Поршневая машина Советский патент 1991 года по МПК F01B3/02 F16H23/08 

WKWJUrfzy 19 Г Ю 21 22-12 38

фиг 1

28

подшипником 27 с установленным в нем подпятником 29 и смонтированного в блоке цилиндров 1 вала 13с косым коленом, центрированную на опоре 9 качающуюся шайбу 14с сочлененным с подшипником 27 шипом 23 с опертой в подпятник 29 самоустанавливающейся пятой 24, В центральной полости шарнирного сочленения шайбы 14 с опорой 9 смонтирован кинематически соединяющий их стабилизатор с шестернями 21 и 22. Причем вал 13 пропущен через опору 9, шестерни 21 и 22 и концом колена через подшипник 12 изнутри сочленен с шипом 23. С шайбой 14 посредством шатунов 19 спереди соединены поршни 20. В головке 2 смонтирован распределительный механизм с подъемными клапанами 39 и 40, кулачковыми валами 44 против цилиндров и кинематически соединяющей их с валом зубчатой передачей. Для поступления рабочего тела в цилиндры по кратчайшему пути головка 2 имеет внутренний впускной коллектор. Для упрощения конструкции и снижения массы машины имеется вариант выполнения машины с жестко соединенными с шатунами двоякоконическими поршнями. С целью последующего увеличения единичной мощности в этом случае машина выполнена с 20 и болееоппозитными цилиндрами 4 з.п.ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования преимущественно в качестве двигателя внутреннего сгорания и в виде пневмо-и гидромашин. С целью повышения долговечности и КПД машины режим работы и угол давления передаваемых сил вращающих моментов в опорах качающейся шайбы и кривошипа оптимизированы за счет того, что они выполнены обособленными и шестеренный стабилизатор шайбы компактно встроен в ее шарнирное сочленение с центрирующей опорой. Машина содержит блок цилиндров 1 с головкой 2, картер 5, присоединенную к блоку цилиндров 1 центрирующую шаровую опору 9, составной кривошип в виде смонтированной в картере 5 щеки 26 с эксцентрическим самоустанавливающимся подшипником 27 с установленным в нем подпятником 29 и смонтированного в блоке цилиндров 1 вала 13 с косым коленом, центрированную на опоре 9 качающуюся шайбу 14 с сочлененным с подшипником 27 шипом 23 с опертой в подпятник 29 самоустанавливающейся пятой 24. В центральной полости шарнирного сочленения шайбы 14 с опорой 9 смонтирован кинематически соединяющий их стабилизатор с шестернями 21 и 22. Причем вал 13 пропущен через опору 9, шестерни 21 и 22 и концом колена через подшипник 12 изнутри сочленен с шипом 23. С шайбой 14 посредством шатунов 19 спереди соединены поршни 20. В головке 2 смонтирован распределительный механизм с подъемными клапанами 39 и 40, кулачковыми валами 44 против цилиндров и кинематически соединяющей их с валом 33 зубчатой передачей. Для поступления рабочего тела в цилиндры по кратчайшему пути головка 2 имеет внутренний впускной коллектор. Для упрощения конструкции и снижения массы машины имеется вариант выполнения машины с жестко соединенными с шатунами двоякоконическими поршнями. С целью последующего увеличения единичной мощности в этом случае машина выполнена с 20 и более оппозитными цилиндрами. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к машинам аксиально-пор- шневого типа с неподвижными цилиндрами, и предназначено для использования в качестве двигателя внутреннего сгорания, а также в виде гидро- и пневмо- машины.

Целью изобретения является повыше ние КПД и долговечности поршневой машины.

На фиг. 1 изображена пятицилиндровая поршневая машина, разрез, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (вид со стороны головки цилинд ров машины с разрезом по плоскости впускного коллектора); на фиг. 3-22 цилиндровая поршневая машина с оппозитными цилиндрами , разрез; на фиг. 4 - дополнит льнь й блок цилиндров, разрез; на фиг. 5 - двояко- конический поршень, разрез.

Поршневая машина содержит непод- вижный блок аксиально-расположенных вокруг продольной оси цилиндров 1 с головками 2, распределительной механизм.со- осные передние и задние подшипники, присоединенный к блоку ципиндров 1 по- средством шпилек 3 и гаек 4 картер 5 со смонтированным в его задней стенке ради- ально-упорным подшипником 6 и закрывающей его боковое смотровое окно крышкой 7, передачу в составе расположенной в картере 5 и соосно присоединенной к блоку цилиндров 1 посредством переднего выступа и шпонки 8 центрирующей сферической опоры 9 со смонтированным в сквозном отверстии выступа подшипником 19, смонтированного в подшипниках 11 и 12 кривошипного вала 13, сочлененной с центрирующей опорой 9 качающейся шайбы 14 суплотнительным кольцом 15-и с соединен

