Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и обратно

 

Использование: двигатели внутреннего сгорания и насосы. Сущность изобретения: устройства для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и обратно содержит узел возвратно-поступательного движения с первым и вторым элементами 14 возвратно-поступательного движения, ограниченными плоскими направляющими поверхностями 19. Пара боковых пластин 15 выполнена с прорезями, образующими выходное окно 33, и связана с каждым концом направляющих поверхностей. Эксцентриковая шейка 12 кривошипного вала размещена в окне 33, а приводной блок 23 установлен на эксцентриковой шейке 12 с возможностью взаимодействия с направляющими поверхностями 19 элементов 14. Боковые пластины 15 и элементы 14 снабжены сопрягающими продольными образованиями, передающими нагрузку. Продольные образования могут быть выполнены в виде ребер и пазов. 9 з. п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к механизмам, соединяющим поршни с кривошипным валом, в двигателях внутреннего сгорания и насосах.

Известно устройство для преобразования возвратно-поступательного движения и обратно, содержащее узел возвратно-поступательного движения с первым и вторым элементами возвратно-поступательного движения, ограниченными плоскими направляющими поверхностями, расположенными поперечно направлению возвратно-поступательного движения, соединительные пластины с выходными окнами, связанные с первым и вторым элементами возвратно-поступательного движения при помощи крепежных средств, вал с эксцентриковой шейкой, установленный с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной к направлению возвратно-поступательного движения, приводной блок, размещенный на эксцентриковой шейке с возможностью взаимодействия с направляющими поверхностями, причем соединительные пластины разнесены и обращены друг к другу, эксцентриковая шейка расположена в выходных окнах соединительных пластин, а крепежные элементы установлены через определенные интервалы (см. патент США N 2122676, кл. F 02 B 75/32, 1938).

Недостаток известного устройства заключается в сложности конструкции и в недостаточной надежности звеньев.

Задача изобретения заключается в упрощении конструкции и в повышении надежности.

Поставленная задача решается тем, что устройство для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и обратно содержит узел возвратно-поступательного движения с первым и вторым элементами возвратно-поступательного движения, ограниченными плоскими направляющими поверхностями, расположенными поперечно направлению возвратно-поступательного движения, соединительные пластины с выходными окнами, связанные с первым и вторым элементами возвратно-поступательного движения при помощи крепежных средств, вал с эксцентриковой шейкой, установленный с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной к направлению возвратно-поступательного движения, приводной блок, размещенный на эксцентриковой шейке с возможностью взаимодействия с направляющими поверхностями, соединительные пластины разнесены и обращены друг к другу, эксцентриковая шейка расположена в выходных окнах соединительных пластин, а крепежные элементы установлены через определенные интервалы, причем каждая соединительная пластина образована парой боковых пластин, выполненных с прорезями, образующими выходное окно и связанных соответственно с каждым концом направляющих поверхностей, боковые пластины и элементы возвратно-поступательного движения снабжены сопрягающимися продольными образованиями, передающими нагрузку; выходное окно может быть ограничено двумя параллельными сторонами и двумя круглыми кромками, части боковых пластин за выходными окнами могут быть выполнены утолщенными с образованием боковых направляющих поверхностей; приводной блок может быть снабжен двумя противоположно размещенными рабочими поверхностями, каждая из которых выполнена с возможностью скольжения по одной из направляющих поверхностей, а части боковых пластин за выходными окнами расположены на каждой стороне в концевой части хода приводного блока; боковая пластина может быть выполнена как одно целое с одним или двумя элементами возвратно-поступательного движения; две боковые пластины могут быть выполнены как одно целое с первым элементом возвратно-поступательного движения, а две другие боковые пластины со вторым элементом возвратно-поступательного движения; две боковые пластины, выполненные как одно целое с элементом возвратно-поступательного движения могут быть расположены на разных концах направляющей поверхности и по разные стороны от последней; две боковые пластины могут быть выполнены как одно целое с элементом возвратно-поступательного движения и расположены на одном конце направляющей поверхности; сопрягающиеся продольные образования могут быть выполнены в виде ребер и пазов; вал может быть выполнен кривошипным, причем радиальное расстояние от оси вала до внешней поверхности плеч кривошипа меньше радиального расстояния от оси вала до внешней поверхности эксцентриковой шейки, а последняя выступает за плечи кривошипа.

