Поршневая машина Советский патент 1992 года по МПК F02F7/00 

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к поршневым машинам (двигателям внутреннего сгорания, поршневым компрессорам, насосам и др.).

Известны двигатели, в которых некоторые малонагруженные и ненагруженные детали (крышки, кожухи, звукоизолирующие щиты) изготавливают из полимерных материалов с высоким внутренним трением, что позволяет уменьшить амплитуды и частоты свободных (собственных) колебаний в конструкционных элементах двигателя, подвергающихся широкому спектру вынужденных усилий. Этой же цели служат и виб- родемпфирующие покрытия некоторых деталей и фундамента двигателя. В качестве

покрытий используют каучук, пластмассу и

Др.

Были проведены испытания серийного дизеля 44 15/18, в котором были заменены следующие чугунные детали на пластмассовые: блок цилиндра, нижний картер, крышка закрытия клапанного механизма, кожух закрытия маховика. При этом общий уровень вибраций на лапах двигателя снизился на 8 ДБ.

Снижение вибраций двигателя достигается за счет использования специально сконструированных деталей: эластичных шатунов, демпфирования вибраций, передаваемых от крышки цилиндров и коленчатого вала на блок цилиндров.

О

о о о

В малошумном двигателе С-2 ЦНИДИ внутреннее демпфирование вибрацией осуществляется следующим образом.

Индивидуальные крышки с подвесными втулками крепятся к блоку цилиндров с помощью специальных демпфирующих узлов, изготовленных из резины. Силы газов, боковые усилия давления поршня передаются на блоки цилиндров через демпфирующие узлы, что резко снижает виб- роакт-ивность двигателя. Коленчатый вал двигателя подвесного типа укладывается в отдельный картер, который крепится к блоку цилиндра с помощью демпфирующих узлов такой же конструкции. Вибрации деталей, обусловленные их. деформацией, возникающей под воздействием переменных сил давления газов, сил инерции и др. сил, не передаются полностью на блок, а частично гасятся и преобразуются в тепло в демпфирующих узлах.

Для уменьшения вибраций от пульсирующих составляющих реакции крутящего мо- мента снаружи двигателя в местах крепления его к раме также установлены специальные демпфирующие узлы.

Такая конструкция двигателя позволила получить достаточно высокие показатели по снижению его виброактивности и шума во всем звуковом спектре.

Недостатками двигателя С-2 ЦНИДИ являются сложность конструкции, большие массы и габариты (удельная масса построенного двигателя размерностью 12/14 35- 40 кг/э,л.с.)у невозможность его выпуска на базе серийной машины без существенной переделки кднструкции. Конструкция подвесной втулки до настоящего времени не применялась иа двигателях с диаметром цилиндров менее 260 мм, на двигателях малой размерности осуществление этого конструктивного решения встретит серьезные трудности. Некачественное изготовление или поломка демпфирующего устройства в процессе эксплуатации {изготовленного из резины) может привести к перекосу, непосредственному касанию или недопустимому перемещению деталей, что вызовет большие вибрации и неизбежную аварию двигателя..

Кроме того, в двигателях не предусмотрены виброакустические развязки в механизме газораспределения, топливной аппаратуре.трубопроводах, что дает непосредственную связь крышки цилиндров с блоком и приводит к передаче вибраций и шума по этому пути. Не исключена возможность, передачи вибраций в продольном направлении по коленчатому валу,

распредвалу, и т.д. на приводной механизм и фундамент. Примененные демпфирующие узлы обладают малой противоударной стойкостью.

Цель изобретения - снижение массы и размеров и упрощение конструкции.

На чертеже показан двигатель, разрез.

0 На чертеже обозначены: кожух 1 крышки цилиндров, рычаг 2 газораспределения, втулка 3 силовой шпильки, толкатель 4, про- ставка 5 между крышкой и блоком цилиндра, подшипник б распредвала, ресивер 7,

5 верхняя 8 и нижняя 9 проставки между втулкой и блоком, постель вкладыша 10 коренного подшипника, рама 11, поддон 12.