0

5

,. 5

0

ным с ней со стороны блока цилиндров 1 посредством фланцев 16, шпилек 17, гаек 18 шатунов 19 с поршнями 20 и кинематически соединяющего шайбу 14 с центрирующей опорой 9 стабилизатора в виде пары конических шестерен 21 и 22 с равным количеством убьсп, при этом цинтрирующая .опора 9 выполнена в виде усеченного со стороны заднего подшипника 6 полого шара, а шайба 14 выполнена с открытой со стороны блока цилиндров 1 концентричной сферической опорой с обособленными радиальным и осевым опорными элементами в видо выступающего назад 23 с соосным отверстием и опорой пяты 24, зафиксированной стопором 25 на шипе 23 с центрирующей шаровой опорой 9 шайба 14 сочленена шарнирно своей сферической опорой с образованием в центре замкнутой полости, шестеренный стабилизатор расположен в ней и неподвижной шестерней 21 встроен г центрирующую опору 9 и подвижной шестерней 22 соединен изнутри с опорой шайбы 14, кривошип выполнен составным в виде смонтированной цапфой в заднем подшипччке б щеки 26 и смонтированного в передних подшипниках 11 вала

13со свободно пропущенным через шестерни 21 и 22 стабилизатора и шип 23 шайбы

14косым коленом, в глухом отверстии щеки

26смонтирован самоустанавливающийся эксцентрический радиальный подшипник

27с направленной к центру центрирующей опоры 9 осью и зафиксированный глопопом

Поршни 20 выполнены двоякокониче- скими (фиг. 5) с наибольшими диаметрами посредине, причем углы наклонов конических поверхностей передней и задней сторон поршней 20 к их осям равны между собой, а каждый равен углу отклонения осей шатунов 19отосей цилиндров 1. с шатунами 19 двоякоконические поршни 20 соединены неподвижно, при этом цилиндры 1 расположены параллельно центральной оси блока цилиндров 1, в передней половине поршней поверхности поршня 20 установлено одно поршневое кольцо 30, в задней половине - два кольца 31, а расстояние между продольной осью блока цилиндров 1 и осями цилиндров равно

(1-cosa) R/2.

где R - расстояние между центрами шатунной опоры и шайбы 14;

а - угол отклонения оси шайбы 14 от оси центрирующей опоры 9.

Головка 2 блока цилиндров 1 присоединена шпильками 32, гайками 33 и центральным болтом 34 к блоку цилиндров 1, выполнена в виде общего узла с полостью 35 посредине и имеет общий кольцевой коллектор 36 для подвода рабочей среди, сообщенный с впускными канатами 37 цилиндров 1, и выведенные от цитиндров выпускные каналы 38. в голоьке 2 установ лены впускные 39 и выпускные 40 подъемные клапаны с направляющими втулками 41 и возвратными пружинами 2 и взаимодействующие с ними установленные при помощи двух подшипников 43, кулачковые валы 44 с впускными и выпускными кулачкам./ 45 и 46. кинематически соединенные посредством зубчатой передачи в кривошипным валом 13, которая включает в себя выполненную заодно с валом 13 шестерню 47, соединенную с ней промежуточную шестерню 48, которая установлена на оси 49, запрессованной в крышке 50, свободно установленную ступицей на валу 13 центральную шестерню 51 внутреннего зацепления, которая взаимодействует с шестерней 48, насаженную на ступицу шестерни 51 коническую шестерню 52 и соединенные с ней конические шестерни 53 которые выполнены на концах кулачковых валов 44.

Машина может быть снабжена выполненным таодно с картером 5 (фиг. 3) допол- нительным блоком цилиндров 54, с расположенными в шахматном порядке относительно передних оппозитными цилиндрами,дополнительным

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

распределительным механизмом, расположенным на головке дополнительного блока цилиндров 54, при этом качающаяся шайба 14 шарнирно связана шатунами 55 с поршнями 56 дополнительных цилиндров 54, а цапфа щеки 26 удалена и представляет вал 5/, который установлен в дополнительном подшипнике 58.

Поршневая машина работает следующим образом.

Через -кривошипный вал 13, щеку 26, шайбу 14 и шатуны 19 поршням 20 сообщаются начальные движения. Одновременно приводятся в движение кулачковые валы 44 через зубчатую передачу.

Рассмотрим полный цикл рабоиих процессов в одном цилиндре.

