能量不守恒在行星轮减速机构中的表现

孟志广

吉林省延吉市地震办公室

能量不守恒在行星轮减速机构中的表现

孟志广

吉林省延吉市地震办公室

确立在宏观结构下能量转化过程中存在的不守恒现象。研究方法：在创新的行星轮减速机构中，将输出端减速后，在输入输出端分别施加重量，在势能转换过程中，根据能量的输出输入比，确定能量转换是否守恒。主要结果：在所述转换过程实验中，根据设定，输出输入比是6%。结论：能量经创新的行星轮减速机构转化后，存在不守恒现象。

能量转化；不守恒；行星轮减速

一、引言

能量守恒是物理学的基础定律之一，其指出能量在转化过程中，应该是等比例转化，尤其在宏观领域，无一例外。本文探讨在创新的行星轮系减速机构的能量转化实验中，根据能量输出输入比，确定在此过程中，存在能量不守恒现象。在常用的行星轮减速机构中，通常是将其一个自由端设为输入端，一个自由端设为输出端，第三端作为固定端。在此种结构中，输出输入端的能量转化是严格遵守能量守恒的。在本研究过程中，创新地将行星轮系的固定端与输入端通过齿轮机械连接，并通过设定连接齿轮的传动比，从而设定输出端的减速比。其关键点是：该方式减速后，实现了“减速不增扭”（输出扭矩可设定，可增可不增，也就是输出扭矩与减速比不是等比例的），从而说明在此机构的能量转化过程中，存在不守恒现象。本研究成果如果正确，在物理学上将具有一定意义。

二、实验装置

本文所述行星轮系包含机械行业中所说的差速器及行星排，这里给出的是比较直观的差速器结构。

所用器材：

1、齿轮差速器，2、输入轴，3、传动齿轮，4，输入及输出轴上的滚筒，5、配重。

三、实验

实验结构图如下：

其中：1是输入轴，2、3、4、5是传动齿轮，10是惰轮，6、9是差速器输入轴，7是配重拉线，8是差速器，81是差速器外壳，11是固定在输入轴上的滚筒，12是固定在差速器外壳上的滚筒，W1、W2是配重。

此装置中，齿轮2、4的传动比是1：1，齿轮3、5的传动比是1：0.94。

滚筒11、12的直径相同，为6cm。

实验过程：由于惰轮10的作用，使差速器的两个太阳轮作反方向转动，在齿轮2、4及3、5的传动比限制下，差速器外壳81的转速是输入轴转速的3%，配重拉线与配重连接并缠绕在滚筒上。调整配重质量，使系统保持平衡，然后给W1施加少许外力，使之下降高度，W2同时上升高度，实现重力势能的转换，数值如下：

W2上升高度3cm输出/输入速比3% W1 1.1kg W2 2.5kg W1下降高度100cm

计算得知，势能转换的输出输入比是6.8%。

分析：通过差速器原理可知，此种结构中，如果滚筒11、12的半径相同，则滚筒12的扭矩是滚筒11的2倍，本实验装置中输出输入速比是3%，在没有误差的情况下，能量转换的输出输入比是6%，实验中的数值是6.8%，应该是装置的精确度不够所导致的误差所致，如果此结果成立，是则预示着能量转化在此结构中存在不守恒现象。

四、结论

由差速器工作原理可知，外壳81的转速由齿轮2、4及齿轮3、5的传动比决定，但是，无论外壳的转速怎样变化，其扭矩是恒定的（不考虑旋转方向），这就实现了“减速不增扭”（确切的说是输出扭矩与减速比成非对应比例状态），由此出现了本实验中产生的势能转化不恒定的结果。受作者水平及实验条件的限制，所述实验数据准确性不够，但是，虽不足以作定量的依据，但作为定性的依据应该是充分的。实验方法及结论可能同样存在不合理性，真诚希望读者指正。