Бесшатунный механизм поршневой машины Белкина Л.П. Российский патент 2025 года по МПК F01B9/02 F16H21/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение предназначено для преобразования возвратно-поступательного движения поршней машины во вращательное движение коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания, насосов и компрессоров.

Уровень техники

Бесшатунных механизмов для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное изобретено к настоящему времени очень много. Две самые большие группы составляют механизмы, созданные с использованием идеи С.С. Баландина, А.С. SU 118471 и кривошипно-кулисных механизмов, например, RU 2059851 C1, RU 2213227 С2, RU 2122638 C1, RU 2794018 C1, US 2004/0255879 А1.

Много также изобретено механизмов, работающих на других, самых разных принципах: RU 2480596 С2, RU 2345259 C1, RU 2107204 С1.

Известно изобретение «Бесшатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное поршневой машины», патент RU 2107204 С1. В данном механизме для синхронизации движения поршневых штоков с валом двигателя используется внутреннее зацепление с соотношением числа зубьев 1:2. Данная конструкция механизма имеет существенные недостатки:

1. Диаметр делительной окружности шестерни, расположенной на шейке кривошипного вала, при малой мощности механизма, особенно это относится к двигателям внутреннего сгорания, имеет малый размер, поэтому, для того чтобы увеличить диаметр шейки кривошипного вала, необходимо уменьшать модуль зацепления, что может привести к поломке зубьев. Поэтому такая конструкция машины ограничивает создание двигателей малой мощности.

2. Трудности с балансировкой механизма, так как на шейке кривошипного вала расположен ведущий вал, на противоположных торцах которого находятся эксцентрики, поэтому для балансировки, требуется сложная система противовесов.

3. Ограниченная скорость вращения кривошипного вала из-за конструктивных недостатков.

На устранение этих недостатков направлено это изобретение.

Раскрытие сущности изобретения

Сущность изобретения

Указанные недостатки устранены в бесшатунном механизме для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, содержащем корпус, два штока, каждый из которых является общим для пары сдвоенных оппозитно расположенных поршней, эксцентрики, имеющие шарнирное соединение с серединами штоков, диск с отверстием, кривошипный вал, вал-шестерню, расположенный на шейке кривошипного вала. Согласно изобретению, бесшатунный механизм снабжен ведущим валом, расположенным на шейке кривошипного вала в отверстии диска, установленного внутри корпуса на середине расстояния между геометрическими осями цилиндров, эксцентриситет геометрического центра отверстия диска относительно геометрической оси центра диска составляет 1/4 хода поршня и равен радиусу вращения шейки кривошипного вала, внутри ведущего вала расположено жестко закрепленное колесо, имеющее постоянное внутреннее зубчатое зацепление с валом-шестерней, являющимся частью шейки кривошипного вала, эксцентриситет геометрического центра колеса относительно геометрического центра оси вращения ведущего вала составляет 1/4 хода поршня, при этом отношение делительных диаметров вала-шестерни и колеса составляет 1:2, эксцентрики расположены на противоположных торцах ведущего вала, эксцентриситет эксцентриков относительно геометрического центра оси вращения ведущего вала равен радиусу вращения кривошипного вала и составляет 1/4 хода поршня, причем эксцентрики выполнены с возможностью передачи синхронного последовательного движения поршней на колесо ведущего вала, приводящего во вращение кривошипный вал и диск посредством вала-шестерни.

Краткое описание чертежей

1. На Фиг. 1 показаны все основные части механизма, содержащиеся в описании механизма.

2. На Фиг. 2 показан вид сверху, а также линия разреза А-А механизма по диску 5.

3. На Фиг. 3 показан разрез А-А по диску, содержащий следующие детали: корпус 1, диск 5, ведущий вал 6, колесо 7 и кривошипный вал 3 с валом-шестерней, а также геометрические соотношения, указанные в формуле изобретения.

4. На Фиг. 4 показана в разрезе сборка основного узла механизма для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, состоящая из следующих деталей: диск 5, ведущий вал 6, колесо 7, кривошипный вал 3, шейка которого является валом-шестерней.

5. На Фиг. 5 показан ведущий вал в разрезе, внутри которого жестко закреплено колесо 7, а также геометрические параметры между центрами эксцентриков и геометрической осью вращения ведущего вала.

6. На Фиг. 6 показан диск 5 и геометрические параметры между геометрическим центром оси вращения диска и геометрическим центром вращения ведущего вала.

