Шатун двигателя внутреннего сгорания

Авторы патента:

F16C7/02 - конструкции шатунов постоянной длины

Владельцы патента RU 2382245:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА (RU)

Изобретение относится к области двигателестроения и направлено на снижение вибрации двигателя внутреннего сгорания. Шатун двигателя внутреннего сгорания содержит поршневую и кривошипную головки, стержень и средство снижения виброактивности шатуна. Средство снижения виброактивности шатуна выполнено в виде двух камер с металлической дробью, причем камеры образованы штатными углублениями стержня и крышками со средствами крепления к полкам тавра стержня шатуна. Крышки выполнены с отверстиями (перфорированы) либо сплошными без отверстий - перфораций. Технический результат: простота и технологичность конструкции, снижение виброактивности шатуна. 3 ил.

Изобретение относится к области двигателестроения и направлено на снижение вибрации двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение может быть использовано в компрессорах, насосах, а также в других машинах и механизмах с кривошипно-шатунными механизмами.

Известен шатун двигателя внутреннего сгорания [1], содержащий поршневую и кривошипную головки, связанные между собой посредством разрезного состоящего из двух частей стержня. Указанные части стержня жестко связаны одними концами с головками посредством крепежных элементов, между другими концами установлен упругий элемент, выполненный в виде аккумулятора энергии с возможностью телескопического перемещения. Такой шатун не надежен в эксплуатации и рассчитан на небольшие нагрузки.

Известен также шатун двигателя внутреннего сгорания [2]. В шатуне поршневая и кривошипная головки связаны между собой посредством разрезного состоящего из двух частей стержня. Одни концы стержня жестко связаны с головками, а между другими концами частей стержня установлен упругий элемент, выполненный в виде цилиндрической втулки из пружинной стали и размещенного в этой втулке сменного пакета цилиндрических пластинчатых пружин различной толщины (прототип).

Существенным недостатком шатуна является сложность конструкции и высокая его стоимость.

Техническими результатами изобретения являются простота и технологичность конструкции, низкая виброактивность и стоимость изготовления, и существенное снижение виброактивности в целом.

Технический результат достигается тем, что:

1. Средством снижения виброактивности шатуна является дополнительный элемент штатного шатуна проектированных и находящихся в эксплуатации двигателей.

2. Средством, обеспечивающим снижение виброактивности, служит металлическая дробь.

3. Средство снижения виброактивности - металлическая дробь - размещено в двух камерах.

4. Камеры для размещения металлической дроби образованы штатными углублениями стержня шатуна и крышками со средствами крепления к полкам тавра стержня шатуна.

5. Крышки камер сплошные или выполнены с отверстиями (перфорированы).

6. Шатун технологическим операциям, приводящим к изменению его конструкции, а также снижению прочности, не подвергается.

7. В камерах с металлической дробью накапливаются разбрызгиваемое картерное масло и его пары через щели, образованные между крышками камер и полками стержня шатуна, или отверстия (перфорации) самой крышки.

Техническое решение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен шатун в плоскости zoy его сложного движения, на фиг.2 - разрез А-А поперечного, т.е. параллельно плоскости оух, сечения стержня шатуна, на фиг.3 - разрез В-В, продольное сечение шатуна, т.е. в плоскости zox.

Шатун содержит поршневую головку 1, кривошипную головку 2, стержень 3, крышку 4 кривошипной головки, шатунные болты 5.

Сечение А-А стержня 3 шатуна - двутавровое, т.е. состоит из полок 6, 7, между которыми расположена симметрично перпендикулярная стойка 8 двутавра. Параллельно противоположные поверхности стойки 8 с внутренними поверхностями полок 6, 7 образуют соответствующие углубления двутавра (фиг.2, 3). Эти углубления закрыты соответственно крышками 9, 10 (фиг.2, 3), которые могут быть выполнены, по крайней мере, с отверстиями Е. Углубления двутавра с крышками 9, 10 образуют справа и слева от стойки 8 соответствующие камеры С, D (фиг.3). В камерах С, D размещена металлическая дробь 11, 12 (фиг.1-3). Крепление крышек 9, 10 камер С, D к полкам двутавра осуществляется, по крайней мере, винтами 13, 14.

