Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами уатта



Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами уатта
Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами уатта
Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами уатта
Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами уатта

 


Владельцы патента RU 2612868:

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

Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта, содержит размещенные в корпусе, в паре находящиеся в одной оси, как минимум пару цилиндров, в которые помещены движущиеся возвратно-поступательно поршни, связанные штоками. Согласно изобретению концы штоков пар поршней шарнирно закреплены в серединах спрямляющих рычагов прямил Уатта, присоединенных, каждое, одним из качающихся рычагов, посредством шатунов, к кривошипам коленчатого вала. Техническим результатом является обеспечение прямолинейного движения штоков поршней. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Изобретение относится к механике и может быть использовано в конструкциях двигателей внутреннего сгорания (ДВС), компрессоров и других поршневых машин.

Известны различные компоновки ДВС [В.А. Ваншейдт, Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей, стр. 31…38. – Л.: "Судостроение", 1969].

Прогрессивными по компоновке являются двигатели с противоположно движущимися поршнями, в которых может быть обеспечена полная уравновешенность в каждом цилиндре. Двигатели с противоположно движущимися поршнями называют также оппозитными двигателями.

Известен кривошипно-ползунный механизм двухцилиндрового двигателя [И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, в 7 томах, том 2, стр. 486, механизм 1495, -М..: "Наука", 1979], в котором противоположно движущиеся в цилиндрах поршни передают движение коленчатому валу посредством коромысел и шатунов. Достоинствами данной схемы являются уравновешенность механизма и компактность конструкции, а недостатком - возрастание инерционных нагрузок с повышением частоты вращения коленчатого вала из-за длинных плеч коромысел, развернутых на большой угол (по схеме - 180 градусов).

Основными недостатками оппозитных двигателей являются: сложная конструкция, увеличенный габаритный размер в направлении осей цилиндров двигателя.

Известны ДВС, в которых поршни, связанные штоками, совершают возвратно-поступательные движения в цилиндрах, находящихся в одной оси, а их штоки снабжены направляющими прямолинейного движения скольжения [Бесшатунный двигатель и способ устранения заклинивания его механизма, описание изобретения к патенту RU 2538349 C2, опубликовано 10.01.2015]. В этом двигателе, а также в других двигателях, где применяются направляющие прямолинейного движения скольжения, почти отсутствует трение поршней о стенки цилиндров, что позволяет повысить скорость движения поршней, а в итоге - мощность, КПД и долговечность таких двигателей.

Жесткие требования к точности изготовления отдельных деталей таких двигателей являются препятствием к их применению.

Известен механизм "Прямило".

Прямило - механизм для превращения вращательного движения в прямолинейное без направляющих [Прямило - Толковый словарь Ефремовой - Энциклопедии & Словари, http://www.efremova.info/].

Известен шарнирно-рычажный четырехзвенный направляющий механизм [И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, в 7 томах, том 1, стр. 311, механизм 608, -М. : "Наука", 1979], - один из вариантов механизма "Прямило", аналог которого с другими соотношениями длин звеньев, повышающих точность получения прямолинейного движения, применен авторами данной заявки.

Известен двигатель Гуськова-Улыбина [К.Ю. Чириков. Необычные двигатели. –М.: "Знание", 1976, стр. 30], а также [Объемная поршневая машина, а.с. №323562], в котором традиционный шатунный механизм заменен одним из механизмов П.Л. Чебыщева, обеспечивающим приближенно прямолинейное движение штока поршня - прототип.

Известна книга [З.Н. Перля. Повесть о машине. –М.: "Молодая гвардия", 1975, стр. 25]. В художественной форме в ней рассказано о применении механизма под названием "Прямило Уатта" в конструкции паровой машины для спрямления движений штока поршня и об усовершенствовании этого механизма П.Л. Чебышевым.

О применении рычажных механизмов для получения приближенно прямолинейного движения и о расчетах их элементов известны книги [Ю.А. Данилов. Многочлены Чебышева, -Минск.: "Вышэйша школа", 1984, стр. 34] и [П.Л. Чебышев. Избранные труды, Москва, Издательство Академии Наук СССР, 1955, стр. 669].

Для шарнирно-рычажного четырехзвенного направляющего механизма [И.И. Артоболевский, Механизмы в современной технике, в 7 томах, том 1, стр. 311, механизм 608, -М.: "Наука", 1979] предложены следующие соотношения длин звеньев: AB равно DC, BC равно 0,62AB, BE равно EC, AD равно 2,15AB. AD по вертикали, согласно иллюстрации к механизму, как и BC, равно 0,62AB.

