Кривошипно-шатунный механизм поршневой машины

 

Использование: поршневые машины. Сущность изобретения: кривошипно-шатунный механизм поршневой системы снабжен зубчатыми колесами 18 с внутренними и наружными зубчатыми венцами, размещенными вокруг цилиндров 4, дополнительными зубчатыми колесами, встроенными в кривошипы 6, и шестернями 19, входящими в зацепление с внутренними зубчатыми венцами. Поршень 5 каждого цилиндра связан с двумя кривошипами 6 посредством двух шатунов 9, дополнительные зубчатые колеса выполнены одинаковыми и с возможностью взаимного зацепления зубьев, каждая шестерня 19 жестко связана с валом одного из двух кривошипов 6 каждого цилиндра и входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом с передаточным отношением, равным 0,5. Наружные зубчатые венцы входят в зацепление с соседними наружными зубчатыми венцами. Механизм газораспределения выполнен с кольцевыми кулачками 17, жестко связанными с зубчатыми колесами 18 и с толкателями, выполненными с возможностью взаимодействия с поверхностями кольцевого кулачка и с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра 4. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к компрессоро-, насосо-, двигателестроению, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства в механических, гидравлических и пневматических приводах машины.

Известны кривошипно-шатунные механизмы поршневой машины, содержащие цилиндры с гильзами, поршни, установленные в гильзах цилиндров, кривошип, установленный на валу с двусторонними упорными подшипниками, шатуны, соединенные двусторонними упорными шарнирами с поршнями и шарнирами Гука с кривошипом, механизм газораспределения, кинематически связанный с валом, причем ось вращения кривошипа параллельна оси цилиндров и смещена относительно оси цилиндра.

Однако в процессе выполнения рабочего цикла этой поршневой машины поршни воздействуют на рабочие поверхности гильз цилиндров с высокими нормальными и инерционными нагрузками. В этой связи возникает неуравновешенность механизма и сила трения, приводящая к снижению коэффициента полезного действия, возрастанию износов деталей цилиндропоршневой группы и шарнирных соединений кривошипно-шатунного механизма.

Кривошипно-шатунный механизм таких поршневых машин имеет высокую неравномерность вращения. Для уменьшения неравномерности вращения применяют маховики и специальные противовесы, что значительно повышает материалоемкость поршневых машин.

Целью изобретения является повышение КПД, равномерности вращения и долговечности поршневых машин.

Цель достигается тем, что кривошипно-шатунный механизм снабжен дополнительными кривошипами и дополнительными шатунами, зеркально расположенными относительно первых, зубчатыми колесами с внутренними и наружными зубчатыми венцами, размещенными вокруг цилиндров, дополнительными зубчатыми колесами, встроенными в кривошипы, шестернями, входящими в зацепление с внутренними зубчатыми венцами, поршень каждого цилиндра связан с двумя кривошипами посредством двух шатунов, дополнительные зубчатые колеса выполнены одинаковыми и с возможностью взаимного зацепления зубьев, каждая шестерня жестко связана с валом одного из двух кривошипов каждого цилиндра и входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом с передаточным отношением равным 0,5, наружные зубчатые венцы входят в зацепление с соседними наружными зубчатыми венцами, причем механизм газораспределения выполнен с кольцевыми кулачками, жестко связанными с зубчатыми колесами и толкателями, выполненными с возможностью взаимодействия с поверхностями кольцевого кулачка и с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра, кривошипы каждого цилиндра установлены с равномерным смещением по углу поворота, а шарниры выполнены с шариковыми или роликовыми подшипниками.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана общая схема устройства.

