КРЕЙЦКОПФНАЯ ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 1995 года по МПК F02B75/32 F01B9/00 F16J1/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к поршневым машинам, а именно к крейцкопфным.

Известна крейцкопфная машина, содержащая рабочий цилиндр с размещенным в нем поршнем, жестко связанным с крейцкопфом, установленным в направляющих, и выходной вал, связанный с крейцкопфом при помощи бесшатунного механизма.

Недостатком аналога являются малые надежность и долговечность из-за быстрого износа поверхностей крейцкопфа и направляющих и заклинивания вследствие этого механизма.

Известна крейцкопфная поршневая машина, содержащая рабочий цилиндр с размещенным в нем поршнем, крейцкопф с цилиндрической опорной поверхностью, установленный в цилиндрической направляющей и соединенный с поршнем, выходной вал, связанный кинематически с крейцкопфом, и механизм газораспределения с впускным и выпускным запорными органами, расположенными в рабочем цилиндре.

Недостатками прототипа являются недостаточные надежность и долговечность из-за износа поверхностей крейцкопфа и направляющей, несмотря на относительно низкие удельные давления в механизме по сравнению с аналогом.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности.

Это достигается тем, что известная крейцкопфная машина снабжена кривошипом и крейцкопфной втулкой, установленной между поверхностью цилиндрической направляющей и опорной поверхностью крейцкопфа, причем втулка соединена с кривошипом посредством шарового шарнира, а кривошип связан с выходным валом.

Выходной вал может быть выполнен коленчатым, а крейцкопф связан с последним при помощи шатуна, или крейцкопф связан с выходным валом при помощи бесшатунного механизма.

Механизм газораспределения может быть выполнен в виде впускных и выпускных окон и установленной между поверхностями поршня и рабочего цилиндра золотниковой втулки с перепускными отверстиями, причем крейцкопфная и золотниковая втулки связаны между собой, например выполнены за одно целое.

На фиг. 1 представлена описываемая машина с бесшатунным механизмом; на фиг. 2 - то же, с крейцкопфным кривошипно-шатунным механизмом.

Машина содержит рабочий цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2, крейцкопф 3 с цилиндрической опорной поверхностью, установленный в цилиндрической направляющей 4 и соединенный с поршнем 2, например, при помощи штока 5, выходной вал 6, связанный кинематически с крейцкопфом 3, механизм газораспределения с впускным и выпускным запорными органами 7, например окнами, расположенными в рабочем цилиндре 1, кривошип 8 и крейцкопфную втулку 9, установленную между поверхностью направляющей 4 и опорной поверхностью крейцкопфа 3, при этом втулка 9 соединена с кривошипом 8 посредством шарового шарнира 10, а кривошип 8 связан с выходным валом 6.

Выходной вал может быть выполнен коленчатым, а крейцкопф 3 связан с валом 6 при помощи шатуна 11, либо крейцкопф 3 связан с валом 6 при помощи бесшатунного механизма 12.

Механизм газораспределения, в случае его выполнения в виде окон может быть снабжен золотниковой втулкой 13 с перепускными отверстиями, установленной между поверхностями поршня 2 и рабочего цилиндра 1, при этом золотниковая 13 и крейцкопфная 9 втулки связаны между собой либо выполнены за одно целое.

Описываемая машина, например двигатель, работает следующим образом.

Поршень 2 перемещается возвратно-поступательно в рабочем цилиндре 1, передавая движение крейцкопфу 3, воспринимающему боковую нагрузку, который скользит относительно направляющей поверхности крейцкопфной втулки 9. Перемещение крейцкопфа 3 преобразуется во вращение выходного вала 6 при помощи кривошипно-шатунного механизма либо бесшатунного механизма.

При возвратно-поступательном перемещении крейцкопфа 3, например в прототипе, в крайних его точках возникают пиковые значения коэффициента трения в паре трения крейцкопф - направляющая, приводящие к появлению в этих точках задиров на поверхности последних. Наличие крейцкопфной втулки 9, установленной между поверхностями крейцкопфа 3 и направляющей 4, которая совершает сложное движение как вдоль оси цилиндра 1, так и по его окружности, позволяет избежать указанного явления, а также получить более равномерную характеристику износа в парах трения крейцкопфного механизма. Снижение коэффициента трения в крайних точках достигается за счет перемещения крейцкопфной втулки 9 относительно опорной поверхности крейцкопфа 3, например, по окружности в момент его остановки.

В случае выполнения механизма газораспределения в виде окон и соосной с рабочим цилиндром 1 золотниковой втулки 13 Рикардо последняя может быть связана с крейцкопфной втулкой 9 или выполнена с ней за одно целое при равенстве диаметров поршня 2 и крейцкопфа 3.

Таким образом описанное техническое решение позволяет увеличить надежность и долговечность машины за счет снижения износа в крейцкопфной паре при неизменных потерях на трение.

Использование: машиностроение, а именно поршневые машины с крейцкопфными механизмами. Сущность изобретения: между опорной поверхностью цилиндрического крейцкопфа 3 и цилиндрической его направляющей 4 установлена крейцкопфная втулка 9, связанная при помощи шарового шарнира 10 с кривошипом 8 ее привода. При вращении кривошипа 8 втулка 9 совершает сложное движение вдоль оси цилиндра 1 и по его окружности, что позволяет снизить пиковые значения коэффициента трения в паре крейцкопф - направляющая, возникающие в крайних точках положения крейцкопфа 3. Механизм газораспределения поршневой машины может быть выполнен в виде золотниковой втулки 13 Рикардо, при этом втулки 9 и 13 могут быть выполнены за одно целое. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. КРЕЙЦКОПФНАЯ ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая рабочий цилиндр с размещенным в нем поршнем, крейцкопф с цилиндрической опорной поверхностью, установленный в цилиндрической направляющей и соединенный с поршнем, выходной вал, связанный кинематически с крейцкопфом, и механизм газораспределения с впускным и выпускным запорными органами, расположенными в рабочем цилиндре, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, она снабжена кривошипом и крейцкопфной втулкой, установленной между поверхностью цилиндрической направляющей и опорной поверхностью крейцкопфа, причем втулка соединена с кривошипом посредством шарового шарнира, а кривошип связан с выходным валом. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что выходной вал выполнен коленчатым, а крейцкопф связан с последним при помощи шатуна. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что крейцкопф связан с выходным валом при помощи бесшатунного механизма. 4. Машина по пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что механизм газораспределения выполнен в виде впускных и выпускных окон и установленный между поверхностями поршня и рабочего цилиндра золотниковой втулки с перепускными отверстиями, причем крейцкопфная и золотниковая втулки связаны между собой. 5. Машина по пп. 1 - 4, отличающаяся тем, что крейцкопфная и золотниковая втулки выполнены за одно.