Авторы данной заявки, проведя моделирование, предлагают для направляющего механизма «Прямило» при AD по вертикали равным 0,62AB, назначить BC равным 0,62064AB, a AD равным 2,03571AB. При этом отклонение точки E от прямолинейности на участке перемещения H уменьшится более чем в 10 раз при расположении участка прямолинейности вдоль вертикальной оси. Отношение интервала отклонений точки E при перемещении на участке H между точками E1 и E2 к длине участка составит 0,000265, что позволит использовать такой механизм в качестве направляющего прямолинейного движения для штока поршня ДВС. Для сравнения с этим механизмом систему координат исходного механизма [И.И. Артоболевский, механизм 608] требуется повернуть на угол, обеспечивающий участок прямолинейности в нем при наименьших значениях интервала симметричных смещений точки E в конечных и промежуточных положениях на всем участке H перемещения между точками E1 и E2.

AD по вертикали является участком прямолинейности H. При расширении хода точки E за пределы участка H ее отклонение от прямолинейности резко повышается, а уменьшение BC по отношению к AB и изменение соотношений длин звеньев в нем уменьшают отклонение точки E от прямолинейности на участке перемещения H. На меньшем участке, например, 0,85H и назначении BC равным 2,05AB, при сохранении соотношений длин других звеньев и повороте системы координат на некоторый угол, обеспечивающий прямолинейность при наименьших значениях интервала симметричных смещений точки E в конечных и промежуточных положениях, отношение интервала отклонений к длине участка составит 0,00014. Такое незначительное уменьшение участка перемещения позволяет значительно уменьшить отклонение от прямолинейности. Механизм с такими параметрами также может найти практическое применение.

В прототипе [Объемная поршневая машина, а.с. №323562] обеспечено приближенно прямолинейное движение штока поршня благодаря тому, что последний присоединен к механизму Чебышева, образованному коленом вала, качающимся коромыслом и шатуном, имеющим три шарнирных соединения, оси которых расположены в вершинах равнобедренного треугольника, причем один шарнир соединен с поршнем, другой - с коромыслом, а третий - с шатунной шейкой колена вала.

В обзоре по перспективным двигателям для народного автомобиля, который подготовил тольяттинский изобретатель Ульдяров В.Б. утверждается, что эта схема не нашла продолжения из-за грубого спрямления движения поршня и дополнительных к этому термических искажений положения точки сопряжения с его штоком.

[http://maxpark.com/community/1556/content/692821]. Авторы настоящей заявки согласны с этим мнением.

На преодоление недостатков двигателей, в которых применяется кривошипно-шатунный механизм преобразования движения и на обеспечение прямолинейного движения штоков поршней направлены технические решения, предпринятые в предполагаемом изобретении, что является задачей изобретения.

Технический результат достигается тем, что в поршневой машине, преимущественно двигателе, снабженной прямилами Уатта, содержащей размещенные в корпусе, в паре находящиеся в одной оси, как минимум пару цилиндров, в которые помещены, движущиеся возвратно-поступательно поршни, связанные штоками, согласно изобретению концы штоков пар поршней шарнирно закреплены в серединах спрямляющих рычагов прямил Уатта, присоединенных, каждое, одним из качающихся рычагов, посредством шатунов, к кривошипам коленчатого вала.

На фиг. 1 изображен вариант прямила Уатта, которым снабжен предмет данного предлагаемого изобретения.

На фиг. 2 изображена траектория точки E исходного прямила Уатта [И.И. Артоболевский, механизм 608] на участке прямолинейности H в натуральную величину и, для наглядности, вдоль горизонтальной оси, масштабированная в 100 (сто) раз.

На фиг. 3 изображена траектория точки E на участке прямолинейности H в натуральную величину и, для наглядности, вдоль горизонтальной оси, масштабированная в 1000 (тысячу) раз, прямила Уатта, соотношения длин звеньев в котором предложены авторами данной заявки.

На фиг. 4 упрощенно изображена схема поршневой машины, преимущественно двигателя, снабженной прямилами Уатта, в одном из вариантов исполнения.

На фиг. 5 - 7 упрощенно изображены другие возможные схемы поршневых машин, преимущественно двигателей, снабженных прямилами Уатта.

Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта (см. фиг. 4), содержит установленные в корпусе (для наглядности не показан) цилиндры 1, в которые помещены поршни 2, связанные штоками 3-1 и 3-2, шарнирно закрепленными в серединах серег 4 (спрямляющих рычагов прямил Уатта), шарнирно соединенных с рычагами 5-1 и 5-2, другими концами, шарнирно закрепленными в корпусе. Рычаги 5-1 имеют шарниры, близко отстоящие от шарниров присоединения их к серьгам 4 (спрямляющим рычагам прямил Уатта), к которым присоединены шатуны 6, другими концами, имеющие шарнирные соединения с кривошипами коленчатого вала 7, шарнирно установленного в корпусе.

