专利名称：杠轮及杠轮的发电机，动力机，升降机的制作方法
技术领域：
本发明是在机械,机电，水利领域,根据杠杆原理和势动能转
换原理，通过拓展杠杆的方法获得的几何体，经改变几何体的形 状的方法获得的部份几何体与添加的部件分别组合成了杠轮的 发电机，动力机,升降机.
背景技术：
辘轳，风力发电机的动力部分的风叶，以及应用杠杆原理
的其他机械，在应用杠杆原理而拓展杠杆时，是局部拓展.比如 辘轳的阻力臂拓展成了圆柱体,支点拓展成了直线，动力臂拓展 成了平面.风力发电机动力部分的风叶也是拓展成了围绕轴线 的三个曲面.辘轳和风力发电机的风叶，以及门，单轮或双轮手 推车的动力臂都是拓展成了面.作用在以上所说的动力臂面的 驱动力.,应用杠杆原理不能使动力臂面转动或不能连续转动.如
果让物体转动,要么^L象辘妒用手产生变动方向的作用力连续 不断地作用在物体上而转动,要么物体上有可以连续转动的动 力臂被连续不断地作用力推,而杠轮就具备了连续转动的动力 臂这个条〗牛.所以说,当应用杠杆原理的动力作用在面上的作用 点及受力的范围相对于杠轮的立体空间来说是有限的.杠轮是 为了实现转动的杠杆来应用杠杆原理.所以说拓展不全面的杠 杆,应用到实践中发挥杠杆的效益也是有局限的.杠轮由于是转 动的杠杆,所以说.,转动杠轮就会使大小轮沿轴线的小半径面和 大半径面改变成变动的瞬时阻力臂面和动力臂面.杠轮的应用 改变了受力点的作用范围和传递力及力矩的空间范围.也就是 说在杠轮的立体空间内有无数个变动的瞬时杠杆的作用力的作 用点.通过杠轮和改变杠轮的形状的应用,使杠杆原理得到了更 加充分的发挥.
其他与杠轮发电机用途相同，且利用再生资源的发电机有 水轮发电机,风力发电机.水轮发电机与杠轮发电机应用的原理 不同.水轮发电机的动力主要是水位势能，而杠轮发电机是应用
了杠杆原理.水轮发电机要求安装环境的水位差比乾大,还要考 虑进水和出水的结构.，所以水轮发电机安装的成本比较高.风力
发电机和杠轮发电机所受驱动力的来源不同;风力发电机的动 力来源于风能;杠轮发电机的动力来源于包括风力在内的可利 用的动能;风力发电机和杠轮发电机受力的机理也不同.风力发 电机的整个叶面都在受风力的作用而转动,杠轮发电机的所有 瞬时变换的动力臂面的一端受驱动力的作用而应用杠^F原理来 转动.风力发电机只有在一定风速的环境下正常发电，而在有流 水但风力不大的环境下无法正常发电.风力发电机由于风速的 不稳定要安装变速机构以及本身的造价，所以说安装的成本高. 由于杠轮发电机是以杠杆原理为基础，所以只要有流水或其他 可利用的动九调整动力臂面的长宽就会产生所要求的力矩.如 果在水渠上,控制了水的流量和流速也就控制了转动速度.使用 杠轮发电机，对安装的环境要求低,技术要求不高,使用范围较 广，而且杠轮发电机由于要求得动力可大可小,所以比较容易实 现人工发电.
杠轮动力机与其他动力机相比，由于应用了杠轮而改变了受 力的范围和受力的条件,使重力或重力和弹力配合转动杠轮产生 了动能.杠轮由于是转动的杠杆，所以说,转动的杠轮—t^:小轮的 大半径面和小半径面是瞬时变动的动力臂面和阻力臂面.在动力 和阻力一定的情况下，调整大轮半径和小轮半径的长度就可改变 动力矩和阻力矩的大小.杠轮动力机得动力来源于重力势能和弹 力势能.杠轮动力机是由重力和弹力配台转动杠轮或由流动的重 物转动杠轮，所以不用燃料,也就不发生化学反应而产生有害气 体.燃料发动机的动力来源于氧化反应而产生动能，这不仅要消 耗现紧缺的石袖，煤及生物燃料,而且发生化学反应产生有害物 质而污染我们的环境，所以应该尽量减少使用或不使用.
