Поршневая машина с регулируемым вытесняемым объемом

 

Изобретение предназначено для использования в двигателях внутреннего сгорания, объемных гидромашинах и компрессорах. Поршневая машина содержит корпус, механизм регулирования и цилиндры с поршнями, кинематически связанный с каждым поршнем посредством рычага, поршневого и рычажного шатунов одноколенный коленчатый вал, связанный рычажным шатуном с принудительно перемещаемым шарниром. Крайний шарнир рычага соединен с поршневым шатуном. Средний выполнен принудительно перемещаемым вдоль рычага механизмом регулирования. Колебательный вал установлен в подшипниках корпуса и на нем закреплен рычаг и коромысла. Механизм регулирования снабжен гайкой на принудительно перемещаемом шарнире и винтом, установленным вдоль рычага с возможностью вращения относительно него и образующим с гайкой винтовую пару. Червячная пара содержит закрепленное на винте червячное колесо и червяк с нулевым заходом, установленным соосно с колебательным валом, подвижно в осевом относительно него направлении, с возможностью принудительного осевого перемещения, например гидроцилиндром. Технический результат - расширение эксплутационной характеристики. 5 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, объемных гидромашинах и компрессорах.

Известна поршневая машина с регулируемым вытесняемым объемом при работающей машине, что существенно улучшает ее эксплутационные характеристики. В известных устройствах это достигается введением рычага с рычажным шатуном в кинематическую связь поршневого шатуна с коленчатым валом, при этом рычаг выполнен с принудительно изменяемыми плечами механизмом регулирования, что позволяет изменять ход поршня и, следовательно, вытесняемый объем (US 5335632 А, 09.08.1994).

Известна поршневая машина с регулируемым вытесняемым объемом, содержащая корпус, механизм регулирования, цилиндры с поршнями, кинематически связанный с каждым поршнем посредством рычага, поршневого и рычажного шатунов одноколенный коленчатый вал, связанный рычажным шатуном с принудительно перемещаемым шарниром, при этом крайний шарнир рычага соединен с поршневым шатуном, средний выполнен принудительно перемещаемым вдоль рычага механизмом регулирования, колебательный вал установлен в подшипниках корпуса, и на нем закреплен рычаг и коромысла (см. DE 3521626 A1, 18.12.1986).

Задачей, поставленной в настоящем изобретении, является расширение эксплутационной характеристики.

Эта задача достигается тем, что механизм регулирования снабжен гайкой на принудительно перемещаемом шарнире и винтом, установленным с гайкой в винтовую пару, а также червячной парой с закрепленным на винте червячным колесом и с нулевым заходом червяком, установленным соосно с колебательным валом, подвижно в осевом относительно него направлении, с возможностью принудительного осевого перемещения, например гидроцилиндром.

На фиг.1 изображена схема поршневой машины; на фиг.2 - механизм регулирования; на фиг.3 - разрез А-А фиг.2; на фиг.4 и на фиг.5 - кинематические схемы.

Машина содержит корпус 1, цилиндры 2 с поршнями 3, установленные в подшипниках корпуса одноколенный коленчатый вал 4 и колебательный вал 5, с закрепленными на нем рычагом 6 и коромыслами 7. Каждое коромысло связано с поршнем посредством поршневого шатуна 8. На рычаге смонтирован принудительно перемещаемый механизм регулирования шарнира 9, связанный с одноколенным коленчатым валом рычажным шатуном 10, образуя с этим шатуном вращательную, а с рычагом - поступательную пары. Механизм регулирования включает в себя смонтированный на рычаге с возможностью вращения винт 11 с закрепленным червячным колесом 12, которое сцеплено с червяком 13, установленным подвижно в осевом направлении внутри колебательного вала, а на подвижном шарнире нарезана гайка 14, образующая пару винт-гайка с винтом 11. Червяк 13 выполнен с нулевым заходом на штоке 15 гидроцилиндра 16; 17 - поршень гидроцилиндра, 18 и 19 - подводящие рабочую жидкость патрубки.

Работа поршневой машины рассмотрена на примере использования ее в качестве двигателя внутреннего сгорания.

Поршень 17 гидроцилиндра перемещается в конкретное положение системой управления двигателем (не показана), при этом червяк поворачивает червячное колесо с винтом, который перемещает подвижный шарнир, позицируя его относительно рычага, х - регулируемое плечо рычага. При движении поршней их линейное перемещение преобразуется в колебательное движение колебательного вала и посредством рычага в однонаправленное вращение одноколенного коленчатого вала, с которого снимается полезная мощность. Вытесняемый объем цилиндра V - объем между верхней и нижней мертвыми точками (в.м.т. и н.м.т.), а также объем камеры сгорания V_кс зависит от х. На фиг.4 и 5 пунктирной и штрихпунктирной линиями показаны положения механизма соответственно для в.м. т. и н.м.т. При x₁<x имеем V₁>V₂, V_кс1<V.

Таким образом, описываемое устройство значительно расширяет эксплутационные характеристики двигателя, с одновременным упрощением и удешевлением конструкции по сравнению с аналогами. Применение червяка с нулевым заходом позволяет применить червячную пару по функциональному назначению как пару шестерня-рейка, но при этом имеет место возможность свободного поворота червяка относительно червячного колеса при поворотах колебательного вала.

Формула изобретения

Поршневая машина с регулируемым вытесняемым объемом, содержащая корпус, механизм регулирования, цилиндры с поршнями, кинематически связанный с каждым поршнем посредством рычага, поршневого и рычажного шатунов одноколенный коленчатый вал, связанный рычажным шатуном с принудительно перемещаемым шарниром, при этом крайний шарнир рычага соединен с поршневым шатуном, средний выполнен принудительно перемещаемым вдоль рычага механизмом регулирования, колебательный вал установлен в подшипниках корпуса и на нем закреплен рычаг и коромысла, отличающаяся тем, что механизм регулирования снабжен гайкой на принудительно перемещаемом шарнире и винтом, установленным вдоль рычага с возможностью вращения относительно него и образующим с гайкой винтовую пару, а также червячной парой с закрепленным на винте червячным колесом и с нулевым заходом червяком, установленным соосно с колебательным валом, подвижно в осевом относительно него направлении, с возможностью принудительного осевого перемещения, например гидроцилиндром.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5