КОЛЕНЧАТЫЙ ШАТУН Российский патент 1994 года по МПК F16C7/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к моторостроению и может быть применено в народном хозяйстве и обороне страны. Шатун может применяться в поршневых двигателях, компрессорах и местах, где требуется преобразование вращательного движения в поступательное, например жатки, пилорамы, вибрационные установки.

Известен коленчатый шатун, содержащий изогнутый стержень с верхней - для поршня, и нижней - для шатуна головками [1] .

Недостатком прототипа является низкая производительность, малый радиус вращения и низкая долговечность.

Цель изобретения - увеличение производительности за счет смещения центра тяжести и увеличения радиуса, а также увеличение долговечности за счет снижения нагрузки на узлы и детали кривошипно-шатунного механизма.

Коленчатыйы шатыун представлен на чертеже, где верхняя часть стержня 1 выполнена с двумя асимметрично расположенными головками 2 и 3, внутри которых расположены отверстия 4 и 5 цилиндрической формы. Головка 2 предназначена для шарнирного соединения с поршнем, головка 3 - для шарнирного соединения с помощью стального пальца (на чертеже не обозначен) с реактивной тягой 6. В нижней части стержня 1 расположена головка 7 с отверстием 8 цилиндрической формы и шарнирно соединена с помощью стального пальца (на чертеже не показан) с головкой 9 стержня 10, расположенной в его верхней части. В нижней части стержня 10 выполнены две головки, вильчатая головка 11 с отверстиями 12 шарнирного крепления с помощью стального пальца реактивной тяги 6, а головка 13 с отверстием 14 для шарнирного соединения с шатунной шейкой, и расположены асимметрично.

Работа шатуна заключается в следующем. Для достижения экономического эффекта головка 11 должна быть расположена с наружной стороны шейки 13 по ходу вращения коленчатого вала, в противном случае КПД (для двигателей внутреннего сгорания) будет отрицательный. Расположение в компрессорах вильчатой головки 10 с внутренней стороны головки 13.

В заявленном решении, применена косвенная система передачи усилия, передаваемого поршнем на вал двигателя через шатун. Сила, приложенная в точку Е верхней головки шатуна 2, через стержень 1 и расположенный на ее овальных концах вильчатой головки 3 и головки 7 передается через реактивную тягу 6 на вильчатую головку 9 и головку 11 и через стержень 10 - на большую головку 13. С большой головки 13 усилие передается на шатунную шейку (на чертеже не обозначены). Усилие под углом 18о и более к оси ЕС передается через реактивную тягу 6. Точки В и D смещены от точки С на произвольную величину, и способствуют увеличению радиуса, а также плавной - равномерной работе двигателя и увеличения крутящего момента.

Приложенная в точку Е верхней головки шатуна 2 сила распределяется на шатунные шейки 9 и 11 в точки В и D посредством стержней 1и 10 и реактивной тяги 6, что способствует надежности и долговечности. При повороте коленчатого вала на 90о радиус к точке притяжения силы увеличивается в два и более раза по отношению к серийным образцам, а расстояние от центра коренных пальцево до расположенной точки приложения силы между точками В и С будет максимальное.

Смещение центра тяжести - точки приложения силы способствует увеличению производительности в момент наибольших усилий, возникающих в начальный момент рабочего цикла при воспламенении рабочей смеси, а также увеличению долговечности за счет снятия нагрузок с коренных шеек коленчатого вала. В серийных двигателях внутреннего сгорания нагрузки на коренные шейки коленчатого вала, максимальны и действуют на их излом, исключая полезную работу в начале рабочего цикла.

Сущность: шатун содержит составной из двух частей изогнутый стержень с верхней - для поршня, и нижней - для шатуна головками. Обе части стержня соединены пальцем. Головки выполнены овальной формы с дополнительными отверстиями, расположенными ассиметрично, в которые устанавливаются пальцы для крепления реактивной тяги. Тяга и стержень выполнены прямоугольной двутавровой формы. Увеличивается производительность шатуна за счет смещения центра тяжести и увеличения радиуса, а долговечность - за счет снижения нагрузки на узлы и детали кривошипно-шатунного механизма. 1 ил.

КОЛЕНЧАТЫЙ ШАТУН, содержащий изогнутый стержень с верхней для поршня и нижней для шатуна головками, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности путем смещения центра тяжести и увеличения радиуса, а также увеличения долговечности путем снижения нагрузки на узлы и детали кривошипно-шатунного механизма, шатун снабжен реактивной тягой прямоугольной двутавровой формы с овальными головками на концах, изогнутый стержень выполнен составным из двух стержней прямоугольной двутавровой формы, соединенных посредством пальца, верхняя и нижняя головки выполнены овальной формы с дополнительными цилиндрическими отверстиями, расположенными асимметрично, для крепления посредством пальцев головок реактивной тяги.