Шківочний блок і поліспаст ушп-1 (“універсальний шківочний блок і поліспаст модель-1″)

1. Шківочний блок, що містить шківи й гнучкі елементи, який відрізняється тим, що він містить ведучу каретку 1, ведену каретку 2, проміжну каретку 3 і першу й другу нерухливі точки опори 4 і 5 і привідний шків 22, причому ведуча каретка 1, ведена каретка 2 і проміжна каретка 3 установлені співвісно, до складу ведучої каретки 1 входять жорстко з'єднані сполучною муфтою приймальний шків 6 і ведучий шків 7, до складу веденої каретки 2 входять жорстко з'єднані ведений шків 8 і шків відбору потужності 9, ведений шків 8 веденої каретки 2 розташований з боку ведучого шківа 7 ведучої каретки 1, до складу проміжної каретки 3 входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи 10 і 11 однакового радіуса, сполучна муфта проміжної каретки 3 проходить крізь ведену каретку 2, завдяки чому проміжна каретка 3 і ведена каретка 2 є концентричними, при цьому шківи 10 і 11 проміжної каретки 2 розташовуються по обидві сторони веденої каретки 2, відповідно з боку веденого шківа 8 і шківа відбору потужності 9, ведуча каретка 1 і проміжна каретка 3 установлені з можливістю вільного обертання, ведена каретка 2 установлена з можливістю вільного обертання щодо сполучної муфти проміжної каретки 3, на периферії веденого шківа 8 є хоча б одна жорстко закріплена щодо веденого шківа 8 рухлива точка опори у вигляді встановленої з можливістю вільного обертання каретки 14, вісь обертання якої паралельна осі обертання веденого шківа 8, до складу каретки 14, що є рухливою точкою опори, входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи 15 і 16 однакового радіуса, установлені відповідно навпроти ведучого шківа 7 ведучої каретки 1 і шківа 10 проміжної каретки 3, що розташована з боку веденого шківа 8, перша нерухлива точка опори 4 виконана у вигляді встановленої з можливістю вільного обертання 2 (19) 1 3 46836 4 каретки 4 і розташований з боку шківа відбору потужності 9 веденої каретки 2 шків 11 проміжної каретки 3, шків 20 другої нерухливої точки опори каретки 5 і приймальний шків 6 ведучої каретки 1, шків 21 другої нерухливої точки опори - каретки 5 і привідний шків 22, шків відбору потужності 9 веденої каретки 2 і шків агрегату 23 попарно з'єднані нескінченними (замкненими) гнучкими елементами. 2. Шківочний блок за п. 1, який відрізняється тим, що радіус веденого шківа 8 удвічі більше радіусів ведучого шківа 7 ведучої каретки 1 і привідного шківа 22 і вчетверо більше радіусів шківів 10 і 11 проміжної каретки 3 і приймального шківа 6 ведучої каретки 1. 3. Шківочний блок за п. 1 або за п. 2, який відрізняється тим, що нескінченні (замкнуті) гнучкі елементи виконані у вигляді техстропних ременів. 4. Шківочний блок за п. 1 або за п. 2, який відрізняється тим, що нескінченні (замкнуті) гнучкі елементи виконані у вигляді ланцюгів, а шківи виконані у вигляді зірочок. Корисна модель стосується машинобудування, зокрема, розділу поліспастів, і може бути використаною у верстатах, будівельних, транспортних і сільськогосподарських машинах, у вантажопідйомних механізмах і механізмах для передачі крутного моменту між валами, а також як складова частина пристроїв для одержання електричної енергії й механічної роботи. Відомий поліспаст, що містить шківи і канат, що їх обгинає (Політехнічний словник - М. Видавництво «Радянська енциклопедія», 1977, с.377). Однак відомий поліспаст не забезпечує виграшу в силі, відстані, потужності й механічній роботі без програшу в якомусь параметрі. Технічне завдання корисної моделі полягає в створенні шківочного блоку, у якому виграш у силі або відстані, потужності й механічній роботі досягається за рахунок передачі потужності з більшого радіуса на менший. Шківочний блок містить ведучу каретку, ведену каретку, проміжну каретку та першу й другу нерухливі точки опори. Ведуча каретка, ведена каретка й проміжна каретка співвісні. До складу ведучої каретки входять жорстко з'єднані сполучною муфтою приймальний шків і ведучий шків; до складу веденої каретки входять жорстко з'єднані ведений шків і шків відбору потужності; ведений шків веденої каретки розташований з боку ведучого шківа ведучої каретки; до складу проміжної каретки входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи однакового радіуса, сполучна муфта проміжної