Поршневая машина Советский патент 1992 года по МПК F01B1/04 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, поршневым машинам, и может быть использовано для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, и наоборот, в различных приводах.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД поршневой машины.

На фиг.1 представлен общий вид поршневой- машины; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.З - кинематическая сх,ема взаимного расположения шарниров, сочлененных со штоками на некоторых стадиях работы; на фиг.4 - диаграмма движения поршней поршневой машины.

Поршневая машина содержит корпус 1, три цилиндра 2. 3, 4, продольные оси которых расположены под углом друг относительно друга, коленчатый вал 5, установленные в цилиндрах 2, 3, 4 поршни 6, 7, 8 со штоками 9.10.11, расположенные на коленчатом валу 5. выходной вал 12, кинематически связанный с коленчатым валом 5.

Коленчатый вал 5 имеет два равных колена 13 и 14, расположенных под углом 60° друг относительно друга, и три шейки 15, 16, 17, на которых шарнирно закреплены штоки 9, 10, 11. Кинематическая связь выполнена в виде шестерни 18с внутренними зубьями и полой ступицей, посредством подшипников 19 установленной в корпусе 1 и жестко связанной с выходным валом 12 двух од- ноколенчатых валов 20 и 21, один 20 из которых посредством подшипников 22 и 23 установлен в ступице шестерни 18. а другой 21 - в корпусе 1, и двух дисков 24 и 25,

(Л

С

vj ч о

(Л 00

установленных на одноколенчатых валах 20 и 21 и соединенных с крайними шейками 15 и 17 коленчатого вала 5, причем диск 24 выполнен зубчатым и связан с шестерней 18, шейки 15.16.17 коленвала 5 расположе- ны по окружности 26 (фиг.З), диаметр которой равен половине диаметра хода поршней 6, 7, 8, а продольные оси цилиндров 2, 3, 4 расположёны в параллельных плоскостях и угол между равен 60°,

На диаграмме (фиг.4) рассмотрено положение шеек 15, 16. 17 коленвала 5 и окружности 26 в моменты времени ti, t2, ta, и показаны графики движения поршней 6, 7, 8 (х) в зависимости от времени т., которые имеют следующие обозначения: 27 - для поршня 6 цилиндра 2; 28 - для поршня 7 цилиндра 3; 29 - для поршня 8 цилиндра 4. При этом показаны определенные моменты времени ti, tz, ts, которые определяют поло- жение окружности 26 {на фиг.З) соответственно как 26, 26 и 26 и точек - центров шеек 15, 15, 16. 161. 16, 17. 17. 17.

Поршневая машина работает следующим образом,

Поршни 6, 7, 8 цилиндров 2, 3, 4 совершают возвратно-поступательное движение, подчиняющееся синусоидальному закону. Пусть состояние поршней 6, 7, 8 цилиндров 2, 3. 4 соответствует времени ti на диаграм- ме (фиг.4). При этом точка крепления 15 штока 9 цилиндра 2 к шейке 15 коленвала 5 займет крайнее положение. Точки крепления 16 и 17 штоков 10 и 11 цилиндров 3 и 4 к коленвалу 5 займут положение на окруж- ности 26 (фиг.З). При движении поршней б, 7. 8 в соответствии с диаграммой (фиг,4) поршни 6. 7 цилиндров 2 и 3 начнут втягиваться и к моменту времени t2 окружность 26 переместится в позицию 26(фиг.З), а центры крепления штоков 9, 10, 11 цилиндров 2, 3, 4 будут иметь обозначение 15, 16, 17. При дальнейшем движении штоков 9, 10, 11 к моменту времени з окружность 26 примет положение , а центры крепления штоков 9. 10, 11 окажутся в позиции 15, 16 17 . Во время движения штоков 9, 10. 11 от и до t3 окружность 26, таким образом, занимая последовательно положения 26, 26 26. будет вращаться по часовой стрелке. Если продолжить рассмотрение процесса перемещения штоков 9.10.11 и окружности 26, то нетрудно заметить, что за полный цикл колебания поршня 6 цилиндра 2 окружность 26 совершит полный оборот, вра- щаясь вокруг собственной оси.

