪在Y坐標軸是雙輪轉子偏心距達最大值時刻，同時發(fā)生滾輪離壁最大間隙△為△＝(D-d)-L通過調節(jié)缸筒中心與轉動中心的偏心距E，可以調節(jié)離心合力Py大小，單向調節(jié)偏心距方案調節(jié)范圍在E到1/2E之間，雙向調節(jié)偏心距方案調節(jié)范圍在E到1/2E與-E到-1/2E之間。從E到-E調節(jié)應在停機后進行。制力器在小偏心距情況下運轉，兩滾輪交替轉換時刻存在過大的滾輪離壁間隙，在交替轉換過程發(fā)生滾輪微沖擊缸筒內壁，加快滾輪與缸筒磨損。
參照圖9，可調輪壓制力助推超級越野塑料坦克的設計原理，首先要用塑料制造坦克，盡量減輕自重。用塑料制造坦克已有報道。為了達到超級越野目的，在坦克車體27左右兩側安裝可聯(lián)軸的前垂直力制力器28、前水平力制力器29、后水平力制力器30及后垂直力制力器31。超級越野的概念是可以爬陡坡，可以在沼澤地行駛，可以跨越河谷及路障。爬陡坡時，前垂直制力器28制力向下，后垂直力制力器31制力向上，形成抗傾覆力矩。如制造相反力矩可以下陡坡。用制造抗傾覆力矩解決翻車問題。在沼澤地行駛時，前垂直力制力器28與后垂直力制力器31同時向上制力，調節(jié)輪壓為零，使坦克實現(xiàn)附面推進?？缭胶庸燃奥氛蠒r，前垂直力制力器28與后垂直力制力器31同時向上制力，使升力略大于自重，使坦克實現(xiàn)短距離慣性懸浮行駛。如何進一步達到自由航空的目的，尚需解決有關技術問題。
參照圖10，制力推壓與提升鉆桿塑料汽車式廻轉鉆機的結構原理是用制力器38對鉆桿35推壓與提升。制力器38與鉆桿35連接為一整體，同在滑架36軌道上移動。制力器38既可產(chǎn)生升力，也可產(chǎn)生壓力。
權利要求
1.由可調偏心距制力器及其應用改進而成的缸內變偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器及應用，其特征是a、雙輪轉子由轉子端板23、滾輪24及構造撐桿25組成，位于安裝雙滾輪24的直徑線中央設轉子端板中央矩形內孔26，b、驅動轉子矩形轉軸7穿過轉子端板中央矩形內孔26安裝，驅動雙輪轉子作變偏心旋轉，c、驅動轉子矩形轉軸7的轉動中心與缸筒中心有偏心距E，雙滾輪24在缸筒內產(chǎn)生交替單輪壓壁的旋滾運動，
2.根據(jù)權利要求1所述的缸內變偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器及應用，其特征在于，用彈簧機構6與柱塞液壓機構18或雙柱塞液壓機構調節(jié)偏心距E大小。
3.根據(jù)權利要求1所述的缸內交偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器及應用，其特征在于，根據(jù)制力要求，制力器有雙缸與四缸兩種形式，雙缸產(chǎn)生離心合力方向不變的波動力，四缸產(chǎn)生離心合力方向不變的微波動力(用園形缸筒)或無波動力(用非園形缸筒)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種缸內變偏心旋轉的雙輪轉子交替單輪壓壁制力器及應用，屬推進器技術領域。為克服“可調偏心距制力器及其應用”(申請?zhí)?0114417.0)的缺陷而提出本發(fā)明。制力器用鎢合金作為制力介質與飛機旋翼或機翼用空氣作為制力介質相比，由于密度大獲得外形尺寸小，可在公路使用；行駛機械用制力器推進代替摩擦力推進或用于調節(jié)輪壓，并用塑料制造，可達到減小或消除滾動阻力，獲得節(jié)能；用制力器制造抗傾覆力矩提高行駛機械越野性能，并使工程機械一機多能與體積小重量輕。
文檔編號F03G3/00GK1470765SQ0314517
公開日2004年1月28日 申請日期2003年7月1日 優(yōu)先權日2003年7月1日
發(fā)明者梁剛, 梁劍鋒, 常玉, 梁劍銳, 梁 剛 申請人:梁劍銳