Механизм для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала
Изобретение относится к двигателестроению. Механизм для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала состоит из корпуса, общего вала, лопастей, двух установленных на валу зубчатых колес с внешними зубчатыми венцами, эксцентриков, двух шатунов в виде колец, двух зубчатых колес с внутренним зубчатым венцом, радиальных направляющих на шатунах, двух блоков скольжения, взаимодействующих с радиальными направляющими. Лопасти установлены на валу с возможностью свободного вращения. Эксцентрики выполнены на лопастях. Шатуны установлены в эксцентриках с возможностью свободного вращения. Зубчатые колеса с внутренним зубчатым венцом жестко установлены в шатунах, взаимодействуют с установленными на валу зубчатыми колесами и образуют зубчатые механизмы. Зубчатые механизмы снабжены водилами, установленными на общем валу с возможностью свободного вращения. На водилах установлены блоки скольжения для передачи шатунам дополнительного вращательного движения от вала. Техническим результатом является обеспечение стабильного положения рабочих процессов относительно корпуса механизма. 10 ил.
Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для производства роторно-лопастных двигателей внутреннего сгорания (РЛДВС).
Из предшествующего уровня техники известен механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, SU 1320571, F16H 21/14, 30.06.1987 г., в котором использован эксцентриковый кривошипно-ползунный механизм (планетарный редуктор с сателлитом внутреннего зацепления).
Аналог имеет в своем составе вал, установленный на нем с возможностью свободного вращения эксцентрик, шестерню внешнего зацепления, взаимодействующую с ней шестерню внутреннего зацепления, установленную с возможностью вращения на эксцентрике, направляющие, размещенный в них ползун, связанный осью с шестерней внутреннего зацепления. Механизм интересен тем, что независимо от выбора любого из элементов механизма в качестве ведущего, с переменным либо пульсирующим вращением, ведомый элемент будет иметь постоянное вращение.
Используя в качестве ведущего элемента эксцентрик, имеющий неравномерное вращение, можно применить данное техническое решение для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала путем расположения на одном валу двух механизмов, развернутых относительно друг друга на 180 градусов.
Прототипом предлагаемого технического решения является механизм для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания, US 5112204 A, F01C 1/07, 12.05.1992 г., содержащий корпус с боковыми стенками, в котором с возможностью вращения установлен вал, две пары роторов с лопастями, образующих четыре камеры переменного объема, шестерни внешнего зацепления, взаимодействующие с ними шестерни внутреннего зацепления, установленные с возможностью вращения на эксцентриках и снабженные радиальными направляющими, взаимодействующими с блоками скольжения. Эксцентрики развернуты на 180 градусов относительно друг друга. Ведущими элементами являются шестерни внешнего зацепления, жестко соединенные с роторами.
Недостаток прототипа US 5112204 A, F01C 1/07, 12.05.1992 г. заключается в том, что минимальные и максимальные объемы между лопастями (положения рабочих процессов впуска, сжатия, расширения и выпуска рабочей смеси) в нем последовательно осуществляются в четырех разных положениях относительно корпуса. Это обстоятельство препятствует его практическому применению в двигателестроении.
Целью изобретения является обеспечение стабильного положения рабочих процессов (впуска, сжатия, расширения и выпуска рабочей смеси) относительно корпуса.
Указанная цель достигается тем, что в механизме, состоящем из корпуса, вала, размещенного в корпусе с возможностью вращения, двух роторов с лопастями, установленных на валу с возможностью вращения и делящих полость корпуса на четыре камеры переменного объема, двух зубчатых колес внешнего зацепления, двух эксцентриков, развернутых относительно друг друга на 180 градусов, двух зубчатых колес внутреннего зацепления, установленных на эксцентриках с возможностью свободного вращения и снабженных направляющими, взаимодействующими с блоками скольжения, стабилизация рабочих процессов достигается сообщением шестерням внутреннего зацепления дополнительного вращения вокруг эксцентриков в направлении вращения вала, для чего блоки скольжения закреплены на водилах, установленных на валу с возможностью вращения и взаимодействующих с валом посредством приводного устройства, чтобы полный оборот водил равнялся полным оборотам соответствующих лопастей.
Поясняющие изобретение чертежи не охватывают, а тем более не ограничивают весь объем притязаний данного технического решения, а являются лишь иллюстрирующими материалами частного случая его выполнения.
На фигуре 1 изображен общий (изометрический) вид механизма для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала.
На фигуре 2 - общий (изометрический) вид механизма без корпуса.
На фигуре 3 - общий (изометрический) вид механизма без корпуса и редукторов.
На фигуре 4 - изометрический вид механизма без корпуса, редукторов и лопастей.
На фигуре 5 - фронтальный вид механизма.
На фигуре 6 - разрез А-А на фигуре 5.
На фигуре 7 - вид механизма сбоку.
На фигуре 8 - разрез Б-Б на фигуре 7.
На фигуре 9 - разрез В-В на фигуре 7.
На фигуре 10 - разрез Г-Г на фигуре 7.
