Поршневой двигатель

 

Изобретение относится к машиностроению , а именно к поршневым двигателям. Целью изобретения является увеличение ресурса поршневой машины путем снижения вибрации за счет одновременного уравновешивания момента сил инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. Поршневой двигатель содержит корпус с цилиндрами, поршни 1, шатуны 2, соединяющие поршни 1 с коленчатым валом 3, кривошипы которого расположены в одной плоскости. Противовесы 4 и 5 с шестернями входят в зацепление с приводными шестернями 6 и 7, диаметр делительной окружности которых в 2 раза больше диаметра шестерен противовесов 4 и 5, кинематически связанных с коленчатым валом 3. Противовесы 4 и 5 расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров 8, а другая - через ось вращения коленчатого вала 3, причем расстояние между центрами установки противовесов 4 и 5 вдоль оси цилиндров находится в пределах от L до L + R, где L - длина шатуна, R - радиус кривошипа коленчатого вала 3. Поршни 1, перемещаясь в цилиндрах 8, вращают коленчатый вал 3, а также приводные шестерни 6 и 7. При этом противовесы 4 и 5 вращаются со скоростью в 2 раза больше, чем коленчатый вал 3. Установка противовесов 4 и 5 по указанным зависимостям позволяетуравновесить силы инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. 4 ил. сл с тшА к ««at ю 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 В 75/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.2 (2i)4698511/06 (22) 01.06.89 (46) 23,03.92. Бюль 11 (71) Барнаульский завод транспортного машин остроения им. В.И.Ленина (72) Б.А.Дурыманов и З.А.Больжатова (53) 621.43 (088.8) (56) Орлин А.С. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. — М.: Машиностроение, 1984, с.70 (54) ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым двигателям.

Целью изобретения является увеличение ресурса поршневой машины путем снижения вибрации за счет одновременного уравновешивания момента сил инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. Поршневой двигатель содержит корпус с цилиндрами, поршни 1, шатуны 2, соединяющие поршни 1 с коленчатым валом

3, кривошипы которого расположены в од Ы 1721278 А1 ной плоскости. Противовесы 4 и 5 с шестернями входят в зацепление с приводными шестернями 6 и 7, диаметр делительной окружности которых в 2 раза больше диаметра шестерен противовесов 4 и 5, кинематически связанных с коленчатым валом 3. Противовесы 4 и 5 расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров 8, а другая — через ось вращения коленчатого вала 3, причем расстояние между центрами установки противовесов 4 и 5 вдоль оси цилиндров находится в пределах от L до L+ R, где L-длина шатуна, R — радиус кривошипа коленчатого вала 3. Поршни 1, перемещаясь в цилиндрах 8, вращают коленчатый вал 3, а также приводные шестерни 6 и 7. При этом противовесы 4 и 5 вращаются со скоростью в 2 раза больше, чем коленчатый вал 3, Установка противовесов 4 и 5 по указанным зависимостям позволяет уравновесить силы инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. 4 ил.

1721278

Изобретение относится.к машиностроению, в частности, к поршневым двигателям, Известен четырехцилиндровый поршневой двигатель, например АЗЛК-407, с кривошипами коленчатого вала, расположенными под углом 180 . Силы инерции первого порядка в таком двигателе взаимно уравновешиваются. Центробежные силы вращающихся масс также взаимно уравновешиваются. Силы инерции второго порядка при любом положении коленчатого вала равны между собой и имеют одинаковое направление вдоль осей цилиндров. Равнодействующая этих сил может быть уравновешена только методом дополнительных валов с противовесами типа механизма Ланчестера.

Однако опрокидывающий момент в этих двигателях не уравновешивается.

Известен также одноцилиндровый поршневой двигатель с кривошипом коленчатого вала, содержащим корпус, цилиндр, размещенный в цилиндре поршень, коленчатый вал, шатун, соединяющий поршень с коленчатым валом, пару противовесов типа механизма Ланчестера, установленных с возь<.жностью вращения в противоположные стороны и кинематически связанные с коленчатым валом с передаточным отношением 2:1.

