МЕХАНИЗМ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДВИЖЕНИЯ ПРИ ПОМОЩИ БАРАБАНА С КРИВОЛИНЕЙНЫМ ПАЗОМ В ПОРШНЕВЫХ МАШИНАХ Советский патент 1929 года по МПК F01B9/06 

До настоящего времени известные поршневые машины с цилиндрами, расположенными параллельно к коренному валу, в котором движение поршня передается на коренной вал посредством замкнутого паза, сделанного на барабане, или же посредством замкнутого клина, сцепляемого с поршневым штоком посредством одного или нескольких кулачков, закрепленных на штоке. Также известно такое расположение двух цилиндров, находящихся один против другого около барабана, при котором поршни передают движение на барабан посредством общего поршневого штока, кулачка и т.п. Особенностью этих машин является то, что работающий на барабане кулачок, ролик и т.п. следует параллельно движению поршня, так как он связан с последним наглухо посредством поршневого штока. Вследствие такого непосредственного соединения рабочего кулачка или поршневого штока и поршня с вращающимся барабаном, передаваемая на барабан окружная сила должна восприниматься в виде реакции или самим поршнем, или же направляющими, в которых скользят поршневые штоки. Если же кулачок имеет конический ролик, то к упомянутой силе, тангенциально направленной к барабану, прибавляется еще радиально направленная сила. Эти силы действуют на всем ходу поршня и влекут за собою значительные потери на трение. Кроме того, очень трудно достигнуть, удовлетворительной конструкции такой машины.

Предлагаемое изобретение имеет целью устранить вышеуказанные недостатки тем, что соединение поршней с барабаном производится посредством качающегося рычага, снабженного кулачком и роликом. Этот качающийся рычаг воспринимает силы реакции, и так как его движение очень незначительно и, кроме того, трение скольжения можно заменить трением качения, поэтому механические потери сведены до минимума. Включение качающегося рычага дает возможность установить цилиндры не только параллельно, но также и под произвольным углом к коренному валу.

Фиг. 1 схематически изображает продольный разрез многоцилиндровой поршневой машины; фиг. 2 - измененную конструкцию машины, указанной на фиг. 1; фиг. 3 и 4 - поперечные сечения по линиям А-В фиг. 1 и 2; фиг. 5 - часть развертки канавки барабана; фиг. 6 - измененную конструкцию соединения шатунов; фиг. 7 - конструкцию соединения поршня с качающимся рычагом четырехцилиндровой машины; фиг. 8 - в разрезе машину с восемью цилиндрами на каждой стороне барабана; фиг. 9 - в поперечном разрезе конструкцию с тангенциальным качающимся рычагом; фиг. 10 и 11 - две различные конструкции сцепления качающегося рычага в пазу барабана; фиг. 12 - машину с цилиндрами, расположенными не параллельно к коренному валу; фиг. 13 - в продольном разрезе многоцилиндровый двухтактный двигатель внутреннего горения; фиг. 14 - поперечное сечение по линии I-K-F-E фиг. 13 и фиг. 15 - поперечное сечение по линии A-B-C-D фиг. 13.

