АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 2003 года по МПК F01B3/02 F02B75/26 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования, в частности, для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров аксиально-поршневого типа и касается регулирования рабочего объема.

Известна аксиально-поршневая машина с регулируемым рабочим объемом, содержащая поршни, связанные посредством шатунов с качающейся шайбой, опирающейся на сферический кулак, установленный в корпусе машины на конце шлицевой втулки с возможностью перемещения вместе с ней вдоль оси вала машины, и противовесы. Хвостовик качающейся шайбы размещен во втулке на консольно-расположенном переднем конце вала машины, а противовесы связаны с этой втулкой при помощи двуплечих рычагов и тяг имеющих сферические шарниры, а также связаны при помощи тяги со втулкой, размещенной на цилиндрической шейке вала (см. описание изобретения к патенту Франции 2277233, МПК F 02 B 15/02, 1976 г.).

Недостатками этой машины являются наличие громоздкой и сложной рычажной системы, большие потери на трение, неудовлетворительная балансировка.

Известна аксиально-поршневая машина с регулируемым рабочим объемом, содержащая поршни, связанные посредством шатунов с качающейся наклонной шайбой, опирающейся на сферическую поверхность подшипника, установленного на косой шейке коленчатого вала с возможностью перемещения вдоль нее, и противовесы. Один противовес размещен внутри щеки, прикрепленной к косой шейке вала под острым углом к оси этой шейки и связан посредством зубчатой передачи с двумя качающимися противовесами, установленными на осях, закрепленных в щеке. При изменении режима работы машины изменяется положение качающейся шайбы и под воздействием ее перемещающегося подшипника противовес, размещенный в щеке, совершает диагональное перемещение в ней в направлении от оси косой шейки, а также приводит в перемещение пару противовесов, связанных с ним посредством зубчатой передачи (см. описание изобретения к патенту ФРГ 3420529, МПК F 01 B 3/02, 1985 г.).

Недостатками такой машины являются сложные системы преобразования возвратно-поступального движения во вращательное и сложные системы балансирования, а также большие потери на трение.

Известна аксиально-поршневая машина, содержащая корпус, расположенные в нем цилиндры, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршни с шатунами, связанную с ними качающуюся шайбу, взаимодействующую с ней сферическую опору со ступицей, которая установлена в корпусе с возможностью ее осевого перемещения вдоль оси вала поршнем силового гидравлического цилиндра, установленный в корпусе с возможностью вращения на подшипниках качения вал, на концах которого жестко закреплены маховик с пусковой шестерней и шкив для привода навесного оборудования. При этом вал выполнен с наклонной шейкой, маховик и шкив - в виде барабана. Качающая шайба имеет ступицу, взаимодействующую с наклонной шейкой вала через подшипник скольжения, размещенный в сферическом вкладыше.

Внутри маховика для уравновешивания перемещающихся масс машины установлены подвижные элементы в виде колец, расположенных соосно валу. Кольца размещены рядом друг с другом между торцевой стенкой и обечайкой, зафиксированной между уступом в цилиндрической стенке и пружинным разрезным упорным кольцом. На периферии колец у обоих их торцов выполнены канавки с тороидальной поверхностью, в которых расположены тела качения, представляющие собой шарики. Эти шарики установлены в три ряда. Шарики первого ряда имеют контакт с обечайкой и с цилиндрической стенкой маховика. Шарики среднего ряда отделяют кольца друг от друга и находятся в контакте со стенкой маховика. Шарики третьего ряда имеют контакт с канавкой, выполненной между цилиндрической и торцевой стенками маховика и имеющей поверхность, представляющую собой часть тора. Кольца на части их окружности имеют внутренние зубья, сгруппированные в виде зубчатых секторов, расположенных симметрично по разные стороны плоскости, в которой расположены ось вала и ось его наклонной шейки. Зубья выполнены на кольцах, на части их ширины у противоположных сторон, обращенных соответственно в сторону обечайки и торцевой стенки маховика. Внутренние зубья одного кольца сопряжены с зубьями цилиндрического зубчатого колеса, а внутренние зубья другого кольца находятся в зацеплении с зубьями другого цилиндрического зубчатого колеса. Эти зубчатые колеса имеют зацепление между собой, причем их зубья сопряжены между собой в промежутке между упомянутыми зубчатыми секторами. На кольцах имеются дополнительные массы, расположенные симметрично относительно плоскости, в которой расположены оси вала и его наклонной шейки.

