Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот и цилиндровое устройство
Группа изобретений относится к области машиностроения. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот содержит главный вал, направляющий механизм поступательного движения, зубчатый сектор и реечную раму, выполненную с возможностью поступательного движения по направляющему механизму поступательного движения; при этом зубчатый сектор жестко соединен с главным валом. На внутренней стенке реечной рамы расположена пара зубчатых реек. Устройство дополнительно содержит реверсивный механизм, жестко соединенный с главным валом, при этом на реверсивном механизме расположены направляющая криволинейная поверхность и направляющий элемент, на реечной раме расположен реверсивный блок, и при этом при преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот реверсивный блок может быть совместно ограничен направляющим элементом и направляющей криволинейной поверхностью. Также заявлено цилиндровое устройство, выполненное с возможностью применения устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот. Обеспечивается повышение КПД устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройству преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот и к цилиндровому устройству, в частности к устройству преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот и к цилиндровому устройству, которые используются в области техники механической передачи.
Описание предшествующего уровня техники
В известном уровне техники существует множество механизмов для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, и наиболее широко используемым механизмом является коленчатый рычажный механизм, используемый в воздушных компрессорах или двигателях. Однако коленчатый рычажный механизм имеет относительно низкий КПД передачи. Если взять в качестве примера поршневой двигатель, КПД использования топлива двигателем с коленчатым рычажным механизмом составляет лишь приблизительно 30% без значительных улучшений в течение длительного времени.
Для повышения КПД поршневого двигателя, специалисты в данной области техники упорно совершенствовали и оптимизировали передаточный механизм поршневого двигателя. Например, в патенте CN 105114179 A описана система шатунной передачи в виде вала и двигатель с оппозитными поршнями. Данная система передачи содержит главный вал и по меньшей мере один блок возвратно-поступательного движения. Указанный блок возвратно-поступательного движения содержит по меньшей мере одно возвратно-поступательно движущееся тело. Один конец соответствующего шатуна в виде вала жестко соединен с возвратно-поступательно движущимся телом, и другой его конец соединен с соответствующей двухтактной рамой. В двухтактной раме расположен ползун. Две внешние стенки ползуна и две поперечные внутренние стенки двухтактной рамы находятся в свободно-скользящем соединении. На внутреннем кольце ползуна расположены внутренние зубья с делительной окружностью эллиптической формы. Внутренние зубья находятся в круговом зацеплении с шестерней, соответствующим образом расположенной на главном валу. Между главным валом и реверсивным блоком расположен реверсивный механизм. Несмотря на то, что данная система шатунной передачи в виде вала выполнена с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение, возвратно-поступательное движение ползуна в ходе работы повышает нагрузку и механическое трение в системе, вызывая вибрацию системы. Система шатунной передачи в виде вала имеет низкий КПД, производит много шума и работает неустойчиво, а механизм легко заклинивает и останавливается, и имеет низкую надежность.
В качестве еще одного примера, в патенте на изобретение CN 1399063А описан двигатель с секторным приводом, в котором для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение зубчатого сектора принят механизм с секторным приводом, и зубчатый сектор находится в зацеплении с парой зубчатых реек в положительном направлении и выведен из зацепления с парой зубчатых реек в отрицательном направлении. Однако в данном техническом решении пара зубчатых реек не ограничена после выхода из зацепления с зубчатым сектором. Поршень непрерывно приводит в движение пару зубчатых реек, объединенную в одно целое с поршневым штоком, и зубчатый сектор не может точно входить в новое зацепление с парой зубчатых реек. Поэтому данная передача не является плавной и устойчивой.
Таким образом, в известном уровне техники отсутствует устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, которое могло бы значительно повысить КПД передачи, снизить энергопотребление и обеспечить плавную и непрерывную работу. Краткое описание сущности изобретения
Техническая проблема, подлежащая решению при помощи настоящего изобретения, заключается в получении устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, выполненное с возможностью повышения КПД передачи, снижения энергопотребления и обеспечения плавной и непрерывной работы.
