Поршневая машина

 

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 одноколенные валы 20 и 21, диск 24 выполнен зубчатым и связан с шестерней 18, жестко связанной с выходным валом 12. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (505 F 01 В 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СЦИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4703189/29 (22) 14,06,89 (46) 23.10,92, Бюл, N. 39 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) Л.Е.Круковский и А.И.Фещенко (56) Патент ФРГ N 3134791, кл. F 02 В 75/22. 1983. (54) ПОРШНЕВАЯ МАШИНА (57) 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

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.3 — кинематическая схема взаимного маположения 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 относи„,5U, 1770587 А1. 2, 3, 4 смещены в пространстве в поперечной плоскости под углом 60". В цилиндрах 2 3 4 размещены поршни 6,7,8 со штоками

9,10,11, шарнирно соединены с шейками

15,16,17 коленвала 5 с коленами 13 и 14, для этого оси цилиндров 2,3.4 в продольном напоавлении 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 одноколенные валы 20 и 21, диск 24 выполнен зубчатым и связан с шестерней 18, жестко связанной с выходным валом 12. 4 ил, тельно друга, коленчатый вал 5, установленные в цилиндрах 2, 3, 4 поршни 6, 7, 8 со штоками 9, 10, 11, расположенные «а 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 18 с внутренними зубьями и полой ступицей, посредством подшипников 19 установленной в корпусе 1 и жестко связанной с выходным вало л 12. двух одноколенчатых 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, 1770587 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 расположены по окружности 26 (фиг.3), диаметр которой равен половине диаметра хода поршней 6, 7, 8, а продольные оси цилиндров 2, 3, 4 расположены в параллельных плоскостях и уел между ними равен 60О, На диаграмме (фиг.4) рассмотрено положение шеек 15, 16, 17 коленвала 5 и окружности 26 в моменты времени т1, t2, тэ, и показаны графики движения поршней 6, 7, 8 (х) в зависимости от времени (, 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 t1, t2, тэ, которые определяют положение окружности 26 (на фиг,3) соответст-. венно как 26, 26 и 26 " и точек — центров шеек 15, 15 15"; 16, 16, 16", 17, 17, 17".

Поршневая машина работает следующим образом.

Поршни б. 7, 8 цилиндров 2, 3, 4 совер-. шают возвратно-поступательное движение, подчиняющееся синусоидальному закону, Пусть состояние поршней 6, 7, 8 цилиндров

2, 3. 4 соответствует времени t> 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 окружности 26 (фиг.3}. При движении поршней 6, 7. 8 в соответствии с диаграммой (фиг,4) поршни 6, 7 цилиндров 2 и 3 начнут втягиваться и к моменту времени 2.окружность

26 переместится в позицию 26 .(фиг.3), 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 tp окружность 26 примет положение 26, а центры крепления штоков 9. 10, 11 окажутся в позиции 15", 16"

17". Во время движения штоков 9, 10, 11 от ti до сэ окружность 26, таким образом, занимая последовательно положения 26, 26

26 . будет вращаться по часовой стрелке.

11

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, вращаясь 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.3), и пусть центр

1 ее О вращается по кругу радиусом r со скоростью в, диаметр же самой окружности равен 2R. Тогда положение шарнира 15(точка "А" на фиг.3) является точкой пересечения окружности 26 с осью 1. Движение этой точ5

10 ки можно определить следующим обоазом: спустим перпендикуляр из точки О на ось T и обозначим его пересечение с этой осью точкой "К", Отрезок ОК = гсоз й, где а в t

15 — текущее значение угла между осью 1 и отрезком ОО . Тогда отрезок КА

R + r sin в t (из треугольника

2 2

АКО ). В таком случае координата точки "А" находится как сумма в х

20 ковАО=ОК+КА=гсоз cut+ R — зй c)t.

После преобразован я и

АО = rcosвт+ R — + cos вt.

Если R = r, то AG-2rcos.вt, Рассуждая аналогичным образом и про25 водя аналогичные. построения для других осей Й и 3. понучим

ОЗ - 2rcos(® 1+ 60 ), 09 = 2гсоз(Ю t+ 120О).

Это означает, что если окружность 26 имеет

30 радиус r, а координаты точек 15, 16, 17 меня-! ются по синусоидал«ьно«му.закону со сдвигом на 60О. то она будет вращаться вокруг точки

О, являющейся центром пересечения осей, проходящих через центры цилиндров 2,3,4, 35 а ее внешний край будет вписываться в окружность 26 радиусом 2г. Дуги, заключенные между шарнирами, будут оставаться неизменными и равными 120О. Величина r, как нетрудно убедиться из геометрических

40 соображений (фиг.3), равна половине хода поршней 6, 7, 8, аналогично симметричному циклу, рассмотренному выше.

Формула изобретения

45 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, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД, коленчатый вал имеет два оааных колена, расположен55 ных 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

1770587 подшипников установленной в корпусе и жестко связанной с выходным валом, двух одноколенчатых валов, один из которых посредством подшипников установлен в ступице шестерни, э 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

5 диаметра хода поршней, а продольные оси цилиндров расположены s параллельных плоскостях и угол между ними равен 60О, 1770587

1770587

lб

l б I y

8я

Составитель А. Павлов

ТехРед М.МоРгентал КоРРектоР Е Папп

Редактор

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

Заказ 3724 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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