Двигатель внутреннего сгорания крейцкопфного типа

 

Использование: машиностроение, в частности двигатели внутреннего сгорания крейцкопфного типа. Сущность изобретения: пространственная поперечина крейцкопфа выполнена в виде диагональных связей 1, 2. Одни концы диагональных связей 1, 2 соединены вместе в центре поперечины, а другие связаны с соответствующими штоками 3 поршней 12. В центре поперечины установлен подшипник 4, в котором закреплен один конец шатуна 6. Штоки 3 соосных поршней 12 выполнены разъемными. 4 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям двигателей внутреннего сгорания крейцкопфного типа, и может быть применено в стационарных условиях и в транспортных средствах, преимущественно для судов морского и речного флота.

Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания крейцкопфного типа [1] Все двигатели идентичны и эквиваленты между собой и являются аналогами. Недостатком их является поперечина крейцкопфа, предназначенная для соединения с шатуном одного штока поршня, в результате чего резко возрастают массогабаритные показатели и ухудшаются технико-экономические параметры двигателя.

За прототип принят 4-тактный двигатель внутреннего сгорания крейцкопфного типа с поршнями простого действия по патенту США N3200800, кл. F02B 75/08, 1962 [2] Указанный прототип имеет несколько вариантов конструктивного исполнения, где группа цилиндров размещена взаимно параллельно их продольным осям. Каждый вариант исполнения двигателя имеет жесткую Н-образную раму /поперечину/ для жесткого соединения со штоками и шарнирно соединенную через шатун с коленчатым валом, где коленчатый вал в зависимости от варианта исполнения имеет различное количество кривошипов и соответственно соединенных с ними шатунов.

Недостатками прототипа являются разновидность конструктивной формы рамы /поперечины/, зависящей от количества цилиндров и кривошипов и диаметра коленчатого вала, размещение ползуна крейцкопфа в зоне масляного картера, значительной площади, занимаемой основанием двигателя от варианта его исполнения.

Сущность изобретения достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания крейцкопфного типа в зависимости от применения /назначения/ или места установки, имеющий варианты конструктивного исполнения, содержащий группу цилиндров, размещенных взаимно параллельно их продольным осям, поршни двойного действия, жестко соединенные соответственно штоками, продольные оси которых параллельны, крейцкопф, выполненный в виде жесткой поперечины, связанной жестко со штоками поршней, имеет пространственную поперечину крейцкопфа одной конструктивной формы, состоящую из диагональных связей, где сходящиеся концы соединены в центре поперечины, а другие связаны с соответствующими штоками, при этом подшипник установлен в центре соединенных вместе концов диагональных связей, а двигатель выполняется с поршнями двойного действия, работающими по варианту с 2-тактным или с 4-тактным циклом.

Технический результат состоит в том, что двигатель по заявке в отличие от прототипа имеет неидентичную прототипу поперечину, которая для различных вариантов исполнения двигателя сохраняет однотипность конструктивной формы при различном количестве цилиндров с одним кривошипом коленчатого вала и одним шатуном, двигатель имеет поршни двойного действия и выполняется по варианту с 2-тактным или с 4-тактным циклом, занимает весьма малую площадь основания.

На фиг.1 дана схема двигателя по первому варианту исполнения, где группа цилиндров размещена противоположно по обеим сторонам крейцкопфа. На фиг. 2 - разрез по А А на фиг. 1, где условно не показаны цилиндры в направлении стрелок разреза. На фиг. 3 изображен подшипник пространственной поперечины крейцкопфа. На фиг. 4 дан разрез по Б Б подшипника на фиг. 3. На фиг. 5 показано жесткое крепление пространственной поперечины крейцкопфа со штоками поршней соответственно. На фиг. 6 дан разрез по В В на фиг. 5. На фиг. 7 дана схема двигателя по второму варианту исполнения, где группа цилиндров размещена над крейцкопфом. На фиг. 8 дана схема двигателя по третьему варианту исполнения, где группа цилиндров размещена под крейцкопфом.

Пространственная жесткая поперечина крейцкопфа /см. фиг. 1, 2, 7 и 8/ для указанных вариантов исполнения двигателя выполнена из жестких диагональных связей 1 и 2. Связи 1 продольными осями расположены соответственно в плоскостях параллельных продольных осей смежных штоков 3. Концы связей 2, соединенные в центре пространственной поперечины крейцкопфа, имеют подшипник 4. Подшипник 4 /см. фиг. 3 и 4/ для указанных вариантов исполнения двигателя выполнен, например, сферической формы, имеет выемку 5 для размещения верхней головки шатуна 6 и отверстие 7, в которое с обеих сторон вставлены втулки 8. Верхняя головка шатуна 6 размещена в выемке 5 подшипника 4 и шарнирно закреплена, например, плавающим пальцем 9, зафиксированным с торцов пружинными кольцами 10. Сфера подшипника 4 с торцов отверстия 7, например, срезана, а плоскости срезов перпендикулярны оси отверстия 7.

