Механизм для уравновешивания сил инерции и моментов инерции второго порядка

 

Использование: уравновешивания сил инерции и моментов инерции второго порядка симметричных каленчатых валов. Сущность: каждое из зубчатых колес с уравновешивающей массой выполнено за одно целое либо в виде отливки, либо в виде поковки и установлено в подшипниковых опорах, включающих каждая корпус с внутренним сплошным вкладышем для радиального направления уравновешивающих масс и подшипниковой опорной скобой для осевого направления уравновешивающих масс. В корпусах подшипников и внутренних вкладышах выполнены сообщающиея между собой кольцевые смазочные канавки, связанные с внешним контуром циркуляции смазки, выполненным в корпусе. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к уравновешиванию сил инерции и моментов инерции второго порядка симметричных коленчатых валов двигателей.

Для уравновешивания сил инерции второго порядка в соответствии с патентом США N 9667317 известна возможность предусматривать два расположенных параллельно коленчатому валу уравновешивающих вала, которые приводятся во вращение с помощью зубчатого венца от коленчатого вала таким образом, что они вращаются в противоположном направлении и имеют удвоенное число оборотов коленчатого вала. Зубчатый венец коленчатого вала насажен на щеку коленчатого вала, смежную с плоскостью симметрии коленчатого вала, и входит в зацепление с первой шестерней первого уравновешивающего вала, в то время как второй уравновешивающий вал приводится во вращение второй шестерней, находящейся в зацеплении с первой шестерней.

С этими уравновешивающими валами соединены без возможности проворота уравновешивающие массы. Уравновешивающие валы оперты дважды в корпусе, который в свою очередь прифланцован к картеру. Уравновешивающие валы, шестерни и уравновешивающие массы вначале разделены и соединяются только при монтаже.

Недостаток заключается в том, что трудно соблюдать для идеального уравновешивания масс точное и постоянное согласование уравновешивающих масс и шестерен. Из-за двухстороннего опирания механизм уравновешивания масс нельзя размещать также между двумя соседними цилиндрами, поскольку этот механизм, с одной стороны, не должен быть слишком длинным, чтобы избежать столкновения с уравновешивающей массой на щеке коленчатого вала или же с шатуном и, с другой стороны, диаметр соединенного с щекой коленчатого вала зубчатого венца не может быть выбран слишком большим, чтобы исключить соприкосновение поршня в нижней мертвой точке с зубчатым венцом. Это означает, что балансирный вал не может быть слишком далеко удален от середины коленчатого вала и в результате этого ограничено простирание противовеса в радиальном направлении.

Задача изобретения конструктивное усовершенствование опорного узла противовесов таким образом, чтобы с учетом минимально возможного штрихмасса для подбора шатуна можно было по возможности близко приблизить оси вращения противовесов к середине коленчатого вала и разместить противовесы между двумя соседними цилиндрами.

Благодаря непосредственной установке противовесов необходимы минимальные конструктивные затраты на уравновешивание масс. Крепление противовесов на балансирном валу отпадает точно также, как и обязательно соответствующее углу сопряжение противовеса и шестерни, так как в соответствии с изобретением обе детали образуют один материальный узел. Благодаря применению подшипниковой втулки для осевого направления противовесов избавляются от связанной со снятием стружки обработки внутренней стороны корпуса для упора противовесов. Напротив, кольцевой паз для осевого направления может быть изготовлен путем выточки. Благодаря отказу от разделения балансирного вала и противовеса и отдельному корпусу подшипника удается создать более короткий узел крепления противовесов, так что ось вращения может быть приближена по возможности близко к середине коленчатого вала, так как шатун не может столкнуться со свободным концом балансирного вала.

Узел из шестерни и противовеса изготавливается в виде кованой или литой детали. Благодаря этому форма противовеса и вытекающее отсюда расположение центра инерции могут выбираться произвольно и без дополнительных затрат на сборку достигается надежное и длительное сопряжение противовеса и шестерни, соответствующее углу.

С помощью формы противовесов и расположения центра инерции или могут уравновешиваться силы инерции без внесения моментов инерции или дополнительно достигается уравновешивание моментов инерции.

На фиг.1 изображен разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 разрез Б-Б на фиг.1.

Привод противовеса 1а, осуществляется от коленчатого вала 2 с помощью зубчатого венца 3 и первой шестерни 4. При этом зубчатый венец 3 насажен на плечо кривошипа 6 коленчатого вала 2. Для уравновешивания сил или моментов инерции второго порядка соотношение количества зубьев зубчатого венца 3 и первой шестерни 4 составляет 2:1.

Для первого противовеса 1а предусмотрен вращающийся в противоположную сторону второй противовес 1б (фиг.2), привод которого осуществляется от первой шестерни 4 с помощью второй шестерни 5 с одинаковым количеством зубьев.

В соответствии с изобретением шестерни 4 и 5 противовесы 1а и 1б (фиг.2) образуют узел, который может изготавливаться в виде кованой или литой детали. Благодаря этому узлу при сборке удается избежать соответствующего углу сопряжения противовесов 1а, 1б, и шестерен 4 и 5, что при серийном производстве приводит к значительной экономии.

