Поршневой двигатель Советский патент 1974 года по МПК F01B3/02 F02B75/26 

Изобретение относится к двигателестроению. Известны поршневые двигатели преимущественно внутреннего сгорания, содержащие неподвижный блок с расположенными по окружности цилиндрами, в центре которого размещен силовой вал, установленный в радиальных подшипниках и несущий по торцам блока наклонные шайбы с качающимися кольцами, зафиксированными от проворота относительно блока и снабженными шаровыми опорами и сферическими замками для головок шатунов, связанных с поршнями. Описываемый двигатель отличается от известных тем, что силовой вал выполнен полым и соединен при помощи подвижного шлицевого соединения с валом отбора мощности меньшего диаметра, чем силовой вал, а радиальные подшипники последнего размещены на участке, ограниченном шайбами, и имеют опорные кольца, выполненные в блоке. Подвижное шлицевое соединение выполнено на участке силового вала между радиальными подшипниками и наклонными шайбами, а качающиеся кольца имеют коробчатую форму. Шаровые опоры утоплены в полости качающегося кольца, а каждая наклонная шайба соединена с торцом силового вала при помощи болтов. Кроме того, описываемый двигатель отлиается от известных также тем, что качаюееся кольцо зафиксировано в блоке цилинров при помощи концентрично установленой относительно силового вала втулки, соединенной торцовыми кулачками с блоком и имеющей осевые канавки для тел качения, заключенных в сепараторе и установленных в канавках, выполненных на качающемся кольЦе. Такое выполнение двигателя обеспечивает повышение эксплуатационной надежности. Па фиг. 1 изображен описываемый поршневой двигатель внутреннего сгорания, разрез; на фиг. 2 - разрез по А - А на фиг. 1; на фиг. 3, 4 - наклонная шайба и качающееся кольцо (варианты выполнения); на фиг. 5 - втулка для фиксирования качающегося кольца относительно блока цилиндров; на фиг. 6- вид по стрелке Б на фиг. 5; на фиг. 7 - схема двигателя и распределение усилий на его основные элементы; на фиг. 8 - поршневой двигатель в разрезе (вариант выполнения). Порщневой двигатель внутреннего сгорания содержит блок 1 цилиндров 2, в каждом из которых движется один или пара поршней 3. Шесть цилиндров 2 выполнены в блоке 1 по окружности и расположены вокруг силового вала 4. Вал выполнен полым и имеет относительно большой диаметр и небольшую толщину стенок. Он установлен в двух радиальных подшипниках Ь, расположенных на участке вала 4 между жестко связанными с ним наклонными шайбами б, размеш,енными по торцам блока 1 (см. фиг. 1 и 7). Подшипники 5 имеют опорные кольца 7, выполненные в блоке 1. Вал 4 может изготавливаться из сплавов легких металлов (например, алюминия, магния, титана и др.).

Так как двигатель выполнен с расходящимися поршнями 3, то на подшипники 5 действуют только радиальные силы (см. фиг. 7), а изгибающий момент вала 4 будет примерно постоянным по всей его длине вследствие близкого расположения наклонных шайб 6 и подшипников 5.

Каждая наклонная шайба 6 соединена с торцом 8 вала 4 при помощи болтов 9.

На участке вала 4 между подшипником 5 и шайбой 6 устаповлена перегородка 10, которая при помощи подвилшого шлицевого соединения 1 i связана с валом отбора мощности 12. Последний выполнен значительно меньшего диаметра, чем силовой вал 4, и размещен с зазором в торце о, благодаря чему вибрации от вала 4 не передаются на вал отбора мощности 12. (Однако вал 12 может соединяться шлицевым соединением и с торцом 8). Для центрирования наклонной шайбы 6 на торце 8 выполнен бурт 13.

В наклонной шайое 6 против цилиндров 2 установлено качающееся кольцо 14, зафиксированное от проворота относительно блока 1 нри помощи втулки 15, кольца 16 с осевыми канавками, шариков 17, которые снабжены сепаратором 18 и установлены в канавках 19 кольца 14. Втулка 15 соединена при помощи торцовых кулачков 20 с блоком 1, а в смещенные относительно кулачков 20 канавки 21 втулки входят кулачки кольца 16. Втулка 15 и кольцо 16 установлены концентрично относительно вала 4 и образуют меледу качающимся кольцом 14 и блоком 1 карданное соединение. Кулачки 20 могут иметь криволинейные торцовые поверхности (см. фиг. 6) для обеспечения требуемой степени свободы в радиальном направлении. Втулка 15 и кольцо 16 могут быть выполнены в виде одной детали.

Так как шарики 17 размещены в канавках кольца 16, фиксированного от проворота относительно блока 1, и в канавках 19 качающегося кольца 14, то последнее также фиксировано от проворота относительно блока 1, а сепаратор 18 может соверщать только качательное движение относительно центра 22 и доходить до упорного кольца 23. Вместо упорного кольца 23 могут быть выполнены регулируемые упоры, однако центр 22 должен лежать в плоскости качения кольца 14.

