МЕХАНИЗМ ЗВЕЗДООБРАЗНОЙ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ Российский патент 2018 года по МПК F01B1/06 

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено в поршневых двигателях и компрессорах.

Известны звездообразные поршневые двигатели внутреннего сгорания, содержащие расположенные по окружности цилиндры с поршнями, соединенными с помощью шатунов с общим силовым кривошипом посредством установленной на кривошипе обоймы, с которой один из шатунов, называющийся коренным, соединен жестко, а остальные шатуны, называющиеся прицепными, соединены шарнирно (см., например, Г.А. Кузьмин. Конструкция авиационных двигателей. М: Оборонгиз, 1962 г., cтр. 367, фиг. 18.7).

Недостатком такой кинематической схемы является конструктивная, кинематическая и динамическая асимметричность работы цилиндров, что заставляет удлинять шатуны, увеличивая тем самым массу и габариты конструкции.

Целью изобретения является обеспечение конструктивной и функциональной симметричности всех цилиндров звездообразной поршневой машины.

Предлагается механизм звездообразной поршневой машины, содержащий расположенные по окружности цилиндры с поршнями, соединенными с помощью шатунов с общим силовым кривошипом посредством установленной на кривошипе, общей для всех шатунов, обоймы, с которой указанные шатуны соединены шарнирно.

Цель достигается тем, что указанная обойма дополнительно соединена с основанием механизма посредством шарнирного параллелограммного механизма. При этом коренной шатун устраняется, т.е. все шатуны в механизме соединятся с обоймой кривошипа шарнирно. При этом обойма может совершать только поступательные перемещения, при которых нижние головки всех прицепных шатунов движутся по одинаковым окружностям, а не по различным шатунным кривым, как в прототипе.

В одном из возможных вариантов выполнения предлагаемого механизма звездообразной поршневой машины указанный шарнирный параллелограммный механизм выполнен в виде тройного шарнирного параллелограмма, образованного двумя вспомогательными кривошипами, каждый из которых соединяет основание механизма с указанной обоймой и расположен параллельно силовому кривошипу.

При этом, в одном из вариантов, каждый из указанных вспомогательных кривошипов образован двумя взаимно параллельными рычагами, установленными шарнирно на взаимно противоположных стенках основания механизма и соединенных между собой осью, проходящей через отверстие в вышеуказанной обойме с возможность вращения в ней. Такое выполнение обеспечивает достижение требуемой прочности механизма при минимальной массе и практически без увеличения габаритов основания.

Изобретение поясняется нижеследующим детальным описанием примеров выполнения и тремя фигурами.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого механизма в наиболее удобном для конструктивной реализации варианте.

На фиг. 2 показан вариант выполнения вспомогательного кривошипа - разрез плоскостью А-А, показанной на фиг. 1.

На фиг. 3 показан другой вариант возможного выполнения предлагаемого механизма, оправдывающий целесообразность применения многозвенной формулы изобретения.

Изображенный на фиг. 1 вариант предлагаемого механизма содержит расположенные по окружности цилиндры 1 с поршнями 2, соединенными с помощью шатунов 3 с силовым кривошипом 4 посредством общей для всех шатунов обоймы 5, установленной на кривошипной шейке 6 с возможностью вращения. При этом шатуны 3 всех цилиндров 1 соединены с обоймой 5 шарнирно. Имеются также вспомогательные кривошипы 7 и 8, каждый из которых соединяет обойму 5 с основанием 9 механизма. Причем вспомогательные кривошипы 7 и 8 ориентированы параллельно силовому кривошипу 4. Каждый из вспомогательных кривошипов 7 и 8 конструктивно выполнен в виде двух параллельных рычагов 10 и 11 (фиг. 2), шарнирно установленных на взаимно противоположных стенках 12 и 13 основания 9. Причем рычаги 10 и 11 соединены между собой осью 14, проходящей через отверстие в обойме 5, с возможностью вращения.

Работает предлагаемый механизм следующим образом. При вращении силового кривошипа 4 вспомогательные кривошипы 7 и 8, связанные с силовым кривошипом 4 обоймой 5, также начинают вращаться, обеспечивая обойме 5 поступательное движение по окружности. При этом шарнирно соединенные с обоймой 5 посредством шатунов 3 поршни 2 совершают в цилиндрах 1 одинаковые движения, отличающиеся только по фазе.

Возможны и другие варианты выполнения предлагаемого механизма. Например, шарнирный параллелограммный механизм, связывающий обойму 5 с основанием 9 может быть выполнен в виде двойного параллелограмма, как это изображено на фиг. 3. Однако этот вариант представляется менее предпочтительным в применении к двигателю внутреннего сгорания в отношении прочности и точности.

Возможны другие варианты конструктивного выполнения вспомогательного кривошипа. Например, он может быть консольного типа. Однако при этом он будет более громоздким и тяжелым.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть применено в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах. Механизм содержит обойму 5 силового кривошипа 4, с которой шарнирно связаны шатуны 3. Обойма дополнительно соединена с основанием 9 посредством параллелограммного механизма. Коренной шатун при этом может быть устранен. Этим обеспечивается конструктивная и функциональная симметричность работы всех цилиндров звездообразного механизма, что позволяет уменьшить габариты и вес. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Механизм звездообразной поршневой машины, содержащий расположенные по окружности цилиндры с поршнями, соединенными с помощью шатунов с общим силовым кривошипом посредством установленной на кривошипе, общей для всех шатунов, обоймы, с которой указанные шатуны соединены шарнирно, отличающийся тем, что указанная обойма дополнительно соединена с основанием механизма посредством шарнирного параллелограммного механизма.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что указанный шарнирный параллелограммный механизм выполнен в виде тройного шарнирного параллелограмма, образованного двумя вспомогательными кривошипами, каждый из которых соединяет основание механизма с указанной обоймой и расположен параллельно силовому кривошипу.

3. Механизм по п. 2, отличающийся тем, что каждый из указанных вспомогательных кривошипов образован двумя взаимно параллельными рычагами, установленными шарнирно на взаимно противоположных стенках основания механизма и соединенных между собой осью, проходящей через отверстие в вышеуказанной обойме с возможностью вращения в ней.