Бесшатунный кривошипный механизм двигателя



Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя
Бесшатунный кривошипный механизм двигателя

 


Владельцы патента RU 2525342:

Столяров Сергей Павлович (RU)
Иванов Александр Васильевич (RU)

Изобретение относится к безшатунным механизмам преобразования возвратно-поступательных движений и может быть использовано в конструкциях двигателей внутреннего сгорания и других поршневых машин. Безшатунный кривошипный механизм двигателя состоит из корпуса (1) с установленными в нем и связанными штоками-водилами (2 и 3) двумя кривошипными валами (4). В осях кривошипов установлены шестерни (5 и 6), находящиеся в зацеплении с сателлитными шестернями (7 и 8), шарнирно установленные в штоках-водилах (2 и 3). Ось сателлитных шестерен в штоках-водилах (2 и 3) находится на равных расстояниях от осей кривошипов. В сателлитных шестернях (7 и 8) на их наружных боковых поверхностях выполнены кривошипы, имеющие смещение от их оси, равное смещению шеек кривошипных валов (4). Кривошипы шарнирно связаны с двойными штоками самоустанавливающихся поршней, установленных в цилиндры, находящиеся на одной оси и закрепленные на корпусе. Обеспечивается компактность конструкции двигателя. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования возвратно-поступательных движений, например, поршней во вращательное движение выходного вала, а также, наоборот, - вращательного движения вала в возвратно-поступательные движения поршней, и может быть использовано в конструкциях двигателей внутреннего сгорания и других поршневых машин.

Известен бесшатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, содержащий корпус, сдвоенные оппозитно расположенные поршни с общим штоком и ведущую шестерню, отличающийся тем, что он содержит вторую пару оппозитно расположенных поршней с общим штоком, пересекающуюся с первой парой, а ведущая шестерня выполнена цилиндрической и снабжена двумя цапфами, распложенными диаметрально противоположно на противоположных плоскостях диска шестерни и соединенными каждая со средней частью соответствующего штока, а также содержит планетарную передачу, выполненную в виде расположенной внутри корпуса на подшипниках солнечной шестерни с внутренним венцом, входящим в зацепление с ведущей цилиндрической шестерней и внешним венцом, входящим в зацепление с ведомым элементом [1].

Недостаток бесшатунного механизма преобразования движения - сложность обеспечения высоких технологических требований в комплектующих его деталях.

Известен бесшатунный механизм преобразования вращения, содержащий два кривошипных вала, два штока, соединенные кривошипными головками с поршнями, а средними головками - с кривошипной осью среднего кривошипного вала и гипоциклический механизм, отличающийся тем, что в бесшатунном механизме преобразования вращения применен планетарный механизм обратного хода, содержащий неподвижную коронную шестерню с внутренним венцом, подвижное водило с тремя цапфами и три сателлитные шестерни с внешним венцом, установленные на цапфах, из которых третья сателлитная шестерня состоит из двух венцов с передаточным числом 2/3 или кратно 12/18, в целом взаимосвязанных кинематически со штоками, образуя с ними единый бесшатунный планетарно-кривошипный механизм преобразования вращения в двигателе внутреннего сгорания всех разновидностей и типов [2], прототип. Недостатками известного механизма преобразования вращения являются:

- сложность кинематической схемы;

- большие габариты многоцилиндрового двигателя, построенного на его основе.

Задачей изобретения является создание бесшатунного кривошипного механизма для компактной и легкой многоцилиндровой конструкции двигателя.

Технический результат достигается тем, что бесшатунный кривошипный механизм двигателя, содержащий корпус с установленными в нем и связанных штоками-водилами двумя кривошипными валами, в осях кривошипов которых по обе стороны их шеек установлены (выполнены) шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитными шестернями таких же параметров, шарнирно установленных в штоках-водилах, причем ось сателлитных шестерен в них находится на равных расстояниях от осей кривошипов, а в сателлитных шестернях на их наружных боковых поверхностях выполнены кривошипы, имеющие смещение от их оси, равное смещению шеек кривошипных валов, а последние упомянутые кривошипы шарнирно связаны с двойными штоками самоустанавливающихся поршней, установленных в цилиндры, находящиеся в одной оси и закрепленные на корпусе.

