專利名稱：平衡力分離利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種機械裝置，具體地說是一種分離平衡力的裝置。
本實用新型是把裝有壓氣塞的現(xiàn)有活塞裝置和一個裝有三個活塞的三通管結(jié)合在一起，組成一個機械裝置。本實用新型的目的是提供一種通過對一對平衡力的分離，而增加人的機械效率的機械裝置。本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)圓筒形缸內(nèi)裝一壓氣塞和一活塞，壓氣塞和活塞之間是常壓空氣，活塞上焊的拉桿從壓氣塞孔中穿過，人可以通過拉桿使活塞往返直線運動，壓氣塞上焊的阻動桿可與地面產(chǎn)生作用來阻止壓氣塞向后移動。缸上固定著一根主動活塞桿，桿上的主動活塞裝在三通管中一根向前開口的粗管內(nèi)，向后開口的粗管內(nèi)裝著阻動活塞，阻動活塞桿可與地面產(chǎn)生作用，它阻止阻動活塞向后移動。
向后開口的細管內(nèi)裝著功活塞，功活塞桿可與拉桿產(chǎn)生作用。
缸上裝有一齒牙，運動體上固定著齒條，齒牙可在齒條上滑動，也可與齒條嚙合，也可與齒條分離。
缸上有排氣閥門，當活塞裝進缸內(nèi)時，使活塞的頂部和缸蓋緊密貼合，缸內(nèi)空氣便由排氣閥門全部排出，然后封死閥門，這樣，活塞的頂部和缸蓋之間就沒有大氣壓力的作用。缸外，大氣對缸蓋的壓力和大氣對活塞的壓力，壓得缸蓋和活塞緊緊地貼在一起，這兩個力大小相等，方向相反，作用在一條直線上，是一對平衡力。
本實用新型的工作原理，以該裝置作為車子推進器為例，這個裝置中，只有三通管和齒條是固定在車上的，其它各部件都可以在車上移動，站在車上的人用手向后拉拉桿，手的作用力就通過拉桿作用到活塞上，方向向后，使活塞向后移動。同時，腳給車子的作用力方向向前，小車向前移動。腳給車子的向前的推力與手給活塞的向后拉力，大小相等，方向相反。
手拉活塞向后移動時，活塞就壓縮了缸內(nèi)空氣。活塞就趨向于脫離缸蓋，這就使活塞上、缸蓋上的一對平衡的大氣壓力分離，缸蓋就失去了活塞對它的作用力，受力不平衡，跟著也產(chǎn)生移動，方向向后。缸的移動，就帶動了固定在缸上的主動活塞桿和主動活塞移動。主動活塞移動，三通管內(nèi)液體受到擠壓，受到擠壓的液體給三通管向前的推力，推著三通管帶著小車向前移動；給功活塞向后推力，功活塞桿向后移動而與拉桿發(fā)生作用，通過拉桿向缸內(nèi)活塞施力，使缸內(nèi)活塞受到的向后拉力增加。缸內(nèi)活塞受到向后拉力的增加，活塞給缸蓋向前的作用力進一步減少，缸蓋通過主活塞桿給主活塞的向后推力進一步增加，三通管內(nèi)液體壓強進一步增大，三通管內(nèi)增大壓強的液體給三通管(小車)向前的推力跟著增大，給功活塞向后的推力也跟著增大，于是，缸內(nèi)活塞受到的向后拉力更加增大，導致缸蓋給主活塞的推力又更加增大，如此發(fā)生下去。
如果功活塞面積為S1，主活塞面積為S，人的作用力為P，裝置分離利用平衡力的過程可用附表一來表示。從表中可以看出，功活塞的面積比主活塞的面積數(shù)值越大，車子獲得的推力越大，推力移動的距離越小。功活塞的面積比主活塞的面積數(shù)值越小，車子獲得的推力越小，推力移動的距離則越大。當S1／S＝1時，裝置可以把大氣對活塞對缸蓋的一對平衡力全部分離完，在這種情況下，裝置第一次做功時小車得不到向前移動的能量，但裝置第二次做功時，小車獲得的能量將等于大氣對缸內(nèi)活塞的壓力乘缸內(nèi)活塞移動的距離，這種情況下應(yīng)盡量增大缸內(nèi)活塞的面積。當S1／S＝0.5時，裝置分離利用大氣壓力的數(shù)值，最大只能等于人施在缸內(nèi)活塞上力的數(shù)值。
當缸內(nèi)空氣不能再被壓縮，缸內(nèi)活塞便停止移動時，裝置第一次做功結(jié)束。這時人停止向活塞施力，缸內(nèi)壓縮空氣便立即推著活塞帶動缸向前移動，缸上齒牙與齒條嚙合，所以壓縮空氣便推動小車向前移動。當缸內(nèi)壓縮空氣的能量釋放完，裝置的第二次做功結(jié)束。