С целью решения данной технической проблемы в настоящем изобретении предусматривается устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, содержащее главный вал, направляющий механизм поступательного движения, зубчатый сектор и реечную раму, поступательно движущуюся по направляющему механизму поступательного движения. Зубчатый сектор жестко соединен с главным валом. На внутренней стенке реечной рамы расположена пара зубчатых реек. Пара зубчатых реек содержит первую зубчатую рейку и вторую зубчатую рейку, расположенные отдельно с обеих сторон зубчатого сектора. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот дополнительно содержит реверсивный механизм, жестко соединенный с главным валом. На реверсивном механизме расположены направляющая криволинейная поверхность и направляющий элемент. На реечной раме расположен реверсивный блок. На реверсивном блоке расположены первая криволинейная поверхность и вторая криволинейная поверхность. Когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии передачи, зубчатый сектор находится в зацеплении с парой зубчатых реек. Когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в переходном состоянии, зубчатый сектор находится в зацеплении с парой зубчатых реек, при этом первая криволинейная поверхность реверсивного блока ограничена внешней поверхностью направляющего элемента, и вторая криволинейная поверхность реверсивного блока ограничена направляющей криволинейной поверхностью. Когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии реверса, зубчатый сектор выведен из зацепления с парой зубчатых реек, первая криволинейная поверхность реверсивного блока ограничена внешней поверхностью направляющего элемента, и вторая криволинейная поверхность реверсивного блока ограничена направляющей криволинейной поверхностью.
Кроме того, направляющий элемент содержит направляющий вал, жестко соединенный с реверсивным механизмом, и роликовое колесо, установленное на направляющем валу.
Кроме того, между роликовым колесом и направляющим валом расположен подшипник качения.
Кроме того, первая зубчатая рейка и вторая зубчатая рейка из пары зубчатых реек представляют собой внешние зубчатые рейки, и ось зубчатого сектора и ось главного вала являются смещенными.
Кроме того, указанный направляющий механизм поступательного движения представляет собой направляющий рельс, и между направляющим рельсом и реечной рамой расположен ролик.
Кроме того, на левой внешней поверхности и правой внешней поверхности реечной рамы расположены, соответственно, два реверсивных блока, при этом два реверсивных блока являются симметричными относительно горизонтальной поперечной центральной оси реечной рамы.
Кроме того, имеется только один реверсивный механизм, и реверсивный блок расположен с одной стороны.
Кроме того, первая криволинейная поверхность состоит из переходной криволинейной поверхности и реверсивной криволинейной поверхности, и реверсивная криволинейная поверхность представляет собой криволинейную поверхность с профилем в виде дуги окружности, при этом в процессе реверса центр окружности находится на центральной линии главного вала.
Еще одна техническая проблема, подлежащая решению при помощи настоящего изобретения, заключается в обеспечении цилиндрового устройства, выполненного с возможностью повышения КПД передачи, снижения энергопотребления и обеспечения плавной и непрерывной работы.
Для решения данной технической проблемы в изобретении предусматривается цилиндровое устройство, содержащее устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, шатуны, поршни и корпуса цилиндров. Корпус цилиндра заключает в себе поршень. Один конец шатуна соединен с поршнем, и другой его конец соединен с реечной рамой. На одном конце корпуса цилиндра расположена головка цилиндра. На устройстве преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот расположена крышка головки. Другой конец корпуса цилиндра соединен с крышкой головки.
Кроме того, шатуны, поршни, головки цилиндров, крышки головок и корпуса цилиндров расположены парами с обеих сторон реечной рамы.
Преимущества настоящего изобретения являются следующими: устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот согласно настоящему изобретению обеспечивает точное ограничение реечной рамы в переходной фазе и фазе реверса при помощи реверсивного механизма за счет вращения реверсивного механизма синхронно с главным валом и реверсивным блоком, расположенным на реечной раме. Поэтому реечная рама движется по заданному пути, и зубчатый сектор синхронно выводится из зацепления с одной зубчатой рейкой из пары зубчатых реек и вводится в зацепление со второй зубчатой рейкой из пары зубчатых реек плавным, устойчивым и непрерывным образом. Зубчатый сектор точно вводится в повторное зацепление с парой зубчатых реек. Поэтому весь процесс преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот выполняется непрерывно и точно, с низкими ударными нагрузками, плавным реверсом и низким механическим износом устройства в ходе работы.
Описание графических материалов
На фиг. 1 представлен вид спереди устройства в фазе передачи;
на фиг. 2 вид в сечении устройства в фазе передачи;
на фиг. 3 представлен вид сверху устройства в фазе передачи;
на фиг. 4 представлен вид спереди устройства в переходной фазе;
на фиг. 5 представлен вид в сечении устройства в переходной фазе;
на фиг. 6 представлен вид сверху устройства в переходной фазе;
на фиг. 7 представлен вид спереди устройства в фазе реверса;
на фиг. 8 представлен вид в сечении устройства в фазе реверса;
на фиг. 9 представлен вид сверху устройства в фазе реверса;
на фиг. 10 представлена конструктивная схема устройства в оппозитном двухцилиндровом четырехтактном поршневом двигателе;
на фиг. 11 представлена конструктивная схема устройства в оппозитном двухцилиндровом двойном двухтактном поршневом двигателе;
на фиг. 12 представлена конструктивная схема симметрично расположенного реверсивного механизма;
на фиг. 13 представлена конструктивная схема реверсивного блока; и
на фиг. 14 представлен конструктивный вид сверху устройства в двухтактном двигателе с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (ОРОС).
Компоненты, части и обозначения на фигурах: главный вал 1, направляющий механизм 2 поступательного движения, зубчатый сектор 3, реечная рама 4, первая зубчатая рейка 41, вторая зубчатая рейка 42, реверсивный блок 43, первая криволинейная поверхность 431, переходная криволинейная поверхность 4311, реверсивная криволинейная поверхность 4312, вторая криволинейная поверхность 432, реверсивный механизм 5, направляющая криволинейная поверхность 51, роликовое колесо 511, направляющий вал 512, направляющий элемент 52, шатун 6, поршень 7, корпус 8 цилиндра, головка 9 цилиндра, и крышка 10 головки.
Описание предпочтительных вариантов осуществления
Изобретение будет в дальнейшем описано в комбинации с графическими материалами.
С целью решения технической проблемы, в настоящем изобретении предусматривается устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, содержащее главный вал 1, направляющий механизм 2 поступательного движения, зубчатый сектор 3 и реечную раму 4, поступательно движущуюся по направляющему механизму 2 поступательного движения. Зубчатый сектор 3 жестко соединен с главным валом 1. На внутренней стенке реечной рамы 4 расположена пара зубчатых реек. Пара зубчатых реек содержит первую зубчатую рейку 41 и вторую зубчатую рейку 42, которые расположены отдельно с обеих сторон зубчатого сектора 3. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот дополнительно содержит реверсивный механизм 5, жестко соединенный с главным валом 1. На реверсивном механизме 5 расположены направляющая криволинейная поверхность 51 и направляющий элемент 52. На реечной раме 4 расположен реверсивный блок 43. На реверсивном блоке 43 расположены первая криволинейная поверхность 431 и вторая криволинейная поверхность 432. Взаимосвязь движения компонентов описывается следующим образом: когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии передачи, зубчатый сектор 3 находится в зацеплении с парой зубчатых реек; когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в переходном состоянии, зубчатый сектор 3 находится в зацеплении с парой зубчатых реек, при этом первая криволинейная поверхность 431 реверсивного блока 43 ограничена внешней поверхностью направляющего элемента 52, и вторая криволинейная поверхность 432 реверсивного блока 43 ограничена направляющей криволинейной поверхностью 51; и когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии реверса, зубчатый сектор 3 выведен из зацепления с парой зубчатых реек, первая криволинейная поверхность 431 реверсивного блока 43 ограничена внешней поверхностью направляющего элемента 52, и вторая криволинейная поверхность 432 реверсивного блока 43 ограничена направляющей криволинейной поверхностью 51. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот согласно настоящему изобретению может преобразовывать возвратно-поступательное движение реечной рамы 4 в непрерывное вращательное движение главного вала 1. Его работа состоит из трех фаз:
1. Фаза передачи: как показано на фиг. 1, фиг. 2 и фиг. 3, в данной фазе зубчатый сектор 3 находится в зацеплении с парой зубчатых реек, при этом пара зубчатых реек поступательно движется вместе с реечной рамой 4, и зубчатый сектор 3 вращается синхронно с главным валом 1. За счет нахождения в зацеплении с зубчатым сектором 3, пара зубчатых реек реализует преобразование возвратно-поступательного движения реечной рамы во вращательное движение главного вала 1.