杠轮升降机与其它升降机相比主要是节约能源.杠轮升降 机应用了杠轮，然而就发挥了杠轮的特点.由于应用了杠杆原理,
就可使较小得力跷起数倍的重物.由于杠轮是转动的杠杆，所以 在杠轮用绳索所吊的连续垂直向下的重力物坠落的过程中产生
连续转动的动力矩;在大轮上连续转动的较小得力作用产生得 力矩比小轮上较大得力产生得力矩大,从而升起数倍的重力物. 如果控制杠轮升降机上所吊重物沿水平方向运动,就象杆秤的 tJL砣移动一样，就可控制物体的升降.
杠轮是以小搏大的工具，也是传递且转换力矩的工具.它不 仅能实现连续不断地用--份的力升起十份的重物，而且可以实 现直线和曲线的动能的转换和变向动力及变力矩的传递.
杠轮发电机A型和B型，就是利用变力矩的传递使较小流水 冲力(或人力或其他可以利用的动力)产生得力矩(由于杠杆原 理)转变成可以转动电动机转子(或转动定子)的力矩，从而实现 发电.
杠轮动力机A型，就是利用杠杆的机理使流动的较轻重物在 杠轮的大轮周边的单向格挡内按顺(或逆)时针方向，向下坠落 产生力矩转动杠轮而产生动能，较轻重物在格挡内由高向低随 杠轮流动，杠轮由低向高转动时，单向格挡的底朝上，较轻重物 因重力脱离杠轮而集聚，集聚的较轻重物积多后由另一个杠轮 运送到流动前的积聚处待l吏用.
杠轮动力机B型,就是用较轻重力物在大轮上垂落产生的力 矩转动杠轮，转动的杠轮在小轮上提升因驱动而垂落的重物.当 较轻重物下落到竖置的压簧上止底后被压簧弹回失重，使重物 再次下落,当重物自由下落时,产生的爆发力作用在驱动杆上转 动驱动轮产生动能.
杠轮升降机是用杠杆的原理，由较轻重物在杠轮大轮的瞬 时动力臂末端产生的动力矩大于较重重物在杠轮小轮的瞬时阻 力臂末端产生的阻力矩，从而杠轮向动力矩转动的方向转动即 较轻重物缒缠在大轮上的绳子坠落,较重重物缒缠在小轮上的 绳子上升.
发明内容
本发明的目的是通过如下措施来达到.以杠杆的支点为圆
心.,以杠杆的阻力臂和动力臂分别为半径画两个圆，使两个圆分 别沿垂直于圆的直线方向的两边延展成两个重合圆柱体的几何 体就是杠轮(或同一体的圆心在同一直线上不同直径的两个重 合圆柱体的几何体就是杠轮)来实现杠杆难以实现的技术方案.
杠轮用垂直子杠轮轴线的一个平面组(二个平行平面间有 缝隙的为一组)或二个平面组(平面组间存在一定的距离)在杠 轮的一端(或二端)距末端按适当的距离切开大轮圆柱体止小圆 柱面上，去掉平面组缝隙间的一块(二快)，再用圆心过杠轮轴心， 半径大于小轮的圆柱面的圆.小于一大轮的圆柱面的圆，沿轴线切 开大圆柱体止平面组一倒(或切平面组之间的一段).，去掉切圆 柱面和小圆柱面以外及平面组--侧(或平面组之间)的一块.杠 轮被分开成圆柱阶台(或两头大中间小的圆柱阶台)和圆柱简. 在分开杠轮的大轮和小轮间用轴承连接，使大小轮间可以转动. 将杠轮改变后的大轮沿圆柱面周围改变成一-把圆柱的圆面过 圆心分成八等份(或十二等份或其他等分)，使等份线在沿轴线 方向过半经作八个(或十二个,或其他数)分界面，以大圆柱面和 分界面交叉的线为边，在圆柱面的外围分别作成八个(或十二个， 或其他个)矩形(或在大的圆柱面周围作成其它方便使用的形 状).去掉圆柱筒域圆柱阶台)上的分界面.在圆柱阶台的小圆 柱上装上切割磁力线的导线,在圆柱筒内配合安装磁铁组成发 电机.如果是圆柱阶台转动,就是杠轮发电机A型.如果是圆柱简 转动，就是杠轮发电机B型.