Поверхность 7 периметра противовеса 1а выполнена в виде опорной шейки и с помощью подшипникового вкладыша 8 установлена в корпусе 9, привинченному к картеру.

Для осевого направления противовеса 1а предназначена подшипниковая втулка 10, которая входит в кольцевой паз 11 противовеса 1а. Подшипниковая втулка 10 с торцовой стороны прифланцовывается к корпусу 9. Для смазки опорного узла в подшипниковом вкладыше 8 предусмотрен канал 12 для подачи смазочного материала, через который масло по кольцевой смазочной канавке 13 подается в корпус 9. Благодаря этому надежно предотвращается прекращение подачи смазки в результате проворота подшипникового вкладыша 8 относительно корпуса 9.

Благодаря непосредственному опиранию противовеса 1а и состоящему из противовеса 1а и первой шестерни 4 узлу получается компактная конструкция, которая может быть расположена на минимально возможном расстоянии от середины коленчатого вала и монтаж которой насколько это возможно прост.

В представленном примере уравновешивания на четырехцилиндровом четырехтактном однорядном двигателе внутреннего сгорания привод противовесов осуществляется с помощью зубчатого венца 3 от смежного с серединой двигателя плеча кривошипа 6. Благодаря форме противовесов 1а и 1б (фиг.2) их центры инерции расположены непосредственно в средней плоскости двигателя, так что силы инерции расположены вне плоскости симметрии и вызывают противодействующие к моменты. Для увеличения сил инерции противовесы 1а, 1б могут оснащаться отверстиями 1в, которые заливают тяжелым металлом, например свинцом, или в которые запрессовываются стержни из тяжелого металла.

Чтобы уменьшить моменты трения расположенных по периметру противовесов и избежать задиров, система смазки противовеса 1б через отверстие 14 связана с контуром циркуляции смазки двигателя внутреннего сгорания. Масло от канала 16 для подачи смазочного материала попадает к отверстию 14 по смазочной канавке 13 в корпусе 9 противовеса 1б и через канал 12 для подачи смазочного материала (фиг. 1) к смазочной щели между противовесом 1б и подшипниковым вкладышем 8. Смазочная канавка соответствует смазочной канавке 13 описанного противовеса 1а. Соединительное отверстие 15 между смазочными канавками 13 создает соединение для циркуляции масла от одного противовеса к другому.

Предназначенный для осевого направления подшипниковая втулка 10 с торцовой стороны прифланцована к корпусу 9, который с помощью болтов 17 присоединен к картеру.

Установка противовесов 1а и 1б в корпусе 9 в сочетании с узлом из противовесов 1а и 1б и шестерен 4 и 5 обеспечивает простой монтаж и наименьшее простирание опорного узла в осевом направлении в зоне вращения противовесов.

Формула изобретения

1. МЕХАНИЗМ ДЛЯ УРАВНОВЕШИВАНИЯ СИЛ ИНЕРЦИИ И МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ ВТОРОГО ПОРЯДКА симметричных коленчатых валов двигателей, содержащий корпус, прифланцованный к картеру двигателя, зубчатое колесо, предназначенное для соединения, например, с плечом кривошипа уравновешенного коленчатого вала, смежным с плоскостью симметрии последнего, и кинематически связанных между собой два дополнительных зубчатых колеса с уравновешивающими массами, одно из которых кинематически связано с зубчатым колесом, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности уравновешивания, он снабжен привинчиваемыми к корпусу подшипниковыми опорами, включающими каждая корпус с внутренним сплошным вкладышем для радиального направления уравновешивающих масс и подшипниковой опорной скобой для осевого направления уравновешивающих масс, каждое из зубчатых колес с уравновешивающей массой выполнено за одно целое, внешняя поверхность уравновешивающих масс выполнена цилиндрической и часть ее установлена каждая в соответствующем внутреннем вкладыше подшипника, а на другой части внешней цилиндрической поверхности каждой уравновешивающей массы выполнен кольцевой паз, в котором размещена подшипниковая опорная скоба, привинчиваемая к корпусу, а в корпусах подшипников и внутренних вкладышах выполнены сообщающиеся между собой кольцевые смазочные канавки, связанные с внешним контуром циркуляции смазки, выполненным в корпусе.

2. Механизм по п.1, отличающийся тем, что каждое зубчатое колесо с уравновешивающей массой выполнено в виде поковки.

3. Механизм по п.1, отличающийся тем, что каждое зубчатое колесо с уравновешивающей массой выполнено в виде отливки.

4. Механизм по п.1, отличающийся тем, что зубчатые колеса с уравновешивающими массами установлены в подшипниковых опорах так, что их центры масс расположены в плоскости симметрии коленчатого вала.

5. Механизм по п.1, отличающийся тем, что зубчатые колеса с уравновешивающими массами установлены так, что их центры масс выдвинуты из плоскости симметрии на величину при которой компенсируются моменты инерции.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2