Осуществление изобретения

Бесшатунный механизм содержит корпус 1, щиты 2, два штока, каждый из которых является общим для пары сдвоенных оппозитно расположенных поршней 4, два эксцентрика, которые имеют шарнирное соединение с серединами штоков, диск 5 с отверстием, кривошипный вал 3, вал-шестерню, которая является частью шейки кривошипного вала. Механизм снабжен ведущим валом 6, который расположен на шейке кривошипного вала и находится в отверстии диска 5, установленном внутри корпуса на середине расстояния между геометрическими осями цилиндров. Эксцентриситет геометрического центра отверстия диска 5, относительно геометрической оси центра диска, составляет 1/4 хода поршня и равен радиусу вращения шейки кривошипного вала 3. Внутри ведущего вала расположено жестко закрепленное колесо 7, имеющее постоянное внутреннее зубчатое зацепление с валом-шестерней, которая является частью шейки кривошипного вала 3, эксцентриситет геометрического центра колеса относительно геометрического центра оси вращения ведущего вала 6, составляет 1/4 хода поршня, при этом отношение делительных диаметров вала шестерни и колеса 7 составляет 1:2. Эксцентрики расположены на противоположных торцах ведущего вала 6, эксцентриситет эксцентриков относительно геометрического центра оси вращения ведущего вала равен радиусу вращения кривошипного вала 3 и составляет 1/4 хода поршня. Эксцентрики выполнены с возможностью передачи синхронного последовательного движения поршней 4 на колесо 7 ведущего вала 6, который приводит во вращение кривошипный вал 3 и диск 5 посредством вала-шестерни.

Бесшатунный механизм работает следующим образом. Синхронная последовательная работа поршней 4 через эксцентрики передается колесу ведущего вала 6, находящегося в постоянном зацеплении с валом-шестерней, которая приводит во вращение кривошипный вал 6 и диск 5 механизма.

Изобретение предназначено для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания, насосов и компрессоров. Бесшатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное содержит корпус 1, два штока, каждый из которых является общим для пары сдвоенных оппозитно расположенных поршней 4, два эксцентрика, которые имеют шарнирное соединение с серединами штоков, диск 5 с отверстием, кривошипный вал 3, вал-шестерню, расположенный на шейке вала 3. Механизм снабжен ведущим валом 6, расположенным на шейке вала 3 в отверстии диска 5, установленного внутри корпуса 1 на середине расстояния между геометрическими осями цилиндров. Эксцентриситет геометрического центра отверстия диска 5 относительно геометрической оси центра диска 5 составляет 1/4 хода поршня 4 и равен радиусу вращения шейки вала 3. Внутри вала 6 расположено жестко закрепленное колесо, имеющее постоянное внутреннее зубчатое зацепление с валом-шестерней, являющимся частью шейки вала 3. Эксцентриситет геометрического центра колеса относительно геометрического центра оси вращения вала 6 составляет 1/4 хода поршня 4. Отношение делительных диаметров вала-шестерни и колеса составляет 1:2. Эксцентрики расположены на противоположных торцах вала 6. Эксцентриситет эксцентриков относительно геометрического центра оси вращения вала 6 равен радиусу вращения вала 3 и составляет 1/4 хода поршня 4. Эксцентрики выполнены с возможностью передачи синхронного последовательного движения поршней 4 на колесо вала 6, приводящего во вращение вал 3 и диск 5 посредством вала-шестерни. Изобретение направлено на обеспечение балансировки механизма и увеличение скорости вращения кривошипного вала. 6 ил.

Бесшатунный механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, содержащий корпус, два штока, каждый из которых является общим для пары сдвоенных оппозитно расположенных поршней, эксцентрики, имеющие шарнирное соединение с серединами штоков, диск с отверстием, кривошипный вал, вал-шестерню, расположенный на шейке кривошипного вала, отличающийся тем, что механизм снабжен ведущим валом, расположенным на шейке кривошипного вала в отверстии диска, установленного внутри корпуса на середине расстояния между геометрическими осями цилиндров, эксцентриситет геометрического центра отверстия диска относительно геометрической оси центра диска составляет 1/4 хода поршня и равен радиусу вращения шейки кривошипного вала, внутри ведущего вала расположено жестко закрепленное колесо, имеющее постоянное внутреннее зубчатое зацепление с валом-шестерней, являющимся частью шейки кривошипного вала, эксцентриситет геометрического центра колеса относительно геометрического центра оси вращения ведущего вала составляет 1/4 хода поршня, при этом отношение делительных диаметров вала-шестерни и колеса составляет 1:2, эксцентрики расположены на противоположных торцах ведущего вала, эксцентриситет эксцентриков относительно геометрического центра оси вращения ведущего вала равен радиусу вращения кривошипного вала и составляет 1/4 хода поршня, причем эксцентрики выполнены с возможностью передачи синхронного последовательного движения поршней на колесо ведущего вала, приводящего во вращение кривошипный вал и диск посредством вала-шестерни.