Поршневая машина

 

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования преимущественно в качестве двигателя внутреннего сгорания и в виде пневмо-и гидромашин. С целью повышения долговечности и КПД машины режим работы и угол давления передаваемых сил вращающих моментов в опорах качающейся шайбы и кривошипа оптимизированы за счет того, что они выполнены обособленными и шестеренный стабилизатор шайбы компактно встроен в ее шарнирное сочленение с центрирующей опорой. Машина содержит блок цилиндров 1 с головкой 2, картер 5, присоединенную к блоку цилиндров 1 центрирующую шаровую опору 9, составной кривошип в виде смонтированной в картере 5 щеки 26 с эксцентрическим самоустанавливающимся подшипником 27 с установленным в нем подпятником 29 и смонтированного в блоке цилиндров 1 вала 13 с косым коленом, центрированную на опоре 9 качающуюся шайбу 14 с сочлененным с подшипником 27 шипом 23 с опертой в подпятник 29 самоустанавливающейся пятой 24. В центральной полости шарнирного сочленения шайбы 14 с опорой 9 смонтирован кинематически соединяющий их стабилизатор с шестернями 21 и 22. Причем вал 13 пропущен через опору 9, шестерни 21 и 22 и концом колена через подшипник 12 изнутри сочленен с шипом 23. С шайбой 14 посредством шатунов 19 спереди соединены поршни 20. В головке 2 смонтирован распределительный механизм с подъемными клапанами 39 и 40, кулачковыми валами 44 против цилиндров и кинематически соединяющей их с валом 33 зубчатой передачей. Для поступления рабочего тела в цилиндры по кратчайшему пути головка 2 имеет внутренний впускной коллектор. Для упрощения конструкции и снижения массы машины имеется вариант выполнения машины с жестко соединенными с шатунами двоякоконическими поршнями. С целью последующего увеличения единичной мощности в этом случае машина выполнена с 20 и более оппозитными цилиндрами. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

5 у /,e т/ .

ß 5255 36

Ф8

> 572 20 /9 /О 2/ Г2 1

Я (21) 4480957 /29 (22) 08.09.88 (46) 15,08.91, Бюл. N. 30 (75) С.И,Хасанов (53) 621,651 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 681195, кл. F 01 В 3/02, 1978 ° (54) ПОРШНЕВАЯ МАШИНА (57) Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования преимущественно в качестве двигателя внутреннего сгорания и в виде пневмо- и гидромашин. С целью повышения долговеч„„Я ÄÄ 1670156 А1 (51)5 F 01 В 3/02, F 16 Н 23/08 ности и КПД машины ре.ким работы и угол давления передаваемых сил вращающих моме тов в опорах качающейся шайбы и кривошипа оптимизированы за счет того, что он«BblflollHGHbl обособленными и шестеренный стабилизатор шайбы компактно встроен в ее шарнирное сочленение с центрирую цей опорой. Машина содержит блок цилиндров 1 с головкой 2, картер 5, присоединенну!о к блоку цилиндров 1 центрирую-! цую lU3!" ) с: -.;, 9. составной кривошип в виде с онт(,нова .ноГ . аотере 5 щеки 26 с эксцентр!1ч ." lf .: " (анзbлива щимся!

О

С) ! (Л 0

1670156 подшипником 27 с установленным в нем подпятником 29 и смонтированного в блоке цилиндров 1 вала 13 с косым коленом, центрированную на опоре 9 качающуюся шайбу

14 с сочлененным с подшипником 27 шипом

23 с спертой в подпятник?9 самоустанавливающейся пятой 24. В центральной полости шарнирного сочленения шайбы 14 с опорой

9 смонтирован кинематически соединяющий их стабилизатор с шестернями 21 и 22.

Причем вал 13 пропущен через опору 9, шестерни 21 и 22 и концом колена через подшипник 12 изнутри сочленен с шипом 23. С шайбой 14 посредством шатунов 19 спереди соединены поршни 20. B головке 2 смонтиИзобретение относится к машиностроению, а именно к машинам аксиально-поршневого типа с неподвижными цилиндрами, и предназначено для использования в качестве двигателя внутреннего сгорания, а также в виде гидро- и пневмомашины.

Целью изобретения является повышение КПД и долговечности поршневой машины.