Работа шатуна заключается в следующем.

При работе двигателя угловая скорость вращения коленчатого вала поршневого двигателя внутреннего сгорания w не является постоянной, а периодически меняется по времени [8]. Периодом для w будет период рабочего процесса в двигателе, т.е. для четырехтактного процесса - два оборота коленчатого вала двигателя, а для двухтактного процесса - один оборот. Причиной переменности w являются крутильные колебания коленчатого вала, которые возникают вследствие упругости последнего и вследствие того, что при работе двигателя силы, действующие на кривошипные шейки вала, периодически изменяются, причем периодом их изменения и являются как раз два оборота вала в четырехтактных двигателях, один оборот в двухтактных. Кроме того, в процессе возвратно-поступательного движения поршня силы инерции шатуна любого кривошипно-шатунного механизма (КШМ) по характеру движения являются качательными, т.е. шатун совершает плоское движение, перпендикулярное оси коленчатого вала двигателя [8].

При работе двигателя в зависимости от угла отклонения шатуна от оси цилиндра и положения относительно верхней или нижней мертвой точки поршня металлическая дробь 11, 12 (фиг.1-3) центробежной и поступательной силами инерции прижимается к соответствующим внутренним поверхностям камер С, D (фиг.2, 3).

Возникающие при этом от металлической дроби 11, 12 (фиг.1-3) реактивные силы инерции и моменты стремятся вернуть шатун в исходное положение, благодаря чему происходит снижение виброактивности шатуна [9]. Таким образом, реактивные силы инерции металлической дроби 11, 12 (фиг.1-3) снижают как силы инерции поступательно движущихся масс, так и боковую или нормальную силу, действующую перпендикулярно на стенку цилиндра, а следовательно, и радиальную, тангенциальную, центробежную силы и силу, действующую по оси шатуна.

Для проникновения в камеры С, D (фиг.3) с металлической дробью 11, 12 (фиг.2, 3) разбрызгиваемого от работы коленчатого вала масла, а также образованного масляного тумана в картере, крышка по первому варианту выполнена с отверстиями Е (фиг.3), а по второму варианту масло может поступать через щели, образованные между плоскостями полок 6, 7 (фиг.2) двутавра стержня 3 шатуна и крышками 9, 10 (фиг.2, 3). При движении шатуна происходит движение металлической дроби 11, 12 (фиг.2, 3) и масла с соответствующей скоростью. Часть масла при этом выходит из камер С, D (фиг.3) через отверстия Е (фиг.3) или щели, забрызгивая зеркало цилиндра и коленчатый вал. Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает также смазку и охлаждение цилиндра, коленчатого вала, что очень важно.

Реализация шатуна в двигателях внутреннего сгорания, особенно быстроходных, может обеспечить снижение виброактивности примерно на 5-7 дБ. Работы по данному направлению планируется выполнить на базе двигателя Ч 8,5/11.

Источники информации

1. 3аявка ФРГ №3339360, кл. F16С 7/07, 1985.

2. Патент РФ №1767246. - Шатун двигателя внутреннего сгорания. / М.А.Минасян. - Опубл. в БИ №37 07.10.92 г. (прототип).

3. Авт.св. 1267080. Шатун. / М.А.Минасян. - Опубл. в БИ №40, 1986 г.

4. Авт.св. 122787. Шатун. / М.А.Минасян, П.А.Истомин. - Опубл. в БИ №16, 1981.

5. Патент РФ №2245463. - Шатун двигателя внутреннего сгорания / Минасян М.А. - Опубл. в БИ №3, 2005.

6. Патент РФ №2254507. - Шатунно-поршневая группа / Минасян М.А. - Опубл. в БИ №6, 2005.

7. Истомин П.А., Минасян М.А. Динамические модели кривошипно-шатунных механизмов и их деталей // Двигателестроение. 1984, №9, с.20-24.

