Двигатель с синусоидным ротором авп

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и поршневым машинам. Двигатель с синусоидным ротором содержит корпус, в котором расположены цилиндры, имеющие каждый камеру сгорания и каналы подачи и сброса рабочих газов. В цилиндрах установлены поршни со штоками, на которых установлены шестерни на подшипниках качения, взаимодействующие с зубчатой поверхностью синусоидного ротора, закрепленного на основном валу двигателя. Оси цилиндров могут быть перпендикулярны или параллельны оси синусоидного ротора. Зубчатая поверхность может быть расположена с наружной или с внутренней стороны ротора. Ротор может иметь три или более верхних и нижних мертвых точек. На внешней боковой поверхности каждого поршня установлены подшипники качения с возможностью их поджатия к внутренней поверхности цилиндра. Причем подшипники выполнены разрезными и поджаты к внутренней поверхности цилиндра теплорасширяющимися стержнями. Ротор имеет кольцевой выступ, с одной стороны которого расположена зубчатая поверхность, а с противоположной - гладкая поверхность, повторяющая синусоидный профиль огибающей зубчатой поверхности, а шток каждого поршня связан с роликом, взаимодействующим с этой гладкой поверхностью и подпружиненным в сторону штока для прижатия штока поршня к телу ротора. Технический результат, получаемый от реализации предлагаемого решения, заключается в снижении боковых нагрузок поршней на стенки цилиндров, в снижении коэффициента трения за счет уменьшения количества подшипников скольжения, а также в увеличении числа рабочих тактов поршня за один оборот основного вала двигателя и в повышении надежности конструкции. 7 з.п. ф-лы, 2 табл., 6 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) и машинам, содержащим цилиндропоршневую группу.

Широко известны ДВС с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ).

Известен также роторный двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, установленный в корпусе с возможностью вращения ротор, цилиндры, выполненные в теле ротора, размещенные в цилиндрах поршни, снабженные штоками, систему подачи рабочего тела, систему зажигания и систему выпуска отработанных газов (Патент Франции №2126632, кл. F01С 7/00, 1972).

Наиболее близким к предложенному является роторный двигатель внутреннего сгорания, выполненный в виде корпуса, внутри которого установлен вращающийся ротор, в теле ротора в радиальном направлении установлены цилиндры с поршнями, пальцы которых закреплены в профилированной канавке, выполненной по периферии упора, выполненного в виде эллипса и установленного внутри ротора. Корпус снабжен отверстиями и каналами для подачи и сброса рабочего газа, а также запальной камерой со свечей зажигания (Патент РФ №2044140 C1, F02В 55/00, опубл. 1995).

Недостатками этих известных двигателей являются:

а) не компенсирующиеся переменные по величине и направлению боковые нагрузки поршней на стенки цилиндров,

б) низкая надежность,

в) большое количество подшипников скольжения,

г) малое количество рабочих тактов поршня за оборот ротора или коленвала КШМ.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в следующем: снижение боковых нагрузок поршней на стенки цилиндров, снижение коэффициента трения за счет снижения количества подшипников скольжения, увеличения числа рабочих тактов поршня за один оборот основного вала, исключение из конструкции КШМ и увеличение надежности конструкции.

Указанная задача решается тем, что в двигателе с синусоидным ротором, содержащем корпус, в котором расположены цилиндры, имеющие каждый камеру сгорания со свечей зажигания или без таковой и каналы подачи и сброса рабочих газов, в цилиндрах установлены поршни, на штоках которых установлены шестерни на подшипниках качения, которые взаимодействуют с зубчатой поверхностью синусоидного ротора, закрепленного на основном валу двигателя, а синусоидный ротор имеет также гладкую поверхность, повторяющую синусоидный профиль огибающей зубчатой поверхности, а шток каждого поршня связан с роликом, взаимодействующим с этой гладкой поверхностью и подпружиненным к ней и в сторону штока для прижатия штока поршня к телу ротора.