把杠抡用垂直于杠轮轴线的平面在杠轮的一端按适当的距 离切开大轮圆住体止小圆柱面上,去掉切平面一侧与小圆柱面 以外的一块.将保留的一块，用通过杠轮轴心,半径小于小轮圆 柱圆的半径的圆柱面沿轴线方向切掉圆柱阶台的包括轴线的那 —部份,并在轴心安装轴承.杠轮改变后,将杠轮的大轮沿圆柱 面外围间隔均匀地做八个(或十二个，或更多)单向格挡.以上改
变的杠轮就是动力杠轮.在大轮的上方做一个存放较轻重物的 大货舱.大货舱的大小,要保证存放足够的流动物.大货舱的位 置一方面应适合较轻重物方便地流动到动力杠轮上， 一方面便 于运输杠轮输送的流动物方便入大货舱.在动力杠轮的下方做 一个小货舱,小货舱一方面应方便流动物流入 一方面应方便运 走流动物.在大货舱的上方装一个运输杠轮，运输杠轮的安装不 仅要方便运输，而且要运输的量要大于流动物流动的量.运输杠 轮的原理相当于杠轮升降机.流动物应便于运输和流动.这样流 动物在杠轮上流动就使杠轮转动而产生动能，这就是杠轮动力 机A型.
杠抡用垂直子轴线的平面在杠轮的一端按适当的距离切开 大轮圆住体止小圆住面上，去掉切平面一恻与小圆柱面以外的 一块.将保留的一块,用通过杠轮轴心，半径小于小轮圆柱圆的 半径的圆柱面沿轴线方向切掉圆柱阶台的包括轴线的那一部份， 并在轴心安装轴承.杠轮改变后，将杠轮的大轮改变成链轮，链 轮上配装断开的链条，并在垂下的链条两头分别各吊一个较轻 重物,且在较轻重物的正下方分别各竖置一个压簧.在小轮上固 定绳索沿切线方向向下吊较重重物,较重重物正下方竖置驱动 杆及驱动轮(或轴).在链条两头的其中一个离较重重物较近的 一头较轻重物的位置与较重重物的位置在同一髙度.在三个垂 吊的重物运动轨迹上安装轨道(使重物只能沿着地球引力方向 运动).在较重重物自由下落时产生的爆发力作用在驱动杆上使 驱动轮(或轴)沿顺(或逆.)时针方向转动产生动能.在较重重物 下落置低位时,由于势动能转换,驱动轮沿顺(或逆)时针方向有 向上转动的趋势.同时,与较重重物在同--高度的较轻重物与较 重重物一起自由下落,下落的较轻重物作用于压箦止底后被弹 回失重,此时，另一头的较轻重物处于最高势能位而下落且升起 较重重物.在同一个驱动轮(或轴)的轴上，并列安装四个(或二 个，或六个或更多个》不同位置的驱动杆和上述完全一样的四套(或二套,或六套或者更多套)杠轮动力组合，就象汽车的四缸 (或二缸，或六缸或更多缸)发动机,这就是杠轮动力机B型.
杠抡用垂直于轴线的平面在杠轮的一端按适当的距离切开 大轮圆住体止小圆住面上,去掉切平面一侧与小圆柱面以外的 --块.将保留的一块,用通过杠轮轴心.半径小于小轮圆柱圆的 半径的圆柱面沿轴线方向切掉圆柱阶台的包括轴线的那一部份， 并在轴心安装轴承.杠轮改变后,将杠轮的大小轮圆周i:分别固 定绳索，这两个绳索中，大轮上的绳索比小轮上的绳索长出好多 倍.两根绳索要分别缠绕在大小轮上并垂吊杠轮下方.在大轮的 绳索上垂吊较轻重物，就能升起小轮上所垂吊的较重的物体.这
就是tr轮升降机A型.
