专利名称：自动式重力动力发电系统三个系列机型的制作方法
自动式重力动力发电系统三个系列机型，主要指“FGSⅠ”系列机型、“FGSⅡ”系列机型、“FGSⅢ”系列机型。
为方便说明，将系列机型中采用“窄V带”(V带)传动，大小带轮传动比调速的，称为一级传动一级调速；采用“窄V带”(V带)及齿轮组传动，大小带轮、大小齿轮传动比调速的，称为二级传动二级调速。
“FGSⅠ”系列机型1、一个重力G机构带动一台发电机，并且对称安装在主轴上，采用配重使正、负力矩平衡的机型。
说明书附
图1 1电动机 2动力带轮 3主轴、轴承座及底座4重锤及力臂 5飞轮 6重力G轴承座7重力G大带轮 8配重 9发电机及小带轮10输电装置 11机槽配重设置在小力矩方面，图中设发电机方面为小力矩；若正负矩平衡，可以不用配重。
图示中采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速。
2、两个重力G机构分别带动两台发电机，并且对称安装在主轴上，采用总体对称安装方法，使正、负力矩平衡的机型。
说明书附图21安全栅 2电动机 3动力带轮4主轴、轴承座及底座 5发电机及小带轮6重锤及力臂 7重力G轴承座8重力G大带轮 9输电装置图示中，设两组发电设备功率、质量(重量)相等，且正、负力矩平衡；若两级发电设备功率，质量不相等，正、负力矩不平衡，则在小力矩方面采用配重，使正、负矩平衡。
图示中采用一级传动一级调速；也可以采用二级传动二级调速。
3、三个重力G机构与三台发电机对称安装在主轴上，采用配重使正、负力矩平衡的机型。
三组发电设备功率相等，质量相等，而正、负力矩不时，采用配重使正、负力矩平衡；如果三组发电设备功率不相等，质量不相同，但正、负力矩可以平衡时，则不用配重。力矩配置为大力矩的一组发电设备为一个力矩，小力矩的两组发电设备为另一个力矩，若力矩平衡，则不用配重；若力矩不平衡，则采用配重平衡力矩。
机组中的传动调速，可以采用一级传动一级调速；也可以采用二级传动二级调速；还可以一级传动一级调速，二级传动二级调速进行混合使用，即有的机组采用一级传动一级调速；有的机组采用二级传动二级调速。
如果主轴载荷质量大、弯矩大时，可以采用三个主轴轴承座及底座，二根主轴并接，使主轴载荷分为两部份的方法，如说明书附图5所示。如果主轴能够承载负荷，也可以采用一根主轴，两个主轴轴承座的基本形式。
4、四个重力机构与四台发电机对称安装在主轴上，并且使正、负力矩平衡的机型。
四组发电设备功率相等，质量相等，并且正、负力矩平衡时，可以不采用配重；如果功率不等，质量不等，正、负力矩不平衡的，则采用配重使正、负力矩平衡。为使配重质量较小，应采用优选法进行机组配合，让正、负力矩差降为最小。传动调速可以采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速，或者二者混合使用。主轴载荷大，弯矩大的，可以采用三个主轴轴承座及固定底座，二根主轴并接分截载荷的方法；也可以采用一根主轴，两个主轴轴承及底座的基本形式。
如果用n表示重力G机构及发电机的数量，n1表示主轴轴承座及固定底座数量，n2表示主轴数量，n3表示输电装置，“FGSⅠ”系列机型可以概括为n个重力G机构带动n台发电机，并且对称安装在主轴上，除单机式外，其他在总体安装上也对称，发电机可以为同型号、同功率、同转速，也可以为不同型号、不同功率、不同转速；重力G机构可以用重力飞轮，也可以不用重力飞轮；重力飞轮安装在与重力G大带轮对称的位置上，并且质量相等，互为平衡；传动调速可以采用一级传动一级调速。也可以采用二级传动二级调速，甚至一级传动一级调速与二级传动二级调速混合使用，系统输电装置可以采用n3个，系统正、负力矩不平衡的，采用配重进行平衡；正、负力矩平衡的，可以不用配重；机载负荷大的，可以采用n2根主轴并接，n1个主轴轴承座及底座分截载荷的方法，也可以采用一根主轴、两个主轴轴承座及底座的基本形式；发电机交、直流性质不同的，或不能采用并联电路的，可以采用n3个输电装置。
注n、n1、n2、n3指1、2、3、4、5、6、7、8、9、10……自然数中任意一个与实体相符的数字。
“FGSⅠ”系列机型机上标注为“FGSⅠ KW型”，如20KW型号的，标注为“FGSⅠ 20KW型”“FGSⅡ”系列机型1、一个重力G机构带动两台发电机并且对称安装在主轴上，采用配重使正、负力矩平衡的机型。
说明书附图3、图41 电动机 2 动力带轮 3 主轴轴承座及底座
4 主轴 5 辅助支撑 6 辅助轴承及轴承座7 重力G大带轮8 重力G轴承座9 重力G转轴10 重锤及力臂 11 输电装置12 配重 13 发电机及小带轮图3中采用一级传动一级调速。
图4中采用二级传动二级调速，如图4 14所示。
配重设置在小力矩方，图中设发电机方为小力矩；如果重力G机构与发电机正、负力矩平衡，可以不用配重。