從上面敘述中可以說明，人向活塞施一次力，裝置可以做兩次功，兩次功為一個循環(huán)。裝置第二次做功結(jié)束，就完成了一個循環(huán)，為了下一個循環(huán)，必須消耗人力使缸、塞、阻動桿返回在車上原來的位置?；钊?、缸在返回時，活塞和缸蓋之間又緊密貼合，大氣對活塞和缸蓋的壓力又是一對平衡力，它們返回消耗的功，只是與它們本身質(zhì)量和摩擦力有關(guān)。與大氣壓力無關(guān)。缸在返回時，齒牙與齒條分離。
本實用新型的優(yōu)點在于利用大氣壓力，提高人的機械效率。假如不利用裝置人做的都是有效功，人的機械效率為1，利用裝置時，人的機械效率為(腳推小車做功＋液體推小車做功＋壓縮空氣推小車做功)/(腳推小車＋手拉活塞＋裝置往返摩擦耗功和慣性消耗功)做功 做功當S1／S＝0.5時，由于沒有必要把缸內(nèi)活塞做的很大，所以，裝置質(zhì)量輕，加上裝置結(jié)構(gòu)簡單，滑潤可以降低摩擦損耗，所以，裝置在作往返移動和摩擦中損耗掉的功能與裝置利用大氣壓力做的功相比是很小的。這樣，上面的比值就大于1而小于2。當S1／S＝1，時，因腳推小車做的功與三通管內(nèi)液體推小車做的功都為0，所以，上面比式應(yīng)寫為(壓縮空氣推小車做的功)/(腳推小車＋手拉活塞＋裝置往返摩擦耗功和慣性耗功)做功 做功由于這種情況下可以盡量增大缸內(nèi)活塞面積，而使裝置質(zhì)量增大，摩擦力也隨著增大，所以，比式的值就由缸內(nèi)活塞面積，缸、塞的重量和它們的摩擦力來決定。
該裝置可以作為地面上固定機械的增能裝置，在特定的路面上可以作為車子的推進器。在阻動桿末端裝上阻動片也可以利用為船的推進器。
附圖
一是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
1、地面固定物2、壓氣塞阻動桿3、拉桿4、功活塞桿5、阻活塞桿6、細管7、粗管8、液體9、運動體10、主活塞桿11、壓氣塞12、拉桿孔13、空氣14、運動體輪15、齒條16、支撐輪17、齒牙18、缸19、缸蓋20、活塞21、排氣閥門22、主活塞23、功活塞24、阻活塞實施例以本實用新型作為小車推進器為例，結(jié)合附圖一和附圖二(附圖一是本裝置的剖面圖)中的圖A、圖B、圖C、圖D、圖E(附圖二是裝置做功時分離利用平衡力過程的示意圖)，詳細說明依據(jù)本實用新型提出的具體裝置的細節(jié)及工作情況。
圓筒形的缸18內(nèi)裝一活塞20和一壓氣塞11，活塞上焊著拉桿3，拉桿3從拉桿孔12中穿過，壓氣塞11上焊著阻動桿2，阻動桿2與地面固定物1接觸，缸18上焊著主活塞桿10，主活塞22裝在三通管向前開口的粗管7內(nèi)，阻活塞桿5與地面固定物1接觸，阻活塞24裝在三通管向后開口的粗管7內(nèi)，功活塞桿4與拉桿3接觸，功活塞23裝在三通管向后開口的細管6內(nèi)，三通管固定在小車9上，支撐輪14與小車9接觸，齒牙17與齒條15嚙合，缸蓋19上有排氣閥門21，缸內(nèi)壓氣塞11與活塞20之間有空氣13，三通管內(nèi)有液體8，小車9裝在滾動輪16上，主活塞22面積是0.4平方厘米，功活塞23面積是0.2平方厘米，人的拉力是1千克，缸內(nèi)活塞20面積是2平方厘米，大氣對活塞20向右的壓力－F，｜－F｜＝2千克，大氣對缸蓋19向左壓力F(與活塞對應(yīng)部分)，F(xiàn)＝2千克，活塞20向左移動0.1米(相對地面)。
附圖中的圖A表明活塞20沒有受到人的拉力，活塞20與缸蓋19緊密貼合，閥門21被封死，壓氣塞11與活塞20之間是常壓空氣，阻活塞桿5、壓氣塞阻動桿2都與地面固定物1接觸。
附圖二中圖B表明活塞20受到站在車上人手向右拉力P，P是1千克，活塞20此時(t1)受到的合力是P＋F－F＝1＋2－2＝1千克(因為在開始瞬間缸內(nèi)空氣被壓縮很少，所以忽略壓縮空氣對上式數(shù)值的影響，上式中也排除了摩擦力的影響)，方向指向左，活塞20向左移動。人腳同時以1千克向右的力作用在小車上。由于活塞20向左移動，那么，活塞20給缸蓋19向右的作用力是P－F＝1－2＝－1千克，缸蓋19受到的合力是－1＋F＝－1＋2＝1千克，方向向左，缸蓋19向左移動，缸蓋上齒牙在齒條上向左滑動、缸蓋19帶動主活塞桿10和主活塞22一起向左移動，主活塞22便對粗管7內(nèi)的液體產(chǎn)生1千克的推壓力。阻活塞24經(jīng)阻活塞桿5受到地面固定物1無限大的向右作用力，所以阻活塞24不會向左移動。受壓液體8只能產(chǎn)生兩個作用①推著三通管帶動小車向右移動，推力＝0.2／0.4×1千克＝0.5千克；②推著功活塞向左移動，推力＝0.2／0.4×1千克＝0.5千克，這個力通過功活塞桿4、拉桿3作用到活塞20上。小車受到向右的總推力是腳推力＋液壓推力＝1＋0.5＝1.5千克。