На фиг. 1 изображена пятицилиндровая поршневая машина, разрез; на фиг, 2 — вид

А на фиг. 1 (вид со стороны головки цилиндров машины с разрезом по плоскости впускного коллектора); на фиг. 3 — 22 цилиндровая порШневая машина с оппоэитными цилиндрами, разрез; на фиг. 4 — дополнительнь и блок цилиндров, разрез; на фиг. 5-- двоякоконический поршень, разрез.

Поршневая машина содержит неподвижный блок аксиально-расположенных вокруг продольной оси цилиндров 1 с головками 2, распределительный механизм. соосные передние и задние подшипники, присоединенный к блоку цилиндров 1 посредством шпилек 3 и гаек 4 картер 5 со смонтированным в его задней стенке радиально-упорным подшипником 6 и закрывающей его боковое смотровое окно крышкой

7, передачу в составе расположенной в картере 5 и соосно присоединенной к блоку цилиндров 1 посредством переднего выступа и шпанки 8 центрирующей сферической опоры 9 со смонтированным в сквозном отверстии выступа подшипником 10, смон;ированного в подшипниках 11 и 12 кривошипного вала 13, сочлененной с центрирующей опорой 9 качающейся шайбы 14 с уплотнительным кольцом 15 и с соединен5

»

2 )

1» рован распределительный механизм с подъемными клапанами 39 и 40, кулачковыми валами 44 против цилиндров и кинематически соединяющей их с валом зубчатой передачей. Для поступления рабочего тела в цилиндры по кратчайшему пути головка 2 имеет внутренний впускной коллектор. Для упрощения конструкции и снижения массы машины имеется вариант выполнения машины с жестко соединенными с шатунами двоякоконическими поршнями. С целью последующего увеличения единичной мощности в этом случае машина выполнена с 20 и более оппоэитными цилиндрами. 4 э.п.ф-лы, 5 ил. ным с ней со стороны блока цилиндров 1 посредством фланцев 16, шпилек 17, гаек

18 шатунов 19 с поршнями 20 и кинематически соединяющего шайбу 14 с центрирующей опорой 9 стабилизатора в виде пары конических шестерен 21 и 22 с равным количество .убьеп, при этом цинтрируюгцая ,опора 9 выполнена в виде усеченного со стороны заднего подшипника б полого шара, а шайба 14 выполнена с открытой со стороны блока цилиндров 1 концентричной сферической опорой с обособленными радиальным и осевым опорными элементами в виде выступающего назад 23 с соосчым отверстием и опорой пягы 24, зафиксированной стопором 25 на;пипе 23 с центрирующей шаровой опорой 9 шайба 14 .очленена шарнирно своей сферической опорой с образованием в центре замкнутой полости, шестеренный стабилизатор расположен в ней и неподвижной шестерней 21 встроен р центрирующую опору 9 и подвижной шестерней 22 соединен изнутри с опорой шайбы 14, кривошип вь полнен составным в виде смонтированной цапфой в заднем подшипч .: «6 щеки 26 и смонтированного в передних подшипниках 11 вала

13 со свободно пропущ нным ч р«з шестерни 21 и 22 стабилизатора и шип 23 шайбы

14 косым коленом, в глухом отверстии щеки

26 смонтирован самоустанавливающийся эксцентрический радиальный подшипник

27 с направленной к центру центрирующей опоры 9 осью и зафиксированный стопапом

28. ча дне отверстия устансвлен подпятник

29. через него и ляту 24 косое колено вала

13 соединено со щекой 26 или посредством подшипника 12 сочленено изнутри с шипом

23 шайбы 14, а она сочленена с подшипни1670156 ком 27 щеки 26 шипом 23 с упором его пяты

24 в подпятник 29.

Поршни 20 выполнены двоякоконическими (фиг. 5) с наибольшими диаметрами посредине, причем углы наклонов конических поверхностей передней и задней сторон поршней 20 к их осям равны между собой, а каждый равен углу отклонения осей шатунов 19 от осей цилиндров 1. с шатунами

19 двоякоконические поршни 20 соединены неподвижно, при этом цилиндры 1 расположены параллельно центральной оси блока цилиндров 1, в передней половине поршней поверхности поршня 20 установлено одно поршневое кольцо 30, в задней половине— два кольца 31, а расстояние между продольной осью блока цилиндров 1 и осями цилиндров равно

r=R-(1-cos а) R/2, где R — расстоянио между центрами шатунной опоры и шайбы 14, а — угол отклонения оси шайбы 14 от оси центрирующей опоры 9.