Втулка цилиндров устанавливается в блоке на специальных виброизоляционных

0 элементах 8,9 в двух-трех поясах. Изоляционные элементы изготавливаются из арми- рованного композиционного материала, обладающего высокими механическими и вибропоглощающими свойствами, напрй5 мер из стекло- или углепластика. Передача вибрационной энергии от удара поршня при перекладке газовых сил, а также от энергии свободных колебаний втулки на блок цилиндров производится через изоляционные

0 элементы, которые вследствие вибропогло- щающих свойств композиционного материала снижают виброактивность двигателя и структурный шум во всем частотном диапазоне.

5Виброизоляция крышки цилиндра от

блока осуществляется посредством элементов 5, изготовленных из этого же материала и установленных на стыке крышки и блока. Для исключения передачи вмброэнергии по

0 стягивающим шпилькам под гайки и шайбы этих шпилек установлены виброизоляционные втулки 3, изготовленные также из композиционного материала.

Существенная виброизоляция холенча5 того вала от блока цилиндров достигается установкой изоляционных вкладышей 10 между валом и постелью коренных подшипников. Дополнительные вкладыши выполнены из такого же композиционного материа0 ла. При применении углепластиков с высокими антифрикционными свойствами можно вообще исключить штатные вкладыши двигателя. Таким же образом достигается виброизоляция распределительного

5 вала.

Исключение передачи виброэнергии вдоль коленчатого вала и через шестерни привода на блок цилиндров достигается тем, что приводная шестерня коленчатого вала, некоторые промежуточные и приводные шестерни изготавливаются из композиционного материала.

Привод исполнительного механизма поршневой машины, например гребного вала корабля, осуществляется через муфту, обладающую высокими вибро- и шумопог- лощающими свойствами, например через эластичную тороидальную муфту.

Все вспомогательные приводные агрегаты (топливные, масляные, водяные насосы и др.) устанавливают на блоке цилиндров на специальных виброизоляционных прокладках из композиционного материала или их корпуса изготавливаются из этого материала, трубопроводы, соединяющие поршневую машину с корпусными конструкциями, снабжаются эластичными элементами.

Дополнительная виброизоляция газораспределения осуществляется изготовлением рычагов, толкателей клапанов из композиционного материала.

Кроме вибропоглощения в источнике (двигателе), снижение шума и вибраций машины производится-установкой двигателя на специальную раму 11 из вибропотощающего композиционного материала. Указанная рама препятствует распространению виброэнергии на корпусные конструкции, например, корабля и служит вторым каскадом виброизоляции.

Формула изобретения 1. Поршневая машина, содержащая блок цилиндров, установленный в нем коленчатый вал с фланцем отбора мощности и 5с подшипниками, головку цилиндров, фундамент, втулку цилиндра, распределительный вал с подшипниками, топливный насос высокого давления, механизм газораспределения с рычагами, толкателями и шестер0 нями и ресивер всасываемого воздуха, причем головка цилиндров, коленчатый вал и фундамент разделены с блоком цилиндров демпфирующими элементами, о т л и- чающаяся тем. что, с целью снижения

5 массы и размеров и упрощения конструкции за счет повышения степени вйбропоглоще- ния, демпфирующие элементы установлены между втулкой цилиндра и блоком цилиндров в двух или трех поясах, между подшип0 никами коленчатого вала и блоком цилиндров, а корпусы подшипников распределительного вала, корпус топливного насоса высокого давления, толкатели и шестерни механизма газораспределения,

5 фланец отбора мощности коленчатого вала и ресивер всасываемого воздуха изготовлены из композиционного материала.

2. Машина по п. 1, о т л и ч аю щ а я с я тем, что в качестве композицион0 ного материала используются стеклопластик или углепластик.

Изобретение относится к способам сни1 жения виброактивности и воздушного шума поршневой машины и позволяет существенно снизить виброактивность и воздушный шум поршневых машин: двигателей внутреннего сгорания, компрессоров,насосов и т.д. По данному способу в поршневых машинах на пути распространения виброэнергии: между втулкой цилиндров и блоком, между коленчатым валом и блоком, а также между крышкой цилиндров и блоком - установлены специальные виброакустические барьеры из композиционного вибропогло- щающего материала. Кроме этого, такие барьеры устанавливают между блоком цилиндров и вспомогательными механизмами: насосами, газораспределительным и топливоподающим механизмом и т.д. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л