計算(原理分析)簡圖的工作原理介紹與計算

1、計算（原理分析）簡圖的工作原理介紹與計算李建秋本版權(quán)歸作者所有 未經(jīng)許可任何單位及個人不得轉(zhuǎn)載 違者將追究其法律責任設：串桿每端配重錘重量3Kg，兩端配重錘共計重量6Kg，長端串桿計算長度2.6m，短端串桿計算長度0.26m，輔桿按給予外力作用點，距串桿引力重心處的計算長度1.3m，存在轉(zhuǎn)角的串桿，按36°計算，輔桿、串桿自重忽略，不予計算。輔桿外端部荷載（次級線圈重量）也暫忽略不計。圖示說明 1.輔桿滾輪 2. 輔桿 3.串桿 4.上行軌道 5. 配重錘 6. 配重錘下落軌跡線 單位:毫米圖1圖2表示：在串桿的引力重心處給予外力后，串桿僅能在軸力這一種物理量的作用下，推動串桿向上串

2、動作功。計算：1、求配重錘上升的高度： 2、求上升時所需要的外力： 2.60.26=2.34m 3+3=6Kg 3、求配重錘上升后，所消耗的能量： 6×2.34=14.04 kg·m圖3圖4表示：上升后，長端串桿的配重錘，在地球引力作用下，沿著半徑軌跡下落的過程。計算：串桿端部的配重錘，下落后所釋放的能量為：15.61.56=14.04 kg·m計算結(jié)果為：上升所消耗的能量，與地球引力的作用釋放出的能量，它們的比值為：14.0414.04=1它們的代數(shù)和為：14.0414.04=0。圖5圖6表示：上述條件不變，僅將外力挪到輔桿外端部，距串桿引力重心處1.3米的位置

3、。在這種情況下，串桿雖然存在剪力和力矩這兩個物理量，但是作功的物理量僅限于剪力。另一個物理量力矩，在上行軌道的阻擋下，并未使串桿發(fā)生轉(zhuǎn)角帶動電動機的主軸轉(zhuǎn)動作功：計算：1、求配重錘上升的高度： 2、求上升時所需要的外力： 2.60.26=2.34 m 3+3=6 Kg 3、求配重錘上升后消耗的能量： 6×2.34=14.04 kg·m 4、求力矩對電動機的主軸作功：串桿長端配重錘，在引力作用下，所釋放的能量仍然為：14.04 kg·m（這里省略未做計算）。根據(jù)計算，所得出的結(jié)論是：與圖1圖2相同。圖7圖8表示：在串桿的引力重心處給予外力后，雖然串桿也能發(fā)生轉(zhuǎn)角，并

4、還帶動了電動機的主軸轉(zhuǎn)動作功，但是電動機的主軸轉(zhuǎn)動作功所消耗的能量，是需要另外計算后再加入的，（這里對主軸轉(zhuǎn)動所消耗的能量不做計算）。計算：1、求下端配重錘上升的高度為： 2.60.26×cos36°=2.60.26×0.809=2.38966 m 2、求上端配重錘上升的高度為： 2.6×cos36°0.26=2.6×0.8090.26=1.8434 m 3、求配重配上升所需要的能量為： 2.38966×31.8434×3=12.699 kg·m 4、求配重錘上升所需要的外力： 12.6992.38966

5、=5.314 kg 5、計算配重錘位于36°，在引力作用下所釋放的能量： 14.11021.41102=12.699 kg·m根據(jù)以上計算，配重錘上升時消耗的能量，與配重錘在引力作用下釋放出的能量，它們的比值12.69912.699=1。它們的代數(shù)和為：12.69912.699=0。圖9圖10表示：上述條件不變，僅將給予的外力挪到輔桿外端部，據(jù)串桿的引力中心1.3米處，這樣給予的外力，會產(chǎn)生兩個物理量，來共同對串桿作功，將這兩個物理量分別作的功疊加后，得出的和功，與，在地球引力的作用下，配重錘下落后釋放出的能量相比，就得出節(jié)約能量的理論值。計算：1.求上端配重錘上升的高度：