8. Нейман И.Ш. Динамика авиационных двигателей. М. - Л., Оборонгиз, 1940, с.468.

9. Истомин П.А., Минасьян М.А. Динамические модели кривошипно-шатунных механизмов поршневых двигателей и их деталей. Двигателестроение, 1984, №9, с.20-24.

Шатун двигателя внутреннего сгорания, содержащий поршневую и кривошипную головки, стержень и средство снижения виброактивности шатуна, отличающийся тем, что средство снижения виброактивности шатуна выполнено в виде двух камер с металлической дробью, причем камеры образованы штатными углублениями стержня и крышками со средствами крепления к полкам тавра стержня шатуна, крышки выполнены с отверстиями (перфорированы) либо сплошными без отверстий - перфораций.

Изобретение относится к конструкционной полой тяги. .

Двигатель внутреннего сгорания (двигатель баскакова) // 2295048

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к поршневым двигателям внутреннего сгорания. .

Шатун двигателя внутреннего сгорания // 2276748

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкциям шатунов. .

Шатун двигателя внутреннего сгорания // 2243431

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к конструкциям шатунов. .

Шатунно-поршневое соединение // 2205306

Изобретение относится к двигателестроению и применимо в поршневых машинах и узлах возвратно-поступательного движения. .

Шатун двигателя внутреннего сгорания // 2170372

Изобретение относится к двигателестроению. .

Шатун // 2159875

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции шатуна. .

Шатун // 1784765

Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания и способ его сборки // 1716209

Изобретение относится к машиностроению . .

Шатун из композиционного материала с разъемной кривошипной головкой // 1707327

Изобретение относится к области маши построения, касается двигателестроения и может быть использовано в кривошипно-шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания.

Шатун дезаксиального механизма // 2442912

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к шатунам

Способ изготовления соединительной штанги из металла, усиленной длинными волокнами // 2494291

Изобретение может быть использовано при изготовлении соединительной штанги, усиленной на всех ее участках за счет использования волокон разной длины. Изготавливают корпус (1) из металлического материала, усиленного длинными волокнами (5), ориентированными, главным образом, вдоль его продольной оси (X). Корпус содержит стакан (2), заканчивающийся кольцевым выступом (4), и цилиндрическую основную часть (3), имеющую длинные волокна (5), проходящие до положения вблизи кольцевого выступа. Изготавливают наконечник, например, в виде проушины из металлического материала, усиленный короткими волокнами. Сваривают наконечник с концом корпуса с помощью способа сварки трением с перемешиванием. Способ обеспечивает необходимое сцепление между корпусом штанги и ее наконечником с созданием непрерывного перехода между зонами соединительной штанги, усиленной на всех ее участках волокнами, длина которых имеет соответствующее значение для каждой зоны. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Шатун // 2532459

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Шатун (200) для соединения поршня с шатунной шейкой содержит удлиненный стержень (225) шатуна с противоположными первым и вторым аксиальными концами, малую головку (230), расположенную на первом аксиальном конце стержня (235) шатуна и выполненную с возможностью соединения с поршнем, и большую головку (210), содержащую корпусную часть (215) на втором аксиальном конце стержня шатуна и крышечную часть (205), выполненную с возможностью соединения с возможностью съема с корпусной частью (215). Когда крышечная часть (205) соединена с корпусной частью (215), крышечная часть и корпусная часть взаимодействуют для образования расточенного отверстия шатунной шейки и примыкают друг к другу на первом и втором разнесенных узлах сопряжения (235) и (240). Крышечная часть (205) образует отверстие вблизи первого узла сопряжения, приспособленное для размещения резьбового соединителя, который сцепляет и прижимает крышечную часть (205) к корпусной части (215). Крышечная часть (205) содержит боковой участок (280), проходящий радиально за пределы наибольшего радиуса от центра расточенного отверстия шатунной шейки до первого узла сопряжения. Боковой участок (280) крышечной части проходит радиально за пределы корпусной части вблизи первого узла сопряжения. Раскрыты вариант выполнения шатуна, варианты двигателей, использующих шатуны, и способ эксплуатации двигателя. 5 н. и 29 з.п. ф-лы, 5 ил.