杠抡用垂直子轴线的平面在杠轮的--端按适当的距离切开 大轮圆住体止小圆住面上,去掉切平面一侧与小圆柱面以外的 一块.将保留的一块，用通过杠轮轴心，半径小于小轮圆柱圆的 半径的圆柱面沿轴线方向切掉圆柱阶台的包括轴线的那--部份， 并在轴心安装轴承.杠轮改变后,将杠轮的大小轮都改变成链轮, 并在大小链轮上分别装上断开的链条，使四个链条断头都垂钓 在杠轮的下方，调整各链条头所吊重物的重量,并配装控制器，
来控制平衡和调节重物来实现物体的升降.这就是杠轮升降机B 型.
从以上几种技术方案实施的过程来看，杠轮是其发明的核 心部件,它是由拓展杠杆的形状而获得的几何体，而改变杠轮的 几何体的形状并添加其他部件就分别组成了杠轮发电机A型和B 型，杠轮动力机A型,杠轮动力机B型，杠轮升降机A型，杠轮升 降机B型，所以改变杠轮的几何体的形状是实施其它产品的必要 条件.
具体实施方式
杠轮是为了达到连续不断地晓起重物.杠轮是以杠杆原理 为基础开始实验，问题是省力不省功!还有怎么让它连续不断的
跷起重物和转动那.经过长时间反复各种各样的无数次探索,改 变杠杆的形状.最终使杠杆改变成现在的杠轮能解决上述问題
在杠杆原理的应用中，辘轳，滑轮,扳手，门，杆秤,天平，自 行车脚踏，剪刀，单轮或双轮手推车.，风力发电机等应用杠杆原 理的实例，在人们的生活中推动了人类的进步和促进了社会的 发展.目前，人类飞速进步的今天，资源奇缺,能源紧张，而杠轮 的应用,对资源合理的利用,对节约能源,对技术的进步有一定 的积极意义.杠轮是机械技术的一种工具,如果将杠轮经改变形 状应用到各种各样的机器设备中，对节能降耗,利用再生资源， 有着枳极的作用.将杠轮应用到机械技术行业里广泛使用,进行 历史性的技术革命是我们人类所盼望和期待的.
当流水从高处流向大海的过程.，是能量流失的过程.海水涨 潮怒吼，那时能量的损失.当风速小时,杠轮发电机的动力臂改 变成风叶同样可以发电.流淌的水作不做功都在流淌，如果在江， 河的岸边,海边,水渠，山淘小溪等有流水的地方，使用了杠轮发 电机,能量的流失就会少一点，能量的损失就得到了利用.人们 早上跑步，锻炼身体是为了消耗多余的脂肪能量而强身健体.在 健身器务才上锻炼,不仅要消耗自身的能量，还要消耗器材所用的 电量.如果在安静的地方能保证安全的前提下安装一台脚踏或
手动的杠轮发电机，既锻炼r身体又保存了资源，是比较适合现 在社会需要的.杠轮发电机的使用成本与水轮发电机和风力发 电机相比，水轮发电机需要水位差和考虑进水及出水而增加成 本，风力发电机的叶轮和支撑机体的撑杆的造价比杠轮发电机
的要高.同样的造价，杠轮发电机产生效益应该比水轮和风轮的 高.因发电部分的基^^结构相同，这一部分使用的时间应该是相 同的,就这多出的部分的使用时间和造价来说杠轮的寿侖应该 要长些.如果杠轮发电机安装在小水渠上,江,河岸边,在海边上, 只需几根架籽，如果安装在流淌水面上,成本就要高一点，因要 将设备固定并漂游在水面上.杠轮发电机放置在水面上时，还要 安装一个导向浆.如果是山上的流水,可沿山坡盘旋修建小渠， --方面绿化山坡，一方面建小型的发电站.如果有了小电站养护 贫坡山地,就会使天然的能源得到合理的利用.有了杠轮发电机, 海边涨潮的流水也可以利用.对象雪灾那样的应急事件,将杠轮 发电机改变成手转或脚蹬等方便的形状，就可以应急发电.杠轮 的动力臂所受同样得力矩,而所受的作用力离圆心越远越小，所 以动力臂可以用竹竿及竹编板等低价的能起到作用的材料做就 可以了.
