ПОРШНЕВАЯ МАШИНА С ОБРАЩАЕМЫМ БЕСШАТУННЫМ МЕХАНИЗМОМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЯ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО ВАЛА Российский патент 1994 года по МПК F01B9/00 

Изобретение относится к машиностроению и касается усовершенствования поршневых машин, в частности двигателей внутреннего сгорания с бесшатунным преобразованием возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение рабочего вала.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является поршневая машина с обращаемым бесшатунным механизмом преобразования движения поршня во вращательное движение рабочего вала, содержащая рабочий цилиндр, поршень, составной рабочий вал с выходными участками, расположенными по разные стороны цилиндра перпендикулярно его оси, и звено кинематического сопряжения поршня с валом.

Технический результат изобретения - упрощение механизма преобразования движения поршня во вращательное движение рабочего вала, уменьшение массы и габаритов, повышение технологичности и улучшение эксплуатационных характеристик.

Указанный технический результат обеспечивается за счет усовершенствования звена кинематического сопряжения поршня с валом, которое выполнено в виде втулок, расположенных в отверстиях выходных участков вала, и пальцев, шарнирно соединяющих втулки с цапфами поршня, а также за счет усовершенствования конструкции поршня.

На фиг. 1 схематично изображена описываемая поршневая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - поршневая машина, поперечный разрез; на фиг. 3 - фазы кинематического цикла работы машины.

Поршневая машина содержит рабочий цилиндр 1, поршень 3, составной рабочий вал 5 с выходными участками, расположенными по разные стороны цилиндра 1 перпендикулярно его оси, и звено кинематического сопряжения поршня 3 с валом 5. В выходных участках последнего на сторонах, обращенных к поршню 3, выполнены цилиндрические отверстия 3, расположенные параллельно и эксцентрично оси вала 5. Звено сопряжения поршня 3 с валом 5 выполнено в виде втулок 7, расположенных в отверстиях 8 его выходных участков с возможностью возвратно-поступательного перемещения в них и с возможностью относительного поворота вокруг своих осей, при этом поршень 3 шарнирно сопряжен со втулками 7 с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра 1. Машина снабжена подшипниковыми коробками 2 с подшипниками 6, в которых установлены выходные участки вала 5, и пальцами 9. Поршень 3 имеет цапфы 4, расположенные по разные стороны его боковой поверхности, и сопряжен со втулками 7 своими цапфами 4 посредством пальцев 9. Поршень 3 выполнен пустотелым со сквозными отверстиями 10 на боковой поверхности; в цилиндре 1 выполнены окна 11, в одних из которых размещены цапфы 4 поршня 3, а другие расположены с возможностью по меньшей мере частичного совмещения с отверстиями 10 поршня 3 при его повороте вокруг своей оси.

Поршневая машина работает по кинематическому циклу, состоящему из четырех фаз (фиг. 3).

Первая фаза (начальная позиция I) - поршень 3 из исходного положения в цилиндре 1 в верхней мертвой точке движется вниз в среднее положение, разворачиваясь по часовой стрелке вокруг своей оси. При этом втулки 7 перемещаются встречно-поступательно и проворачиваются в отверстиях 8 соответственно; левая втулка 7 против, а правая втулка 7 по часовой стрелке. При этом втулки 7 поворачивают выходные участки вала 5 соответственно: левый по часовой и правый против часовой стрелки. При достижении поршнем 3 своего среднего положения в цилиндре 1, каждый участок вала 5 совершает четверть оборота в противоположных направлениях, поршень 3 достигает максимального угла поворота вокруг своей оси, а втулки 7 - максимального хода в отверстиях 8.

Вторая фаза (начальная позиция II) - поршень 3 продолжает движение из среднего положения в нижнюю мертвую точку, поменяв направление своего поворота на противоположное, а втулки 7 продолжают непрерывно проворачиваться в отверстиях 8 в указанных ранее направлениях, повернув участки вала 5 еще на четверть оборота при достижении поршнем 3 нижней мертвой точки. При этом поршень 3 разворачивается в исходное угловое положение, а втулки 7 - в свое исходное положение в отверстиях 8.

Третья фаза (начальная позиция III) - поршень 3 меняет направление поступательного движения и своего разворота, втулки 7 продолжают непрерывное проворачивание в отверстиях 8 выходных участков вала 5, повернув их при достижении поршнем 3 среднего положения еще на четверть оборота. При этом поршень 3 разворачивается на максимальный угол, а втулки 7, перемещаясь встречно-поступательно, максимально выдвигаются в отверстиях 8.

Четвертая фаза (начальная позиция IV) - поршень 3 продолжает движение из среднего положения в исходную верхнюю мертвую точку, поменяв направление своего разворота на противоположное. Втулки 7 продолжают непрерывно проворачиваться в отверстиях 8, поворачивая выходные участки вала 5 при достижении поршнем 3 верхней мертвой точки еще на четверть оборота. При этом поршень 3 разворачивается, а втулки 7 перемещаются в отверстиях 8 в свое исходное положение, завершив непрерывный полный оборот вала 5. Далее цикл повторяется.

При любом рабочем положении поршня 3 в цилиндре 1 его сквозное боковое отверстие 10 по меньшей мере частично совпадает с окнами 11 цилиндра 1. Это позволяет производить непрерывную вентиляционную продувку внутренней полости поршня 3.

Использование: в машиностроении, в частности при проектировании поршневых машин с обращаемым бесшатунным механизмом преобразования движения поршня во вращательное движение рабочего вала. Сущность изобретения: в выходных участках вала 5 выполнены отверстия 8, в них расположены втулки 7, а поршень 3 шарнирно сопряжен с последними своими цапфами 4 посредством пальцев 9 с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра 1. Поршень 3 пустотелый и имеет сквозные отверстия 10 на боковой поверхности, которые по меньшей мере частично совмещаются с окнами 11 цилиндра, что обеспечивает продувку и охлаждение машины. Звено кинематического сопряжения поршня 3 с валом 5 просто по конструкции и технологично. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ПОРШНЕВАЯ МАШИНА С ОБРАЩАЕМЫМ БЕСШАТУННЫМ МЕХАНИЗМОМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЯ ВО ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ РАБОЧЕГО ВАЛА, содержащая рабочий цилиндр, поршень, составной рабочий вал с выходными участками, расположенными по разные стороны цилиндра перпендикулярно его оси, и звено кинематического сопряжения поршня с валом, отличающаяся тем, что в выходных участках вала на сторонах, обращенных к поршню, выполнены цилиндрические отверстия, расположенные параллельно и эксцентрично оси вала, а звено сопряжения поршня с последним выполнено в виде втулок, расположенных в отверстиях его выходных участков с возможностью возвратно-поступательного перемещения в них и относительного поворота вокруг своих осей, при этом поршень шарнирно сопряжен с втулками с возможностью качения в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра. 2.Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена пальцами, а поршень - цапфами, расположенными по разные стороны его боковой поверхности, причем поршень сопряжен с втулками своими цапфами посредством пальцев. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что поршень выполнен пустотелым со сквозными отверстиями на боковой поверхности, в цилиндре выполнены окна, в одних из которых размещены цапфы поршня, а другие расположены с возможностью по меньшей мере частичного совмещения с отверстиями поршня при его повороте вокруг своей оси.