Оси цилиндров могут быть перпендикулярны или параллельны оси синусоидного ротора.

В первом случае зубчатая поверхность может быть расположена с наружной стороны ротора или с внутренней стороны ротора.

Синусоидный ротор может иметь три или более верхних и нижних мертвых точек.

На внешней боковой поверхности каждого поршня установлены подшипники качения с возможностью их поджатия к внутренней поверхности цилиндра. Причем подшипники выполнены разрезными и поджаты к внутренней поверхности цилиндра теплорасширяющимися стержнями.

На фиг.1 изображена схема четырехцилиндрового ДВС с синусоидным ротором и наружными зубчатой и гладкой рабочими поверхностями, где поршни расположены снаружи ротора, а оси поршней перпендикулярны оси вращения ротора, с четырьмя ВМТ и НМТ, что позволяет за один оборот ротора каждому из четырех цилиндров произвести два рабочих хода.

На фиг.2 изображена схема шестицилиндрового ДВС с синусоидным ротором с внутренними зубчатой и гладкой рабочими поверхностями, где поршни расположены внутри полого ротора, а оси поршней перпендикулярны оси вращения ротора, с шестью ВМТ и НМТ, что позволяет за один оборот ротора каждому из шести цилиндров произвести три рабочих хода.

На фиг.3 изображена схема взаимодействия зубчатой рабочей поверхности синусоидного ротора с поршнем, в случае, когда оси поршней параллельны оси вращения ротора.

На фиг.4 изображен поршень с фрагментом штока и двумя разрезными стабилизирующими шарикоподшипниками.

На фиг.5 изображен разрез А-А фиг.4: сечение штока поршня без фрагментов тела поршня.

На фиг.6 изображен разрез Б-Б фиг.1: сечение соединения штока поршня с шестерней и ротора при помощи подпружиненного сферического ролика, которые взаимодействуют с зубчатой и гладкой поверхностями синусоидного ротора.

В таблице 1 показан цикл работы четырехцилиндрового ДВС за один оборот синусоидного ротора, где: РТ - рабочий такт, СБ - сброс отработанных газов, ПД - подача воздуха или воздушно-топливной смеси, СЖ - сжатие.

В таблице 2 показан цикл работы шестицилиндрового ДВС за один оборот синусоидного ротора.

Под синусоидным ротором в данной заявке понимается такой ротор, рабочая поверхность которого (в данном случае поверхность, огибающая зубья на рабочей зубчатой поверхности ротора) в сечении, перпендикулярном оси ротора, имеет выпукло-вогнутую линию в форме синусоиды, средняя линия которой изогнута по окружности.

Двигатель с синусоидным ротором АВП (фиг.1, 2) содержит корпус 1, в теле которого радиально расположены цилиндры 2 с поршнями 3, на штоках 4 которых установлены вращающиеся на подшипниках качения шестерни 5. На теле поршней 3 находятся стабилизирующие разрезные шарикоподшипники 6, которые поджимаются к цилиндрам 2 теплорасширяющимися стержнями 7. Также на теле поршней 3 находятся компрессионные кольца 8 и малосъемное кольцо 9. Тело поршня 3 имеет внутреннюю полость. Через отверстия 10 в теле поршня 3 и отверстия 11 в теле штока 4 происходит охлаждение тела поршня 3 и смазка зеркала цилиндра 2 парокапельной смазкой 12. Шток 4 поршня 3 имеет усиленную многогранную нижнюю часть 13, а также два фланца 14, закрепленные в теле поршня 3. Фланцы 14 имеют расположенные по окружности отверстия 15, которые служат для более качественного соединения поршня 3 с штоком 4. На основном валу 20 двигателя закреплен ротор 16, который имеет зубчатую 17 и гладкую 18 рабочие поверхности, имеющие профиль в виде синусоиды 19. Соединение штока 4 поршня 3 с телом синусоидного ротора 16 осуществляется пружинистой пластиной 21, которая закреплена на усиленной нижней части 13 штока 4 и имеет две оси 22, на которых вращаются шестерня 5, работающая по зубчатой поверхности 17, и сферический ролик 23 на подшипниках качения, имеющий гладкую поверхность 24, прижимающий шток 4 к телу ротора 16, работающий по гладкой поверхности 18 ротора 16, профиль которой в осевом сечении повторяет профиль ролика 23. Синусоидный ротор 16 имеет верхние 25 (ВМТ) и нижние 26 (НМТ) мертвые точки. Цилиндры 2 имеют камеру сгорания с каналами 27 подачи и сброса рабочих газов.