6、2.6×cos36°0.26=2.6×0.8090.26=1.8434m2.求下端配重錘上升的高度：2.60.26×cos36°=2.60.26×0.809=2.38966m3.求剪力作用于配重錘，配重錘上升時所消耗的能量為：1.8434×3+2.38966×3=12.699kg·m4.求在輔桿外端部，給予的外力，上升的高度：1.3×sin36°+2.38966=1.3×0.5878+2.38966=3.1538m5.求在輔桿外端部，給予外力的數(shù)值：12.699=x×

7、;3.1538，x=12.6993.1538=4.03kg6.求在輔桿外端部，給予4.03kg外力后，產(chǎn)生的力矩所作的功為： 7.計算兩個物理量分別作功的疊加值：12.699+2.553=15.252 kg·m8.計算節(jié)約能量理論之為：15.25212.699=1.201結(jié)論：節(jié)約能量理論值為20.1%。（引力作用于配重錘釋放的能量為12.699，這里省略未作計算）。在實際應用中，考慮到次級線圈的重量，作用在輔桿外端部，因此假設次級線圈中為2kg，上述其余條件不變，進行計算。1.求上端配重錘上升的高度：2.6×cos36°0.26=2.6×0.8090.

8、26=1.8434m2.求上端次級線圈上升的高度：1.84341.3×sin36°=1.84341.3×0.5878=1.07926m3. 求下端配重錘上升的高度：2.60.26× cos36°=2.60.26×0.809=2.38966m4.求下端次級線圈上升的高度：2.38966+1.3×sin36°=2.38966+1.3×0.5878=3.1538m5.求配重錘及次級線圈上升后，消耗的能量：1.8434×3+1.07926×2+2.38966×3+3.1538

9、5;2=21.1653 kg·m6.求在輔桿外端部，給予外力的數(shù)值：21.16533.1538=6.711047kg7.求產(chǎn)生“引力矩”存在的外力：6.7110472=4. 711047kg8.求“引力矩”對主軸的作功： 9.求輔桿另一端次級線圈產(chǎn)生“引力矩”的作功：10.求“引力矩”作功總和為：2.984536+0.433592=3.418128 kg·m11.求在輔桿外端部，給予6.711047kg外力后，產(chǎn)生能量疊加值：21.1653+3.418128=24.583428 kg·m12.計算機械效率理論值：24.58342821.1653=1.161結(jié)論：節(jié)

10、約能量理論值16.1%。計算配重錘沿軌跡線下落后，釋放能量說明：輔桿次級線圈重量與串桿中心線，在引力下落時形成一個反力偶矩，在計算中認為這個反力偶矩互相抵消，不予計算，但次級線圈的重量，是按挪到串桿的端部，與配重錘的重量，相加后再進行計算的。1.求配重錘在引力作用下落時的重量為：3+2=5kg2. 求配重錘下落后，釋放出的能量為：23.5172.3517=21.1653 kg·m（完）引力式電動機的計算注釋：1 在實驗中感覺到，串桿由下向上串動時，所需要的外力是不一樣的，串桿由下向上串動，串桿越來越輕，也就是說，所用的外力越來越小。這是因為，在引力減速區(qū)的串桿，（下端串桿）與中軸線的夾角逐漸加大，串桿逐漸縮短，由此產(chǎn)生的力矩逐漸變小。在引力加速區(qū)的串桿，（上端串桿）也同樣是與中軸線的夾角逐漸加大，但串桿逐漸伸長，由此產(chǎn)生的力矩逐漸加大所造成的。在計算公式中，給予外力的數(shù)值，為平均數(shù)值。2 如果有人能將這項技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，需要將輔桿外端部的外力修正系數(shù)進行調(diào)整，（建議