Высокоскоростной двигатель // 2542629

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Двигатель (1) содержит цилиндр (2) и поршень (3), который перемещается внутри цилиндра (2). Поршень (3) содержит по меньшей мере выступ (6) и/или выемку, которые устраняют трение боковой поверхности поршня во время перемещения. Имеются соединительная тяга (4), которая смещена от оси цилиндра и, в то же время, соединена с поршнем (3) под углом и, кривошип (5), который регулирует скорость поршня (3) при его ходах благодаря углу двух концов соединительной тяги (4) относительно оси цилиндра (2). Технический результат заключается в повышении величины крутящего момента и снижении потерь на трение. 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

Способ изготовления трубчатого механического соединительного штока и соединительный шток, изготавливаемый таким способом // 2576308

Изобретение относится к способу изготовления трубчатого механического соединительного штока и соединительному штоку, изготавливаемому данным способом. Способ изготовления трубчатого соединительного штока, содержащего полый корпус (1), на каждом конце которого имеется концевой соединительный элемент (5, 9), заключается в том, что изготавливают цельный элемент (Р), содержащий указанный полый корпус и первый концевой участок (М), образующий или предназначенный для образования одного из указанных концевых соединительных элементов, затем другой конец указанного полого корпуса (19) соединяют со вторым участком (5), образующим или предназначенным для образования второго из указанных соединительных элементов, причем указанный второй участок имеет отверстие (21) для осуществления доступа снаружи к внутренней стороне указанного полого корпуса (19), при этом окончательно выполняют проверку и/или механическую обработку зоны (23) указанного соединения с внутренней стороны указанного полого корпуса через указанное отверстие (21). Технический результат: изготовление трубчатого механического соединительного штока, в котором только один из концевых соединительных элементов присоединен при помощи сварки или иного способа соединения, тем самым уменьшить массу соединительного штока, при этом наличие отверстия позволяет проверить качество соединения с внутренней стороны, тем самым обеспечивая максимальное качество и надежность данного соединения. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

Шатун двигателя внутреннего сгорания с устройством для охлаждения поршня // 2579291

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Шатун (1) двигателя внутреннего сгорания выполнен с устройством для охлаждения поршня в виде форсунки (2) орошения поршня, установленной в нижней головке шатуна. Форсунка (2) орошения поршня в период прогрева двигателя закрывается лепестковым клапаном (3), шторка которого выполнена из материала, обладающего эффектом памяти формы. Технический результат заключается в ускорении прогрева холодного двигателя путем отключения охлаждения поршня. 2 ил.

Самоустанавливающийся шатун // 2595099

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к кривошипно-ползунным механизмам. Самоустанавливающийся шатун содержит верхнюю и нижнюю головки, соединяющий стержень. В головках шатуна установлены шарнирные подшипники, наружные кольца которых помещены в цилиндрические расточки головок, а во внутренних кольцах шарнирных подшипников размещены до трех подшипников качения. Подшипники зафиксированы в осевом направлении концентричными кольцами, при этом возможность поворота наружных колец шарнирных подшипников в головках шатуна устранена ввернутыми в головки стопорными болтами. Между наружным и внутренним кольцами шарнирного подшипника нижней головки шатуна по оси, перпендикулярной оси стержня, установлены по диаметру колец шарнирного подшипника осевые болты с возможностью поворота внутреннего кольца шарнирного подшипника относительно оси болтов. Достигается повышение КПД при высоких нагрузках. 3 ил.