На фиг. 1 и 3 коренной вал 2 помещается в закрытой станине 1. Станина 1 делится в произвольной плоскости на несколько частей. На коренном валу сидит барабан 3, соединенный с валом, наглухо и имеющий на своей вогнутой поверхности пазы 4. На наружной поверхности станины 1 укреплены цилиндры 5, в которых двигаются поршни 6, соединенные при помощи поршневых пальцев 12 с шатуном 7, противолежащие же поршни с шатуном 7′. Шатуны, в свою очередь соединены подвижно с качающимся рычагом 8 посредством цапфы 11. Качающийся рычаг 8 закреплен подвижно к станине 1 посредством оси 14 и подшипника 13 и имеет на своем другом конце кулачок 9 и ролик 10. Вместо ролика 10 может быть шариковый или роликовый подшипник. Это относится ко всем осям, которые для простоты изображены на чертежах вращающимися в обыкновенных подшипниках. Вместо того, чтобы цилиндры поместить по обе стороны барабана, они могут быть расположены и по одну сторону барабана. Двигающиеся поршни приводят вогнутый барабан 3 во вращение посредством поршневых пальцев 12, шатунов 7-7′, качающегося рычага 8, кулачка 9 и ролика 10. Соединение шатунов 7-7′ с рычагом 8 также может производиться по фиг. 6. На фиг. 2 и 4 изображена другая конструкция. Противолежащие поршни соединены друг с другом неподвижно посредством штока 15, движение которого передается на кулису 18 качающегося рычага 8′ посредством цапфы 16 и ролика 17. Детали конструкции изображены только для пояснения и могут быть изменены; так, например, поршневой шток 15 может иметь кулису 18, тогда как цапфа 16 сидит на качающемся рычаге; также может ось 14 сидеть неподвижно в станине 1, а рычаг 8′ качаться около него и т.д. Для разгрузки поршня от боковых давлений устанавливаются направляющие 19 и в таком случае цилиндры центрируются в отношении последних. На фиг. 1-4 качающийся рычаг 8 расположен радиально; его можно установить под любым углом, как видно из фиг. 9. Фиг. 7 изображает многоцилиндровую машину, в которой на один качающийся рычаг 8 работает четыре цилиндра. Передачей от поршней к качающемуся рычагу служат шатуны 7-7′; которые, могут быть заменены двумя поршневыми штоками 15, аналогично фиг. 2. В изображенной на фигу 8 машине имеются по восемь цилиндров с каждой стороны барабана. Паз 4 барабана состоит из четырех ответвлений, и так как диаметрально противолежащие качающиеся рычаги имеют одинаковое движение, то получается уравновешивание масс. Удовлетворительная работа между кулачком 9 или роликом 10 и пазом 4 получается при помощи автоматически устанавливающегося роликового и т.п. подшипника. При применении одного только ролика 10 или соответствующего подшипника ролик должен менять направление своего вращения, смотря по тому, работает ли он на верхней или нижней стенке паза. Указанная на фиг. 10 конструкция устраняет этот недостаток. На общем внутреннем кольце 26 подшипника имеются два ряда выпуклых роликов 29 (вместо которых могут быть также цилиндрические ролики или шарики) и два наружных кольца 27 и 28. Паз 4 сделан так, что каждое наружное кольцо может работать только на одной стенке паза; когда кольцо 28 работает на стенке 4′ паза, кольцо 27 работает на стенке 4. Вместо общего внутреннего кольца 26 могут быть два внутренних кольца. Поверхности наружных колец параллельны к поверхности внутреннего кольца, вследствии чего ролики или шарики нагружены только радиально. На фиг. 11 ролики 10 и 10′ работают на двух кулачках 9 и 9′. Для управления клапанами 20 на валу 2 закреплен распределительный барабан 23 (фиг. 1, 2 и 5), снабженный канавкой 24, в которой посредством ролика 22 двигается конец рычага 21. Рычаг управляет одновременно впускным и выпускным клапанами. Фиг. 5 изображает часть развернутой поверхности барабана 23 с канавкой 24. В описанных конструкциях (фиг. 1-11) цилиндры 5 расположены, например, параллельно или приблизительно параллельно и концентрично к коренному валу, а соединение поршней 6 с коренным валом производится посредством шатунов 7-7′ или поршневых штоков 15 и рычага 8, качающегося около оси 14 и снабженного кулачками 9, 9′ и роликами 10, 10′, двигающимися в пазу барабана 3, закрепленного на валу 2; в в конструкции же, изображенной на фиг. 12, цилиндры расположены под любым углом к коренному валу 2. Цилиндры 5 расположены концентрично к коренному валу, но не параллельно, при чем несколько поршней могут тогда, как и на фиг. 1-11, работать на один и тот же качающийся рычаг 8, находясь или рядом, или один против другого. Рычаг 8 может быть расположен также в касательном положении к барабану вместо радиального.

Фиг. 13-15 изображают продольный разрез двухтактного двигателя внутреннего горения, у которого в цилиндре два поршня двигаются в противоположных направлениях. Цилиндры 5 расположены по обеим сторонам барабана 3. Машина имеет две группы цилиндров, из которых каждая состоит из двух цилиндров 5 и, следовательно, из четырех поршней 6. Соединение поршня 6 с коренным валом 2 производится, как и на фиг. 1, посредством поршневого пальца 12, шатуна 7, цапфы 11, качающегося рычага 8 и барабана 3. Рычаги 8 качаются около осей 14 и имеют кулачки 9 и ролики 10. Каждые четыре поршня работают, согласно данного устройства, на один качающийся трехплечий рычаг 8. В подшипниках станины 1 устанавливаются оси 14 качающих рычагов 8; в цапфах 11 устанавливаются по два шатуна 7. Клапаны 20 (фиг. 13 и 14) помещаются на наружной стороне цилиндров 5 и получают, при соответственной передаче, движение непосредственно от коренного вала 2 при помощи рычажного устройства. Каждая группа цилиндров имеет общие впускные и выпускные отверстия 32 (фиг. 1-4 и 15) для расположенных один над другим цилиндров. Качающиеся рычаги 8 расположены радиально к барабану; они могут быть расположены и тангенциально к барабану, как указано на фиг. 9; тогда вместо четырех поршней, могут на качающийся рычаг работать только два.

1. Механизм для передачи движения при помощи барабана с криволинейным пазом в поршневых машинах с цилиндрами, расположенными параллельно или наклонно к валу, характеризующийся применением рычагов 8, подвешенных шарнирно на осях 14 и на другом конце своем снабженных роликами 10 или двумя роликами 10 (фиг. 11), бегущими в пазу барабана, каковые рычаги могут быть направлены радиально (фиг. 1-4, 8, 12) или по касательной к барабану (фиг. 9) и сочленяются с поршнями шатунами 7-7′ (фиг. 1, 3, 6-9) или штоками 15 при посредстве кулис 18 (фиг. 2).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 механизма, отличающееся применением на конце рычага 8 двух рядов роликов или шариков 29, вложенных между внутренним кольцом 26 и двумя наружными 27 и 28 (фиг. 10).

3. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 механизма в применении к цилиндрам с двумя встречно движущимися поршнями, расположенными перпендикулярно к валу, отличающееся применением трехплечих рычагов 8 (фиг. 13-15), с прямыми плечами которых соединены четыре поршня одной стороны машины.