Кривошипно-шатунный механизм поршневой машины содержит блок 1 цилиндров с гильзами, головку 2 блока цилиндров и картер 3. Боковые стенки блока 1 плавно переходят в боковые стенки картера 3. Гильзы цилиндров 4 вставлены в отверстия блока 1. Поршни 5 с поршневыми кольцами установлены в гильзах цилиндров 4. Предлагаемое устройство включает поршни 5, каждый из которых соединен с двумя кривошипами 6 с встроенными в них равными зубчатыми колесами. Ось вращения кривошипа 6 параллельна оси цилиндров 4 и смещена относительно оси цилиндров. Каждый поршень 5 посредством упорных двусторонних шарниров 7 соединен двумя шатунами 9 с двумя зеркально расположенными кривошипами 6. Кривошипы каждого цилиндра установлены с равномерным смещением по углу поворота. Равные зубчатые колеса кривошипов 6 входят между собой в зацепление. Шатуны 9 и кривошипы 6 разъемным соединением 10 и шарниром Гука 11 связаны между собой. Кривошипы 6 с зубчатыми колесами жестко установлены на валах 12 и 13 с двусторонними упорными подшипниками 14 и 15.

Привод механизма газораспределения включает толкатели 16, выполненные с возможностью взаимодействия с поверхностью кольцевого кулачка 17 и с возможностью перемещения вдоль оси цилиндров 4. Кулачки 17 жестко, например посредством болтового соединения, соединены с колесом 18, размещенным вокруг цилиндров 4 и имеющим внутренний и наружный зубчатые венцы. Каждая шестерня 19 жестко связана с валом 13 одного из двух кривошипов каждого цилиндра 4 и входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом колеса 18 с передаточным отношением, равным 0,5. На внешней боковой поверхности колес 18 установлены равные зубчатые венцы 20. Наружные зубчатые венцы 20 входят в зацепление с соседними наружными зубчатыми венцами. Роль маховика выполняют вращающиеся зубчатые колеса.

В предлагаемом кривошипно-шатунном механизме все шарниры выполнены с шариковыми или роликовыми подшипниками.

Кривошипно-шатунный механизм поршневой машины работает следующим образом.

Парогазовая смесь надпоршневого пространства оказывает давление на днище поршня 5. Усилие от поршня 5 через два зеркально расположенных шатуна 9 передается на два кривошипа 6, в результате чего возвратно-поступательное движение поршня 5 преобразуется во вращательное движение кривошипов 6. При этом шатуны 8 вместе с круговыми вращениями совместно с кривошипами 6 совершают вращательное движение относительно поршня 5. Нормальные к шатунам 8, к поршням 5, к поверхности гильз цилиндров 4, а также соответствующие инерционные силы взаимно компенсируются, что приводит к повышению равномерности вращения и значительному снижению силы трения деталей цилиндропоршневой группы. Снижение силы трения механизма повышает его КПД и долговечность.

Формула изобретения

КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ, содержащий цилиндры с гильзами, поршни, установленные в гильзах цилиндров, кривошип, установленный на валу с двусторонними упорными подшипниками, шатуны, соединенные двусторонними упорными шарнирами с поршнями и шарнирами Гука с кривошипом, механизм газораспределения, кинематически связанный с валом, причем ось вращения кривошипа параллельна оси цилиндров и смещена относительно оси цилиндра, отличающийся тем, что кривошипно-шатунный механизм снабжен дополнительными кривошипами и дополнительными шатунами, зубчатыми колесами с внутренними и наружными зубчатыми венцами, размещенными вокруг цилиндров, дополнительными зубчатыми колесами, встроенными в кривошипы, шестернями, входящими в зацепление с внутренними зубчатыми венцами, поршень каждого цилиндра связан с двумя кривошипами посредством двух шатунов, дополнительные зубчатые колеса выполнены одинаковыми и с возможностью взаимного зацепления зубьев, каждая шестерня жестко связана с валом одного из двух кривошипов каждого цилиндра и входит в зацепление с внутренним зубчатым венцом с передаточным отношением 0,5, наружные зубчатые венцы входят в зацепление с соседними наружными зубчатыми венцами, причем механизм газораспределения выполнен с кольцевыми кулачками, жестко связанными с зубчатыми колесами и толкателями, выполненными с возможностью взаимодействия с поверхностями кольцевого кулачка и с возможностью перемещения вдоль оси цилиндра, кривошипы каждого цилиндра установлены с равномерным смещением по углу поворота, а шарниры выполнены с шариковыми или роликовыми подшипниками.

РИСУНКИ

Рисунок 1