2、一个重力G机构带动两台发电机对称安装在主轴上，与另一个重力G机构带动两发电机对称安装在主轴上，并且采用总体对称安装，正、负力矩平衡的方法。
说明书附图5、图6图中1 电动机 2 动力带轮 3 主轴轴承座及底座4 主 轴 5 辅助支撑 6 辅助轴承及辆承座7 重力G大带轮 8 重力G轴承座9 重力G转轴 10 重锤及力臂11 输电装置12 发电机及小带轮图5中采用一级传动一级调速。
图6中采用二级传动二级调速，如图6 13所示。
图中设正、负力矩平衡；如果正、负力矩不平衡，则应在小力矩方增加配重。
图5、图6为采用二根主轴并接，三个主轴承座及底座分截载荷的技术方法。
如果用n表示“一G二机”数量，n1表示主轴轴承座及底座数量，n2表示主轴数量，n3表示输电装置数量，“FGSⅡ”系列机型可以概括如下n个“一G二机”，并且对称安装在主轴上，除单机式外，其他在总体安装上也对称，发电机可以为同型号、同功率、同转速，也可以为不同型号、不同功率、不同转速，其传动调速可以采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速，甚至一级传动一级调速与二级传动二级调速混合使用，系统正、负力矩不平衡的，采用配重进行平衡；正、负力矩平衡的，可以不用配重；机载负荷大的，可以采用n2根主轴并接，n1个主轴轴承座及底座分截载荷的方法，也可以采用一根主轴，两个主轴轴承座及底座的基本形式。发电机交、直流性质不同的，或不能采用并联电路的，可以采用n3个输电装置。
注n、n1、n2、n3指1．2．3．4．5．6．7．8．9．10……自然数中任意一个与实体相符的数字。
“FGSⅡ”系列机型机上标注为“FGSⅡ KW型”，如800KW型标注为“FGSⅡ 800KW型”。
“FGSⅢ”系列机型特征是一个重力G机构带动一台发电机对称安装在主轴上，与另一个重力G机构带动两台发电机对称安装在主轴上，并且采用总体对称安装，即“一G二机”为一个力矩，“一G一机”为一个力矩，正、负力矩不平衡的，采用配重平衡。
如果用n表示“一G一机”的数量，n1表示“一G二机”的数量，n2表示主轴轴承座及底座数量，n3表示主轴数量，n4表示输电装置数量，“FGSⅢ”系列机型可以概括如下n个对称安装在主轴上的“一G一机”，与n1个对称安装在主轴上的“一G二机”，可以互为力矩，采用总体对称安装；发电机可以是同型号、同功率、同转速；也可以是不同型号，不同功率；不同转速；“一G一机”的重力G机构可以采用重力飞轮，也可以不用重力飞轮；重力飞轮安装在与重力G大带轮对称位置上，并且质量相等，互为平衡；传动调速可以采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速，甚至一级传动一级调速与二级传动二级调速混合使用；系统正、负力矩不平衡的，采用配重平衡；正、负力矩平衡的，则不用配重；机载负荷大的，可以采用n3根主轴并接，n2个主轴轴承座及固定底座分截载荷的技术方法；也可以采用一根主轴，两个主轴轴承座及固定底的基本形式，发电机交、直流性质不同的，或不能采用并联电路的，可以采用n4个输电装置。
注n、n1、n2、n3、n4指1．2．3．4．5．6．7．8．9．10……自然数中任意一个与实体相符的数字。
“FGSⅢ”系列机型机上标注为“FGSⅢ KW型”，如600KW型标注为“FGSⅢ 600KW型”。
“FGSⅡ”系列机型、“FGSⅢ”系列机型，“一G二机”的传动方法，可以采取用一个传动调速装置带动两台发电机的方法采用一级传动一级调速方法的，即用一个大带轮，一个小带轮输送动力调节转速，在小带轮与两台发电机之间可以采用联轴器联接的方法；采用二级传动二级调速的，从动齿轮与两台发电机之间可以采用联轴器联接的方法，也可以采用一个小带轮带动两组齿轮组输送动力给两台发电机的方法。
重力G机构，主要指发电机动力部份，包括重锤、力臂、转轴、轴承、轴承座、轴承座支撑、大带轮、重力飞轮等。
系列工作机机载负荷大的，采用若干根主轴并接，若干个主轴轴承座及固定底座分截载荷，减小主轴负重的技术方法；以及发电机交、直流性质不同、或不能采用并联电路的，采用若干个输电装置的技术方法；以上两项技术方法，也适用其它类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
辅助加固。
辅助加固，主要是对工作机上质量(重量)、弯矩、扭矩较大的机件进行支撑加固的方法，如重力G传动大带轮，二级传动方法上的小带轮等，辅助加固的轴承座可以采用滚动轴承座、滑动轴承座，包括标准式和非标准式，轴承包括滚动轴承和滑动轴承，支撑主要采用钢管，包括热轧无缝钢管和冷轧无缝钢管，与主轴的联接主要是通过支撑垫座进行焊接，或螺栓联接；可以采用加固肋对支撑进行加固。
技术要求辅助加固必须与被加固件相匹配。
该项技术方法，也适用于其他类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