На фиг. 1 изображен схематичный разрез двигателя внутреннего сгорания с видом со стороны зубчатых передач и цепей привода; на фиг. 2 разрез по II-II на фиг. 1; на фиг. 3 разрез по III-III на фиг. 2 увеличено; на фиг. 4 - разрез по IV-IV на фиг. 3; на фиг. 5 разрез по V-V на фиг. 3; на фиг. 6 - вид одного из вариантов соединительных звеньев; на фиг. 7 и фиг. 8 виды, аналогичные представленным на фиг. 4 и фиг. 5; на фиг. 9 изометрическая проекция соединительного звена, показанного на фиг. 6.

На фиг. 1 и 2 представлены основные узлы восьмицилиндрового горизонтального двигателя внутреннего сгорания, имеющего два ряда цилиндров с четырьмя цилиндрами в каждом. Цилиндры 1, 2, 5 и 7 установлены по линии в один ряд, остальные цилиндры 2, 4, 6 и 8 по линии в другой ряд. Каждый из цилиндров имеет гильзу 9, все цилиндры размещаются в картере 10, нижняя часть которого закрыта поддоном.

Каждая пара противолежащих цилиндров, например цилиндры 1 и 2, расположены соосно. Кривошипный вал 11 установлен с возможностью его вращения в пяти главных подшипниках в картере 10 и имеет четыре эксцентриковые шейки 12, по одной на каждую пару расположены напротив цилиндров. В направлении вращения вала 11 угловые положения эксцентриковых шеек 12, если смотреть со стороны носка двигателя (т. е. слева на фиг. 2), соответствуют углам 0^o, 180^o, 270^o и 90^o.

Таким образом, порядок зажигания в цилиндрах для четырехтактного двигателя 1-6-3-8-4-7-2-5-1.

Каждый цилиндр имеет поршень 13. Два поршня 13 противоположной пары цилиндров, таких как 1 и 2, соединены между собой соединительным узлом возвратно-поступательного движения, показанным в увеличенном масштабе на фиг. 3-5.

Каждый соединительный узел включает элемент 14 возвратно-поступательного движения для каждого поршня и четыре боковые пластины 15, каждая из которых имеет U-образную форму. Каждый элемент 14 имеет на конце хвостовик 16, который соединен через отверстие в соответствующем поршне и собственное резьбовое отверстие посредством шпильки с гайкой 17 с поршнем. Каждая гайка 17 расположена в полости в верхней части поршня, причем эта полость затем закрыта заглушкой 18, ввинченной в центральную часть поршня.

На другом конце каждый элемент 14 имеет расширение с образованием удлиненных прямоугольных плоских направляющих поверхностей 19, которые упрочнены, например, азотированием. Элемент 14 усилен соответствующими ребрами жесткости в виде двух внешних ребер 20 и центрального ребра 21, между которыми расположена стенка 22.

Приводной блок 23 состоит из двух половин 24 и 25, которые соединены между собой болтами 26 и прецизионно зафиксированы друг относительно друга центрирующими втулками 27. На противоположных поверхностях приводного блока 23 расположены плоские вкладыши 28 подшипников из соответствующего материала с возможностью скольжения с сопрягающимися направляющими поверхностями 19. Перемещение вкладышей 28 относительно приводного блока 23 в направлении его движения предотвращается поперечными буртиками 29, выполненными на кромках приводного блока.