На фиг.1 показан общий вид многоцилиндрового двигателя с бесшатунным кривошипным механизмом.

На фиг.2 показан бесшатунный кривошипный механизм многоцилиндрового двигателя без корпуса (для наглядности).

На фиг.3 показан кривошипный вал.

На фиг.4 показаны сателлитные шестерни.

На фиг.5 показаны поршни в сборе с двойными штоками.

На фиг.6 - фиг.9 показаны положения элементов бесшатунного кривошипного механизма двигателя в цикле его работы.

На графических фигурах, для наглядности, некоторые одноименные элементы не показаны, элементы крепления, подшипники, уплотнения не показаны. Не показаны также элементы систем двигателя, не относящиеся к предмету данного изобретения.

Бесшатунный кривошипный механизм двигателя (см. фиг.1 - фиг.5) состоит из корпуса 1, в котором установлены связанные штоками-водилами 2 и 3 кривошипные валы 4, в осях кривошипов которых установлены (выполнены) шестерни 5 и 6, находящиеся в зацеплении с сателлитными шестернями 7 и 8, шарнирно установленными в штоках-водилах 2 и 3. Сателлитные шестерни 7 и 8 своими кривошипами шарнирно связаны с двойными штоками 9 и 10 поршней 11 и 12, установленных в цилиндры 13 и 14, закрепленные на корпусе 1, причем поршни одной из сторон связаны со штоками 9 и 10 посредством промежуточных серег-штоков 9-1 и 10-1. Шарнирно установленный в корпусе 1 выходной вал 15 имеет посредством шестерни 16 зубчатое зацепление с шестернями 17 и 18, установленными на кривошипных валах 4.

Работа бесшатунного кривошипного механизма двигателя заключается в преобразовании возвратно-поступательного движения поршней, помещенных в цилиндры и получающих энергию от теплового расширения газов во вращательное движение выходного вала.

Бесшатунный кривошипный механизм двигателя работает следующим образом (см. фиг.1, фиг.2).

В установленных в корпус 1 цилиндрах 13 и 14 поршни 11 и 12, имеющие возможность перемещения и получающие энергию от теплового расширения газов, посредством двойных штоков 9 и 10, шарнирно связанных с кривошипами сателлитных шестерен 7 и 8, шарнирно установленных в штоки-водила 2 и 3, передают им движение, заставляя вращаться и вращать посредством зубчатого зацепления шестерни 5 и 6, а с ними и кривошипные валы 4, а последние, связанные посредством зубчатого зацепления шестерен 17 и 18 с шестерней 16, вращают выходной вал 15.

На фиг.5 показаны поршни 11 в сборе с двойными штоками 9, причем, поршни 11 с одной из сторон шарнирно соединены с двойными штоками 9 посредством промежуточных серег-штоков 9-1, позволяющих им при перемещениях самоустанавливаться в цилиндрах 13, закрепленных на корпусе 1, таким образом компенсируя погрешности в расположении элементов механизма, возникающие в процессе их изготовления, сборки и тепловых деформаций.

Работу бесшатунного кривошипного механизма двигателя поясняют графические изображения фиг.6 - фиг.9.

На фиг.6 изображен бесшатунный кривошипный механизм двигателя в положении его элементов, когда поршни 11 слева находятся в верхних мертвых точках (ВМТ), а справа - в нижних мертвых точках (НМТ) по терминологии, принятой в двигателестроении для обозначения их положения. Величина смещения осей кривошипов валов 4 равна величине смещения оси кривошипа сателлитной шестерни 7 и обозначена l. Смещение поршней 11 от среднего положения, когда они находятся на одинаковом расстоянии от плоскости, в которой расположены оси кривошипных валов 4, обозначено m. Кривошипные валы 4 имеют возможность вращения в осях A и B. Для данной графической фигуры и для последующих фигур в простейшем исполнении могут отсутствовать поршни 11 и сателлитная шестерня 7, изображенные внизу, а шток-водило 2 с двух сторон может быть укорочен.

При перемещении поршней 11 вправо от положения, изображенного на фиг.6 (см. фиг.7), шток 9, связывающий противоположные поршни 11 и имеющий шарнир, сопряженный с кривошипом сателлитной шестерни 7, передает ей движение, заставляя поворачиваться в выбранном против часовой стрелки направлении, а имеющую с ней зубчатую связь шестерню 5 и вал 4 - на такой же угол по часовой стрелке (показан поворот шестерен на угол α=90 градусов). При этом ось кривошипа сателлитной шестерни 7 постоянно находится в пересечении с общей осью поршней 11 и перпендикулярна ей, выполняя движение по радиусу, равному величине l, в то время как шток-водило 2 выполняет параллельные смещения по такому же радиусу, равному величине l, находясь в шарнирной связи с кривошипными валами 4. В данном случае величина m смещения поршней 11 равна двойной величине смещения оси кривошипа сателлитной шестерни 7 (m=2l).

При дальнейшем движении поршней 11 вправо (см. фиг.8) произойдут повороты сателлитной шестерни 7 и шестерни 5 с валом 4 на угол α=180 градусов в разных направлениях от положения, изображенного на фиг.6. Поршень 11, находящийся слева, придет в НМТ, а поршень 11, находящийся справа, - в ВМТ, пройдя каждый путь, равный 2m, что равно 4l.

На фиг.9 изображены положения элементов бесшатунного механизма двигателя при обратном (справа - налево) движении поршней 11.

Минимально необходимой схемой бесшатунного кривошипного механизма двигателя может бить схема однопоршневого исполнения, в которой, как и в многопоршневых схемах с одним штоком-водилом, в процессе работы будут присутствовать неуравновешенные массы.

Уравновесить механизм позволяет построение бесшатунного кривошипного механизма двигателя по схеме, приведенной на фиг.1 - фиг.3.

На фиг.1 изображен общий вид многоцилиндрового двигателя с бесшатунным кривошипным механизмом, а на фиг.2 изображен бесшатунный кривошипный механизм двигателя, в котором, для наглядности, корпус не показан. В механизме кривошипные валы (см. фиг.3) содержат по три пары шестерен, причем оси кривошипов средних пар смещены на угол 180 градусов по отношению к кривошипам крайних пар, при этом смещение кривошипов в средней паре может быть увеличено, а средние поршни могут иметь увеличенный диаметр с целью рационального уравновешивания. Движения уравновешенных, находящихся в противофазе масс, приводят во вращение кривошипные валы, что в двигателе с предлагаемым бесшатунным кривошипным механизмом не требует применения дополнительных противовесов для балансировки.

Источники информации

1. Описание изобретения к авторскому свидетельству №164756 - Бесшатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, опубл. 19.07.1964.

2. Описание изобретения к патенту №2398121 С2 - Бесшатунный планетарно-кривошипный преобразователь вращения для двигателей (вариант 3-й), опубл. 27.08.2010.

1. Бесшатунный кривошипный механизм двигателя, содержащий корпус, с установленными в нем и связанными штоками-водилами двумя кривошипными валами, в осях кривошипов которых по обе стороны их шеек установлены (выполнены) шестерни, находящиеся в зацеплении с сателлитными шестернями таких же параметров, шарнирно установленными в штоках-водилах, причем ось сателлитных шестерен в них находится на равных расстояниях от осей кривошипов, а в сателлитных шестернях на их наружных боковых поверхностях выполнены кривошипы, имеющие смещение от их оси, равное смещению шеек кривошипных валов, а последние упомянутые кривошипы шарнирно связаны с двойными штоками самоустанавливающихся поршней, установленных в цилиндры, находящиеся на одной оси и закрепленные на корпусе.

2. Бесшатунный кривошипный механизм двигателя по п.1, отличающийся тем, что кривошипные валы в нем выполнены с тремя кривошипами, причем, ось среднего кривошипа в каждом из них повернута на угол 180 градусов по отношению к осям крайних кривошипов, находящихся в одной оси.

3. Бесшатунный кривошипный механизм двигателя по п.2, отличающийся тем, что в кривошипных валах оси средних кривошипов имеют увеличенное смещение по сравнению со смещениями осей крайних кривошипов.

4. Бесшатунный кривошипный механизм двигателя по п.2, отличающийся тем, что находящиеся в движении массы, связанные с кривошипами крайних рядов, уравновешены массами, связанными с кривошипами среднего ряда.

