Поршневая машина Советский патент 1992 года по МПК F01B9/08 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и может быть использовано в гидроприводах, устанавли- ваемых на различном оборудовании, в том числе и полиграфическом.

Известна конструкция коленчатого вала двигателей внутреннего сгорания, который является деталью кривошипно-шатунного механизма, предназначенного для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное. Коленчатый вал состоит из одной или нескольких эксцентрично расположенных цапф- шатунных ше- ек, соединенных с основным валом с помощью щек.

Однако конструкции коленчатых валов очень сложны (сложны их сочленения с шатунами), сложна и технология их изготовле- ния, высок износ при эксплуатации.

Известны также двигатели внутреннего сгорания, состоящие из корпуса, поршня и двустороннего передаточного механизма.

Недостатки этих двигателей: неопреде- ленность в крайних положениях при выходе полуреечных колес из зацепления с рейкой (одновременно быть в зацеплении с рейкой они не могут); невозможность варьирования передаточного отношения механизма.

Общим недостатком описанных выше устройств является невозможность варьирования скорости вращения выходного вала..

Для варьирования скорости вращения выходного вала известны конструкции объединения поршневой машины с коробками скоростей (набор зубчатых передач), либо с вариаторами.

Существенным недостатком ступенча- тых коробок скоростей является их сложность, ограниченный срок службы, сложность переключения передач.

Существенным недостатком вариаторов является ограниченный срок службы, недостаточная надежность.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой машине является поршневая машина, содержащая имеющие возможность передвижения относительно друг друга цилиндр и поршень с пазами. Поршень и цилиндр снабжены пазами, выполненными на их цилиндрических поверхностях. В одной паре пазов в поршне расположен выходной вал и установленный на нем передаточный механизм одностороннего действия, который выполнен в виде пары обгонных муфт, снабженных щеками На щеках установлены пальцы, Щеки размещены в другой паре пазов поршня, а

пальцы - в пазах цилиндра с возможностью перемещения в них.

Известная конструкция имеет существенные недостатки, снижающие ее КПД и эксплуатационную надежность.

Подвижный цилиндр усложняет уплотнение рабочих камер. Подвижность цилиндра способствует увеличению трения как относительно корпуса, так и относительно поршня, что уменьшает КПД.

Усилие сжатого газа в рабочей камере передается на поршень, сидящий на выходном валу, что является вредным явлением, так как увеличивает нагрузку на выходной вал, которому сообщается крутящий момент, передаваемый с помощью обгонных муфт. Эта дополнительная нагрузка также снижает КПД устройства.

Учитывая то, что обгонные муфты приводятся в движение щеками с помощью паль- цев, входящих в пазы цилиндра, долговечность передаточного механизма снижается, так как контакт пальца с поверхностью паза вызывает большие контактные нагрузки, что снижает эксплуатационную надежность устройства в целом. Кроме того, в машине также отсутствует устройство для варьирования скорости вращения выходного вала.

Цель изобретения - повышение КПД и эксплуатационной надежности устройства, а также обеспечение варьирования скорости вращения выходного вала.

Поставленная цель достигается за счет того, что поршневая машина, содержащая установленные с возможностью взаимного перемещения цилиндр и поршень с пазами, выполненными на их цилиндрических поверхностях, и размещенный в поршне выходной вал с опорами и передаточным механизмом, выполненным в виде пары обгонных муфт, снабженных щеками, снабжена устройством изменения скорости вращения выходного вала, направляющими, закрепленными на наружной поверхности цилиндра, траверсой, соединенной с опорами выходного вала, осями,соединенными с поршнем и установленными в его пазах, и серьгами, одни концы которых шар- нирно соединены со щеками передаточного механизма, а вторые - с осями, при этом цилиндр установлен неподвижно, а траверса - с возможностью перемещения по направляющим.

На фиг. 1 изображена машина, общий вид; на фиг. 2 - разрез на фиг. 1; на фиг.З - вид Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг.4; на фиг. 6 - схема регулирования скорости машины.

Поршневая машина состоит из неподвижного цилиндра 1 с перемещаемой по направляющим траверсой 2 с подшипниками 3 выходного вала 4, муфты 5 включения, механизма 6 реверса, передаточного вала 7, гидроусилителя 8 и сервопривода 9.

В неподвижном цилиндре 1 выполнены впускные 10 и выпускные 11 каналы для рабочего агента (например, газов).