Работа поршневой машина, преимущественно двигателя, снабженной прямилами Уатта, заключается в преобразовании в цилиндрах возвратно-поступательного движения поршней, возникающего от воздействия на них расширяющихся при сгорании горючей смеси газов, во вращательное движение выходного вала. Причем штоки 3-1 и 3-2 поршней 2, шарнирно закрепленные в серединах серег 4 (спрямляющих рычагов прямил Уатта), в пределах своего хода движутся приближенно прямолинейно.

Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта (см. фиг. 4), работает следующим образом.

Поршни 2, совершая возвратно-поступательные движения в цилиндрах 1, посредством штоков 3-1 и 3-2, серег 4 (спрямляющих рычагов прямил Уатта), рычагов 5-1, шатунов 6 передают движение коленчатому валу 7, заставляя его вращаться.

На фиг. 5-фиг. 7 упрощенно изображены возможные схемы поршневых машин, преимущественно двигателей, снабженных прямилами Уатта. Все они содержат аналогичные, обозначенные на фиг. 4 элементы, поз. 1 - 7.

В поршневой машине любой конфигурации и назначения, оснащенной прямилами Уатта, трение поршней о стенки цилиндров будет сведено к минимуму, повысится ее КПД и долговечность, такая машина будет отличаться компактностью.

1. Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта, содержащая размещенные в корпусе, в паре находящиеся в одной оси, как минимум пару цилиндров, в которые помещены движущиеся возвратно-поступательно поршни, связанные штоками, отличающаяся тем, что концы штоков пар поршней шарнирно закреплены в серединах спрямляющих рычагов прямил Уатта, присоединенных, каждое, одним из качающихся рычагов, посредством шатунов, к кривошипам коленчатого вала.

2. Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта по п. 1, отличающаяся тем, что один из качающихся рычагов каждого прямила Уатта присоединен к шатуну, связывающему его с кривошипом коленчатого вала в оси шарнира с плечом, близким плечу рычага.

3. Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта по п. 1, отличающаяся тем, что выполненные с искривленными внешними обводами рычаги прямил Уатта при качаниях проникают в полости цилиндров.

4. Поршневая машина, преимущественно двигатель, снабженная прямилами Уатта по п. 1, отличающаяся тем, что угловая ориентация кривошипов коленчатого вала обеспечивает движение в противофазе поршней, связанных штоками, соседних пар цилиндров.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к бесшатунным поршневым двигателям. Бесшатунный поршневой двигатель, включающий корпус с расположенными рядно и/или оппозитно цилиндрами, поршни со штоками и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, выполненный в виде маховика, смонтированного на кривошипе, кулисы, соединенной посредством кулисного камня с кривошипом, штоками поршней, связанных с кулисами, при этом двигатель снабжен дополнительной группой поршней с кривошипом, связанной с первой группой поршней при помощи зубчатого зацепления, смонтированного на кривошипах, при этом кривошипы механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное смонтированы симметрично, контакт шеек кривошипов групп поршней при помощи кулисных камней с кулисами выполненна одинаковом расстоянии от ползунов.

Изобретение относится к двигателестроению, к двигателям без коленчатых валов. В двигателе вместо коленчатого вала применена шестерня, по разные стороны которой зеркально относительно центра укреплены два пальца, каждый из которых шарнирно сочленен с своей группой шатунов многоцилиндрового двигателя, а шестерня расположена между двумя параллельными дорожками в картере и с опорой на них имеет свободу вращения вокруг своей оси под действием сил давления газов, передаваемых посредством шатунов на пальцы шестерни, которая сцеплена с промежуточной шестерней, укрепленной на выходном валу.

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Четырехцилиндровый оппозитный двигатель с переменным ходом поршней, в котором поршни используют при тактах впуска и выпуска весь объем цилиндра, включая камеру сгорания.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в кривошипно-шатунных механизмах ДВС. Кривошипно-шатунный механизм со смещенной шатунной шейкой, содержащий рабочий цилиндр, шарнирно связанные между собой поршень с поршневым пальцем, шатун и кривошип коленчатого вала, в котором ось кривошипной головки жестко связана с кривошипом, смещена от оси поршня и оси симметрии кривошипа на угол, равный 10°.