каретки проходить крізь ведену каретку, завдяки чому проміжна каретка й ведена каретка є концентричними, при цьому шківи проміжної каретки розташовуються по обидві сторони веденої каретки, відповідно з боку веденого шківа й шківа відбору потужності. Ведуча каретка й проміжна каретка встановлені з можливістю вільного обертання, ведена каретка встановлена з можливістю вільного обертання щодо сполучної муфти проміжної каретки. На периферії веденого шківа веденої каретки є хоча б одна жорстко закріплена щодо веденого шківа рухлива точка опори у вигляді встановленої з можливістю вільного обертання каретки, вісь обертання якої паралельна осі обертання веденого шківа; до складу каретки, що є рухливою точкою опори, входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи однакового радіуса, установлені відповідно навпроти ведучого шківа ведучої каретки й шківа проміжної каретки, що знаходиться з боку веденого шківа. Перша нерухлива точка опори виконана у вигляді встановленої з можливістю вільного обертання каретки, вісь обертання якої паралельна осі обертання ведучої каретки, веденої каретки й проміжної каретки; до складу каретки, що є першою нерухливою точкою опори входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи, що мають рівні радіуси, один із яких установлений напроти веденого шківа веденої каретки, а інший напроти шківа проміжної каретки, розташованого з боку шківа відбору потужності веденої каретки. Друга нерухлива точка опори виконана у вигляді встановленої з можливістю вільного обертання каретки, вісь обертання якої паралельна осі обертання ведучої каретки, веденої каретки й проміжної каретки; до складу каретки, що є другою нерухливою точкою опори, входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи, що мають рівні радіуси, один із яких установлений напроти приймального шківа ведучої каретки, а інший встановлений напроти привідного шківа, що розташований з боку приймального шківа ведучої каретки й вісь обертання якого паралельна вісі обертання каретки - другої нерухливої точки опори, таким чином, вісь обертання привідного шківа збігається з віссю обертання першої, другої й третьої кареток або паралельна осі обертання першої, другої й третьої кареток. Ведучий шків ведучої каретки і привідний шків мають рівні радіуси, приймальний шків ведучої каретки і шківи проміжної каретки мають рівні радіуси, радіус веденого шківа веденої каретки більше радіусів ведучого шківа ведучої каретки, привідного шківа, шківів проміжної каретки і приймального шківа ведучої каретки, радіус ведучого шківа ведучої каретки і радіус привідного шківа більше радіуса приймального шківа ведучої каретки і радіуса шківів проміжної каретки. Розташовані друг напроти друга шків каретки - рухливої точки опори й ведучий шків, шків каретки - рухливої точки опори й розташований з боку веденого шківа веденої каретки шків проміжної каретки, шків каретки - першої нерухливої точки опори й ведений шків веденої каретки, шків каретки - першої нерухливої точки опори й розташований з боку шківа відбору потужності веденої каретки шків проміжної каретки, шків каретки - другої нерухливої точки опори й приймальний шків ведучої каретки, шків каретки - другої нерух 5 ливої точки опори й привідний шків, шків відбору потужності веденої каретки й шків агрегату попарно з'єднані нескінченними (замкненими) гнучкими елементами. У варіанті радіус веденого шківа вдвічі більше радіуса ведучого шківа й учетверо більше радіуса шківів проміжної каретки й приймального шківа ведучої каретки. У варіанті радіус шківа відбору потужності вдвічі менший радіуса веденого шківа. На Фіг.1 представлена схема шківочного блоку, на Фіг.2 представлена схема передачі потужності в шківочному блоці, на Фіг.3-5 представлені схеми дії сил під час передачі потужності через точки опори. Шківочний блок містить ведучу каретку 1, ведену каретку 2, проміжну каретку 3 і дві нерухливі опори 4 і 5. До складу ведучої каретки 1 входять жорстко з'єднані сполучною муфтою приймальний шків 6 і ведучий шків 7; радіус ведучого шківа 7 удвічі більше радіуса приймального шківа 6. До складу веденої каретки 2 входять жорстко з'єднані ведений шків 8, розташований з боку ведучого шківа 7 ведучої каретки 1, і шків відбору потужності 9; радіус веденого шківа 8 удвічі більше радіуса ведучого шківа 7; розмір