配重。
配重是保持系统工作机正、负力矩平衡的方法，主要由重物体(包括铁、钢成形)、支撑组成，与主轴联接主要通过垫座进行焊接或螺栓联接；重物体一般采用铸铁、铸钢、型铁、型钢，可以为一体式，即重物体只是一个；也可以是组合式，即由若干块铁(或钢)进行联接组合，根据实际匹配为一体。支撑可以与重物体铸为一体，也可以与重物焊接或螺栓联接组合为一体；支撑材料可以采用各型钢管以及型钢或铸件。技术要求；重物体与支撑的合力矩必须等于系统大力矩与小力矩之差。
该项技术方法，也适用于其他类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
大、小套筒支撑。
采用“窄V带”(包括V带)传动，存在着皮带预紧的技术问题，系列机型中皮带预紧可以采用以下技术方法即重力G机构支撑采用大、小直径套筒，大直径钢管套小直钢管(或实心圆钢棍)，预紧到设计给定的轴间距尺寸时，采用螺栓紧固，或者销紧固，或者焊接紧固。
技术要求大、小套筒支撑必须能够承载重力G机构运动中产生的弯矩和扭矩。
该项技术方法，也适应用于其他类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
发电机前、后凸缘，半圆弧机座的安装型式。
重力动力发电系统的发电机由于安装在主轴上随系统运动，因而有着其独特的特点，现行发电机的安装型式，很不适用于这些特点，因此提出了发电机采用前、后凸缘，半圆弧机座的安装型式。
如说明书附图7所示。图中 1 前安装凸缘 2 发电机身 3 后安装凸缘4 半圆弧机座(2块式)5 螺孔各型发电机安装结构可以为，质量较小的发电机可以只采用“半圆弧机座”的技术方法，机座可以为整体的半圆弧座，也可以为2-3块半圆弧座组成。质量为中型的发电机可以采用“前凸缘(或后凸缘)与半圆弧机座”的技术方法，机座可以为整体形的半圆弧座，也可以为2-5块半圆弧座组成；质量大型的发电机则采用“前、后凸缘、半圆弧机座”的技术方法，机座可以为整体形的半圆弧座，也可以为2-10块半圆弧座组成。
发电机的前、后凸缘，可以采用钢板制造，包括各种型号及牌号的钢板；也可以铸造制造，材料包括采用灰铸铁，可锻铸铁，球墨铸铁、冷硬铸铁，铸造碳钢，合金铸钢，铸造高锰钢，耐热铸钢，不锈铸钢等，技术上要求前、后凸缘的几何尺寸必须发电机相匹配，联接螺纹与螺栓必须有牢固的紧固性，螺纹孔数量为n，螺纹孔夹角a，整体有足够的强度和刚度。
发电机的半圆弧机座主要采用铸造制造，材料包括采用灰铸铁，可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈铸钢等。技术要求座的内半圆弧与主轴的外半圆弧相匹配，联接螺孔数量为n，与螺栓必须构成牢固的紧固性，座身有足够的强度和刚度承载发电机质量产生的弯矩和扭矩，与主轴联接采用焊接方法的，可以取消座的联接螺孔部份。
注n表示从1．2．3．4．5．6．7．8．9．10……自然数中任意一个与实体相符合的数。
前、后凸缘安装件。
说明书附图81 凸缘安装部份 2 主轴联接部份 3 座联接螺孔前、后凸缘安装件主要采用铸造，材料包括采用灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈铸钢等。技术上要求前、后凸缘安装件的几何尺寸必须与发电机前、后凸缘相匹配，联接螺孔与螺栓必须有牢固的紧固性，螺孔数量n与发电机凸缘螺纹孔n相对座，螺孔夹角a与发电机凸缘螺纹孔夹角a相对应，座联接螺孔有二螺孔式、有四螺孔式，与螺栓配合必须紧固，前、后凸缘安装件的身与座必须具有足够的强度、刚度达到稳固要求，座的内半圆弧必须与主轴的外半圆弧相匹配。与主轴采用焊接方法的，座上可以取消联接螺孔部份。
系统发电机采用IMB34、IMB35安装型式的，其凸缘安装也可以采用凸缘安装件，技术上要求凸缘安装件的几何尺寸、联接螺孔、螺孔夹角a都必须与该型发电机凸缘的几何尺寸、联接螺纹(孔)、螺纹(孔)夹角a相匹配，可以采用螺栓联接紧固方法，也可以采用焊接联接方法，凸缘安装件的身与座都必须具有足够的强度，刚度达到稳固要求。
该项技术方法，也适用于其他类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
螺孔型垫座。
说明书附图9 1 垫座 2 螺孔该型垫座可以采用铸造制造，材料包括采用灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造锰钢、耐热铸钢、不锈铸钢等，技术上要求垫座的几何尺寸必须与支撑及加固肋相匹配，座的内半弧必须与主轴的外半圆弧相匹配，联接螺孔有二螺孔式，有四螺孔式；与螺栓配合必须紧固，并有足够的强度和刚度承载支撑载荷产生的弯矩和扭矩，达到稳固要求。
该型垫座，也适用于其他类型的重力动力发电系统含(“自动式”)。