2. Переходная фаза: как показано на фиг. 4, фиг. 5 и фиг. 6, в данной фазе зубчатый сектор 3 находится в зацеплении с концом пары зубчатых реек, и реверсивный механизм 5 приводится в действие главным валом 1 для поворота в положение, где направляющий элемент 52 и направляющая криволинейная поверхность 51 ограничивают реверсивный блок 43 на реечной раме 4. В этот момент реверсивный блок 43 ограничен между направляющим элементом 52 и направляющей криволинейной поверхностью 51 и не может совершать свободное поступательное перемещение.
3. Фаза реверса: как показано на фиг. 7, фиг. 8 и фиг. 9, в данной фазе зубчатый сектор 3 полностью выведен из зацепления с парой зубчатых реек, при этом направляющий элемент 52 и направляющая криволинейная поверхность 51 по-прежнему находятся в положении ограничения реверсивного блока 43. В этот момент реверсивный блок 43 ограничен между направляющим элементом 52 и направляющей криволинейной поверхностью 51 и не может совершать свободное поступательное перемещение.
В переходной фазе и фазе реверса направляющий элемент 52 и направляющая криволинейная поверхность 51 ограничивают реверсивный блок 43 на реечной раме 4, т.е. реверсивный блок 43 движется только в пределах области, образованной между направляющим элементом 52 и направляющей криволинейной поверхностью 51.
Вблизи завершения фазы реверса устройство снова входит в переходную фазу, и зубчатый сектор 3 начинает входить в зацепление с концом зубчатой рейки из пары зубчатых реек с другой стороны. В продолжение работы устройства зубчатый сектор 3 полностью входит в зацепление с парой зубчатых реек, а затем устройство начинает входить в фазу передачи. При непрерывной работе устройство последовательно входит в указанные три фазы.
В фазе реверса пара зубчатых реек полностью выведена из зацепления с зубчатым сектором 3, и реечная рама 4 в отсутствие ограничения зубчатого сектора 3 стремится к непрерывному движению. Если реечная рама 4 продолжит движение, в следующей фазе зубчатый сектор 3 не сможет надлежащим образом войти в зацепление с парой зубчатых реек, что приведет к сбою в работе устройства. Реверсивный механизм 5 согласно настоящему изобретению вращается синхронно с главным валом 1. Когда зубчатый сектор 3 поворачивается в фазу реверса, реверсивный механизм 5 также поворачивается в положение реверса. В этот момент первая криволинейная поверхность 431 реверсивного блока 43 входит в контакт с внешней поверхностью направляющего элемента 52, и, таким образом, внешняя поверхность направляющего элемента 52 ограничивает одну сторону реверсивного блока 43; вторая криволинейная поверхность 432 реверсивного блока 43 входит в контакт с направляющей криволинейной поверхностью 51, и, таким образом, направляющая криволинейная поверхность 51 ограничивает другую сторону реверсивного блока 43. При ограничении направляющим элементом 52 и направляющей криволинейной поверхностью 51 направляющий блок, жестко соединенный с реечной рамой 4, после ограничения реечной рамы 4 неподвижно удерживает реечную раму 4 до тех пор, пока зубчатый сектор 3 не повернется и повторно не войдет в зацепление с парой зубчатых реек для вхождения в переходную фазу.
