双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导

技术领域

本发明：双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导，涉及的是 解决目前全球性的不可再生能源缺乏危机和近代滥采滥用不可再生能源造成我们的地球大自 然无法调节守恒其散发的“热污染”，使地球趋暖形态恶性循环问题。本发明双轮同转重力连 续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导的出现，发明人认为，在人类延续、健康发展的进 程中，在如何运用自然界里的可再生能源，在怎样才能和大自然和谐相处，在使人类具有可 持续性的科学发展观问题上，将起着一个划时代明晰的里程碑起点作用。

背景技术

利用地球重力能源是人类梦寐以求的，奠基人类科学大厦的完美古典物理学， 对这自然环境里的的重力，并没有视之可以连续输出的能量，本发明双轮同转重力连续产生 转矩能的方法及转矩增量数理推导利用《重力风力交互作用的发电装置》(申请号 200910025712.8，2009-8-5公开)的发明专利技术为背景技术。

发明内容

本双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导的专利申请，利用 《重力风力交互作用的发电装置》(申请号200910025712.8，2009-8-5公开)专利技术的延 伸，使偏心轮与增量转矩矢向相对旋转，即圆形滚动轨道和转盘筒同时围绕各自轴心相对转动， 从而减少摩擦提升效率，可靠方便的使重力连续产生转矩能。该偏心轮的原理包括变形的偏心 轮(如椭圆轮，凸轮等)，同时依托转矩增量数理推导的方法，可在工艺上进行设计指导，并 为转矩增量数理推导中，运行时不考虑滚动摩擦力的复杂计算打下坚实基础。彻底解决利用常 规的太阳能、风能、海浪能、温差能等人类现有科技难以为继的种种弊端。仅利用常规科技技 术，相对于“节能减排”，大幅度地降低了获得能量的成本，环保安全、做到获得能量，“产能 不排！

双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导是采取以下方案实现的；其主要 结构有：皮带轮1、转盘筒2、盘筒盖3、偏心组轮4、副齿轮5、定轴6、主齿轮7、滚轮组 8、连芯块9、底座10、重力锤11、轨道杆12。

附图说明

以下将结合附图对双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导 作进一步的说明。

附图1是双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导在旋转工作时暴露内 部的正面示意图。

附图2是附图1的俯视剖面示意图。

附图3是附图2的K向局部范围放大示意图。

附图4是转矩增量数理推导用的说明图。

附图5是重力作用下产生的合转矩的函数示意图。

具体实施方式

附图1是该双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推 导在旋转工作时暴露内部的正面示意图。显示在定轴6上有个被支撑大转盘围绕旋转。在附 图2中可以看出，圆周槽形成的滚轮组8的圆形滚动轨道圆心和转盘筒2、盘筒盖3所组成 的与大转盘的圆心偏心有一个距离d，且圆形滚动轨道是通过两连芯块联结悬接固定在定轴1 上的，大转盘是围绕定轴6同心旋转，大转盘内部有穿过定轴1，与大转盘同心、直接用螺 栓固定在盘筒盖上的主齿轮7，同样齿轮为副齿轮5被主齿轮7传动，就形成了使圆周槽形 成的滚轮组8的圆形滚动轨道与增量转矩矢向相对旋转，有了《重力风力交互作用的发电装 置》(申请号200910025712.8，2009-8-5公开)不具有的减少摩擦提升效率的方法。因为 该方法圆周槽形成的滚轮组8的圆形滚动轨道和大转盘的增量转矩矢向相对旋转，即可以看 成滚轮组8和圆形滚动轨道运行中相对静止，但它们之间产生的旋转运动的向心力的反作用 力依然存在，该反作用力为大转盘产生杠杆力效应的转矩增量之源力，所以具有减少摩擦提 升效率的功用。在《双轮同转重力连续产生转矩能的方法及转矩增量数理推导》的专利申请 中，所用零件除了增添副齿轮5、主齿轮7、连芯块9及修改定轴6外，其它均和《重力风力 交互作用的发电装置》(申请号200910025712.8，2009-8-5公开)相同，目的就是使圆周 槽形成的滚轮组8的圆形滚动轨道和大转盘的增量转矩矢向相对旋转，即圆形滚动轨道和转 盘筒2同时围绕各自轴心相对转动。该两个专利申请项目的运行相同原理部分就不再赘述。

下面着重说明旋转运行中的转矩增量数理推导：

见附图4，对该发明的机械装置进行说明如下：

该发电装置的转动输出轮中心为O1，取相对固定在该转轮上的任一对绕轴心O1转动的 连接杆及其上的重锤作为研究对象，如图连接杆AA’和BB’长度是相同的，设其长度为l，连 接杆在向心方向上是可移动的，其与水平面的夹角为α，以O为圆心的固定“偏心轮”的作 用是将连接杆的一端A、B点铰接到其圆周上，且可在其上滑动。在连接杆的另一端A’、B’ 安装有重锤。