重力G支撑垫座，前、后凸缘安装件、发电机半圆弧机座与主轴采用螺栓联接紧固的三种技术方法。
1、采用标准U型螺栓与非标准U型螺栓联接紧固的技术方法技术方法是用U型螺栓(包括标准型、非标准型)卡住主轴轴身，通过座上螺孔进行联接紧固。标准U型螺栓指国家各种标准的U型螺栓系列；非标准U型螺栓指不是按现行国家标准，而是根据联接紧固件实际生产的各种系列的U型螺栓，与主轴轴身卡紧面可以为圆形、矩形、扁形、菱形、三角形等几何形状，而螺纹、螺杆、螺母等均按国家标准生产具有一定的强度、硬度。
技术要求标准U型螺栓与非标准U型螺栓，其强度、硬度必须与联接紧固件的载荷合力相匹配，并有一定安全保险系数；其几何形状必须能够与主轴及轴上紧固件相匹配，联接件必须紧固，静态、动态中不得有任何松动及变形。
2、主轴轴身设计联接螺孔，与紧固件联接螺孔配合，采用螺栓联接紧固的方法。
说明书附图10 1 紧固件 2 联接螺栓、螺母、扣紧螺母3 主轴轴身主轴轴身为铸造件时，在铸造时设计联接螺孔件，与轴身一体铸造；主轴轴身采用热轧无缝钢管或者冷轧无缝钢管、圆钢等时，将联接螺孔件设计为焊接件，焊接在主轴轴身上，为加强焊接强度，可以加焊加固件；采用螺栓，对紧固件与主轴轴身联接紧固。联接螺栓、螺母、扣紧螺母、垫圈均包括国家各种标准的规格系列。
技术要求主轴轴身联接螺孔件的几何尺寸必须与紧固件联接螺孔的几何尺寸相匹配；强度、刚度都必须达到载荷要求，并有一定安全保险系数。联接螺栓的强度、硬度都必须达到联接紧固要求，并有一定的保险量，联接必须紧固，静态、动态都不得松动、变形。
3、采用U型螺栓和主轴轴身联接螺孔与紧固件联接螺孔配合螺栓联接的综合紧固方法。
即部份紧固件采用U型螺栓与主轴轴身联接紧固，U型螺栓包括标准型和非标准型；部份紧固件采用与主轴轴身联接螺孔件配合，螺栓联接紧固，螺栓包括采用标准的各型螺栓。
技术要求U型螺栓、联接螺栓、联接螺孔件的强度、刚度都必须达到紧固件的载荷要求，联接必须紧固，静态、动态都不得松动、变形。
螺栓联接紧固的三种技术方法，也适用于其他类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
主轴轴承座固定底座的二种形式。
说明书附图11主轴轴承座固定底座，用符号A表示。
A型底座可以采用铸造法生产制造，即采用手造模和机械造模，根据图纸给定尺寸制造模型，铸造材料包括灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈钢铸钢等。
A型固定底座，适用于各种型号的二螺柱滑动轴承座、四螺柱滑动轴承座；各种型号的二螺柱滚动轴承座、四螺柱滚动轴承座。
说明书附图12主轴轴承座固定底座，用符号A＇表示。
A＇型底座可以采用焊接组合法生产制造，即根据设计图，使用各种型号的扁钢、角钢、槽钢、H型钢、无缝钢管、焊接钢管、不锈钢无缝钢管以及各类钢丝线材等作为材料，进行焊接组合成A＇型固定底座。
A＇型固定底座，适用于各种型号的二螺柱滑动轴承座、四螺柱滑动轴承座；各种型号的二螺柱滚动轴承座、四螺柱滚动轴承座。
技术要求A型、A＇型固定底座的设计制造，其强度、刚度必须大于系统主轴及轴系机构总质量产生的弯矩和系统运动产生的扭矩力；必须与轴承座的几何尺寸相匹配，并具有稳固的固定性。
A型、A＇型固定底座，也适用于其他种类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
采用设置机槽降低机身高度的技术方法。
系统工作机机身较高时，可以在重锤运动线的地表上设置机槽，使重锤和部份机件在运动中从机槽凹面通过，这样可以有效地降低机身原水平高度。机槽的深度和宽度根据重锤和通过机件的长度、宽度的几何尺寸来确定，并留有一定的余量。
机槽形状可以为长槽形，也可以为半圆槽形，并采用钢筋混泥土结构，或者混泥土结构平整加固槽面、槽沿。
说明书附图1 10机槽该项技术方法，也适用于其他类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。
安全机罩(壳)的技术方法。
安全机罩(壳)主要是对系统工作机、动力机进行安全防护，进行安全操作；具体有系统工作机整体防护罩(壳)；系统工作机、动力机整体防护罩(壳)。
系统工作机整体防护罩(壳)的特征是，将工作机机身进行整体防护，防护罩(壳)材料为各型钢板、钢材，或者铝合金板材、型材，也可以采用各种铸造件；防护罩(壳)的形状可以为箱罩(壳)式，半圆形罩(壳)式，矩形罩(壳)式，圆形罩(壳)式；罩(壳)上用百页形式留对流空气缝，对机身发电机进行散热处理；也可以在罩(壳)内壁上安装风机，风机风向流动与系统运动方向一致，即进行散热并提供部份风力给工作机；型材(包括钢、铝合金)作为罩(壳)的骨架材料；板材(包括钢、铝合金)作为罩(壳)的壁板材料；能防止外物进入罩(壳)内，又能防止机上松散零件飞出罩(壳)外。为便于安装，罩(壳)上设计吊环等吊装装置。