Внутри неподвижного цилиндра 1 рас- положен подвижный поршень 12 с поршневыми кольцами 13. На цилиндрической поверхности подвижного поршня 12 выполнены два паза 14, в которых установлены с возможностью качания серьги 15, шарнир- но соединенные осями 16с подвижным поршнем 12, а осями 17 - со щеками 18, которыми снабжены наружные обоймы обгонных муфт 19, составляющих передаточный механизм одностороннего действия.

В пазах обгонных муфт 19 расположены ролики 20, контактирующие с выходным валом 4. ,

Камеры V и W служат для поступающих через впускные 10 и выпускные 11 каналы газов.

Поршневая машина работает следующим образом.

Сжатый газ. в рабочей камере V перемещает подвижный поршень 12 вверх. При этом он с помощью серег 15 поворачивает одну щеку 18 по часовой стрелке, а другую - против.

Обгонные муфты 19 передаточного механизма выполнены так, что при вращении наружной обоймы со щекой 18 по часовой стрелке ролики 20 заклиниваются между щекой 18 и выходным валом 4, передавая последнему вращение. При вращении щеки 18 против часовой стрелки ролики 20 рас- клиниваются и щека 18 проскальзывает относительно выходного вала 4.

При ходе вверх подвижный поршень 12 перекрывает каналы 11 и начинает сжимать газы в рабочей камере W. Энергия, выде- ленная при сгорании газов в этой камере, заставляет поршень 12 пойти вниз.

При этом щека 18, вращаясь по часовой стрелке, передает вращение выходному валу 4 и проскальзывает относительно него при повороте другой щеки 18 против часовой стрелки.

Так, подвижный поршень 12, двигаясь возвратно-поступательно посредством попеременного срабатывания обгонных муфт 19, приводите импульсное вращение выходной вал 4.

Варьирование скорости осуществляется следующим образом, .После пуска поршневой машины выключается муфта 5 включения, а рычагом 21 механизма 6 реверса, имеющего прямой ход, нейтраль, реверс, включается прямой ход.

При этом вращение передается передаточному валу 7. Дальнейшее перемещение оси 16 позволяет с помощью сервопривода 9 и гидроусилителя 8 перемещать траверсу 2 с выходным валом 4 по направляющим относительно неподвижного цилиндра 1.

На схеме (фиг. 6) показано, что перемещение выходного вала 4 из положения А в положение В приводит к изменению импульса угла поворота вала (р- - рг.

При остановке поршневой ма шины рычаг 21 переводится автоматически в начальное положение.

Благодаря такой конструкции поршневой машины осуществляется непрерывное варьирование скорости вращения (частоты) в 9 раз. Этот диапазон обеспечивает экономичный режим работы машины.

Формула изобретения

Поршневая машина, содержащая установленные с возможностью взаимного перемещения цилиндр и поршень с пазами, выполненными на их цилиндрических поверхностях, и размещенный в поршне выходной вал с опорами и передаточным механизмом, выполненным в виде пары обгонных муфт, снабженных щеками, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД путем снижения потерь на трение, машина снабжена устройством изменения скорости вращения выходного вала, направляющими, закрепленными на наружной поверхности цилиндра, траверсой, соединенной с опорами выходного вала, осями, соединенными с поршнем и установленными в его пазах, и серьгами, одни концы которых шарнирно соединены со щеками передаточного механизма, а вторые - с осями, при этом цилиндр установлен неподвижно, а траверса - с возможностью перемещения по направляющим.

Вид 6

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и может быть использовано в гидроприводах, устанавливаемых на различном оборудовании, в том числе и полиграфическом. Изобретение позволяет повысить КПД и эксплуатационную надежность машины, а также обеспечивает варьирование скорости вращения выходного вала. Это обеспечивается благодаря тому, что внутри неподвижного цилиндра 1, в котором размещен выходной вал 4, движется возвратно-поступательно подвижный поршень 12 с поршневыми кольцами 13. На цилиндрической поверхности подвижного поршня 12 выполнены пазы 14, в которых установлены с возможностью качания серьги 15, шарнирно соединенные осями с подвижным поршнем 12, а осями 17 - со щеками 18, которыми снабжены наружные обоймы обгонных муфт, составляющих передаточный механизм одностороннего действия. Для варьирования скорости вращения выходного вала 4 служат перемещаемая по направляющим, закрепленным на внешней стороне неподвижного цилиндра 1, траверса с подшипниками, муфта включения, механизм реверса, передаточный вал, гидроусилитель и сервопривод. 6 ил.

Фиэ.д

г-г

РигА