Шкив имеет гладкую или зубчатую наружную поверхность. Внутри шкива рядом друг с другом расположены два кольца, представляющие собой подвижные элементы для уравновешивания вала машины, выполненные аналогичным образом, как у маховика (см. описание изобретения к патенту РФ 2076926, МПК F 01 B 3/02, 31/00, F 02 B 75/26, публикация 10.04.97 г.).

Недостатками этой известной машины, принятой за прототип, являются ее сложность, недостаточная надежность и низкий коэффициент полезного действия.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение конструкции машины, повышение ее надежности и повышение коэффициента полезного действия машины.

Сущность изобретения заключается в том, что в аксиально-поршневой машине, содержащей корпус, расположенные в нем цилиндры, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршни с шатунами, связанную с ними качающуюся шайбу, взаимодействующую с ней сферическую опору со ступицей, которая установлена в корпусе с возможностью ее осевого перемещения вдоль оси вала поршнем силового гидравлического цилиндра, установленный в корпусе с возможностью вращения на подшипниках вал, на концах которого жестко закреплены маховик с пусковой шестерней и шкив для привода навесного оборудования, корпус выполнен с кривошнейным пазом, расположенным по длине вдоль вала и параллельно образующей сферической опоры, на свободном конце ступицы которой жестко установлен упорный бурт, вал выполнен в виде прямого стержня со шлицами на конце возле маховика, качающаяся шайба изготовлена разъемной, на ней выполнены беговая дорожка и зубчатый венец и жестко установлен шарнирный упор, который расположен в криволинейном пазу корпуса с возможностью его перемещения по длине паза, машина дополнительно содержит с центральным отверстием диск, на котором установлены с возможностью вращения один рабочий ролик и два поддерживающих ролика, которые опорными поверхностями касаются беговой дорожки качающейся шайбы, рабочий ролик выполнен с зубьями, по крайней мере один из которых находится в закреплении с зубчатым венцом качающейся шайбы, диск центральным отверстием установлен на упорном бурту ступицы с возможностью вращения на подшипнике скольжения с помощью жестко соединенных с диском разъемной крышки и стакана со шлицами, которые находятся в зацеплении со шлицами вала с возможностью перемещения стакана вдоль оси вала.

Кроме того, один подшипник вала возле маховика выполнен в виде подшипника скольжения.

Кроме того, рабочий ролик установлен на подшипнике скольжения.

Кроме того, маховик выполнен в виде диска.

Это позволяет упростить конструкцию машины, повысить ее надежность и повысить коэффициент полезного действия машины.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 представлена аксиально-поршневая машина, общий вид в разрезе;
на фиг.2 - то же, сечение А-А.

Аксиально-поршневая машина содержит корпус 1, расположенные в нем цилиндры 2, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршни 3 с шатунами 4, связанную с шатунами 4 качающуюся шайбу 5, взаимодействующую с ней сферическую опору 6 со ступицей 7, которая установлена в корпусе 1 с возможностью ее осевого перемещения вдоль оси вала 8, поршнем 9 силового гидравлического цилиндра 10, рабочая полость 11 которого сообщена трубопроводом 12 с источником (на чертеже не указан) давления жидкости, установленный в корпусе 1 с возможностью вращения на подшипнике 14 скольжения вал 8, на концах которого жестко закреплены маховик 15 с пусковой шестерней 16 и шкив 17 для привода навесного оборудования (на чертеже не указан).

Корпус 1 выполнен с криволинейным пазом 18, расположенным по длине вдоль вала 8 и параллельно образующей сферической опоры 6, на свободном конце ступицы 7 которой жестко установлен упорный бурт 19. Вал 8 выполнен в виде прямого стержня со шлицами на конце возле маховика 15. Качающаяся шайба 5 изготовлена разъемной. На ней выполнены беговая дорожка и зубчатый венец и жестко установлен шарнирный упор 20, который расположен в криволинейном пазу 18 корпуса 1 с возможностью его перемещения по длине паза 18.

Машина дополнительно содержит с центральным отверстием диск 21, на котором установлены с возможностью вращения один рабочий ролик 22 и два поддерживающих ролика 23 и 24, которые опорными поверхностями касаются беговой дорожки качающейся шайбы 5. Рабочий ролик 22 выполнен с зубьями 25, по крайней мере один из которых находится в зацеплении с зубчатым венцом качающейся шайбы 5. Диск 21 центральным отверстием установлен на упорном бурте 19 ступицы 7 с возможностью вращения на подшипнике 26 скольжения, который состоит из нескольких деталей, с помощью жестко соединенных с диском 21 разъемной крышки 27 и стакана 28 со шлицами, которые находятся в зацеплении со шлицами вала 8 с возможностью перемещения стакана 28 вдоль оси вала 8. Рабочий ролик 22 установлен на подшипнике 29 скольжения. Маховик 15 выполнен в виде диска.