Изобретение относится к узлам для преобразования прямолинейного движения во вращательное движение и наоборот. Узел содержит коленчатый вал, поршень, вильчатую конструкцию, рычажное средство.

Предложен кривошипный механизм с круглым ползуном, содержащий многорядную деталь возвратно-поступательного движения и однорядную деталь возвратно-поступательного движения, многорядная деталь возвратно-поступательного движения имеет направляющую деталь, при этом однорядная деталь возвратно-поступательного движения имеет направляющую деталь, которая может быть вставлена в продольную канавку многорядной детали возвратно-поступательного движения вдоль направления толщины, с тем, чтобы пересекать вертикально многорядную деталь возвратно-поступательного движения, направляющая деталь снабжена отверстием, принимающим средний круглый ползун, первый круглый ползун и второй круглый ползун смонтированы в одинаковой фазе, средний круглый ползун расположен между первым круглым ползуном и вторым круглым ползуном с фазовой разницей, составляющей 180 градусов, по сравнению с двумя круглыми ползунами, причем соседние круглые ползуны прикреплены друг к другу.

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия. Механизм (10) переменной степени сжатия, который изменяет степень сжатия двигателя в зависимости от углового положения первого управляющего вала (14), и привод, который изменяет и удерживает угловое положение первого управляющего вала (14).

Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания, в частности к двигателям с переменным ходом поршня. Механизм для изменения длины хода поршня двигателя внутреннего сгорания в каждом цикле его работы содержит зубчатую передачу, включающую первое зубчатое колесо, установленное в корпусе двигателя без возможности вращения, и второе зубчатое колесо с зубьями, сформированными на его внутренней поверхности, причем второе зубчатое колесо находится в зацеплении с первым зубчатым колесом для обеспечения постоянной длины кривошипа и переменной длины эксцентрика, чтобы получить переменную длину хода поршня в полном цикле работы двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двигателям внутреннего сгорания (ДВС) с детонационным процессом. Техническим результатом является повышение кпд цикла двухтактного детонационного ДВС с водородом в качестве горючего.

Изобретение может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания с оппозитным расположением цилиндров. Двигатель внутреннего сгорания с оппозитными цилиндрами содержит корпусной блок (1) с как минимум одной парой оппозитных гильз (2) и (3), в которых расположен цельный поршень, включающий пару поршневых головок (4) и (5).

Изобретение относится к поршневым двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является увеличение мощности на единицу массы двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания. В поршневом двигателе внутреннего сгорания (ДВС), содержащем герметично перекрытую с одного торца цилиндрическую гильзу с концентрически размещенным в ней поршнем, соединенным посредством кривошипно-шатунного механизма с коленчатым валом, впускными и выпускными клапанами в гильзе для подачи горючей смеси и отвода отработавших газов, свечи зажигания, плавающий поршень, с целью повышения мощности ДВС плавающий поршень концентрически установлен в полости гильзы между головкой гильзы и поршнем так, что при этом образуются две камеры для последовательного сжигания горючей смеси, в гильзе выполнены дополнительные клапаны: впускной для подвода горючей смеси в дополнительную камеру и выпускной для отвода из нее отработавших газов.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Поршневое устройство (100) предназначено для двигателя внутреннего сгорания с дифференциальным ходом поршня.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является снижение потерь на трение.

Изобретение может быть использовано в устройствах, преобразующих один вид энергии в другой, например в двигателях внутреннего сгорания. Теплообменная металлическая поверхность (1) имеет углубления (2), заполненные материалом с теплопроводностью ниже, чем теплопроводность материала поверхности (1).

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. Техническим результатом является упрощение конструкции, улучшение экономичности, надежности и снижение уровня шума.

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).

Изобретение относится к области двигателестроения. Техническим результатом является повышение эффективности работы двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двухтактный двигатель внутреннего сгорания включает, по меньшей мере, пару соосно расположенных цилиндров (1) и (2), сопряженных с общей головкой (7), в которой размещены камера (8) сгорания колоколообразной формы и камера (11) сгорания полусферической формы.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель внутреннего сгорания включает в себя корпус, имеющий, по крайней мере, пару сопряженных цилиндров (1), к торцам которых примыкают разъемные картеры (2) с размещенными в них коленчатыми валами (3), перпендикулярно расположенными к оси цилиндра (1), и передачу, включающую три цилиндрических зубчатых колеса (4), (5) и (6), оси которых лежат в одной плоскости.

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к двигателям внутреннего сгорания с компрессионным или детонационным воспламенением рабочей смеси. Техническим результатом является увеличение ресурса двигателя и повышение экономичности.
Наверх