шківа відбору потужності 9 вибирається виходячи з технічної доцільності, зокрема, радіус шківа відбору потужності 9 може бути вдвічі менше радіуса веденого шківа 8. До складу проміжної каретки 3 входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи 10 I 11 однакового радіуса; радіуси шківів 10 і 11 учетверо менші радіуса веденого шківа 8 і відповідно можуть бути вдвічі менше радіуса шківа відбору потужності 9 і ведучого шківа 7 і дорівнюють радіусу приймального шківа 6; сполучна муфта проміжної каретки 3 проходить крізь ведену каретку 2, завдяки чому проміжна каретка 3 і ведена каретка 2 є концентричними, при цьому шківи 10 і 11 розташовуються по обидві сторони веденої каретки 2, відповідно з боку веденого шківа 8 і шківа відбору потужності 9. Ведуча каретка 1 і проміжна каретка 3 вільно посаджені на встановлений на станині (або на рамі) вал 12, так що ведуча каретка 1 і проміжна каретка 3 установлені з можливістю вільного обертання щодо вала 12. Ведена каретка 2 вільно посаджена на сполучну муфту проміжної каретки 3 з можливістю вільного обертання щодо сполучної муфти проміжної каретки 3. Установка ведучої каретки 1, веденої каретки 2 і проміжної каретки 3 з можливістю вільного обертання може бути здійснена за допомогою відомих засобів, наприклад, підшипників кочення, зокрема кулькових підшипників. На периферії веденого шківа 8 на жорстко встановлені на веденому шківі 8 осях 13, паралельних валу 12, установлені рухливі точки опори у вигляді встановлених з можливістю вільного обертання кареток 14, до складу яких входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи 15 і 16 однакового радіуса, установлені відповідно навпроти ведучого шківа 7 ведучої каретки 1 і шківа 10 проміжної каретки 3, що розташований з боку веденого 46836 6 шківа 8; один кінець кожної осі 13 жорстко закріплений на веденому диску 8, а інші кінці осей 13 з'єднані тягою 17, що опирається на сполучну втулку ведучої каретки 1; розмір шківів 15 і 16 на досягнення технічного результату не впливає й вибирається виходячи з технічної доцільності, при цьому відстань від осі обертання веденої каретки 2 до місця кріплення осі 13 на веденому шківі 8 у сумі з радіусом шківа 15 (або 16) дорівнює радіусу веденого шківа 8. Перша нерухлива точка опори 4 являє собою встановлену на станині (або на рамі) з можливістю вільного обертання відносно паралельної валу 12 осі каретку, до складу якої входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи 18 і 19, установлені відповідно напроти веденого шківа 8 веденої каретки 2 і шківа 11 проміжної каретки 3; шківи 18 і 19 мають рівні радіуси, їхній розмір на досягнення технічного результату не впливає й вибирається, виходячи з технічної доцільності. Друга нерухлива точка опори 5 являє собою встановлену на станині (або на рамі) з можливістю вільного обертання щодо паралельної валу 12 осі каретку, до складу якої входять жорстко з'єднані сполучною муфтою шківи 20 і 21, установлені відповідно напроти приймального шківа 6 ведучої каретки 1 і з'єднаного із установленим співвісно або паралельно валу 12 валом привідного двигуна (не показано) привідного шківа 22, розташованого з боку приймального шківа 7 першої каретки 1; площина обертання привідного шківа 22 паралельна площинам обертання всіх інших шківів шківочного блоку, зокрема, площині обертання ведучого шківа 6, внаслідок чого вісь обертання привідного шківа 22 паралельна осі обертання кареток 1, 2 і 3 або збігається з нею; шківи 20 і 21 мають рівні радіуси, їхній розмір на досягнення технічного результату не впливає й вибирається, виходячи з технічної доцільності; радіус привідного шківа 22 дорівнює радіусу ведучого шківа 7. Напроти шківа відбору потужності 9 веденої каретки 2 установлений шків агрегату 23, вісь обертання якого паралельна валу 12. Установка кареток з можливістю вільного обертання може бути здійснена за допомогою відомих засобів, наприклад, підшипників кочення, зокрема кулькових підшипників. Нескінченні (замкнені) гнучкі елементи - техстропні ремені - 24 попарно з'єднують розташовані один напроти одного шків 15 рухливої точки опори - каретки 14 і ведучий шків 7, шків 16 рухливої точки опори - каретки 14 і розташований з боку веденого шківа 8 веденої каретки 2 шків 10 проміжної каретки 3, шків 18 першої нерухливої точки опори каретки 