Поршневой двигатель Советский патент 1992 года по МПК F02B75/06 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к поршневым двигателям.

Известен четырехцилиндровый поршневой двигатель, например АЗЛК-407, с кривошипами коленчатого вала, расположенными под углом 180°, Силы инерции первого порядка в таком двигателе взаимно уравновешиваются. Центробежные силы вращающихся масс также взаимно уравно- еешиваются. Силы инерции второго порядка при любом положении коленчатого вала равны между собой и имеют одинаковое направление вдоль осей цилиндров. Равнодействующая этих сил может быть уравновешена только методом дополнительных валов с противовесами типа механизма Ланчестера.

Однако опрокидывающий момент в этих двигателях не уравновешивается.

Известен также одноцилиндровый пор- шневой двигатель с кривошипом коленчатого вала, содержащим корпус, цилиндр, размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, шатун, соединяющий поршень с коленчатым валом, пару противовесов типа механизма Ланчестера, установленных с возмжностью вращения в противоположные стороны и кинематически связанные с коленчатым валом с передаточным отношением 2:1.

Недостатком известного двигателя является то, что у него не уравновешен опрокидывающий момент, вызывающий значительные вибрации поршневой машины.

Целью изобретения является увеличе- ние ресурса поршневой машины путем снижения вибрации за счет одновременного уравновешивания момента сил инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил.

В предлагаемом поршневом двигателе с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости, содержащем корпус, цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, коленчатый вал, шатуны, сое- диняющие поршни с коленчатым валом, по меньшей мере пару противовесов, установленных в возможностью вращения в противоположные стороны и кинематически связанные с коленчатым валом с передаточ- ным соотношением 2:1, противовесы расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров, а вторая - через ось вращения коленчатого вала , при- чем расстояние между центрами установки противовесов вдоль оси цилиндров находится в пределах от L до L + R, где L - длина шатуна, R - радиус кривошипа коленчатого вала.

В предлаг аемом поршневом двигателе противовесы уравновешивающего механизма расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров, а вторая - через ось вращения коленчатого вала, причем расстояние между центрами установки противовесов вдоль оси цилиндров находится в пределах от L до L + R, где L - длина шатуна, R - радиус кривошипа коленчатого вала. Благодаря наличию новых существенных признаков в поршневом двигателе одновременно уравновешиваются силы инерции второго порядка и опрокидывающий момент от этих сил, что приводит к снижению вибрации и увеличению ресурса поршневой машины. Решение такой задачи необходимо в случае применения поршневых двигателей с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости.

На фиг.1 изображена схема предлагаемого поршневого двигателя, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - расположение противовесов в предлагаемом поршневом двигателе, вид спереди; на фиг.4 - график изменения опрокидывающего момента в зависимости от угла а поворота коленчатого вала.

Предлагаемый поршневой двигатель с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости, состоит из поршней 1, шатунов 2, связанных с коленчатым валом 3, противовесов 4 и 5 с шестернями, входящими в зацепление с приводными шестернями 6 и 7, имеющими диаметр делительной окружности в 2 раза больше диаметра шестерен противовесов 4 и 5. Поршни 1 перемещаются в цилиндрах 8, находящихся в одной плоскости. Противовесы 4 и 5 расположены вдоль осей цилиндров на расстоянии от L до (L + R) в корпусе 9.

Поршневой двигатель работает следующим образом.

При вращении коленчатого вала 3 поршни 1 шатун 2 создают силы инерции. От коленчатого вала 3 через шестерни 6 и 7 приводятся противовесы 4 и 5, вращающиеся 2 раза быстрее коленчатого вала.

Противовесы 4 и 5 (фиг.З) уравновешивают силы инерции второго порядка Рп и, кроме

р

того, создают моменты L sin 2a или

р

Мур - (L + R) sin2 a , который одновременно уравновешивает опрокидывающий момент поршневой машины. Изменение опрокидывающего момента поршневой машины в зависимости от угла поворота коленчатого вала приведено на фиг.4 (сплошная линия). Здесь же показаны моменты, которые создают противовесы уравновешивающего механизма, разнесенные на расстояние L (пунктирная линия) и L + R (штрих-пунктирная линия), и остаточная неуравновешенность после уравновешивания опрокидывающего момента противовесами уравновешивающего механизма. На фиг.4

показаны моменты, отнесенные к .

т.е. к половине произведения силы инерции второго порядка на длину шатуна.

В результате уравновешивания останутся моменты Mi и М2 (фиг.4, кривая 1 и 2), величины которых меньше исходного опрокидывающего момента в 2 раза и более. Из графика (фиг.4) видно, что при выполнении плеча меньше L и при увеличении плеча больше, чем L + R, остаточный опрокидывающий момент увеличивается. Таким образом, противовесы должны быть разнесены на расстояние L или (L + R).

Формула изобретения

Поршневой двигатель с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной

плоскости, содержащий корпус, цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, коленчатый вал, шатуны, соединяющие поршни с коленчатым валом, по меньшей мере пару противовесов, установленных с возможно0 стью вращения в противоположные стороны и кинематически связанных с коленчатым валом с передаточным отношением 2:1, о т л и- чающийся тем, что, с целью увеличения ресурса путем снижения вибрации, проти5 вовесы расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров, а вторая - через ось вращения коленчатого вала, причем расстояние меж0 ду центрами установки противовесов вдоль оси цилиндров находится в пределах L - (L + R), где L - длина шатуна, R - радиус кривошипа коленчатого вала.

Физ.З

ФигЛ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым двигателям. Целью изобретения является увеличение ресурса поршневой машины путем снижения вибрации за счет одновременного уравновешивания момента сил инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. Поршневой двигатель содержит корпус с цилиндрами, поршни 1, шатуны 2, соединяющие поршни 1 с коленчатым валом 3, кривошипы которого расположены в одной плоскости. Противовесы 4 и 5 с шестернями входят в зацепление с приводными шестернями 6 и 7, диаметр делительной окружности которых в 2 раза больше диаметра шестерен противовесов 4 и 5, кинематически связанных с коленчатым валом 3. Противовесы 4 и 5 расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров 8, а другая - через ось вращения коленчатого вала 3, причем расстояние между центрами установки противовесов 4 и 5 вдоль оси цилиндров находится в пределах от L до L + R, где L - длина шатуна, R - радиус кривошипа коленчатого вала 3. Поршни 1, перемещаясь в цилиндрах 8, вращают коленчатый вал 3, а также приводные шестерни 6 и 7. При этом противовесы 4 и 5 вращаются со скоростью в 2 раза больше, чем коленчатый вал 3. Установка противовесов 4 и 5 по указанным зависимостям позволяетуравновесить силы инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. 4 ил. сл с тшА к ««at ю 4 00