因为旋转时铰链变化导致杆长(力臂)的变化较小，理论证明暂时忽略其影响(但是机 械实物设计时必须充分考虑)，偏心距OO1的长度设为d，偏心轮的半径为r，重锤的重力均 为G＝mg。

二、一对重锤在重力作用下产生的合转矩大小的计算

1、计算公式推导：

以O1为圆心的这一对重锤，其重力在旋转时可分解为沿切线方向上的分力Fa和Fb， 以及指向圆心O1方向上的分力Fa’和Fb’。此时分力Fa’和Fb’力矩为0不产生转矩，只有 Fa和Fb才产生转矩，其产生的合转矩M合的大小为(这里先暂忽略摩擦造成的阻力矩)：

M合＝Ma-Mb＝Fa*O1A’-Fb*O1B’

   ＝G*cosα*(O1A+l)-G*cosα*(O1B+l)

   ＝mg*cosα*(O1A-O1B)

现设O1A的长度为a，O1B的长度为b，则得出转矩大小为：

M合＝mg*cosα*(a-b)

在三角形OO1A和三角形OO1B中，利用余弦定理，可得出计算a和b的算式为(其中d 为偏心距、r为半径)：

a2+d2-2*a*d*cosα＝r2        (式一)

b2+d2-2*b*d*cos(π-α)＝r2   (式二)

用式一减去式二，变形可得：

a2-b2＝2*a*d*cosα-2*b*d*cos(π-α)

     ＝2*d*cosα(a+b)

从而可得出：a-b＝2*d*cosα

则合转矩：

2.合转矩函数分析

作出M合＝2mgd cos2α的函数图形如附图5所示。

该转矩的大小与随其与X轴的夹角α的变化而变化，且M合≥0。即这对重锤产生的转 矩除了在垂直状态为零外、转矩永远存在为正。且：

当α＝0°时，cosα＝1，最大转矩Mmax＝2mgd；

当α＝π/4、即45°时， $\cos \alpha =\sqrt{2}/2,$ 转矩M＝mgd＝Mmax/2；

当α＝π/2、即90°时，cosα＝0，最小转矩Mmin＝0；

三、多对重锤在重力作用下产生合转矩的大小计算

1、两对重锤情况分析

任一瞬间两对(四个)重锤与X轴的夹角设为α1、α2由于重锤是均匀分布的，之间均应 保持90°夹角大小，即：

α2＝α1+π/2；

此时两对重锤产生的转矩函数是间隔π/2的转矩输出的叠加。

M合＝M1+M2＝2mgd(cos2α1+cos2α2)

利用数学公式不难推算出：cos2α1+cos2α2＝1

即此时：M合＝2mgd

(分析说明：此时合转矩为恒定值，不再随夹角α而变化)

2、四对重锤情况分析

任一瞬间四对(八个)重锤与X轴的夹角设为α1、α2、α3、α4、由于重锤是均匀分布的， 之间均应保持45°夹角大小，即：

α2＝α1+π/4；α3＝α1+π/2；α4＝α1+3π/4

此时四对重锤产生的转矩函数是间隔π/4的转矩输出的叠加。

M合＝M1+M2+M3+M4＝2mgd(cos2α1+cos2α2+cos2α3+cos2α4)

利用数学公式可推算出：cos2α1+cos2α2+cos2α3+cos2α4＝2

即此时：M合＝4mgd

3、六对及以上重锤情况分析

任一瞬间六对重锤与X轴的夹角设为α1、α2、α3、α4、α5、α6，同理由于重锤是均匀分 布的，之间均应保持30°夹角大小，即：

α2＝α1+π/6；α3＝α1+π/3……

此时六对重锤产生的转矩函数是间隔π/6的转矩输出的叠加。

M合＝M1+M2+M3+M4+M5+M6

   ＝2mgd(cos2α1+cos2α2+cos2α3+cos2α4+cos2α5+cos2α6)

利用数学公式也可推算出：

cos2α1+cos2α2+cos2α3+cos2α4+cos2α5+cos2α6＝4

即此时：M合＝8mgd

同理，对于十二对重锤情况进行分析计算，同样我们可以得出：

M合＝12mgd

……

四、结论

1、当重力锤大于一对时，其合转矩输出M合是恒定为正的(顺时针方向)，与其夹角(即 瞬间所处的位置)无关。其大小仅与偏心距大小和重锤重量正相关。

2、以上计算出的合转矩输出M合是在没有任何机械摩擦情况下的值。但只要合理增加 重锤重量和偏心距大小，通过改进和提高加工精度去减少摩擦阻力矩，总可以使“M合＞摩 擦阻力矩”，此时，该装置在任一瞬间始终处于不稳状态，可以得到一个始终方向恒定(沿顺 时针方向)的转动的原始力矩，由此得出结论：该装置仅在重力作用下就可“动”起来。