В переходной фазе пара зубчатых реек лишь частично находится в зацеплении с зубчатым сектором 3, и один зуб передачи несет относительно большую нагрузку. Таким образом, в настоящем изобретении при помощи реверсивного механизма 5, вращающегося синхронно с главным валом 1, зубчатый сектор 3 поворачивается в переходную фазу, и первая криволинейная поверхность 431 реверсивного блока 43 входит в контакт с внешней поверхностью направляющего элемента 52, в то время как вторая криволинейная поверхность 432 реверсивного блока 43 входит в контакт с направляющей криволинейной поверхностью 51, и криволинейная поверхность реверсивного механизма 5 направляет реверсивный блок 43. Реверсивный блок 43 движется горизонтально и поступательно по заданному пути за счет взаимодействия и ограничений между реверсивным механизмом 5 и реверсивным блоком 43. Нагрузка, прикладываемая зубчатым сектором 3 и парой зубчатых реек во время переходной фазы, дополнительно распределяется на внешнюю поверхность направляющего элемента 52 реверсивного механизма 5 и криволинейные поверхности реверсивного блока 43 так, что устройство во время переходного процесса действует плавно, без заедания или остановки. Направляющий механизм 2 поступательного движения согласно настоящему изобретению играет ведущую роль в обеспечении движения реечной рамы 4 в точности поступательным образом в условиях ограничения направляющим механизмом 2 поступательного движения.
Направляющий элемент 52 содержит направляющий вал 512, жестко соединенный с реверсивным механизмом 5, и роликовое колесо 511, установленное на направляющем вале 512. Роликовое колесо 511 направляющего элемента 52 выполнено с возможностью свободного вращения относительно реверсивного механизма 5. При вхождении реверсивного блока 43 в контакт с направляющим элементом 52 трение снижается за счет трения качения.
Для сведения трения к минимуму, между роликовым колесом 511 и направляющим валом 512 расположен подшипник качения.
Пара зубчатых реек представляет собою пару внешних зубчатых реек, и, для приспособления к надежному зацеплению между зубчатым сектором и парой зубчатых реек ось зубчатого сектора 3 и ось главного вала 1 являются смещенными. Ось зубчатого сектора относится к оси передачи, соответствующей зубчатому сектору. Зубчатая рейка на реечной раме 4 представляет собой прямолинейную зубчатую рейку или внешнюю зубчатую рейку, при этом ось зубчатого сектора 3, сопряженного с этой зубчатой рейкой, также соосна или несоосна оси главного вала 1. Предпочтительно, для сопряжения с зубчатым сектором 3 со смещенной осью используется внешняя зубчатая рейка. В сравнении с прямолинейной зубчатой рейкой, внешняя зубчатая рейка имеет следующие преимущества: уменьшение угла зубонарезания зубчатой рейки, находящейся в зацеплении с зубчатым сектором 3 в переходной фазе; улучшение зацепления между зубчатым сектором 3 и зубчатой рейкой для равномерного распределения нагрузки на них, в частности нагрузки на последний зуб; повышение износостойкости зубчатого сектора 3 и зубчатой рейки; и реализация плавного переходного процесса во избежание возникновения в ходе него ударного шума.
Направляющий механизм 2 поступательного движения представляет собой направляющий рельс, и между направляющим рельсом и реечной рамой 4 расположен ролик. Ограничительная конструкция направляющего рельса является простой и компактной, а также выполненной с возможностью точного ограничения. В дополнение, ролик установлен для снижения трения между реечной рамой 4 и направляющим рельсом. В дополнение, ограничительное роликовое колесо 511 и другие способы ограничения являются необязательными.
На левой внешней и правой внешней поверхностях реечной рамы 4, соответственно, расположены два реверсивных блока 43, которые являются симметричными относительно горизонтальной поперечной центральной оси реечной рамы 4. В таком решении устойчивость конструкции повышается за счет симметричного расположения, что обеспечивает возможность устойчивого процесса работы устройства.