附圖二中的圖C表明(t2)活塞20受到的合力是P＋0.5－F＋1＝1＋0.5－2＋1＝0.5千克，方向向左，活塞20繼續(xù)向左移動?；钊?0給缸蓋19的作用力為P＋0.5－F＝－0.5千克，方向向右。缸蓋19受到的合力是－0.5＋F＝1.5千克，方向向左，缸蓋19繼續(xù)向左移動，缸蓋上齒牙在齒條上繼續(xù)向左滑動，缸蓋19給主活塞22的推力是1.5千克，方向向左，液體8壓強增大，液體給小車向右的推力為0.2／0.4×1.5＝0.75千克；液體通過功活塞23、功活塞桿4、拉桿3給活塞20向后的拉力為0.2／0.4×1.5＝0.75千克，小車受到向右的總推力為腳的推力＋液體推力＝1＋0.75＝1.75千克。
如果不利用裝置，人可以站在車上直接用手推地面固定物，手的推力是1千克，小車從腳上獲得向右移動的動力也是1千克。從上面敘述中知道，利用了裝置，手拉活塞20的力是1千克。小車獲得向右移動的動力就大于1千克。這說明裝置有增力效能。
附圖二中的圖D表明(tn)缸蓋上大氣的壓力，通過缸蓋19、主活塞桿10、主活塞22，有2千克作用到液體8上，主活塞22對液體8的壓力不會再增加了，如表二表示。
以地面為參照，活塞向左移動了0.1米，腳和液體推小車向右移動了0.1米，小車獲得的功能是
(人力＋液體力)×(人力和液壓力移動的距離)＝(1千克＋1千克)×0.1米＝0.2千克米。這就是裝置的第一次做功。在第一次做功中人力做的無效功是人力×活塞20移動的距離＝1千克×0.1米＝0.1千克米。實際也并不是無效功，它在裝置第二次做功中就轉(zhuǎn)變成有效功。在第一次做功這段時間內(nèi)，阻活塞24、壓氣塞11未移動，活塞20、拉桿3、功活塞桿4、功活塞23、主活塞22、主活塞桿10、缸蓋19、齒牙17都向左移動，齒條、三通管、小車及車上的人都向右移動。
附圖二中圖E表明人不向活塞20施力，除了壓氣塞11和壓氣塞阻動桿2外，小車和車上一切部件均被壓縮空氣推向右移動，這時，齒牙17和齒條15是嚙合的，壓縮空氣推向小車右移動0.1米，壓縮空氣做的功是2千克×0.1米＝0.2千克米，這是裝置的第二次做功。在第二次做功中，三通管內(nèi)液體壓強恢復常壓，小車受到的總功能是第一次獲得的功能＋第二次獲得的功能＝0.2千克米＋0.2千克米＝0.4千克米。如果不利用裝置，小車獲得的功能就是人力做的總功，即腳推小車向右移動做的功和手拉活塞向左移動做的功的和。1千克×0.1米＋1千克米×0.1米＝0.2千克米。
(利用裝置小車獲得的功能)/(不利用裝置小車獲得的功能) ＝ (0.4千克米)/(0.2千克米) ＝2從此式中可以看出，利用裝置有明顯的增功能效果。

表2.第一次做功時分離利用平衡力過程表(忽略摩擦力、壓縮空氣力的影響)
權(quán)利要求1.一種平衡力分離利用裝置，其特征在于圓筒形的缸內(nèi)裝一壓氣塞和一活塞，壓氣塞上焊著阻動桿，活塞上焊著拉桿，拉桿從壓氣塞的孔中穿過，缸蓋上有排氣閥門，缸上固定著一根主動活塞桿，此桿上的活塞裝在三通管中一根向前開口的粗管內(nèi)，向后開口的粗管內(nèi)裝著阻動活塞，阻動活塞桿可與地面固定物產(chǎn)生作用，向后開口的細管內(nèi)裝著功活塞，功活塞桿可與拉桿產(chǎn)生作用，缸上裝有齒牙，運動體上固定著齒條。
專利摘要本實用新型是一種分離平衡力的裝置。把現(xiàn)有的活塞裝置內(nèi)裝進一個壓氣塞和一個裝有三個活塞的三通管結(jié)合在一起，利用大氣壓力，提高人的機械效率，本裝置結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，可利用為地面上固定機械的增能裝置，也可作為車、船的推進器。
文檔編號F03G5/00GK2114040SQ9121842
公開日1992年8月26日 申請日期1991年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月14日
發(fā)明者張前標 申請人:張前標