Два элемента 14 с их направляющими поверхностями 19 соединены на выверенном расстоянии боковыми пластинами 15, которые, кроме того, усиливают сопротивление элементов деформации во время работы устройства. Для этой цели каждая боковая пластина 15 снабжена ребром 30, подогнанным для точной посадки в соответствующий паз 31, выполненный вдоль каждой боковой поверхности элемента 14. Боковые пластины 15 соединены с элементами 14 при помощи крепежных средств, например, болтов 32, снабженных головками на одном конце и расположенных в отверстиях в боковой пластине, и имеющими резьбовую часть на другом конце, ввинченную в резьбовое отверстие в противоположной боковой пластине.

Боковые пластины 15 имеют утолщения в виде фланцевых частей, которые выступают внутрь навстречу друг другу от направляющих поверхностей 19. Эти фланцевые части усиливают жесткость элементов 14 в зоне направляющих поверхностей, а их упрочненные поверхности образуют боковые направляющие для приводного блока 23 и его вкладышей 28. Фланцевые части ограничивают параллельные стороны выходного окна 33, имеющего очерченный полуокружностью контур 34. Окно 33 обеспечивает возможность выхода части плеча кривошипа, непосредственно премыкающего к эксцентриковой шейке 12.

Жесткость соединительных пластин 15 увеличена за счет увеличения толщины соединительных частей 35. Расстояние между соединительными частями 35 по обе стороны от центральной плоскости уменьшено за счет определенного изменения формы эксцентриковой шейки 12 между двумя пластинами с каждой стороны, как показано на фиг. 4. Таким образом, наиболее удаленная по радиусу часть 36 шатунной шейки выходит за радиальные части плеч 37 и 38 кривошипа. За счет уменьшения расстояния между соединительными частями 35 уменьшены величины изгибающих моментов, действующих на части направляющих поверхностей соединительных звеньев.

Как видно из фиг. 3 даже при крайних положениях при перемещениях приводного блока 23 по направляющим поверхностям некоторая его часть остается на центральной линии узла возвратно-поступательного движения.

На фиг. 1 и 2 видно, что каждый из рядов цилиндров имеет головку 39, образующую камеры сгорания для цилиндров ряда. Каждая камера сгорания снабжена двумя впускными 40 и выпускными клапанами 41. Головки цилиндров могут выполняться с отдельными входными каналами 42, подходящими к соответствующим впускным клапанам, либо общим входным каналом, питающим оба клапана. При двигателе с зажиганием от искры, каждая камера сгорания снабжается свечой и системой трубопроводов (не показаны), питающей входные каналы, и топливной форсункой.

Клапаны 40 и 41 приводятся в движение кулачковым валиком, расположены в каждой головке цилиндров, с верхним расположением и воздействующим на клапаны через коромысла (не показан). Кулачковые велики, в свою очередь, приводятся во вращение с частотой, равной половине частоты вращения кривошипного вала, роликовой цепью и зубчатой передачей, составленной из зубчатого колеса 43, специального с шестерней 44, насаженной на носок вала 11.

В передней части вала 11 имеется геликоидальное зубчатое колесо 45, специальное с шестерней на валу 46 привода масляного насоса 47 (см. фиг. 1), который обеспечивает подачу масла из поддона под давлением к основным подшипникам. Внутренние сверления 48, 49 и 50, выполненные в кривошипном вале, обеспечивают подачу масла от основных подшипникам эксцентриковых шеек приводных блоков. Каналы 50 служат для подачи масла в зазоры 51 вкладышей в приводном блоке. Зазоры 51 через наклонные сверления 52 соединяются с вкладышами 28. Благодаря этому осуществляется подача масла для подпитки масляной пленки между вкладышем 28 и направляющими поверхностями 19 непосредственно перед появлением больших усилий, действующих между этими двумя элементами.

На тыльной стороне картера 10 выполнен или подсоединен кожух 53 (см. фиг. 1), закрывающий маховик (не показан) и конвертор (не показан), соединенные с задним концом вала 11 двигателя, а также имеется место для подсоединения коробки передач.

Основе положение вала 11 (фиг. 2) обеспечено соответствующей системой подшипников 54, которые закрыты обычными крышками 55 основных подшипников.