Пример работы машины по четырехтактному циклу ДВС.

Положение поршня 3 на фиг.1 соответствует В.М.Т. конца такта выпуска, начало такта впуска.

Аксиально-поршневая машина работает следующим образом: через пусковую шестерню 16, маховик 15, вал 8, стакан 28, диск 21, рабочий ролик 22, качающуюся шайбу 5 и шатуны 4 поршням 3 сообщаются начальные движения. Отдельно взятый поршень 3 за полуоборот диска 21 перемещается от В.М.Т. до Н.М.Т.: такт впуска закончен; за второй полуоборот диска 21 поршень 3 перемещается из Н.М.Т. в В.М.Т., такт сжатия закончен.

В установленный момент происходит воспламенение рабочей смеси и начинается рабочий ход поршня 3 под давлением расширяющихся газов. При этом воспринимаемую через шатун 4 силу давления шайба 5, рабочий ролик 22 и диск 21 преобразуют во вращение и передают вращающий момент через шлицевое соединение на вал 8.

Вал 8 проворачивается, диск 21 с рабочим роликом 22 меняют свое положение на 180^o, т.е. поршень 3 перемещается в Н.М.Т. Рабочий такт закончен.

За счет инерции маховика 15 и диска 21 происходит дальнейшее вращение вала 8 и диска 21, поршень 3 возвращается в В.М.Т., такт выпуска закончен.

Так заканчивается цикл и начинается следующий. В других цилиндрах рабочие циклы совершаются таким же образом, чередуясь через один цилиндр.

Заявленное изобретение позволяет упростить конструкцию машины, повысить ее надежность и повысить коэффициент полезного действия машины.

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения, в частности в качестве двигателей внутреннего сгорания и компрессоров оксиально-поршневого типа. Содержит корпус, цилиндры с поршнями и шатунами, качающуюся шайбу, сферическую опору шайбы со ступицей и вал, на котором закреплены маховик с пусковой шестерней и шкив для привода навесного оборудования. Корпус выполнен с криволинейным пазом. На ступице установлен упорный бурт. Вал выполнен в виде прямого стержня со шлицами. Качающаяся шайба изготовлена разъемной. На ней выполнены беговая дорожка и зубчатый венец и установлен шарнирный упор. Дополнительно содержит диск с рабочим и поддерживающими роликами. Рабочий ролик выполнен с зубьями, которые зацеплены с зубчатым венцом качающейся шайбы. Диск установлен на упорном бурту ступицы с помощью разъемной крышки и стакана со шлицами, которые сцеплены со шлицами вала. Позволяет упростить конструкцию машины, повысить ее надежность и повысить коэффициент полезного действия машины. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Аксиально-поршневая машина, содержащая корпус, расположенные в нем цилиндры, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного перемещения поршни с шатунами, связанную с ними качающуюся шайбу, взаимодействующую с ней сферическую опору со ступицей, которая установлена в корпусе с возможностью ее осевого перемещения вдоль оси вала поршнем силового гидравлического цилиндра, установленный в корпусе с возможностью вращения на подшипниках вал, на концах которого жестко закреплены маховик с пусковой шестерней и шкив для привода навесного оборудования, отличающаяся тем, что корпус выполнен с криволинейным пазом, расположенным по длине вдоль вала и параллельно образующей сферической опоры, на свободном конце ступицы которой жестко установлен упорный бурт, вал выполнен в виде прямого стержня со шлицами на конце возле маховика, качающаяся шайба изготовлена разъемной, на ней выполнены беговая дорожка и зубчатый венец и жестко установлен шарнирный упор, который расположен в криволинейном пазу корпуса с возможностью его перемещения по длине паза, машина дополнительно содержит с центральным отверстием диск, на котором установлены с возможностью вращения один рабочий ролик и два поддерживающих ролика, которые опорными поверхностями касаются беговой дорожки качающейся шайбы, рабочий ролик выполнен с зубьями, по крайней мере один из которых находится в зацеплении с зубчатым венцом качающейся шайбы, диск центральным отверстием установлен на упорном бурту ступицы с возможностью вращения на подшипнике скольжения с помощью жестко соединенных с диском разъемной крышки и стакана со шлицами, которые находятся в зацеплении со шлицами вала с возможностью перемещения стакана вдоль оси вала. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что один подшипник вала возле маховика выполнен в виде подшипника скольжения. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что рабочий ролик установлен на подшипнике скольжения. 4. Машина по п.1, отличающаяся тем, что маховик выполнен в виде диска.