系统工作机、动力机整体防护罩(壳)的特征是，在系统工作机整体防护罩(壳)特征的基础上，将动力机也安装在防护罩(壳)内，进行安全防护。
安全机罩(壳)的技术方法，可以和安全栅的技术方法结合使用，如对系统工作机采用安全机罩(壳)的技术方法，对动力机采用安全栅技术方法。
“FGS”、“FGSⅡ”、“FGSⅢ”系列机型的动力机构，可以采用自动式重力动力发电系统的动力机构，也可以采用重力动力发电系统动力机构，因而即适用于自动式重力动力发电系统类型，也适用于重力发电系统类型；因此，这三个系列机型适用于自动式重力动力发电系统，重力动力发电系统，并且适用于其中的任何功率。
“FGSⅠ”、“FGSⅡ”、“FGSⅢ”系列机型的总体技术要求为重力G功率必须与发电机功率相匹配，一级传动一级调速、二级传动二级调速都必须满足发电机转速，系统上各种支撑、加固必须与其载荷相匹配，并有一定安全系数，动力机构提供的动力(包括功率、力矩力、转速等)都必须与其相匹配。
“FGSⅠ”、“FGSⅡ”、“FGSⅢ”系列机型，可以采用发明专利《重力动力发电系统》中的相关技术权力；可以采用发明专利《自动式动力发电系统》中的相关技术权力；可以采用发明专利《重力动力发电系统采用的九项实用技术方法》中的相关技术权力；可以采用发明专利《重力动力发电系统装置》中的相关技术权力；可以采用发明专利《新型自动式重力动力发电系统》中的相关技术权力。
重力动力发电系统(含“自动式”)常用计算公式1重锤质量的计算公式m=Nsina‾×a×v×(1.3-1.7)]]>
∵系统额定运动时，重锤进行匀速圆周运动，只有法向加速度a法。故a=a法=w2r式中，m表示重锤质量，单位kg；N表示发电机功率，单位W；sina表示重锤运动平均角度正弦值；a表示重锤运动的加速度，a法表示重锤运动的法向加速度，a切表示重锤运动的切向加速；V表示重锤运动的速度；1．3-1．7为常数，其取值根据力臂质量和系统日工作时而定，力臂质量大，系统日工作时小，则取值小，反之则大。
2、系统工作机运动功率的计算公式N系=〔(KM×n)×(m×a+F重)〕×V式中N系表示系统工作机的运动功率；KM表示主轴轴承静摩擦系数、动摩擦系数，n表示主轴轴承数量；m表示系统工作机主轴系机构运动质量；a表示系统工作机主轴系机构运动加速度；F重表示重力G运动合力；V表示系统工作机主轴系机构的运动速度。
3、系统动力机功率选型的计算公式N动=N系×(1．3-1．6)式中N动表示系统动力机的选型功率；N系表示系统工作机的运动功率；1．3-1．6表示常数值，当系统主轴系机构力矩大时，常数值大，反之，则小。
4、系统工作机主轴系机构力矩的计算公式M系=(KM×n)×(m×a+F重)×r式中M系表示工作机主轴系机构力矩；KM表示轴轴承静摩擦系数、动摩擦系数，n表示主轴轴承数量；m表示系统工作机主轴系机构运动质量；a表示系统工作机主轴系机构运动加速度；F重表示重力G运动合力；r表示系统工作机主轴系机构质心半径。
5、系统动力机力矩选型的计算公式M动=M系×(1．2-1．5)÷j式中，M动表示系统动力机的力矩，M系表示系统工作机主轴系机构力矩，1．2-1．5为常数，当系统主轴系机构力矩大时，常数值大，反之则小；j为传动装置传动比。
设计简例FGSⅠ 10KW型15KW发电机2台，电压400V电流9A频率50HZ转速1500转／分型号选择TZH-160-4或者TFW160S1-4或T2S-5-4，技术要求不带开关板，自动调压自动控制，系统内采用并联电路，重量115Kg／台
2重锤设计
m=5000.5×62.25×4.7×1.4=47.85Kg]]>3重力G转轴设计，根据轴的有关设计公式计算，选择滑动轴承轴的结构。
4重力G转轴承座选择(JB2560-79HZ060)整体有衬正滑动轴承座，数量4个。
5传动调速为“一级传动一级调速”，9N／9J窄V带，大带轮直850mm节径848．8mm；小带轮直径67mm，节径65．8mm；传动比12．90预紧轴间距820mm。
6、根据HZ060滑动轴承座设计垫板；根据热轧无缝钢管(牌号45钢)金属物理性及有关设计公式选择设计支撑钢管；根据主轴轴身外半圆弧及材料物理性设计支撑垫座；技术要求，与重力G机构弯矩、扭矩相匹配，并留有一定安全系数。
7、根据主轴系机构总质量、弯矩力、扭矩力以及轴的设计计算公式设计主轴轴身，设计主轴轴头，轴承选择调心球轴承及调配轴承座，并设计主轴轴承座固定底座；技术要求主轴、轴承、轴承座，固定底座相互间必须能够匹配，并能承载轴系机构总质量产生的弯矩、扭矩、并有一定安全系数。
8、系统工作机运动功率的计算根据公式N系=〔(KM×n)×(m×a+F重)〕×v