Впускной кулачок через втулку 41 перемещает впускной клапан 39, который открывает впускной канал 37. Перемещаясь назад, поршень производит всасывание рабочей среды из впускного коллектора 36 в цилиндр. При повороте вала 13 на 180° поршень 20 приходит в н.м т. и всасывание заканчивается. При этом кулачковый вал 44 совершает полный оборот и пружина 42 возвращает клапан 39 в закрытое положение. При попоров t длгз 1Г, на 360° поршень 20 при/одит Б и т и завершает сжатие рабо- ией . происходит е воспламенение с образованием горячи, ззов высокого давления и начинав.с-- самостоятельная работа днигателя. Под дсшленчем газов поршень 20 приходит в н.м.т., чал 13 поворачивается на 540°, при этом шайб 14 оказываемое через шатун 19 давление газов трансформирует в осевую сил и вращающий момент, который действует в плоскости, проходящей через ось шипа 23 и центр шатунной опоры. Осевая сила через подшипник 6. подпятник 29 и пчту 24 уравновешивзется силой реакции ( зртерз 5, являясь, в сущности, угловым рычагом, шайба 14 своим шипом 23, служащим в качество плеча этого рычага, вращающий момент передает через подшипник 27 цапфе щеки 26 и через подшипник 12 валу 13 через его косое колено, возникающие при этом реактивные моменты шайба 14 при помощи шестерен 21 и 22 стабилизатора через центрирующую опору 9 передает блоку цилиндров 1, одновременно опора 9 воспринимает от шайбы 14 действующие на нее боковые силы опрокидывающил моментов и обеспечивает ее центрирование с постоянным заданным углом наклона оси. при подходе поршня 20 к н.м.т. кулачковый вал 44 выпускным кулачком 4Ь через втулку 41 от- крыр.чет выпускной клапан 40 и отработавшие газы через выпускной канал 38 выходят наружу. При повороте вала 13 от 540 до

720° поршень 20 приходит в в.м.т. и все подвижные детали передачи занимают исходные положения. Цикл в рассматриваемом цилиндре заканчивается. В других цилиндрах рабочие процессы совершаются таким же образом, чередуясь через один цилиндр.

Формула изобретения 1. Поршневая машина, включающая неподвижный блок аксиально расположенных вокруг продольной оси цилиндров с головками, распределительный механизм, соос- ные передние и задние подшипники, присоединенный со стороны заднего подшипника картер и передачу в составе распо- ложенной в картере и соосно присоединенной к блоку цилиндров посредством переднего выступа центрирующей сферической опоры со смонтированным в сквозном отверстии выступа подшипником, смонтированного в подшипниках кривошипа, опирающейся на него и сочлененной с центрирующей опорой качающейся шайбы с соединенными с ней со стороны блока цилиндров посредством шатунов поршнями и кинематически соединяющего шайбу с центрирующей опорой стабилизатора в виде пары конических шестерен с равным количеством зубьев,Отличающаяся тем, что, с целью повышения долговечности и КПД, центрирующая опора выполнена в виде усеченного со стороны заднего подшипника полого шара, а шайба выполнена с открытой со стороны блока цилиндров концентричной сферической опорой с обособленными радиальным и осевым опорными элементами в виде выступающего назад шина с соосным отверстием и опорной пяты на шине, с центрирующей шаровой опорой шайба сочленена шарнирно своей сферической опорой с образованием в центре замкнутой полости, шестеренный стабилизатор расположен в ней и неподвижной шестерней встроен в центрирующую опору и подвижной шестерней соединен изнутри с опорой шайбы, кривошип выполнен составным в виде смонтированной цапфой в задних подшипниках щеки и смонтированного в передних подшипниках ала со свободно пропущенными через шестерню стабилизатора и шип шайбы косым коленом, в глухом отверстии щеки смонтирован эксцентрический радиальный подшипник с направленной к центру центрирующей опоры осью, на дне отверстия установлен подпятник, через него и пяту косое колено соединено со щекой или посредством подшипника сочленено изнутри с шипом шайбы, а она сочленена с под- шипником щеки этим шипом с упором его пяты в подпятник.

осью блока цилиндров и осями цилиндров равно

(1-cosa )R/2,

где R - расстояние между центрами шатунной опоры и шайбы;

О. - угол отклонения оси шайбы от оси

центрирующей опоры.

посредине и имеет общий кольцевой впускной коллектор и соединяющие его с полостями цилиндров впускные и выведенные от цилиндров наружу выпускные каналы, а в головке смонтированы подъемные клапаны

этих каналов, посредством подшипников против клапанов каждого цилиндра смонтированы воздействующие на них кулачками кулачковые валы и посредине смонтирована соединяющая их с валом кривошипа зубчатая передача.

цилиндров.

Ј глф 3-. ж бг п Ll и w ц и oi 91 б/ в, и о & 9с и of/ it,

/ / /

-L1iHU

99

07 СС Г7А II

52 iff К /7, 5/ S i Ј 7 L 8 cbb 5C

ЛГ

«

ГГ

Z

ФигМ

зо

31

/з

W////////r