動力增強(qiáng)裝置的原理及結(jié)構(gòu)

付洪峰

（勝利石油管理局井下作業(yè)中心臨盤作業(yè)中心，山東 德州 251507）

1 動力系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前所使用的燃油動力設(shè)備、電力動力設(shè)備及其他動力設(shè)備可直接輸出動力驅(qū)動設(shè)備運轉(zhuǎn)，使能源損耗與所產(chǎn)生的效能持平，不能更有效地實現(xiàn)低能高效，降低廢氣、熱量排放及環(huán)境保護(hù)的要求.

2 工作原理

1）在油田修井設(shè)備（修井機(jī)）的工作過程中，如圖1 所示。當(dāng)動力源驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)，將鋼絲繩纏繞在滾筒上，鋼絲繩長度縮短，通過固定滑輪和游動滑輪，使游動滑輪上升，動力源驅(qū)動滾筒加速旋轉(zhuǎn)，游動滑輪加速上升，這時斷開動力源，滾筒會在慣性下繼續(xù)帶動游動滑輪繼續(xù)上升一段距離。

圖1 修井設(shè)備工作原理圖

通過這一現(xiàn)象可以確定，斷開動力源后，滾筒在慣性的作用下會繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并帶動游動滑輪的上升，于是在切斷動力源開始到滾筒慣性力消失這段時間內(nèi)，游動滑輪上升的這段距離沒有動力輸入所以沒有燃料損耗，證明在慣性作用下的滾筒無消耗也可以產(chǎn)生效能。

2）在公園或小區(qū)內(nèi)，經(jīng)常會見到一種滾筒式的健身器材，如圖2 所示。在使用滾筒式健身器材時，人站在滾筒上蹬動滾筒，開始時需用較大的力越后來越省力，并使?jié)L筒轉(zhuǎn)速由低到高，當(dāng)滾筒達(dá)到高轉(zhuǎn)速后人離開健身器材，滾筒在慣性的作用下保持高速旋轉(zhuǎn)，一段時間后，滾筒由高轉(zhuǎn)速逐漸減慢為低轉(zhuǎn)速，這時人再次蹬動滾筒，很輕松地就使?jié)L筒達(dá)到高轉(zhuǎn)速了。這一現(xiàn)象表明，滾筒從靜止到開始旋轉(zhuǎn)需要較大的動力，達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)的滾筒轉(zhuǎn)速會逐漸地減慢，轉(zhuǎn)速逐漸減慢的滾筒只需較小的動力就可以使?jié)L筒再次達(dá)到高轉(zhuǎn)速，從第一次驅(qū)動滾筒至高轉(zhuǎn)速的人離開，到再次驅(qū)動轉(zhuǎn)速變低的滾筒至高轉(zhuǎn)速，中間的時間滾筒一直旋轉(zhuǎn)，無外力介入，也就是說滾筒這段時間內(nèi)產(chǎn)生的動能無消耗，如果使?jié)L筒一直保持高速旋轉(zhuǎn)只需使用小量外力介入就可以實現(xiàn)。

圖2 滾筒式健身器材

3 當(dāng)前主要動力系統(tǒng)

目前設(shè)備的動能配置是根據(jù)設(shè)備所需的動力配備相符的動力源，如下頁圖3 所示。電動馬達(dá)接通電源直接帶動設(shè)備3 和設(shè)備4 工作，設(shè)備3 和設(shè)備4工作所需的動力要與電動馬達(dá)產(chǎn)生的動能相符，才能正常工作。

如下頁圖3 所示，如果電動馬達(dá)在接通電源后，產(chǎn)生的動力低于帶動設(shè)備3 和設(shè)備4 所需的動力，該設(shè)備組不能正常工作，使其正常工作需要更換大于電動馬達(dá)動力的電動馬達(dá)及配套電源，造成設(shè)備成本和能源消耗增加。

圖3 設(shè)備組

根據(jù)以上情況，為了減少設(shè)備制造成本和降低能源消耗，研發(fā)高速旋轉(zhuǎn)的滾筒慣性產(chǎn)生的能量參與動力輸出的動力增強(qiáng)裝置，目前常規(guī)的動能設(shè)備工作狀態(tài)是如圖3 所示的設(shè)備組在電動馬達(dá)在接通電源后，產(chǎn)生的動力低于設(shè)備3 和設(shè)備4 所需的動力，該設(shè)備組不能正常工作時，在設(shè)備組內(nèi)加入滾筒2 和由電源8 帶動輔助馬達(dá)。