Для получения равномерного вращения окружности 26 необходимо обеспечить симметричный сдвиг осей цилиндрогв 2, 3, 4 в пространстве на угол 60° в поперечной

плоскости и обеспечить движение поршней 6, 7, 8 со сдвигом по фазе на угол 60°. Докажем это. Пусть окружность 26 займет положение, соответствующее времени t2 (цифры с одним штрихтом на фиг.З), и пусть центр ее Обращается по кругу радиусом г со скоростью о), диаметр же самой окружности равен 2R. Тогда положение шарнира 15 (точка А на фиг.З) является точкой пересечения окружности 26 с осью 1. Движение этой точки можно определить следующим образом: спустим перпендикуляр из точки О1 на ось Т1 и обозначим его пересечение с этой осью точкой К. Отрезок OK rcos a, где а jtu t

-текущее значение угла между осью Т и отрезком 00. Тогда отрезок КА m

-R2 + r2sin2u) t (из треугольника АКО ). В таком случае координата точки А находится как сумма двух отрез-г ков АО ОК + КА rcos ок + |JR:-rsfrron.

После преобразования получим т АО rcos (о t + | + ш t. Если R г, то АО 2 rcos (t) t,

Рассуждая аналогичным образом и проводя аналогичные построения для других осей 2 и 3. получим

O8 2rcos(«y t + 600). О9 2гсо8(а t+120°). Это означает, что если окружность 26 имеет радиус г. а координаты точек 15,16,17 меня-- ются по синусоидальному закону со сдвигом на 60°. то она будет вращаться вокруг точки О, являющейся центром пересечения осей, проходящих через центры цилиндров 2,3,4, а ее внешний край будет вписываться е окружность 26 радиусом 2г. Дуги, заключенные между шарнирами, будут оставаться неизменными и равными 120°. Величина г, как нетрудно убедиться из геометрических соображений (фиг.З), равна половине хода поршней 6,7,8, аналогично симметричному циклу, рассмотренному выше.

Формула изобретения Поршневая машина, содержащая корпус, три цилиндра, продольные оси которых расположены под углом друг относительно друга, коленчатый вал, установленные в цилиндрах поршни со штоками, расположенными на коленчатом валу, выходной вал, кинематически связанный с коленчатым валом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и КПД, коленчатый вал имеет два равных колена, расположенных под углом 60° друг относительно друга, и три шейки, на которых шарнирно закреплены штоки, кинематическая связь выполнена в виде шестерни с внутренними зубьями и полой ступицей, посредством

подшипников установленной в корпусе и жестко связанной с выходным валом, двух одноколенчатых валов, один из которых посредством подшипников установлен в сту: пице шестерни, а другой - в корпусе, и двух дисков, установленных на одноколенчатых валах и соединенных с крайними шейками

коленчатого вала, причем один из дисков выполнен зубчатым и связан с шестерней, шейки коленчатого вала расположены по окружности, диаметр которой равен половине диаметра хода поршней, а продольные оси цилиндров расположены б параллельных плоскостях и угол между ними равен 60°,

Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам, и может быть использовано для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот в различных приводах. Целью изобретения является повышение надежности и КПД поршневой машины. Поршневая машина содержит корпус 1, цилиндры 2.3.4. Оси смежных цилиндров 2, 3, 4 смещены в пространстве в поперечной плоскости под углом 60°. В цилиндрах 2 ДЗ размещены поршни 6,7,8 со штоками 9,10,11, шарнирно соединены с шейками 15,16,17коленвала 5с коленами 13 и 14, для этого оси цилиндров 2,3,4 в продольном направлении смещены. Колена 13 и 14, равные .по длине, расположены под углом 60° одно относительно другого и составляют две стороны незамкнутого равностороннего треугольника. Окружность 26, проведенная через центры шеек 15,16,17, имеет диаметр, равный половине хода поршней 6,7,8. Оба конца коленвала 5 жестко соединены с дисками 24 и 25, последние посажены на одно- коленные валы 20 и 21, диск 24 выполнен зубчатым и связан с шестерней 18, жестко связанной с выходным валом 12. 4 ил.

1821

11

-6

г

9

iJL

h

j

15

Фиг. 7

п

2t

ю

ц

Фие.2

26

15

15

Фиг.З