Как показано на фиг.12, реверсивный механизм согласно настоящему изобретению может быть расположен симметрично.
В качестве одного из вариантов осуществления конструкции, реверсивный механизм 5 устройства может представлять собой единственный механизм, и реверсивный блок 43, соответственно, может быть расположен на одной стороне.
Первая криволинейная поверхность 431 состоит из переходной криволинейной поверхности 4311 и реверсивной криволинейной поверхности 4312, и при этом реверсивная криволинейная поверхность 4312 представляет собой криволинейную поверхность с профилем в виде дуги окружности, при этом в процессе реверса центр окружности находится на центральной линии главного вала 1. В ходе переходного процесса реверсивный блок 43 ограничен переходной криволинейной поверхностью 4311, что обеспечивает возможность плавного перехода реечной рамы 4 из переходного процесса в процесс реверса во время движения. В процессе реверса реверсивный блок 43 ограничен реверсивной криволинейной поверхностью 4312. Так как реверсивная криволинейная поверхность 4312 представляет собой криволинейную поверхность с профилем в виде дуги окружности, при этом центр окружности находится на центральной линии главного вала 1, реечная рама в процессе реверса остается в некотором положении до завершения процесса реверса и возобновления переходной фазы. При использовании данного способа указанные процессы могут быть соединены без резких переходов для плавной и непрерывной работы устройства.
Как показано на фиг. 10, цилиндровое устройство согласно настоящему изобретению содержит устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, шатуны 6, поршни 7 и корпуса 8 цилиндров. Корпус 8 цилиндра заключает в себе поршень 7. Один конец шатуна 6 соединен с поршнем 7, и другой его конец соединен с реечной рамой 4. На одном конце корпуса 8 цилиндра расположена головка 9 цилиндра. На устройстве преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот расположена крышка 10 головки. Другой конец корпуса 8 цилиндра соединен с крышкой 10 головки. Цилиндровое устройство согласно настоящему изобретению образовано поршнем, цилиндром и другими основными компонентами на основе устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот обладает свойствами высокого КПД передачи, низкого энергопотребления и устойчивой и непрерывной работы. Поэтому замена коленчатого рычажного механизма 6 в известном уровне техники устройством преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот согласно настоящему изобретению с целью передачи значительно повышает КПД цилиндрового устройства и снижает истирание корпуса 8 цилиндра, которое в известном уровне техники вызывается поршнем 7. В данном варианте осуществления между поршнем 7 и реечной рамой 4 расположен только шатун 6, при этом поступательное движение поршня 7 способно передаваться реечной раме 4 посредством шатуна 6, а затем возвратно-поступательное движение реечной рамы 4 преобразуется в непрерывное вращательное движение главного вала 1, выводимое наружу при помощи указанного устройства. В дополнение, при помощи цилиндрового устройства согласно настоящему изобретению, в сравнении с известным уровнем техники, могут быть эффективно использованы полости с обеих сторон поршня 7. В дополнение, боковые усилия, прикладываемые к реечной раме 4 и поршню 7 устройства согласно настоящему изобретению, полностью несет направляющий рельс, что, таким образом, позволяет избежать истирания боковых стенок корпуса 8 цилиндра, которое вызывает поршень 7 в известном уровне техники. Так как базовыми средствами передачи двигателя или компрессора является устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, цилиндровое устройство согласно настоящему изобретению может быть конструктивно выполнено средними специалистами в данной области техники в соответствии с конкретными требованиями как двигатель или компрессор.
Цилиндровое устройство согласно настоящему изобретению может быть собрано в различных формах двигателей и компрессоров, в том числе, без ограничения:
в качестве одного из предпочтительных вариантов осуществления, в цилиндровом устройстве согласно настоящему изобретению шатуны 6, поршни 7, головки 9 цилиндров, крышки 10 головок и корпуса 8 цилиндров расположены парами с обеих сторон реечной рамы 4, действуя как двухпоршневой двигатель или двухпоршневой компрессор.
Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот состоит из множества устройств. Эти устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот выводят мощность через приводной вал или получают через приводной вал входную мощность.
Так как базовыми средствами передачи двигателя или компрессора является устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, цилиндровое устройство согласно настоящему изобретению может быть конструктивно выполнено средними специалистами в данной области техники в соответствии с конкретными требованиями как двигатель или компрессор.
Рациональная комбинация является доступной в соответствии с этими формами.
Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения показаны следующим образом:
в примере 1, показанном на фиг.10, оппозитный двухцилиндровый четырехтактный двигатель содержит устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, шатуны 6, поршни 7 и корпуса 8 цилиндров. Один конец шатуна 6 соединен с поршнем 7, и другой его конец соединен с реечной рамой 4. На одном конце корпуса 8 цилиндра расположена головка 9 цилиндра. На устройстве преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот расположена крышка 10 головки; и другой конец корпуса 8 цилиндра соединен с крышкой 10 головки. Поршень 7 расположен в цилиндре и выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре. Поршень 7 делит цилиндр на переднюю полость переменного объема и заднюю полость переменного объема. Передней полостью называется полость, соответствующая передней поверхности поршня 7. Как показано на фиг. 10, передняя полость регулярно выполняет четырехтактный цикл, упорядоченно состоящий из такта сжатия, рабочего такта, такта выпуска и такта впуска воздуха под контролем отверстия для впуска воздуха и отверстия для выпуска воздуха, которые выполнены на головке 9 цилиндра, за счет возвратно-поступательного движения поршня 7 в комбинации с системой распределения воздуха.
В примере 2, как показано на фиг.11, оппозитный двухцилиндровый двойной двухтактный двигатель содержит устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, шатуны 6, поршни 7 и корпуса 8 цилиндров. Один конец шатуна 6 соединен с поршнем 7, и другой его конец соединен с реечной рамой 4. На одном конце корпуса 8 цилиндра расположена головка 9 цилиндра. На устройстве преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот расположена крышка 10 головки; и другой конец корпуса 8 цилиндра соединен с крышкой 10 головки. Поршень 7 расположен в цилиндре и выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре. Поршень 7 делит цилиндр на переднюю полость переменного объема и заднюю полость переменного объема. Передней полостью называется полость, соответствующая передней поверхности поршня 7, и задней полостью называется полость, соответствующая задней поверхности поршня 7. Как показано на фиг. 11, за счет возвратно-поступательного движения поршня 7 отверстие для впуска воздуха на корпусе 8 цилиндра контролируется юбкой поршня, и отверстие для выпуска воздуха на головке 9 цилиндра контролируется системой распределения воздуха, что обеспечивает возможность выполнения передней полостью такта сжатия, рабочего такта, такта продувки, двухтактного цикла, такта всасывания воздуха задней полости и цикла сжатия, и подачи сжатого воздуха в переднюю полость в процессе продувки через воздушный канал корпуса цилиндра и отверстие для впуска воздуха на корпусе цилиндра.
В примере 3 одноцилиндровый четырехтактный двигатель согласно этому примеру образован путем удаления цилиндра, головки 9 цилиндра, поршня 7 и шатуна 6 с одной стороны оппозитного двухцилиндрового четырехтактного поршневого двигателя из примера 1.
В примере 4 одноцилиндровый двухтактный двигатель согласно этому примеру образован путем удаления цилиндра, головки 9 цилиндра, поршня 7 и шатуна 6 с одной стороны оппозитного двухцилиндрового двойного двухтактного поршневого двигателя из примера 2.
В примере 5, показанном на фиг. 14, используется три устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, в цилиндре поршня на противоположных сторонах, соответственно, расположены два шатуна 6 и два поршня 7 с образованием двухтактного двигателя с оппозитными поршнями и оппозитными цилиндрами (также известного как двигатель ОРОС).
1. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, содержащее главный вал (1), направляющий механизм (2) поступательного движения, зубчатый сектор (3) и реечную раму (4), выполненную с возможностью поступательного движения по направляющему механизму (2) поступательного движения; при этом зубчатый сектор (3) жестко соединен с главным валом (1); на внутренней стенке реечной рамы (4) расположена пара зубчатых реек; и отличающееся тем, что устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот дополнительно содержит реверсивный механизм (5), жестко соединенный с главным валом (1), при этом на реверсивном механизме (5) расположены направляющая криволинейная поверхность (51) и направляющий элемент (52), на реечной раме (4) расположен реверсивный блок (43), и при этом при преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот реверсивный блок (43) может быть совместно ограничен направляющим элементом (52) и направляющей криволинейной поверхностью (51).
2. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по п. 1, отличающееся тем, что, когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии передачи, зубчатый сектор (3) находится в зацеплении с парой зубчатых реек; при этом, когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в переходном состоянии, зубчатый сектор (3) находится в зацеплении с парой зубчатых реек, и при этом реверсивный блок (43) ограничен направляющим элементом (52) и направляющей криволинейной поверхностью (51); и при этом, когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии реверса, зубчатый сектор (3) выведен из зацепления с парой зубчатых реек, и при этом реверсивный блок (43) ограничен направляющим элементом (52) и направляющей криволинейной поверхностью (51).
3. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по п. 2, отличающееся тем, что на реверсивном блоке (43) расположены первая криволинейная поверхность (431) и вторая криволинейная поверхность (432); при этом, когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в переходном состоянии, зубчатый сектор (3) находится в зацеплении с парой зубчатых реек, при этом первая криволинейная поверхность (431) реверсивного блока (43) ограничена внешней поверхностью направляющего элемента (52), и вторая криволинейная поверхность (432) реверсивного блока (43) ограничена направляющей криволинейной поверхностью (51); и при этом, когда устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот находится в состоянии реверса, зубчатый сектор (3) выведен из зацепления с парой зубчатых реек, при этом первая криволинейная поверхность (431) реверсивного блока (43) ограничена внешней поверхностью направляющего элемента (52), и вторая криволинейная поверхность (432) реверсивного блока (43) ограничена направляющей криволинейной поверхностью (51).
4. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по п. 1, отличающееся тем, что направляющий механизм (2) поступательного движения представляет собой направляющий рельс и между направляющим рельсом и реечной рамой (4) расположен ролик.
5. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по п. 1, отличающееся тем, что на левой внешней поверхности и правой внешней поверхности реечной рамы (4) соответственно расположены два реверсивных блока (43), при этом два реверсивных блока являются симметричными относительно горизонтальной поперечной центральной оси реечной рамы (4).
6. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по п. 1, отличающееся тем, что предусмотрен только один реверсивный механизм (5) и реверсивный блок (43) расположен на одной стороне.
7. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что направляющий элемент (52) содержит направляющий вал (512), жестко соединенный с реверсивным механизмом (5), и роликовое колесо (511), установленное на направляющем валу (512).
8. Устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по п. 7, отличающееся тем, что между роликовым колесом (511) и направляющим валом (512) расположен подшипник качения.
9. Цилиндровое устройство, выполненное с возможностью применения устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что цилиндровое устройство содержит устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, шатуны (6), поршни (7) и корпуса (8) цилиндров; при этом корпус (8) цилиндра заключает в себе поршень (7); один конец шатуна (6) соединен с поршнем (7), и другой его конец соединен с реечной рамой (4); на одном конце корпуса (8) цилиндра расположена головка (9) цилиндра; на устройстве преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот расположена крышка (10) головки; и другой конец корпуса (8) цилиндра соединен с крышкой (10) головки.
10. Цилиндровое устройство по п. 9, отличающееся тем, что шатуны (6), поршни (7), головки (9) цилиндров, крышки (10) головок и корпуса (8) цилиндров расположены парами на обеих сторонах реечной рамы (4).