На фиг. 6-8 представлены варианты использования узла возвратно-поступательного движения, включающего два элемента 56 и 57 возвратно-поступательного движения, которые в основном аналогичны элементам 14, представлены на фиг. 1-5. Элементы 56 и 57 имеют идентичную конструкцию. Как видно из фиг. 6, элемент 56, полученный, например, ковкой, выполнен как одно целое с первой боковой пластиной 58, расположенной на передней поверхности соединительного звена, как показано на фиг. 6, и второй боковой пластины 59 на обратной поверхности элемента. Каждая из соединительных пластин 58 и 59 выступает на половину длины соединительного элемента, если смотреть по направлению направляющей поверхности. Каждая соединительная пластина 58 и 59 снабжена ребром 61, сопрягающимся с соответствующим пазом 62, выполненном в другом элементе 57. Аналогично в паз 60 соединительного звена 56 входит ребро боковой пластины элемента 57.

Соединение двух элементов с помещенным между ними приводным блоком осуществляется путем относительного перемещения по направлению друг к другу вдоль по направлению возвратно-поступательного движения возвратно-поступательного узла с последующим относительным угловым перемещением обоих элементов относительно оси противоположных цилиндров. Затем оба соединительных элемента могут быть соединены между собой болтами 32.

В описанных выше вариантах направляющие поверхности, ребра и пазы могут быть выполнены в результате осуществления протяжки или соответствующей шлифовки в процессе обработки на стенках.

Формула изобретения

1. Устройство для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и обратно, содержащее узел возвратно-поступательного движения с первым и вторым элементами возвратно-поступательного движения, ограниченными плоскими направляющими поверхностями, расположенными поперечно направлению возвратно-поступательного движения, соединительные пластины с выходными окнами, связанные с первым и вторым элементами возвратно-поступательного движения при помощи крепежных средств, вал с эксцентриковой шейкой, установленный с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной к направлению возвратно-поступательного движения, приводной блок, размещенный на эксцентриковой шейке с возможностью взаимодействия с направляющими поверхностям, причем соединительные пластины разнесены и обращены друг к другу, эксцентриковая шейка расположена в окнах соединительных пластин, а крепежные элементы установлены через определенные интервалы, отличающееся тем, что каждая соединительная пластина образована парой боковых пластин, выполненных с прорезями, образующими выходное окно, и связанных соответственно с каждым концом направляющих поверхностей, причем боковые пластины и элементы возвратно-поступательного движения снабжены сопрягающимися продольными образованиями.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходное окно ограничено двумя параллельными сторонами и двумя округлыми кромками.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что части боковых пластин за выходными окнами выполнены утолщенными с образованием боковых направляющих поверхностей.

4. Устройство по пп.1 3, отличающееся тем, что приводной блок снабжен двумя противоположно размещенными рабочими поверхностями, каждая из которых выполнена с возможностью скольжения по одной из направляющих поверхностей, а части боковых пластин за выходными окнами расположены на каждой стороне в концевой части хода приводного блока.

5. Устройство по пп.1 4, отличающееся тем, что боковая пластина выполнена как одно целое с одним или двумя элементами возвратно-поступательного движения.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что две боковые пластины выполнены как одно целое с первым элементом возвратно-поступательного движения, а две другие с вторым элементом возвратно-поступательного движения.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что две боковые пластины, выполненные как одно целое с элементом возвратно-поступательного движения, расположены на разных концах направляющей поверхности и по разные стороны от последней.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что две боковые пластины, выполненные как одно целое с элементом возвратно-поступательного движения, расположены на одном конце направляющей поверхности.

9. Устройство по п.1 8, отличающееся тем, что сопрягающиеся продольные образования выполнены в виде ребер и пазов.

10. Устройство по пп.1 9, отличающееся тем, что вал выполнен кривошипным, причем радиальное расстояние от оси вала до внешней поверхности плеч кривошипа меньше радиального расстояния от оси вала до внешней поверхности эксцентриковой шейки, а последняя выступает за плечи кривошипа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9