Головка 2 блока цилиндров 1 присоединена шпильками 32, гайками 33 и центральным болтом 34 к блоку цилиндров 1, выполнена в виде общего узла с полостью

35 посредине и имеет общий кольцевой кол>ектор 36 для подвода рабочей среды, сообщpíный с впускными кана ами 37 цилиндров 1, и выведенные от цичиндрoв выпускные каналы 38, в головке 2 установлены впускные 39 и выпускные 40 подьемные клапаны с направляющими втулками 41 и возвратными пружинами 42 и взаимодействующие с ними, установленные п„.и помощи двух подшипникoR 43, кулачковыс валы

44 с впускными и выпускными кулачками 45 и 46. кинематически соединенные посредством зубчатой передачи R кривошипным валом 13, которая включает в себя выполненную заодно с налом 13 шестерню 47, соединенную с ней промежуточную шестерню 48, которая уста> овлена на оси 49, запрессованной в крышке 50, свободно установленную ступицей на валу 13 ц:.нтральную шестерню 51 вну-реннего зацепления, которая взаимодействует с шестерней 48, насаженную на ступицу шестерни 51 коническую шестсрню 52 и соединенные с ней конические шестерни 53. которые выполнены на концах кулачковых валов 44, Машина может быть снабжена выполненным заодно с картером 5 (фиг. 3) дополHительным блоком цилиндров 54, с расположенными в шахматном порядке относительно передних оппозитными цилиндрами, дополнительным

"5

Р5

55 распределительным механизмом, расположенным на головке дополнительного блока цилиндров 54, при этом качающаяся шайба

14 шарнирно связана шатунами 55 с поршнями 56 дополнительных цилиндров 54, а цапфа щеки 26 удалена и представляет вал

57, KDTopb>A установлен в дополнительном подшипнике 58.

Поршневая машина работает следую>цим образом.

Через,кривошипный вал 13, щеку 26, шайбу 14 и шатуны 19 поршням 20 сообщаются начальные движения. Одновременно приводятся в движение кулачковые валы

44 через зубчатую передачу, Рассмотрим полный цикл рабо их процессов в одном цилиндре.

Впускной кула.п> 45 через втулку 41 перемещает нпускной клапан 39, который открь>влет впускной канал 37. Перемещаясь назад, поршень производит нсасывание рабочей среды из впускного коллектора 36 в цилиндр. При повороте вала 13 на 180 поршень 20 приходит в í.M.T. и всасывание заканчиваетгя. При этом кулачковый вал 44 совершает полный оборот и пружина 42 возвра>цает клапан 39 в закрытое положение.

П>зл повороте >-drR 1.. на 360О поршень 20 приходит в в.м..",. и зан.,зшает сжатие рабоей ср ды, проис .одчт -е воспламенение с пбразованием горяч., азов высокого давления и Hc. и»ае с. са,1остоятельная работа двигателя. Под данле i 1ем газов поршень 20 приходит в н,M.T.. вал 13 по> орачивается на

540, при ззом шайбе 14 оказываемое через шатун 19 давление газов трансформирует в осевую сил и вращающий момент, который д=йствует в плоскости, проходящей через

ocb шипа 23 и центр ша гунмой опорь, . Осевая сила через подшипник 6, подпятник 29

> ° яту 24 уравновешивается силой реакции .артерг 5, являясь, в сущности, угловь>м рыагом, шайба 14 своим шипом 23, служащим в качестве плеча этого рычага, вращающий момент передает через подшипник 27 цапфе щеки 26 и через подшипник 12 валу 13 через его косое колено, возникающие при этом реактивные моменты шаиба 14 при помощи шестерен 21 и 22 стабилизатора через центрирующую опору 9 передает блоку цичиндров 1, одновременно опора 9 воспринимает от шайбы 14 действующие на нее боковь>е силы опрокидывающих моментов и обеспечивает ее цен-,рирование с постоянным заданным углом наклона оси. при подходе поршня 20 к н.м.т. кулачковый вал 44 выпускным кулачком 46 через втулку 41 открывает выпускнои клапан 40 и отработавшие газы через выпускной канал 38 выходят наружу. При повороте нала 13 от 540 до

1670156

25

50 цилиндров.

