ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 1994 года по МПК F02B75/32 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрами, поршни, соединенные с двумя роликами, взаимодействующими с внутренней и наружной замкнутыми эквидистантными криволинейными поверхностями кулачка, установленного на выходном валу.

Недостатком указанного двигателя внутреннего сгорания является невысокая надежность пары ролик-криволинейная поверхность кулачка вследствие возникающих при работе неравномерных износов внутренних и наружных криволинейных поверхностей.

Наиболее близкой к предлагаемой является поршневая машина, принятая за прототип и содержащая корпус с цилиндрами, поршни с центральными и боковыми роликами, взаимодействующими с наружной и внутренними криволинейными поверхностями кулачка, связанного с выходным валом.

Недостатками прототипа являются невысокие надежность и долговечность из-за отсутствия оптимального выбора размеров роликов в зависимости от размеров кулачка, что не позволяет получить хорошие кинематические характеристики.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности путем улучшения кинематических характеристик и оптимального выбора параметров пары ролик-криволинейная поверхность кулачка.

Поставленная цель достигается тем, что в поршневой машине, содержащей корпус с цилиндрами, поршни, связанные с центральным и двумя боковыми роликами и установленные в цилиндрах, выходной вал, ось вращения которого перпендикулярна осям цилиндров, кулачки с эквидистантными замкнутыми внутренними и наружными криволинейными поверхностями, причем внутренние и наружные криволинейные поверхности расположены вокруг оси вращения кулачка, центральный ролик поршня установлен с возможностью взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью кулачка, а два боковых ролика поршня установлены с возможностью взаимодействия с наружными криволинейными поверхностями, причем радиусы роликов и размеры кулачка связаны между собой следующими соотношениями (H/λ)·[(1-λ)²/2λ-1] > r_р.н, H/ > r_р.в при λ< 1, где Н - половина хода поршня; r_р.н. - радиус ролика, взаимодействующего с наружной криволинейной поверхностью кулачка; r_р.в. - радиус ролика, взаимодействующего с внутренней криволинейной поверхностью;
λ = - параметр формы кулачка;
R_min - минимальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности; R_max - макси- мальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности.

Кроме того, оси цилиндров параллельны между собой, а с каждым кулачком кинематически связаны поршни группы цилиндров, причем оси цилиндров каждой группы расположены под углом между собой. Поршневая машина также снабжена набором антифрикционных колец, установленных на осях роликов, ролики выполнены в виде отдельных дисков, смонтированных на антифрикционных кольцах.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна", так как имеет иную совокупность существенных признаков по сравнению с прототипом.

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволили выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 показан общий вид поршневой машины; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример конкретного выполнения поршневой машины с группой цилиндров, оси которых расположены под углом друг к другу; на фиг. 4 - пример конкретного выполнения ролика в виде отдельных дисков.

Поршневая машина содержит корпус с цилиндрами 1, в которых размещены поршни 2. Поршни 2 жестко соединены со штоками 3. На штоке 3 установлена ось, на которой размещены один центральный ролик 4 и два боковых ролика 5. На выходном валу 6, ось вращения которого перпендикулярна осям цилиндров 1, установлен кулачок 7. На последнем выполнены одна замкнутая внутренняя криволинейная поверхность 8 и две замкнутые наружные криволинейные поверхности 9. Наружные поверхности эквидистантны внутренней поверхности 8. Центральный ролик 4 установлен с возможностью взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью 8, два боковых ролика 5 - с наружными криволинейными поверхностями 9. Радиусы роликов и размеры кулачка связаны между собой следующими соотношениями (H/λ)·[(1-λ)²/2λ-1] > r_р.н, H/ > r_р.в
при λ< 1, где Н - половина хода поршня; r_р.н. - радиус ролика, взаимодействующего с наружной криволинейной поверхностью кулачка (бокового ролика 5); r_р.в. - радиус ролика, ваимодействующего с внутренней криволинейной поверхностью (центрального ролика 4);
λ = 2H/(R_min+R_max)- параметр формы кулачка;
R_min - минимальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности; R_max - макси- мальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности.

Поршневая машина может быть выполнена с широко известным одноразрядным расположением, когда оси всех цилиндров параллельны между собой (не показано) и с каждым кулачком связан поршень только одного цилиндра.

На фиг. 4 показан пример конкретного выполнения ролика, выполненного в виде отдельных дисков 10, установленных на антифрикционных кольцах 11, которые размещены на осях.

Поршневая машина работает, например, в качестве двигателя внутреннего сгорания следующим образом.

Под давлением продуктов сгорания в цилиндрах 1 перемещаются поршни 2, которые передают усилия внутренним и наружным криволинейным поверхностям 8 и 9 кулачка 7 через штоки 3, и центральные и боковые ролики 4 и 5. Подготовительные рабочие ходы поршней обеспечиваются соответствующими профилями криволинейных поверхностей 8 и 9.

Приведенные выше зависимости радиусов роликов от параметров кулачка обеспечивают улучшение кинематических характеристик и безотрывное перемещение роликов по криволинейным поверхностям, что позволяет повысить надежность и долговечность пары ролик-криволинейная поверхность кулачка. (56) Заявка ЕПВ N 0064726, кл. F 01 B 9/06, 1982.

Использование: поршневые машины, преимущественно двигатели внутреннего сгорания. Сущность изобретения: поршневая машина содержит корпус с цилиндрами 1 и поршнями 2, которые через шток 3 и центральные 4 и боковые 5 ролики взаимодействуют с замкнутыми эквидистантными внутренними и наружными 9 криволинейными поверхностями кулачка 7, установленного на выходном валу 5. Радиусы роликов 4 и 5 и размеры кулачка 7 связаны между собой следующими соотношениями Hλ·(1-λ)²/(2λ-1)>r_р.н при λ<1, где H - половина хода поршня, r_р.н - радиус ролика, взаимодействующего с наружной криволинейной поверхностью кулачка (бокового ролика 5); r_р.в - радиус ролика, взаимодействующего с внутренней криволинейной поверхностью (центрального ролика 4); λ=2H/(R_min+R_max) - параметр формы кулачка 7; R_min - минимальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности; R_max - максимальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности. 3 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая корпус с цилиндрами, поршни, связанные с центральным и двумя боковыми роликами и установленные в цилиндрах, выходной вал, ось вращения которого перпендикулярна осям цилиндров, кулачки с эквидистантными замкнутыми внутренними и наружными криволинейными поверхностями, причем внутренние и наружные криволинейные поверхности расположены вокруг оси вращения кулачка, центральный ролик поршня установлен с возможностью взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью кулачка, а два боковых ролика поршня установлены с возможностью взаимодействия с наружными криволинейными поверхностями, отличающаяся тем, что радиусы роликов и размеры кулачка связаны между собой следующими соотношениями:
дой группы расположены под углом одна к другой. 4. Машина по пп. 1 - 3, <MI>отличающаяс> , _{расположеныподугломоднакдругой.4.Машинапопп.1-3,<MI>отличающаяся<D>тем,что}