Каждая группа концов связей 1 и 2 /см. фиг. 5 и 6/ для указанных вариантов исполнения двигателя соответственно сходится и оканчивается кронштейном 11, например, в форме швеллера.

Для снижения массы поперечины крейцкопфа связи 1 и 2 выполнены, например, в виде труб.

Соединение штоков 3 с поршнями 12 цилиндров 13 выполнено жестко по известным конструкциям крепления.

Совместное жесткое соединение пространственной поперечины крейцкопфа соответственно со штоками 3 для указанных вариантов исполнения двигателя выполнено с помощью кронштейнов 11 на пальцах 14, проходящих в отверстиях 15 утолщений 16 штоков 3.

Для обеспечения по первому варианту исполнения двигателя /см. фиг. 1/ монтажа и демонтажа пространственной поперечины крейцкопфа штоки 3 предусмотрены разъемными. Разъем каждого штока 3 выполнен по середине длины утолщения 16 по оси 17, лежащей в плоскости, перпендикулярной продольной оси штока 3. Разъем штоков 3 может выполняться как у верхних, так и у нижних кронштейнов 11 поперечины. Соосность разъемных штоков 3 достигается, например, на известных центрирующихся конусных выступах 18, входящих в центрирующие конусные гнезда 19.

Для указанных вариантов исполнения двигателя на утолщениях 16 штоков 3 закреплены основаниями кронштейны 20 с ползунами 21, например, болтами 22 в тело утолщений 16 штоков 3. Ползуны 21 опираются на параллели 23. Нижняя головка шатуна 6 шарнирно закреплена на шейке кривошипа 24 вала 25 отбора мощности.

При исполнении двигателя /см. фиг. 7 и 8/ соответственно по второму или по третьему варианту штоки 3, соединяющие поршни 12 с пространственной поперечиной, выполнены соответственно по разные стороны крейцкопфа с соответствующей группой цилиндров.

Указанные варианты исполнения двигателя /см. фиг. 1, 7 и 8/ имеют поршни двойного действия и выполняются по варианту с 2-тактным циклом или с 4-тактным циклом.

Пространственная жесткая поперечина крейцкопфа изготовлена из легких и прочных сплавов, например из сплавов титана.

Работа 2-тактного двигателя по указанным вариантам исполнения двигателя заключается в следующем.

При рабочем ходе, например, вниз поршней 12 со штоками 3 и крейцкопфа с пространственной поперечиной усилия поршней 12 передаются штокам 3, которые передают усилия на пространственную поперечину через пальцы 14 и кронштейны 11. Пространственная поперечина подшипником 4 через плавающий палец 9 передает усилия шатуну 6. Усилия шатуна 6 передаются кривошипу 24, который приводит во вращение вал 25 отбора мощности, например, по часовой стрелке. При рабочем ходе поршней 12 вверх усилия на вал отбора мощности передаются аналогично. При варианте выполнения двигателя с 4- тактным рабочим циклом по указанным вариантам исполнения двигателя поршни 12 совершают рабочий ход в порядке чередования и принцип работы остается аналогичным. 2

Формула изобретения

1. Двигатель внутреннего сгорания крейцкопфного типа, содержащий по меньшей мере два цилиндра, расположенные в них поршни, жестко связанные посредством штоков, установленных параллельно с крейцкопфом, выполненным в виде жесткой поперечины, вал отбора мощности с кривошипом и шатун, шарнирно соединенный с крейцкопфом посредством подшипника, отличающийся тем, что пространственная поперечина крейцкопфа выполнена в виде диагональных связей, одни концы которых соединены вместе в центре поперечины, а другие связаны с соответствующими штоками, при этом подшипник установлен в центре соединенных вместе концов диагональных связей.

2. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндры расположены со стороны крейцкопфа, обращенной к упомянутому валу отбора мощности.

3. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что цилиндры расположены со стороны крейцкопфа, противоположной стороне, обращенной к валу отбора мощности.

4. Двигатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной парой цилиндров, при этом основные и дополнительные цилиндры расположены попарно, соосно друг с другом по обе стороны от крейцкопфа.

5. Двигатель по п.4, отличающийся тем, что штоки, соединяющие соосные цилиндры, выполнены разъемными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8