N系动=0．004×(540×63+6000)×4．4=704W9．系统动力机功率选型根据公式N动=N系×(1．3×1．6)÷1000常数选择1．4704×1．4÷1000≈1KW10．系统工作机主轴系机构力矩计算根据公式M系=[(KM×n)×(m×a+F重)]×r r=0．31M系静=0．005×(640×9．80665)×0．31=9．73N．mM系动=0．004×(540×63+6000)×0．31=49．6N．m11．系统动力机力矩选型根据公式M动=M系×(1．2～1．5)÷j系统动力机与主轴动力传动调速方法一级传动一级调速，动力机小带轮与主轴大带轮传动比为7，常数选择为1．3。
M动=49．6×1．3÷7=9．2N．mJZT-22-4电磁调速三相异步电动机，功率1．5KW，额定转矩9．6N．M额定转矩下的调速范围1200-120r／min，电压380V，频率50HZ，与以上条件相符由于窄V带传动效率为92％，计入传动效率，电动机堵转速度952r／min。
权利要求
1“FGSⅠ”、“FGSⅡ”、“FGSⅢ”系列机型的技术方法。凡是在自动式重力动力发电系统、重力动力发电系统采用了“FGSⅠ”系列机型、“FGSⅡ”系列机型、“FGSⅢ”系列机型的，不论是任何功率，均为使用了该项技术方法。“FGSⅠ”系列机型其特征是n个重力G机构带动n台发电机，并且对称安装在主轴上，除单机式外，其它总体安装也对称，发电机可以是同型号、同功率、同转速，也可以是不同型号、不同功率、不同转速，重力G机构可以采用重力飞轮，也可以不用重力飞轮，重力飞轮安装在重力G大带轮对称位置上，并且质量相等，互为平衡。传动调速可以采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速，甚至一级传动一级调速与二级传动二级调速混合使用。系统输电装置可以采用n3个，系统正、负力矩不平衡的，采用配重进行平衡；正、负力矩平衡的，可以不用配重；机载负荷大的，可以采用n2根主轴并接，n1个主轴轴承座及固定底座分截载荷的方法，也可以采用一根主轴、两个主轴轴承座及固定底座的基本型式。“FGSⅠ”系列机型机上标注为“FGSⅠ KW型”“FGSⅡ”系列机型其特征是n个“一G二机”，并且对称安装在主轴上，除单机外，其它在总体上安装也对称；发电机可以是同型号、同功率、同转速，也可以是不同型号、不同功率、不同转速；系统输电装置可以采用n3个；传动调速可以采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速，甚至一级传动一级调速与二级传动二级调速混合使用；系统正、负力矩不平衡的，采用配重进行平衡，正、负力矩平衡的，可以不用配重；机载负荷大的，可以采用n2根主轴并接，n1个主轴轴承座及固定底座分截载荷的方法；也可以采用一根主轴、两个主轴轴承座及固定底座的基本型式。“FGSⅡ”系列机型机上标注为“FGSⅡ KW型”注“一G二机”即一个重力G机构带动两台发电机发电的技术方法。“FGSⅢ”系列机型其特征是n个对称安装在主轴上的“一G一机”，与n1个对称安装在主轴上的“一G二机”互为力矩，进行总体对称安装；发电机可以是同型号、同功率、同转速，也可以是不同型号、不同功率、不同转速；系统输电装置可以采用n4个；传动调速可以采用一级传动一级调速，也可以采用二级传动二级调速，甚至一级传动一级调速与二级传动二级调速混合使用；系统正、负力矩不平衡的，采用配重进行平衡，正、负力矩平衡的可以不用配重；“一G一机”重力G机构可以采用重力飞轮，也可以不用重力飞轮，重力飞轮安装在重力G大带轮对称位置上，并且质量相等，互为平衡。机载负荷大的，可以采用n3根主轴并接，n2个主轴轴承座及固定底座分截载荷的方法；也可以采用一根主轴、两个主轴轴承座及固定底座的基本型式。“FGSⅢ”系列机型机上标注为“FGSⅢ KW型”。“一G二机”的传动方法，包括采用一套传动调速装置带动两台发电机的方法，即采用一级传动一级调速方法的，只使用一套传动调速装置，用两个联轴器将带轮与两台发电机联接；采用二级传动二级调速方法的，只使用一套传动调速装置，用两个联轴器将齿轮组与两台发电机联接，也可以用带轮带动两组齿轮组输送动力给两台发电机。采用n根主轴并接，n1个主轴轴承座及固定底座分截载荷减小主轴负重的技术方法；以及发电机交、直流性质不同，或者不能采用并联电路的，可以采用n2个输电装置的技术方法，以上技术方法也适用其它类型的重力动力发电系统(含“自动式”)。“FGSⅠ”、“FGSⅡ”、“FGSⅢ”系列机型，可以采用发明专利《重力动力发电系统》中的相关技术权力；可以采用发明专利《自动式重力发电系统》中的相关技术权利；可以采用发明专利《重力动力发电系统采用九项实用技术方法》中的相关技术权利；可以采用发明专利《重力动力发电系统装置》中的相关技术权力；可以采用发明专利《新型自动式重力动力发电系统》中的相关技术权力。注采用“窄V带”(V带)传动，大小带轮传动比调速的，称为一级传动一级调速；采用“窄V带”(V带)及齿轮组传动，大小带轮、大小齿轮传动比调速的，称为二级传动二级调速。“一G一机”指一个重力G机构带动一台发电机发电的技术方法。“一G二机”指一个重力G机构带动两台发电机发电的技术方法。重力G机构，主要指发电机动力部份，包括重锤、力臂、转轴、轴承、轴承座、轴承座支撑、大带轮、重力飞轮等。n、n1、n2、n3、n4、n5指1、2、3、4、5、6、7、8、9、10……自然数中任意一个与实体相符的数字。