不4吏用严重消耗能源和造成化学有害物质的机器，而使用 充分利用水利资源和地球引力资源以及其他环保资源，而不造 成能源消耗严重和污染我i们的生存环境地球的机器和设备,是 人类最希望得到解决的课题.杠轮动力机的产生给我们带来了 一些希望.它不仅不使用石油燃料和生物燃料，而且使能源，燃 料和皿距离的北方运到南方来得煤等资源紧张的情况得到了 缓解,对污染环境的根源得到了治理,而且对人们生活的改善起 着非常fe大的作用.杠轮动力机如果应用到能跑动的设备上，就 象汽车一样，成了杠动车,那是人类的智慧推动的车.既如果将
杠轮动力机A型应用到汽车上，那就不需要加汽油，柴油及加气 了，只需定时用运输流动重物的杠轮将流动重物举起等待再流 动，就象烧煤的火车，用铁锹加煤--样，使车跑起来.或者应用杠 轮动力机B型(当然要在垂钓重物的周围安装滑轮，沿轨道上滑行)，因为势能替代了燃油，这样就不用烧油了，只是定期的更换配件.这不仅节约能源而且环保,我想.那时的天将是多么的蓝呀！ 也不用为争夺石油而发生战争了.动力机因不消耗有限资源，所 以它的性能,成本,效率，使用寿侖,在实验阶段没有可比性，但 从长远来看还是有积极意义的.如果把杠轮动力机应用到机器 设备上，要节省多少电，多少煤和能源.那时,我想我们再也不用 发愁因我国的石油紧缺而造成燃油涨价.，运费涨价,粮食及物品 涨价等一系列影响我们生活质量问题的事件平凡发生.杠轮动 力机的初形，看起来很原始，而我感觉这是--个方向，是一个人 类战胜自然的方向.
在人们的生活中，电梯，索道都给我们出行带来了方便，而 同时要消耗电力给我们的生活又增加了成本.不同髙度的道路， 眼瞎看得到幼氐处要去得目标,尤其是山城重庆,由于高低差太 大要走很多的弯路.如果有了不用电的杠轮升降机，我们的行动 会更加方便了.杠轮升降机因应用了杠杆原理使用了巧力，所以 杠轮升降机比其他升降机应该梨算.杠轮升降机,如果代替了电 梯，一方面节能, 一方面使用动梯的人们少花钱，使人们的生活 成本降低.髙处的东西有势能，看我们怎么利用.如果使用了杠 轮升,就会^^处的势能被利用和保存起来.总之,该发明的
实施，对我们的环境，节能，能源消乾空气污染都有着积极的意 义.
以上对杠轮和改变了形状的杠轮组成设备的发明和应用作 了初步的介绍.拔想它们得用途远不止是这些，因为我对杠杆原 理的理解和感受比杠轮的要深.我感觉杠轮的应用是很广泛的. 比如以上我只是举了把动能和力矩放大的实例，而没有举把动 能和力矩缩小的，比如应用杠杆原理的剪刀和镊子等实例.当然, 这与我的知识面和我对实物的认识和理解是有过程的.通过我 把它介绍给大家，让大家的认识和理解更加深刻.让我们为人类 创造出更多的技术财富而奋斗.
权利要求
1 杠轮是在圆柱轴线上，可以转动而变化的杠杆的几何体，其特征是在杠轮的几何体内包含了除轴线外，应用杠杆原理的除现有技术已使用过的作用点外的所有作用力的作用点的几何体。
全文摘要
杠轮是在机电，机械领域用拓展杠杆的方法获得几何体，改变杠轮形状和添加部件组成发电机，动力机，升降机.发电机有A和B型，A型是转子转动，B型是定子转动，其转动部分的机理是杠杆拓展成力臂面受较小的力使之转动。动力机有A和B型，A型是靠流动物在动力杠轮上，从高位势能流动到低位势能脱落产生动能，B型是靠重力势能和弹性势能转动杠轮；当轻重物自由下落时，通过杠轮升起重重物；当轻重物下落止底时，被竖置的压簧弹回失重；同时，重重物再次自由下落产生爆发力作用到驱动杆上使驱动轴有了动能，杠轮升降机有A和B型；A型的大小轮都固定绳索，B型的大小轮上都作成连轮，都装断开的链条；A和B型都用较小的力由杠轮升起重物。
文档编号F03G7/00GK101392738SQ20081023298
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月3日 优先权日2008年11月3日
发明者赵力诚 申请人:赵力诚