Недостатком известного двигателя является то, что у него не уравновешен опрокидывающий момент, вызывающий значительные вибрации поршневой машины, Целью изобретения является увеличение ресурса поршневой машины путем снижения вибрации за счет одновременного уравновешивания момента сил инерции второго порядка и опрокидывающего момента от этих сил. В предлагаемом поршневом двигателе с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости, содержащем корпус, цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, коленчатый вал, шатуны, соединяющие поршни с коленчатым валом, по меньшей мере пару противовесов, установленных в возможностью вращения в противоположные стороны и кинематически связанные с коленчатым валом с передаточным соотношением 2:1, противовесы расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров, а вторая — через ось вращения коленчатого вала, причем расстояние между центрами. установки противовесов вдоль оси цилиндров находится в пределах от до + R, где L — длина шатуна, R — радиус кривошипа коленчатого вала.

В предлагаемом поршневом двигателе противовесы уравновешивающего механизма расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров, а вторая — через ось вращения коленчатого вала, причем расстояние между центрами установки противовесов вдоль оси цилиндров находится в пределах от L до

L + R, где L — длина шатуна, R — радиус кривошипа коленчатого вала, Благодаря наличию новых существенных признаков в поршневом двигателе одновременно уравновешиваются силы инерции второго порядка и опрокидывающий момент от этих сил, что приводит к снижению вибрации и увеличению ресурса поршневой машины.

Решение такой задачи необходимо в случае применения поршневых двигателей с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости.

На фиг,1 изображена схема предлагаемого поршневого двигателя, вид спереди; на фиг.2 —. то же, вид сбоку; на фиг.3 — расположение противовесов в предлагаемом поршневом двигателе, вид спереди; на фиг.4 — график изменения опрокидывающего момента в зависимости от угла а поворота коленчатого вала, Предлагаемый поршневой двигатель с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной плоскости, состоит из поршней 1, шатунов 2, связанных с коленчатым валом 3, противовесов 4 и 5 с шестернями, входящими в зацепление с приводными шестернями 6 и 7, имеющими диаметр делительной окружности в 2 раза больше диаметра шестерен противовесов 4 и 5.

Поршни 1 перемещаются в цилиндрах 8, находящихся в одной плоскости. Противовесы 4 и 5 расположены вдоль осей цилиндров на расстоянии от L до (L+ R) в корпусе 9.

Поршневой двигатель работает следующим образом, При вращении коленчатого вала 3 поршни 1 шатун 2 создают силы инерции. От коленчатого вала 3 через шестерни 6 и 7 приводятся противовесы 4 и 5, вращающиеся 2 раза быстрее коленчатого вала, Противовесы 4 и 5 (фиг,3) уравновешивают силы инерции второго порядка Рл и, кроме

Рп того, создают моменты Му = — (sin 2а или

Рп

Мур = (L+ R) sin2 а, который одновремен2 но уравновешивает опрокидывающий момент поршневой машины. Изменение опрокидывающего момента поршневой машины в зависимости от угла поворота колен1721278 чатого вала приведено на фиг.4 (сплошная линия). Здесь же показаны моменты, которые создают противовесы уравновешивающего механизма, разнесенные на расстояние (пунктирная линия) и L i R (штрих-пунктирная линия). и остаточная неуравновешенность после уравновешивания опрокидывающего момента противовесами уравновешивающего механизма. На фиг.4 показаны моменты, отнесенные к

Рл L т.е. к половине произведения силы инерции второго порядка на длину шатуна.

В результате уравновешивания останутся моменты М> и М (фиг.4, кривая 1 и 2), величины которых меньше исходного опрокидывающего момента в 2 раза и более, Из графика (фиг.4) видно, что при выполнении плеча меньше L и при увеличении плеча больше, чем L+ R, остаточный опрокидывающий момент увеличивается. Таким образом, противовесы должны быть разнесены на расстояние L или (L+ R).

Формула изобретения

Поршневой двигатель с кривошипами коленчатого вала, расположенными в одной

5 плоскости, содержащий корпус, цилиндры, размещенные в цилиндрах поршни, коленчатый вал, шатуны, соединяющие поршни с коленчатым валом, по меньшей мере пару противовесов, установленных с возможно10 стью вращения в противоположные стороны и кинематически связанных с коленчатым валом с передаточным отношением 2:1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения ресурса путем снижения вибрации, проти15 вовесы расположены по разные стороны двух взаимно перпендикулярных плоскостей, одна из которых проходит через оси цилиндров, а вторая — через ось вращения коленчатого вала, причем расстояние меж20 ду центрами установки противовесов вдоль оси цилиндров находится в пределах L — (L + R ), где L — длина шатуна, R — радиус кривошипа коленчатого вала.

1721278

1721278

Редактор И.Дербак

Заказ 938 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

14

fc

08

У", 0

-РЯ

-04

-дб

-а,у

Составитель б.Дурыманоэ

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец