Поршневая машина

 

Использование: в машиностроении при проектировании двигателей, насосов и компрессоров. Сущность изобретения: машина содержит рабочий вал, ведущий диск 1 с волновой канавкой 2, расположенные параллельно валу цилиндры 9 с поршнями 8 и направляющие элементы в виде тел 3 качения, размещенные в канавке 2 диска с возможностью взаимодействия со штоками 7 поршней 8. Машина снабжена наружным кольцом 6, охватывающим диск 1 вала, и сепаратором 4, расположенным между диском 1 и кольцом 6; штоки 7 поршней 8 снабжены передаточными звеньями 5. На внутренней поверхности кольца 6 выполнены кольцевая проточка и продольные пазы, в которых с возможностью осевого перемещения размещены передаточные звенья 5, смещенные друг относительно друга на четверть шага волновой канавки 2. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано как в качестве мотора, так и в качестве насоса.

Известна конструкция аксиально-поршневой гидромашины, которая содержит торцевой кулачок с профилированной дорожкой, аксиально расположенные поршни и тела качения, передающие усилие от кулачка к поршням. Недостатком конструкции является концентрация на одном теле качения всего передаваемого на поршень усилия, а также наличие узлов трения скольжения, все это снижает надежность машины.

Наиболее близким решением является поршневая машина, содержащая рабочий вал с ведущим диском, на боковой поверхности которого выполнена профильная канавка, и расположенные вокруг и параллельно валу цилиндро-поршневые группы, привод поршней осуществляется через направляющие элементы, скользящие в канавке диска. Недостатком машины является передача рабочего усилия от диска к поршню с помощью узлов трения скольжения, что снижает надежность машины вследствие износа пар трения скольжения.

Целью изобретения является повышение надежности машины.

Указанная цель достигается тем, что машина, содержащая рабочий вал с ведущим диском, на боковой поверхности которого выполнена профильная канавка, расположенные параллельно валу цилиндры с размещенными в них поршнями со штоками и направляющие элементы, размещенные в канавке диска с возможностью взаимодействия со штоками поршней, снабжена наружным кольцом, охватывающим диск вала, и сепаратором, расположенным между диском и кольцом, штоки поршней снабжены передаточными звеньями на противолежащих поршнях концах, причем канавка диска имеет волновой профиль, на внутренней поверхности кольца выполнены кольцевая проточка, ширина которой равна амплитуде волновой канавки диска, и продольные пазы, в них с возможностью осевого перемещения размещены передаточные звенья штоков, смещенные друг относительно друга на четверть шага волновой канавки, при этом на обращенных к диску поверхностях передаточных звеньев выполнены профильные пазы, в которых размещены направляющие элементы, а последние выполнены в виде тел качения.

На фиг. 1 показана схема предлагаемой машины; на фиг. 2 - распределение действующих сил.

Машина содержит вал с ведущим диском 1 с выполненной на нем волновой канавкой 2, взаимодействующий посредством направляющих элементов 3, расположенных в волновой канавке диска и разделенных сепаратором 4, с передаточными звеньями 5. Передаточные звенья, имеющие профильные пазы, установлены с возможностью перемещения параллельно оси диска в продольных пазах наружного кольца 6, на внутренней поверхности которого выполнена кольцевая проточка по ширине равная амплитуде волновой канавки диска. Передаточные звенья связаны посредством штоков 7 с поршнями 8 перемещающимися в цилиндрах 9.

Машина в режиме насоса работает следующим образом.

Диск 1, являясь ведущим звеном, вращается вокруг своей оси и приводит в движение направляющие элементы 3, заключенные в волновой канавке 2 между диском 1 и наружным кольцом 6, остающимся неподвижным и разделенные сепаратором 4.

Направляющие элементы, поджимаемые волновой канавкой 2 к профильному пазу передаточного звена 5, взаимодействуют с ним, перекатываясь между поверхностями волновой канавки и профильного паза и передвигают передаточное звено в направлении параллельном оси диска.

Передаточное звено 5 посредством связанного с ним штока 7 передвигает поршень 8, нагнетающий рабочее тело в полости цилиндра 9.

Для исключения мертвых точек в работе машины второе передаточное звено установлено так, что при попадании первого передаточного звена на вершину волны волновой канавки, второе смещено от вершины волны на четверть шага волновой канавки.

При работе машины в режиме мотора все процессы происходят в обратном порядке. Распределение сил, действующих на волновую канавку 2, направляющие элементы 3 и передаточное звено 5, показано на фиг. 2, где F₁ - окружное усилие от крутящего момента; F₂ - сила, действующая со стороны волновой канавки на направляющий элемент, выполненный в виде тела качения; F₃ - сила, действующая со стороны направляющего элемента на передаточное звено; F₄ - сила, приводящая в движение передаточное звено и равная проекции силы F₃ на направление движения передаточного звена.

Машину можно использовать в качестве мотора, насоса, а также для преобразования вращательного движения в поступательное и обратно.

Машина является реверсивной.

Повышение надежности достигается за счет замены трения скольжения на трение качения и распределения передаваемого усилия на несколько тел качения.

Конструкция предлагаемой машины позволяет увеличить мощность машины путем увеличения числа цилиндров без существенной переработки конструкции.

Формула изобретения

ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая рабочий вал с ведущим диском, на боковой поверхности которого выполнена профильная канавка, расположенные параллельно валу цилиндры с размещенными в них поршнями со штоками и направляющие элементы, размещенные в канавке диска с возможностью взаимодействия со штоками поршней, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности, машина снабжена наружным кольцом, охватывающим диск вала, и сепаратором, расположенным между диском и кольцом, штоки поршней снабжены передаточными звеньями на противолежащих поршням концах, причем канавка диска имеет волновой профиль, на внутренней поверхности кольца выполнены кольцевая проточка, ширина которой равна амплитуде волновой канавки диска, и продольные пазы, в них с возможностью осевого перемещения размещены передаточные звенья штоков, смещенные относительно друг друга на четверь шага волновой канавки, при этом на обращенных к диску поверхностях передаточных звеньев выполнены профильные пазы, в которых размещены направляющие элементы, а последние выполнены в виде тел качения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2