2重力G机构采用辅助加固的技术方法。凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)重力G机构上采用辅助加固的，均为采用了该项技术方法。其特征是，辅助加固主要由轴承、轴承座、支撑组成，轴承包括标准型和非标准型的滑动轴承、滚动轴承；轴承座包括标准型和非标准型的滑动轴承座、滚动轴承座；支撑主要采用钢管(包括各型钢管)和各种型材，与主轴联接主要通过各型垫座。支撑上可以采用加固肋加固。
3配重的技术方法凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)上采用配重平衡系统正、负力矩的，均为采用了该项技术方法。其特征是采用重物体(包括铁、钢成形)、支撑、垫座联接在主轴上，平衡系统力矩；重物体材料可以是铸铁、铸钢、型铁、型钢，可以为一体式，即重物体为一个；也可以为组合式，即重物体为若干个，根据实际匹配组合，组合时可用螺栓联接或焊接；支撑可以与重物体同铸，也可以采用钢管(包括各型钢管)、型钢等制作。
4大、小套筒支撑预紧皮带轮的技术方法凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)重力G机构的支撑上采用大、小直径套筒作为预紧传动皮带(包括“窄V带”、“V带”)的，均为采用了该项技术方法。大、小套筒包括各型钢管，大钢管内径必须能够套住小钢管的外径，小钢管也可以采用各种规格牌号的实心圆钢棍代替，紧固方式可以采用螺栓紧固、销固定、焊接固定。
5发电机采用前、后凸缘、半圆弧机座的安装型式。凡是发电机(包括各种型号)安装型式上，采用“前、后凸缘，半圆弧机座”型式，包括发电机安装形式上单独采用“半圆弧机座”型式，或者采用“半圆弧机座、前凸缘(或后凸缘)”型式的，均为采用了该项技术方法。其特征是，前、后凸缘安装面有较大的强度、刚度，并有n个安装螺孔(或螺纹)；采用钢板制造，其材料包括各种型号和牌号的钢板；采用铸造制造，材料包括采用灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈钢铸钢等。半圆弧机座的内径半圆弧与主轴的外径半圆弧相匹配，与主轴联接包括螺栓联接，或者焊接；采用铸造制造，材料包括采用灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈钢铸钢等。
6前、后凸缘安装件凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)发电机安装上采用“前、后凸缘安装件”的，均为采用了该项技术方法。其特征是前、后凸缘安装部份与发电机前、后凸缘相匹配，安装件螺孔n与发电机凸缘螺孔(螺纹)n相对应，与主轴联接采用螺栓的，有二螺柱式、四螺柱式，也可采用焊接联接。联接座的内径半圆弧与主轴外径半圆弧相匹配；铸造制造材料包括灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈钢铸钢。包括发电机IMB34、IMB35安装形式中，采用凸缘安装件使用于重力动力发电系统(含“自动式”)的，均为采用了该项技术方法。注 5、6项中n表示从1、2、3、4、5、6、7、8、9、10……自然数中任意一个与实体相符的数字。
7螺孔型垫座凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)采用螺孔型垫座作为其支撑固定的，均为采用了该项技术方法。其特征是垫座内半圆弧与主轴外半圆弧相匹配，螺孔方式有二螺孔式、四螺孔式，螺孔直径范围在各型规格螺栓直径范围，并与之匹配；螺孔型垫座采用铸造制造，材料包括灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈钢铸钢等。
8重力G支撑垫座，前、后凸缘安装件，发电机半圆弧机座与主轴采用螺栓联接紧固的技术方法。凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)重力G支撑垫座，前、后凸缘安装件，发电机半圆弧机座与主轴联接紧固时，采用螺栓联接紧固的，均为采用了该项技术方法。其特征有以下形式用U型螺栓(包括标准型、非标准型)卡住主轴轴身，通过座上螺孔进行联接紧固。标准U型螺栓指国家各种标准的U型螺栓系列；非标准U型螺栓指不是国家标准，而是根据联接紧固件实际生产的各种系列的U型螺栓，与主轴轴身卡紧面可以为圆形、矩形、扁形、菱形、三角形等几何形状，而螺纹、螺杆、螺母等均可按国家标准生产。用螺栓通过主轴轴身螺孔件与紧固件螺孔联接紧固。主轴轴身螺孔件可以与其同体铸造，可以制成焊接件焊接轴身上，并用加固件进行加固。联接螺栓、螺母、扣紧螺母、垫圈均包括采用国家各种标准的规格系列。有的紧固件采用螺栓联接紧固的形式；有的紧固件采用U型螺栓联接紧固的形式；采用螺栓紧固的，主轴轴身设计联接螺孔件。U型螺栓包括采用标准型和非标准型。
9主轴轴承座A型、A’型固定底座。凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)主轴轴承座固定底座采用了A型、A’型的，均采用了该项技术方法。其特征是固定底座形状为矩形立柱式，并设加固肋，A型采用铸造，材料包括灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷硬铸铁、铸造碳钢、合金铸钢、铸造高锰钢、耐热铸钢、不锈钢铸钢。A’型采用焊接件，材料包括各种型号的扁钢、角钢、槽钢、H型钢、无缝钢管、焊接钢管、不锈钢管以及各类钢丝线材等。A型、A’型固定底座，适用于二螺柱、四螺柱的各类型轴承座。
10设置机槽降低机身高度的技术方法。凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)重锤及部份机件运动线上设置凹面的，均为采用了该项技术方法。其特征是机槽可以是长槽型，也可以是半圆槽形，系统运动时，重锤或者部份机件可以从凹槽内通过，从而降低机身的高度。可以用钢筋混凝土或者混凝土平整加固槽面、槽缘。
11安全机罩(壳)的技术方法。凡是在重力动力发电系统(含“自动式”)工作机上，或者动力机与工作机上，采用安全防护罩(壳)进行保护的，均为采用了该项技术方法。其特征是安全机罩(壳)的形状可以是箱罩(壳)式、半圆形罩(壳)式、矩形罩(壳)式、圆形罩(壳)式。罩(壳)上可以用百页形式留空气对流缝，对发电设备进行散热，也可以在罩(壳)内壁上安装风机进行散热，风机风向流动应与系统运动方向一致。罩(壳)材料包括各种规格型号的钢板、钢材，或者各种规格型号的铝合金板材、型材，也可以采用各种铸造件，采用焊接、螺栓联接、铆接、销紧固等进行组合制造。罩(壳)上有吊环。安全机罩(壳)有系统工作机整体防护罩(壳)式；有系统工作机、动力机整体防护罩(壳)式；可以与安全栅结合使用，即对系统工作机采用安全机罩(壳)防护，对动力机采用安全栅防护。
12重力动力发电系统(含“自动式”)设计常用的计算公式。重锤质量(重量)的计算公式m=Nsina×a×V×(1.3-1.7)]]>式中，m表示重锤质量(重量)，单位Kg；N表示发电机功率，单位W；sina表示重锤运动平均角度的正弦值；a表示重锤运动加速度；V表示重锤运动的速度；1．3—1．7为常数，根据力臂质量(重量)和系统日工作量取值。系统工作机运动功率的计算公式N系=〔(KM×n)×(m×a+F重)〕×V式中，N系表示系统工作机运动功率，单位W；KM表示主轴轴承静摩擦系数、动摩擦系数；n表示主轴轴承数量；m表示系统主轴系机构运动质量(重量)；a表示系统主轴系机构运动加速度；V表示系统主轴机构的运动速度；F重表示重力G运动合力。系统动力机功率选型的计算公式N动=N系×(1．3—1．6)÷1000式中，N动表示系统动力机的选型功率，单位KW，N系表示系统工作机运动功率，单位W；1．3—1．6为常数，根据系统力矩及日工作时取值；1000为W换算KW值。系统主轴系机构力矩的计算公式M系=〔(KM×n)×(m×a+F重)〕×r式中，M系表示系统主轴系机构力矩，单位N．m；KM表示主轴轴承静摩擦系数、动摩擦系数；n表示主轴轴承数量；m表示系统主轴系机构运动质量(重量)；a表示系统主轴机构运动加速度；r表示系统主轴系机构质心半径；F重表示重力G运动合力。系统动力机力矩选型的计算公式M动=M系×(1．2—1．5)÷j式中，M动表示系统动力机的输出力矩，单位N．m；M系表示系统主轴系机构力矩；单位N．m；1．2—1．5为常数，根据系统主轴系机构力矩取值；j为动力机与工作机之间传动装置传动比。
全文摘要
“FGSⅠ”、“FGSⅡ”、“FGSⅢ”是自动式重力动力发电系统的三个新型系列机型,具有力矩小、转动惯量小、功耗小、机型适用面大、功率面宽、实用的技术特点;重力G机构辅助加固,配重,大小套筒支撑预紧皮带,发电机前后凸缘、半圆弧机座的安装形式,前、后凸缘安装件,螺孔型垫座,主轴系机构螺栓联接紧固,A型、A’型轴承座固定底座,机槽,安全机罩(壳),设计常用公式,是发展了重力动力发电系统的新技术。
文档编号F03G3/00GK1206793SQ9811460
公开日1999年2月3日 申请日期1998年6月3日 优先权日1998年6月3日
发明者贾元丁 申请人:贾元丁