Предлагаемый механизм содержит корпус (1), в котором с возможностью вращения установлен общий вал (2). На валу (2) жестко закреплены зубчатые колеса внешнего зацепления (3, 4) и с возможностью свободного вращения установлены роторы с лопастями (5, 6), одновременно выполняющие роль боковых стенок корпуса и делящие полость корпуса на четыре камеры переменного объема. В исходном конструктивном исполнении ротор с лопастью (5) расположен под углом 90 градусов относительно ротора с лопастью (6). В роторах (либо на роторах) с лопастями (5, 6) с эксцентриситетом относительно продольной оси вала (2) выполнены эксцентрики, развернутые на угол 180 градусов относительно друг друга. В эксцентриках (либо на эксцентриках) с возможностью свободного вращения размещены шатуны (7, 8) в виде колец. В шатунах (7, 8) установлены зубчатые колеса внутреннего зацепления (9, 10), взаимодействующие с зубчатыми колесами внешнего зацепления (3, 4) и образующие зубчатые механизмы. Шатуны (7, 8) снабжены радиальными направляющими (11, 12). При этом детали (7), (9), (11) и (8), (10), (12) могут быть выполнены как одно целое. Зубчатые механизмы снабжены водилами, на которых с возможностью вращения установлены блоки скольжения (13, 14), которые взаимодействуют с радиальными направляющими (11, 12) шатунов (7, 8). На общем валу (2) размещены редукторы (15, 16), взаимодействующие с водилами.
Механизм работает следующим образом: при вращении роторов с лопастями (5, 6) вокруг вала (2) зубчатые колеса внешнего зацепления (3, 4) удерживаются в постоянном зацеплении с зубчатыми колесами внутреннего зацепления (9, 10) эксцентриками. Одновременно с этим роторы с лопастями (5, 6) и эксцентриками вращаются относительно шатунов (7, 8) с зубчатыми колесами внутреннего зацепления (9, 10), а зубчатые колеса внутреннего зацепления (9, 10) обкатываются вокруг колес внешнего зацепления (3, 4) и сообщают им и валу (2) вращательное движение в сторону, противоположную вращению лопастей (5, 6). Водила через блоки скольжения (13, 14) и радиальные направляющие (11, 12) шатунов (7, 8) передают дополнительное вращательное движение от вала (2) через редукторы (15, 16) шатунам (7, 8) и зубчатым колесам внутреннего зацепления (9, 10) вокруг эксцентриков по направлению вращения вала (2).
Вращательное движение роторов с лопастями (7, 8) при расширении рабочих газов (переходе от минимального к максимальному объему между роторами с лопастями) происходит за счет разницы в усилиях, возникающих в зацеплениях механизмов. В частности, на иллюстрирующих изобретение чертежах ротор с лопастью (5) показан в середине рабочего хода, имеет в данном положении максимальную скорость движения, а усилие, передаваемое им на вал (2) через зубчатое зацепление между шестернями (3) и (9), направлено в направлении вращения вала и имеет максимальное значение. Ротор с лопастью (6) в указанном положении имеет минимальную скорость движения (является опорным), а усилие, передаваемое им на вал (2) через зубчатое зацепление между шестернями (4) и (10) и направленное в противоположном относительно вращения вала (2) направлении, минимально. В конце рабочего хода функции роторов с лопастями меняются. За один оборот роторов с лопастями (5, 6) относительно корпуса (1) происходит четыре полных четырехтактных цикла работы РЛДВС. Количество оборотов вала (2) по отношению к оборотам роторов с лопастями (5, 6) зависит от передаточного отношения шестерен внутреннего зацепления (9, 10) и шестерен внешнего зацепления (3, 4). Так, при их соотношении, равном двум (изображено на иллюстрирующих изобретение чертежах), вал (2) совершит три оборота при одном обороте роторов с лопастями (5, 6). Для создания минимального и максимального объемов между роторами с лопастями (5, 6) в одном месте относительно корпуса при указанных параметрах необходимо через редукторы (15, 16) повернуть шатуны (7, 8) и зубчатые колеса (9, 10) по направлению вращения вала (2) на один оборот. При соотношении параметров зацепления, равном трем, вал (2) совершит пять оборотов при одном обороте роторов с лопастями (5, 6), а шатуны (7, 8) и зубчатые колеса (9, 10) повернутся на один оборот.
Возможно создание и иных конфигураций соотношений параметров зацепления шестерен внутреннего зацепления (9, 10) и шестерен внешнего зацепления (3, 4) механизма.
Радиальные направляющие также могут быть выполнены на водиле редуктора, а блок скольжения выполнен на шатуне, как в механизме для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, SU 1320571, F16H 21/14, 30.06.1987 г.
Механизм для преобразования неравномерного вращательного движения лопастей роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания в равномерное вращение вала, состоящий из корпуса, общего вала, размещенного в корпусе с возможностью вращения, лопастей, установленных на валу с возможностью свободного вращения и делящих полость корпуса на четыре камеры переменного объема, двух установленных на валу зубчатых колес с внешними зубчатыми венцами, эксцентриков, выполненных на лопастях, двух шатунов в виде колец, установленных в эксцентриках с возможностью свободного вращения, двух зубчатых колес с внутренним зубчатым венцом, жестко установленных в шатунах и взаимодействующих с установленными на валу зубчатыми колесами с внешним зубчатым венцом, образующих зубчатые механизмы, радиальных направляющих, выполненных на шатунах, двух блоков скольжения, взаимодействующих с радиальными направляющими шатунов, отличающийся тем, что зубчатые механизмы снабжены водилами, установленными на общем валу с возможностью свободного вращения, на которых установлены блоки скольжения, предназначенные для передачи шатунам дополнительного вращательного движения от вала.