720 поршень 20 приходит в в.м.т. и все подвижные детали передачи занимают исходные положения. Цикл в рассматриваемом цилиндре заканчивается. В других цилиндрах рабочие процессы совершаются таким же образом, чередуясь через один цилиндр.

Формула изобретения

1, Поршневая машина, включающая неподвижный блок эксиально расположенных вокруг продольной оси цилиндров с головками, распределительный механизм, соосные передние и задние подшипники, присоединенный со стороны заднего подшипника картер и передачу в составе расположенной в картере и соосно присоединенной к блоку цилиндров посредством переднего выступа центрирующей сферической опоры со смонтированным в сквозном отверстии выступа подшипником, смонтированного в подшипниках кривошинэ, опирающейся на него и сочлененной с центрирующей опорой качающейся шайбы с соединенными с ней со стороны блока цилиндров посредством шатунов поршнями и кинемэтически соединяющего шайбу с центрирующей опорой стабилизатора в виде пары конических шестерен с равным количеством зубьев, О т л и ч а ю 4 а я с я тем. что, с целью повышения долговечности и

КПД, центрирующая опора выполнена в виде усеченного со стороны заднего подшипника полого шара, а шайба выполнена с открытой со стороны блока цилиндров концентричной сферической опорой с обособленными радиальным и осевым опорными элемемтэми в виде выступающего назад шиОэ с соосным отверстием и опорной пяты на вине, с центрирующей шаровой опорой вайбэ сочленена шарнирно своей сферической опорой с образованием в центре замкмутой полости, шестеремный стабилизатор расположен в ней и неподвижной шестерней встроен в центрирующую опору и подвижной шестерней соединен изнутри с апорой шайбы, кривошип выполнен составным в виде смонтированной цапфой в задних подшипниках щеки и смонтированного в передних подшипниках

° эла со свободно пропущенными через шестерню стабилизатора и шип шайбы косым коленом, в глухом отверстии щеки смонтирован эксцентрический радиальный подвипник с направленной к центру центрирующей опоры осью, на дне отверотия установлен подпятник, через него и пяту косое колено соединено со щекой или посредством подшипника сочленено изнутри с шипом шайбы, а она сочленена с подшипником щеки этим шипом с упором его пяты в подпятник.

2. Машина по и. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и снижения массы, поршни выполнены двоякоконическими с наибольшими диаметрами посредине, причем углы наклонов конических поверхностей передней и задней сторон поршней к их осям равны между собой, а каждый равен углу отклонения осей шатунов от осей цилиндров, с шатунами двоякоконические поршни соединены неподвижно, при этом цилиндры расположены параллельно центральной оси блока цилиндров, а расстояние между продольной осью блока цилиндров и осями цилиндров равно г=Я-(1-cos а ) R/2, где R — расстояние между центрами шатунной опоры и шайбы;

a — угол отклонения оси шайбы от оси центрирующей опоры.

3.Машина пои. 1 или2, отлича ющ а я с я тем, что головка блока цилиндров выполнена в виде общего узла с полостью посредин и имеет общий кольцевой впускной коллектор и соединяющие его с полостями цилиндров впускные и выведенные от цилиндров наружу выпускные каналы, а в головке смонтированы подъемные клапаны этих каналов, посредством подшипников против клапанов каждого цилиндра смонтированы воздействующие на них кулачками кулачковые валы и посредине смонтирована соединяющая их с валом кривошипа зубчатая передача.

4. Машина по и. 1 или 2, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения единичной мощности, машина снабжена выполненными заодно с картером и расположенными з шахматном порядке относительно передних оппоэитными дополнительными цилиндрами, сзади по продольной оси смонтирован подшипник. кривошипный вал сзади удлинеч и дополнительно смонтирован в этом подшипнике.

5. Машина пои. 4, о т л и ч а ю ща я с я тем, что она снабжена дополнительным распределительным механизмом, расположенным на головке дополнительного блока

1670156

2 36МЛ ) 9 3$ " 9

29 36

1670156

Составитель А. Павлов

Редактор М. Бандура Техред М.Моргентал Корректор M. Демчи емчик

Заказ 2725 Тираж 310 Подписное

ВНИИПИ Гос а ст уд рственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "l1атент", г. Ужгоро, .Г од, ул. агарина. 1