Двигатель работает следующим образом: рабочий такт начинается ниже ВМТ 25 синусоидного ротора 16 и завершается на НМТ 26, где начинается сброс отработанных газов через каналы 27 до следующей ВМТ. Затем до следующей НМТ происходит подача воздуха или воздушно-топливной смеси через каналы 27 до НМТ. В последующее движение до ВМТ происходит такт сжатия. В камере сгорания цилиндра 2 происходит зажигание топливной смеси, рабочий газ толкает поршень 3 в направлении к ротору 3, но так как его шток 4 с шестерней 5 не может перемещаться в этом направлении из-за профиля синусоидного ротора 16, шток 4 посредством шестерни 5 перемещается по зубчатой поверхности 17, вращая ротор 16, находящийся на основном валу 20. Таким образом работает каждый поршень 3. Рабочий такт происходит поочередно в каждом цилиндре 2. Количество рабочих тактов каждого поршня 3 за один оборот ротора 16 зависит от общего количества ВМТ и НМТ синусоидного ротора 16, что подтверждается таблицами 1 и 2.

1. Двигатель с синусоидным ротором, содержащий корпус, в котором расположены цилиндры, имеющие каждый камеру сгорания и каналы подачи и сброса рабочих газов, в цилиндрах установлены поршни, на штоках которых установлены шестерни на подшипниках качения, которые взаимодействуют с зубчатой поверхностью синусоидного ротора, закрепленного на основном валу двигателя, а синусоидный ротор имеет также гладкую поверхность, повторяющую синусоидный профиль огибающей зубчатой поверхности, а шток каждого поршня связан с роликом, взаимодействующим с этой гладкой поверхностью и подпружиненным к ней и в сторону штока.

2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что оси цилиндров перпендикулярны оси синусоидного ротора.

3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что зубчатая поверхность расположена с наружной стороны ротора.

4. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что зубчатая поверхность расположена с внутренней стороны ротора.

5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что оси цилиндров параллельны оси синусоидного ротора.

6. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что синусоидный ротор имеет три или более верхних и нижних мертвых точек.

7. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что на внешней боковой поверхности каждого поршня установлены подшипники качения с возможностью их поджатия к внутренней поверхности цилиндра.

8. Двигатель по п.7, отличающийся тем, что подшипники выполнены разрезными и поджаты к внутренней поверхности цилиндра тепло-расширяющимися стержнями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям поршневых компрессоров. .

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к силовым агрегатам, в основе которых лежит поршневой двигатель внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции многоцилиндровых бесшатунных двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к конструкциям двигателей внутреннего сгорания без коленчатого вала. .

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в поршневых машинах с передачей движения поршней посредством криволинейных поверхностей.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям с передачей движения посредством криволинейных поверхностей. .

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве источника механической энергии. .