4 動力增強(qiáng)裝置

在如圖3 所示的設(shè)備組中，加入滾筒和輔助的加速設(shè)備，如圖4 設(shè)備組所示，電動馬達(dá)接通電源7通過皮帶輪組帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，同時輔助馬達(dá)接通電源8，利用單向軸承的單向性輔助電動馬達(dá)帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，使?jié)L筒達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)后，切斷電源，輔助馬達(dá)停止工作，電動馬達(dá)單獨帶動滾筒使其保持高速旋轉(zhuǎn)，輸出動力使設(shè)備3 和設(shè)備4 持續(xù)的正常運轉(zhuǎn)，并使燈泡5 和燈泡6 亮起。

圖4 設(shè)備組

圖4 所示的裝置的有效效果是，電動馬達(dá)接通電源7 利用皮帶輪組使?jié)L筒保持高速、勻速旋轉(zhuǎn)，并且克服多個皮帶輪組和軸承的摩擦阻力后成功的帶動了圖3 所示的電動馬達(dá)在電源7 的配合下不能帶動的設(shè)備3 和設(shè)備4，使設(shè)備3 和設(shè)備4 正常運轉(zhuǎn)，并使燈泡5 和燈泡6 亮起。

這臺動力增強(qiáng)裝置在工作中，電動馬達(dá)成功地捕捉滾筒高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的勢能，并加入到由電動馬達(dá)所驅(qū)動的裝置中并輸出動力，電動馬達(dá)的動力輸出使?jié)L筒保持高速勻速旋轉(zhuǎn)，使整個裝置以穩(wěn)定的狀態(tài)長時間運行。

在圖4 所示的裝置中，滾筒是由外圈厚重中間，支撐部位直徑較大，中間部位空洞結(jié)構(gòu)的金屬或其他材質(zhì)的部件，目前，以電動機(jī)和發(fā)電機(jī)為例，低消耗高效率的電動機(jī)和發(fā)電機(jī)擁有高科技技術(shù)，使用效率越來越高，捕捉并利用滾筒高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的效能，并合理地應(yīng)用到生產(chǎn)設(shè)備中，就會產(chǎn)生更多的效能，所以有一部分的效能是由滾筒高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，于是這一部分效能的產(chǎn)生以圖4 的裝置為例，除電動馬達(dá)消耗了電能，滾筒產(chǎn)生的效能沒有消耗電能，現(xiàn)在的電一般由發(fā)電廠來完成，常見的有水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、火力發(fā)電、太陽能發(fā)電等。這一些電能的產(chǎn)生利用水能風(fēng)能燃料能太陽能產(chǎn)生，這些能量的產(chǎn)生是需要條件的，而如圖4 的裝置由慣性產(chǎn)生的效能，成本低，無污染，而且不受條件限制，隨時可以攝取的能量。

5 結(jié)語

圖4 設(shè)備組中的電動馬達(dá)成功地帶動了圖3 設(shè)備組中電動馬達(dá)需要更換大功率電動馬達(dá)才能帶動的設(shè)備3 和設(shè)備4，實現(xiàn)了“小?？梢岳瓌哟筌嚒保鶕?jù)其工作原理的可靠性，可以使原本產(chǎn)生能量很小的設(shè)備產(chǎn)生出更大的能量，動力增強(qiáng)裝置，成功地捕捉高速旋轉(zhuǎn)的滾筒產(chǎn)生的能量，并使其作為動力輸出，其中增強(qiáng)出來的這部分能量沒有消耗能源，沒有產(chǎn)生排放，沒有產(chǎn)生熱量，沒有產(chǎn)生噪音，利用滾筒的高速旋轉(zhuǎn)使動力增強(qiáng)的裝置，其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性高、可靠性高，在電力、機(jī)械、制造、生活、運輸?shù)阮I(lǐng)域會產(chǎn)生較高的實用價值。