Оппозитный кривошипно-ползунный механизм

 

Использование: изобретение относится к передаточным механизмам, которые преобразуют вращательное движение ведущего вала во взаимно противоположные возвратно-поступательные соосные движения двух ползунов или наоборот. Сущность изобретения: кривошип 3 выполнен в виде полого вала, шатуны 5 и 6 - идентичными, шарниры 9 и 10, связывающие концы шатунов с соответствующими плечами кривошипа 3 выполнены сферическими и установлены на внутренней поверхности полого вала в диаметрально противоположных точка, а продольная ось направляющей ползунов 5 и 6 пересекает ось вращения кривошипа 3 под острым углом. Механизм может найти применение в поршневых насосах и компрессорах, в двигателях внутреннего сгорания, в паровых машинах. 1 ил.

Изобретение относится к передаточным механизмам, которые преобразуют вращательное движение ведущего вала во взаимно-противоположные возвратно-поступательные соосные движения.

Известен кривошипно-ползунный механизм, двухцилиндрового двигателя, содержащий стойку с направляющей для двух соосно движущихся ползунов, на стойке шарнирно закреплены двуплечий кривошип, а также двуплечие коромысла, одно плечо каждого коромысла шатуном соединено с соответствующим ползуном, а другое плечо коромысла вторым шатуном с соответствующим плечом коромысла 1.

Недостатком данного механизма является его многозвенность, что приводит к снижению определенность движения его составных частей из-за упругой деформации звеньев и из-за наличия зазоров в кинематических парах.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков является оппозитный кривошипно-ползунный механизм, содержащий стойку с прямолинейной направляющей, двуплечий кривошип с фиксированной на стойке осью вращения, установленные в направляющей два идентичных ползуна, два шатуна, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующими ползуном и плечом кривошипа, центральная точка кривошипа совпадает с точкой пересечения оси вращения кривошипа и продольной оси направляющей ползунов 2.

Недостатком данного механизма является наличие избыточной связи, что делает механизм более чувствительным к изменению размеров звеньев, которые возникают при изготовлении звеньев, при сборке. Эти отклонения приводят к значительному возрастанию сопротивления движению, к интенсивному износу контактирующих поверхностей, что приводит к уменьшению времени его безотказной работы.

Задачей изобретения является создание механизма, обеспечивающего полное уравновешивание сил инерции поступательно движущихся частей, простота в изготовлении и сборке, отсутствие повышенного износа контактирующих поверхностей и большого сопротивления движению от избыточных связей и от нагружения шатунов.

Для достижения этой задачи в оппозитном кривошипно-ползунном механизме, содержащем стойку с прямолинейной направляющей, двуплечий кривошип с фиксированной на стойке осью вращения, установленные в направляющей два идентичных ползуна, два шатуна, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующими ползуном и плечом кривошипа, центральная точка кривошипа совпадает с точкой пересечения оси вращения кривошипа и продольной оси направляющей ползунов, кривошип выполнен в виде полого вала, шатуны - идентичными, шарниры, связывающие концы шатунов с соответствующими плечами кривошипа, выполнены сферическими и установлены на внутренней поверхности полого вала в диаметрально противоположных точках, а продольная ось направляющей ползунов пересекает ось вращения под острым углом.

На чертеже изображена схема оппозитного кривошипно-ползунного механизма в декартовой системе координат.

Оппозитный кривошипно-ползунный механизм содержит стойку 1 с прямолинейной направляющей 2, двуплечий кривошип 3 с фиксированной на стойке осью вращения 4, установленные в направляющей 2 два ползуна 5 и 6, два идентичных шатуна 7 и 8, причем каждый шатун шарнирно соединен с соответствующими ползуном и плечом кривошипа, а центральная точка "O" кривошипа 3 совпадает с точкой пересечения оси 4 и продольной оси направляющей 2. Двуплечий кривошип 3 выполнен в виде полого вала (на чертеже передняя часть полого вала не показана). Шатуны 7 и 8 выполнены идентичными. Подвижные звенья механизма соединены между собой шарнирами 9, 10, 11, 12, причем шарниры 9 и 10 установлены на внутренней поверхности полого вала (кривошипа 3) и в диаметрально противоположных точках.

Ось 4 вращения кривошипа совпадает с осью "O", продольная ось направляющей 2 расположена в плоскости O_xy, окружность, описываемая шарнирами 9 и 10, находится в плоскости O_x.

Продольная ось направляющей 2 пересекает ось 4 под острым углом α в центральной точке 0 кривошипа 3.

Оппозитный кривошипно-ползунный механизм работает следующим образом.

При поворачивании кривошипа 3 вокруг оси 4 шарниры 9 и 10 перемещаются по окружности, лежащей в плоскости O_x, а ползуны 5 и 6 передвигаются по направляющей 2. За полный оборот кривошипа 3 ползуны 5 и 6 сделают по направляющей 2 прямой и обратный ход. При непрерывном вращении кривошипа 3 ползуны 5 и 6 будут совершать возвратно-поступательное движение вдоль направляющей 2 во взаимно-противоположных направлениях. Ускорение ползунов 5 и 6 равны по модулю и противоположны по направлению, ползуны имеют одинаковую массу. Поэтому силы инерции ползуна 5 и ползуна 6 равны по величине, направлены по одной прямой в разные стороны, т.е. силы инерции поступательно движущихся тел механизма будут полностью уравновешены.

Использование изобретения позволяет при минимальном числе звеньев механизма (пять подвижных звеньев) и при непрерывном вращении кривошипа обеспечить полное уравновешивание сил инерции поступательно движущихся частей, связанных с ползунами, что позволяет упростить сборку механизма, уменьшить сопротивление движению и износ контактирующих поверхностей за счет того, что соединение звеньев в механизме осуществлено без избыточных связей.

Формула изобретения

Оппозитный кривошипно-ползунный механизм, содержащий стойку с прямолинейной направляющей, двуплечий кривошип с фиксированной на стойке осью вращения, установленные в направляющей два идентичных ползуна, два шатуна, каждый из которых шарнирно соединен с соответствующими ползунами и плечом кривошипа, центральная точка кривошипа совпадает с точкой пересечения оси вращения кривошипа и продольной оси направляющей ползунов, отличающийся тем, что кривошип выполнен в виде полого вала, шатуны идентичными, шарниры, связывающие концы шатунов с соответствующими плечами кривошипа, выполнены сферическими и установлены на внутренней поверхности полого вала в диаметрально противоположных точках, а продольная ось направляющей ползунов пересекает ось вращения кривошипа под острым углом.

РИСУНКИ

Рисунок 1