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве источника механической энергии. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, а также к насосо- и компрессоростроению, и может быть использовано в качестве двигателя внутреннего сгорания - источника механической энергии для транспортных машин и других мобильных и стационарных потребителей, насоса или компрессора для создания избыточного давления рабочего тела и транспортировки (перекачки) газов, жидкостей, смесей, взвесей, суспензий и других агентов в различных отраслях промышленности и хозяйства, а также детандера - устройства для редукции давления рабочего тела и производства механической работы.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигателестроению

Изобретение относится к области регулируемых гидромашин, а именно к аксиально-поршневым машинам с вариатором скорости вращения

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания содержит корпус с оппозитно расположенными цилиндрами и головками, поршни, связанные между собой штоком и имеющие возможность перемещения вдоль оси штока, величина которого равна величине хода впускного клапана, подпружиненные гильзы цилиндров, подвижные вдоль своей оси на величину хода выпускного клапана, относительно головок с размещенными в них форкамерами со сверхзвуковыми соплами, и снабженные коническими фасками, контактирующими с седлами в головках, рубашки системы охлаждения с впускными клапанами, искровую систему зажигания, оснащенную постоянными магнитами на штоке и взаимодействующими с ними гермоконтактами на корпусе. На внешней поверхности центральной части штока диаметром, равным диаметру поршня, симметрично относительно отверстия для прохода впускного трубопровода, выполненного двухканальным и герметично соединенным с патрубком, обеспечивающим плавный переход к полости штока, по обе стороны образована пара (или несколько пар) идентичных, замкнутых, зигзагообразных канавок полукруглого поперечного сечения с амплитудой колебаний относительно плоскости нормальной оси штока, равной половине хода поршня, с которыми взаимодействует пара конических шестерен зубьями навстречу друг другу, смонтированных на подшипниках качения в приливах противоположных стенок корпуса. Коаксиально отверстиям для прохода штока через шарики, размещенные в полусферических гнездах внутренней поверхности ступиц конических шестерен, количеством, равным количеству максимальных отклонений канавок по одну сторону от плоскости симметрии, смонтированы на штоке шестерни так, что во время возвратно-поступательного движения штока шестерни вращаются в противоположные стороны и связаны через третью коническую шестерню с валом отбора мощности. Центры канавок, шариков и полусферических гнезд находятся при любом положении штока на одной прямой нормальной оси штока. На обоих концах штока закреплены поршни с помощью равномерно распределенных по окружности штока шариков, имеющих возможность перемещения вместе с поршнем по канавкам полукруглого поперечного сечения вдоль образующих штока относительно его силового дна. Внутренняя часть дна снабжена отверстиями для прохода горючей смеси, а в его центральной части смонтирована втулка с прямоугольной многозаходной резьбой и углублением в наружной торцевой части с размещенной в нем тарелкой подпружиненного клапана предварительной герметизации впускной щели. Технический результат заключается в устранении нагрузок, нормальных к оси штока, улучшении охлаждения и уменьшении сопротивления впускного трубопровода. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым пневматическим двигателям. Двигатель содержит установленный в корпусе блок цилиндров с поршнями двойного действия, взаимодействующих с двухсторонней волновой дорожкой ротора-распределителя. Ротор-распределитель выполнен в виде вала с хвостовиком, радиальными и Z-образными продольными пазами на его цилиндрической поверхности и жестко, неразъемно установленного на нем золотника с двухсторонней волновой дорожкой и окнами, взаимодействующими с соответствующими окнами и пазами вала. Корпус выполнен из двух половин, закрытых с торцов герметично крышками с подшипниками для вала, а на противоположном от хвостовика конце вала установлена двухканальная шарнирная муфта для питания двигателя. Каналы муфты через осевые отверстия в вале связаны с Z-образными продольными пазами, впускными/выпускными и распределительными окнами ротора-распределителя. Полукорпуса выполнены из легкого сплава, а цилиндры снабжены антифрикционными гильзами. Технический результат заключается в наличие крышек-фланцев, которые позволяют получать различные модификации двигателя, а муфта для питания двигателя позволяет размещать двигатель, например, в канатном барабане. Расширяются функциональные возможности двигателя. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является упрощение механизма преобразования при повышении надежности работы двигателя. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит поршень 1, размещенный в цилиндре 3 и соединенный посредством штока 5 и пальца 4 механизма преобразования 8 с выходным валом 6, ось вращения которого перпендикулярна продольной оси поршня 1. Механизм 8 содержит блок коаксиально расположенных вдоль оси поршня и соединенных между собой штифтами 9 цилиндров 10 и 11, установленных с возможностью вращения. Цилиндры 10 и 11 связаны посредством конических шестерен 21 и 22 с валом 6. Шток 5 имеет трехгранный профиль и опирается на блоки 18 и 19 подшипников, предотвращающих поворот штока 5 вокруг своей оси. Во внутреннем цилиндре 11 выполнен паз 20 синусоидальной формы. 3 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Соосный двигатель (1) внутреннего сгорания без коленчатого вала содержит по меньшей мере один цилиндр (3), имеющий продольно расположенную ось (XX), пару поршней (5) и (6), установленных для совершения возвратно-поступательного движения в противоположных направлениях вдоль продольной оси (XX) цилиндра (3) и два вала (10) и (12). Пространство между поршнями (5) и (6) образует общую камеру (7) сгорания. Первый вал (10) расположен параллельно продольной оси (XX) цилиндра (3) и сбоку на расстоянии от продольной оси (XX). Второй вал (12) расположен параллельно продольной оси (XX) цилиндра (3) и сбоку на расстоянии от продольной оси (XX) цилиндра. Второй вал (12) снабжен сквозным продольным отверстием (14), через которое может проходить и вращаться первый вал (10). Поршни (5) и (6) соединены с аксиально разнесенными эксцентриками (16) и (17). Первый эксцентрик (16) опирается на первый вал (10). Второй эксцентрик (17) опирается на второй вал (12). Первое зубчатое колесо (50) соединено с первым валом (10). Второе зубчатое колесо (50) соединено со вторым валом (12). Первое и второе зубчатые колеса (50) связаны с помощью устройства для обеспечения временной синхронизации между первым и вторым валами (10) и (12). Возвратно-поступательное движение поршней (5) и (6) передает на соответствующие валы (10) и (12) вращательное движение в противоположных направлениях для приведения двигателя в действие. Технический результат заключается в снижении износа и в упрощении конструкции двигателя. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания (ДВС). Техническим результатом является повышение экономичности. Сущность изобретения заключается в том, что двигатель содержит блок цилиндров, расположенных по окружности. Поршни соединены со штоками. Головка штока находится в пазах ведущего кулачкового вала, совпадающего с осью блока цилиндров, продолжением которого является дополнительный вал, управляющий газораспределением и системой зажигания. На другой стороне ведущего вала крепится маховик с крыльчаткой, обеспечивающей охлаждение корпуса с маслом. 1 ил.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Четырехтактный бескривошипный поршневой тепловой двигатель с оппозитным расположением цилиндров содержит головки (2) цилиндров, цилиндры (3 и 4) с расположенными в них осесимметричными поршнями (5), связанными с механизмом преобразования движения. Механизм преобразования движения выполнен в виде втулки (12), установленной в осевых подшипниках в гнездах цилиндров. Торцы втулки (12) имеют эквидистантно расположенные криволинейные поверхности. Втулка (12) посредством зубчатого венца, выполненного на ее наружной поверхности, связана с валом (16) отбора мощности и приводом газораспределительного механизма. Двухрожковые штоки (7) жестко связаны с поршнями (5) и кинематически сочленены с криволинейными поверхностями втулки (12) со сдвигом по фазе, равным π/2. Двухрожковые вильчатые штоки (7) имеют по две цапфы, соответственно на концах осей штоков (7) и у вершин каждого рожка, контактирующих с верхней и нижней криволинейными торцевыми поверхностями втулки. Технический результат заключается в повышении надежности работы двигателя и уменьшении габаритов. 4 ил.
Наверх