5. Бесшатунный кривошипный механизм двигателя по п.1, отличающийся тем, что самоустанавливающиеся поршни, установленные в цилиндры, находящиеся на одной оси и закрепленные на корпусе, шарнирно связаны между собой двойными штоками по одной из сторон посредством промежуточных серег-штоков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к механизмам преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. .

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в переналаживаемых автоматических линиях и в робототехнике, где требуются регулируемые остановки ведомого вала без разрыва кинематической цепи привода.

Изобретение относится к бесшатунным механизмам преобразования вращения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к бесшатунным механизмам вращения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению и служит для передачи вращательного движения с преобразованием частоты вращения и соответствующим изменением вращающего момента.

Редуктор // 2296897
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано как составная часть силовых и кинематических редукторов. .

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в переналаживаемых автоматических линиях и в робототехнике, где требуются регулируемые остановки ведомого вала без разрыва кинематической цепи привода.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в машинах-автоматах для точного относительного позиционирования рабочих органов с вращательным, колебательным и поступательным движениями.

Изобретение относится к области двигателестроения. .

Изобретение относится к машиностроению, к конструированию роботов и манипуляторов и предназначено для использования в сфере производства, где требуются к выполнению однообразные, утомительные, физически тяжелые и опасные для человека работы. Двухуровневый манипулятор с замкнутой кинематической цепью содержит кривошип, шатун и коромысло, являющиеся элементами первого уровня, установленные на неподвижной стойке, и схват, соединенный через шарнир с шатуном. На шатун первого уровня установлены дополнительно три шатуна, соединенные между собой через вращательные кинематические пары и представляющие собой элементы второго уровня. Манипулятор снабжен приводом первого уровня, задающим движение коромыслу и установленным на стойке, приводом второго уровня, установленным на шатуне первого уровня, задающим движение шатуну второго уровня, и приводом схвата, при этом схват установлен на одном из шатунов второго уровня. Изобретение позволяет повысить функциональные возможности манипулятора за счет применения замкнутой кинематической цепи, построенной в двух уровнях. 1 ил.

Изобретение относится к механическим усилителям мощности и может быть использовано в энергетических установках. Усилитель мощности содержит основание, коленчатый вал, связанный посредством шатуна с коленными рычагами, и ползун. Ползун имеет возможность возвратно-поступательного движения и связан с одной стороны с одним коленным рычагом. С ползуном кинематически сопряжен с другой его стороны механизм преобразования движения. Упомянутый механизм имеет выходной вал. Другой коленный рычаг кинематически сопряжен с платформой, размещенной на основании с возможностью перемещения параллельно или вдоль оси движения ползуна. В результате обеспечивается передача увеличенной мощности, выделяемой на ползуне, для передачи ее другому механизму. 3 ил.

Изобретение относится к мультипликатору для газотурбинного двигателя. Его турбинное колесо представляет собой механическую передачу, состоящую из ведущего корпуса (6), на внешней окружной поверхности которого размещены турбинные лопатки (8). Внутренняя рабочая поверхность корпуса (6) выполнена в виде эпитрохоидального контура (7), очерченного вершинами ведомого трехуглового ротора. В роторе (4) соосно расположен кривошип (2), который выполнен эксцентрично по отношению к единому с ним стакану (3). Ось стакана (3) совпадает с центром эпитрохоидального контура (7). Радиусы стакана (3) и кривошипа (2) соотносятся как 2:3. Эксцентриситет составляет половину радиуса стакана (3). Достигается увеличение нагрузочной способности и долговечность устройства. 1 ил.

Изобретение относится к велосипедной каретке. Каретка включает педальный механизм. Свободно сидящая на центральном валу ступица ведущей звездочки выполнена заодно с кривошипом, ось которого смещена относительно центральной оси и совпадает с центром трехуглового ротора. Все вершины ротора находятся в постоянном контакте с эпитрохоидальным контуром, ими же очерченным в ведущем корпусе, внешняя боковая сторона которого жестко содержит педальный шатун, также зафиксированный на конце вала. Радиусы ступицы и кривошипа соотносятся как 2:3, а эксцентриситет составляет половину радиуса ступицы. Обеспечивается троекратное увеличение крутящего момента ведущей звездочки и снижение физических усилий велосипедиста. 1 ил.
Наверх