Кольцо 14 выполнено коробчатой формы и может быть изготовлено из двух элементов, которые должны быть жестко соединены один с другим, например, сваркой. Кольцо, изображенное на фиг. 3, изготовлено из трех элементов: диска 24 и двух колец 25 и 26 разного диаметра. Полость 27 кольца 14 можег быть закрыта одной или несколькими крышками 28, которые могут привариваться. Так как кольцо 14 выполнено полым, то шаровые опоры 29 для шатунов 30 утоплены в полости 27 качающегося кольца 14. Точки качения шатунов 30 находятся в плоскости качения кольца 14, в связи с чем обеспечивается их синусоидальное движение независимо от жесткости работы двигателя. Этим также предотвращается заклинивание щариков 17 в канавках колец 14 и 16. При коробчатой форме кольца 14 уменьшаются деформации как в продольном, так и в радиальном направлении, и кроме того, уменьшаются габариты двигателя.

Для предотвращения радиальных удлинений кольца 14 шайба 6 имеет дополнительное

кольцо 31, которое также связано с кольцом 14. Для уменьщения инерционных сил кольцо 14 может быть изготовлено из сплавов легких металлов (алюминия, магния, титана и др.). Одновременно для повышения точности

сборки кольцо 14 с канавками 19 и кольцо 16 могут отливаться и обрабатываться как одна деталь с последующим разделением по окончании механической обработки. Между шайбой 6 и кольцом 14 размещены

роликовые подшипники. Подшипники выполнены однорядными и установлены в общих обоймах (см. фиг. 1). Ролики 32 расположены в шахматном норядке между обоймами. Подшипники могут быть выполнены двухрядными (см. фиг. 3) и с шариковыми телами качения 33 (см. фиг. 4). Однако эти подщипники лучше устанавливать на двигателях большой мощности.

Шаровые опоры 29 шатунов 30 выполнены полыми с цилиндрическими основаниями. В опорах 29 предусмотрены отверстия 34, они выполпены в таком месте сферы, чтобы при нахождении поршней 3 в верхней мертвой

точке соединять полость 35, подключенную к магистрали системы смазки, с каналом 36 подачи масла шатуна 30 к поршню 3. Поэтому при движении поршня 3 к нижней мертвой точке находящееся в канале 36 масло под

действием инерционных сил направляется к местам смазки, в то время как при обратном ходе канал 36 перекрывается опорой 29 и масло из капала 36 не может попасть в полость 35. Масло попадает в полость 35 через отверстие 37 кольца 14, снабженного сдвоенным диафрагменным клапаном 38, полость которого соединена с магистралью системы смазки. Сферические замки 39 головок 40 шатунов

30 закреплены в кольце 14 при помощи кольцевых замков 41 (см. фиг. 3).

В двигателе, изображенном на фиг. 8, фиксирование качающегося кольца относительно блока 1 осуществляется с помощью конических шестерен, первая из которых жестко

связана с блоком 1, а вторая - с качающимся кольцом 14.

Предмет изобретения

1. Поршневой двигатель преимущественно внутреннего сгорания, содержащий неподвижный блок с расположенными по окружности цилиндрами, в центре которого размещен силовой вал, установленный в радиальных подшипниках и несущий по торцам блока наклонные шайбы с качающимися кольцами, зафиксированными от проворота относительно блока и снабженными шаровыми опорами и сферическими замками для головок шатунов, связанных с поршнями, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, силовой вал выполнен полым и соединен при помощи подвижного шлицевого соединения с валом отбора мощности меньшего диаметра, чем силовой вал, а радиальные подшипники последнего размещены на участке, ограниченном щайбами, и имеют опорные кольца, выполненные в блоке.

2.Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что подвижное шлицевое соединение выполнено на участке силового вала между радиальными подшипниками и наклонными

щайбами.

3.Двигатель по пи. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что качающиеся кольца имеют коробчатую форму.

4.Двигатель по пп. 1 и 3, отличающийс я тем, что шаровые опоры утоплены в полости качающегося кольца.

5.Двигатель по пп. 1-4, отличающийся тем, что каждая наклонная птайба соединена с торцом силового вала при помощи болтов.

6.Двигатель по пп. 1-5, о т л и ч а ю щ и йся тем, что качающееся кольцо зафиксировано в блоке цилтшлпов пои полтщи конттентрично установленной относительно силового

вала втулки, соединенной торцовыми кулачками с блоком и имеющей осевые канавки для тел качения, заключенных в сепаратор и размещенных в канавках, выполненных на качающемся кольце.

29

/

J5

58

70LJ- Lti

Фиг

Фиг 6