Конструктивный элемент для восприятия и/или передачи механических сил и/или моментов, способ его изготовления и его применение // 2596382

Изобретение относится к конструктивному элементу для восприятия и/или передачи механических сил и/или моментов, к способу его изготовления и к его применению. Конструктивный элемент для восприятия и/или передачи механических сил и/или моментов содержит по меньшей мере одну стабильную по форме часть (12) по меньшей мере с одним полым профилированным участком (14) и по меньшей мере одну полую профилированную часть из армированной волокном пластмассы, которая предназначена для размещения частично в полом профилированном участке (14) стабильной по форме части (12) и расположения с геометрическим замыканием в полом профилированном участке (14) стабильной по форме части (12) с помощью проходящих радиально внутрь выступов (32) и/или проходящих радиально наружу углублений, выемок или проемов. Внутренний периметр полого профилированного участка (14) стабильной по форме части (12) и наружный периметр (26) полой профилированной части из армированной волокном пластмассы соответствуют друг другу. Технический результат: создание конструктивного элемента для восприятия и/или передачи механических сил и/или моментов, который является конструктивно особенно простым, одновременно компактным и стабильным по форме, а также очень прост в изготовлении, обеспечивает возможность передачи больших сил и моментов, то есть имеет высокую прочность и жесткость, а также большой срок службы и не требует больших затрат на изготовление. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 21 ил.

Композитная столбчатая конструкция, содержащая приклеенную арматуру, и способ изготовления // 2615705

Группа изобретений относится к композитным столбчатым конструкциям и может быть использована в авиакосмической промышленности. Опорная стойка (20) содержит трубчатый стержень (34) из армированного волокнами полимера и гофрированную рукавообразную арматуру (36) вокруг стержня. Арматура имеет больший предел прочности при сжатии, чем полимер. Арматура (36) является металлом или керамикой и содержит первую и вторую половины (36а, 36b). Стойка (20) дополнительно содержит концевые фитинги (24). Для получения стойки (20) осуществляют изготовление стержня (34) из слоистого материала и арматуры (36). Выполняют гофры на внутренней поверхности арматуры (36). Выполняют сборку арматуры (36) поверх стержня (34). Изготавливают внешнюю оболочку поверх арматуры (36). Обеспечивается повышение устойчивости опорной стойки к сжимающим нагрузкам и упрощение способа изготовления. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Шатун двигателя внутреннего сгорания из жесткого материала с гибкой конструкцией // 2624135

Изобретение относится к шатуну поршневого двигателя внутреннего сгорания, а именно к шатуну двигателя внутреннего сгорания с поршневым пальцем «неплавающего» типа, имеющему гибкую конструкцию из жесткого материала. Шатун двигателя внутреннего сгорания включает верхнюю головку (1) и стержень (2), где верхняя головка (1) имеет центральное отверстие (3). Верхняя головка (1) имеет гибкую конструкцию, выполненную из жесткого материала. В качестве жесткого материала использована сталь или сплав, имеющий предел прочности на разрыв σB, который больше или равен 700 мПа. Верхняя головка (1) соединена по посадке с поршневым пальцем (4). Гибкая конструкция верхней головки (1) выполнена с возможностью обеспечения упругой деформации (2) центрального отверстия (3) вдоль направления его оси, возникающей под действием давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, воздействующего на поршневой палец (4), с приспособлением этой упругой деформации к деформации изгиба (Δ1) поршневого пальца (4) вдоль направления его оси. Верхняя головка (1) включает корпус кругового сечения (1.1) и гибкую опору. Корпус кругового сечения (1.1) окружает центральное отверстие (3), при этом центральное отверстие (3) является круглым отверстием с постоянным диаметром. Гибкая опора сформирована двумя желобчатыми опорными частями (1.2), выступающими с двух сторон центрального отверстия (3) в его осевом направлении, соответственно. Каждая желобчатая опорная часть (1.2) имеет угловой размер менее половины окружности и выполнена открытой. Открытая часть желобчатой опорной части (1.2) обращена к верхней части верхней головки (1). Внутренняя цилиндрическая поверхность желобчатой опорной части (1.2) является продолжением внутренней цилиндрической поверхности нижней части центрального отверстия (3). Это позволяет центральному отверстию верхней головки шатуна плотно прилегать к поршневому пальцу в любом рабочем положении, и характеристики трения между центральным отверстием верхней головки шатуна и поршневым пальцем значительно улучшаются. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.