4 і ведений шків 8 веденої каретки 2, шків 19 першої нерухливої точки опори - каретки 4 і розташований з боку шківа відбору потужності 9 веденої каретки 2 шків 11 проміжної каретки 3, шків 20 другої нерухливої точки опори - каретки 5 і приймальний шків 6 ведучої каретки 1, шків 21 другої нерухливої точки опори - каретки 5 і привідний шків 22, шків відбору потужності 9 веденої каретки 2 і шків агрегату 23. Шківи в шківочному блоці можуть бути замінені зірочками, тоді з'єднання буде ланцюгове, і відпо 7 відні шківи (зірочки) повинні бути з'єднані ланцюгами в якості нескінченних (замкнених) гнучких елементів. Під час роботи шківочного блоку відбувається передача обертання від вала привідного двигуна через привідний шків 22 і з'єднані нескінченними гнучкими елементами техстропними ременями або ланцюгами) шківи (або зірочки - у випадку ланцюгового з'єднання) шківу агрегату 23, з'єднаному з валом агрегату-споживача. Схема передачі потужності в шківочному блоці представлена на Фіг.2. Виграш у силі або відстані, потужності й механічній роботі досягається в пропонованому шківочному блоці за рахунок передачі потужності з більшого радіуса на менший і залежить від взаємного співвідношення розмірів (радіусів) шківів. Передача потужності здійснюється в такий спосіб (Фіг.2). Припустимо, що для обертання вала агрегату-споживача (наприклад, генератора) на веденому шківі 8 радіусом R потрібна сила Р. Силу Р на ведений шків 8 через нерухливу точку опори 4 передають зі шківа 11 з радіусом R/4. Цей шків (у цьому випадку проміжний) через шків 10 і рухливу точку опори (каретка 14) на веденому шківі 8 з'єднаний із ведучим шківом 7 з радіусом R/2. Зі шківа 7 передається вдвічі менша сила - Р/2, оскільки радіус удвічі більше. На шківі 6 з радіусом R/4, що належить ведучій каретці 1, сила буде вдвічі більшою, тобто Р. Шків 6 з радіусом R/4 з'єднаний із привідним шківом 22 з радіусом R/2. Ведуча каретка шківів 1 обертається у два рази швидше, ніж привідний шків 22, що дає виграш у відстані без програшу в силі. Якщо привідний шків 22 з радіусом R/2 через з'єднані нескінченними гнучкими елементами шківи з'єднаний з веденим шківом 8 з радіусом R, то виходить виграш у відстані без програшу в силі. Ведений шків 8 і привідний шків 22 мають рівні кутові швидкості. Шківочний блок за даною схемою дає виграш у силі або відстані, потужності й роботі у два рази. Для того щоб одержати виграш у силі або відстані, потужності й механічний роботі, використані 46836 8 наступні три прийоми (отримані технічні результати): - взаємодія сил через першу нерухливу опору 4: під час передачі потужності на ведений шків 8 зі шків 11 проміжної каретки 2 виходить нерівність крутних моментів при рівних силах P·R=P·(R/4)-4 з виграшем у крутному моменті в 4 рази пропорційно співвідношенню радіусів веденого шківа 8 і шківа 11 (Фіг.3); - взаємодія сил через рухливу опору, розташовану на веденому шківі 8 (каретка 14): під час передачі потужності на шків 10 проміжної каретки 2 із ведучого шківа 7 з радіусом R/2 крутні моменти рівні з виграшем у силі у два рази пропорційно співвідношенню радіусів ведучого шківа 7 і шківа 10 (Фіг.4); - взаємодія сил через другу нерухливу опору 5: під час передачі потужності на приймальний шків 6 з радіусом R/4 із привідного шківа 22 з радіусом R/2: взаємодіючі сили рівні, крутні моменти виражені нерівністю з виграшем у швидкості обертання ведучої каретки 1, що дає виграш у лінійній швидкості й відстані в два рази без програшу в силі (Фіг.5). Шківочний блок призначений для одержання виграшу у фізичній силі без програшу у відстані або навпаки, або для виграшу в силі й відстані одночасно й для виграшу в потужності й механічній роботі. При послідовному з'єднанні двох і більше шківочних блоків шків відбору потужності (9) попереднього блоку (при відліку від привідного двигуна) стає привідним шківом (22) для наступного блоку. Два або кілька послідовно з'єднаних шківочних блоки утворюють поліспаст. Поліспаст дає виграш у роботі в кілька разів. Система поліспастів відповідно дає виграш у роботі нескінченно. Шківочний блок може бути використаний як підйомний механізм або редуктор, а також як генератор потужності в будь-якій галузі промисловості. 9 46836 10 11 Комп’ютерна верстка А. Рябко 46836 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601