Использование: машиностроение, преимущественно двигатели внутреннего сгорания с осями симметрии цилиндров, параллельными оси вращения коренного вала. Сущность изобретения: двигатель содержит корпус с по меньшей мере одним цилиндром. На косом кривошипе коренного вала установлена качающаяся шайба, шарнирно связанная с коромыслом, закрепленным на осях в корпусе. Коромысло имеет возможность качания в плоскости, содержащей оси цилиндра и коренного вала. На коромысле размещена направляющая поверхность, выполненная в виде дугообразной поверхности с радиусом, проведенным из оси качания коромысла. Направляющая поверхность взаимодействует с рабочей поверхностью ползуна. Коромысло связано со штоком через эксцентрик. Ползун кинематически связан со штоком. На корпусе может быть выполнена дополнительная направляющая поверхность, а на ползуне - дополнительная рабочая поверхность. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания с осями симметрии цилиндров, параллельными оси вращения коренного вала (с аксиальным расположением цилиндров).
Известен двигатель внутреннего сгорания (ДВС), содержащий корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на осях с возможностью качания относительно последних в плоскости, перпендикулярной оси качания качающейся шайбы, шатун, шарнирно соединенный с поршнем и коромыслом [1] Недостатком известного технического решения является непосредственная связь шатуна с коромыслом, в результате чего происходит перекладка поршня при работе двигателя и возникают значительные боковые нагрузки, действующие через поршень на стенки цилиндра. Кроме того, использование шатуна приводит к наличию неуравновешенных масс в известном двигателе, что приводит к частичной потере мощности и снижению ресурса цилиндропоршневого узла. Наиболее близкой к предлагаемой является поршневая машина, в частности ДВС, содержащая корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, кинематически связанный со штоком и установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на оси с возможностью качания относительно последней в плоскости, содержащей оси цилиндра и коренного вала, эксцентрик, установленный в коромысле и шарнирно связанный со штоком поршня, причем ось симметрии цилиндра параллельна оси вращения коренного вала [2] Однако в известном устройстве опорными направляющими поверхностями, обеспечивающими возвратно-поступательное движение поршней, являются только стенки цилиндра. В результате при вращении эксцентрика возникают значительные силы, прижимающие поршни к стенкам цилиндров и, следовательно, увеличивающие потери на трение в цилиндропоршневом узле. Поэтому наличие эксцентрика, обеспечивающего непосредственную связь штока с коромыслом в устройстве по прототипу, не приводит к значительному уменьшению боковых нагрузок, действующих на поршни и стенки цилиндра со стороны механизма преобразования. Помимо наличия связанных с трением механических потерь в цилиндропоршневом узле это приводит к снижению надежности поршневой машины. Цель изобретения уменьшение потерь на трение, повышение надежности и упрощение механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение вала. Цель достигается тем, что аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с по меньшей мере одним цилиндром, поршень, кинематически связанный со штоком и установленный в цилиндре, коренной вал с косым кривошипом, установленную на последнем качающуюся шайбу, шарнирно связанное с ней коромысло, установленное в корпусе на оси с возможностью качания относительно последней в плоскости, содержащей оси цилиндра и коренного вала, эксцентрик, установленный в коромысле и шарнирно связанный со штоком поршня, причем ось симметрии цилиндра параллельна оси вращения коренного вала, снабжен ползуном, жестко связанный со штоком поршня, а также направляющей поверхностью, выполненной на коромысле с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью ползуна, причем направляющая поверхность выполнена в виде дугообразной поверхности с радиусом, проведенным из оси качания коромысла. Цель может быть достигнута в случае выполнения рабочей поверхности ползуна плоской. Кроме того, двигатель может быть снабжен дополнительной направляющей поверхностью, жестко связанной с корпусом и установленной параллельно оси симметрии цилиндра, а на ползуне выполнена дополнительная рабочая поверхность с возможностью взаимодействия с дополнительной направляющей поверхностью, причем дополнительная рабочая поверхность расположена противоположно рабочей поверхности позлуна. В частном случае дополнительная рабочая поверхность выполнена в виде части выпуклой цилиндрической поверхности, а дополнительная направляющая поверхность в виде части вогнутой цилиндрической поверхности. На фиг. 1 показана схема двигателя; на фиг.2-сечение A-A на фиг.1; на фиг. 3-5 схемы двигателя, с раскладкой возникающих сил, поясняющие принцип работы механизма преобразования на разных стадиях: фиг.3 поршень с верхней мертвой точке (ВМТ), начало рабочего хода;на фиг.4 промежуточное положение поршня при рабочем ходе;на фиг.5 раскладка сил, возникающих на эксцентрике при запуске двигателя. Двигатель содержит корпус 1 с по меньшей мере одним цилиндром 2. В последнем размещен поршень 3, кинематически (в данном случае жестко) связанный со штоком 4. Ось симметрии цилиндра 2 параллельна оси вращения коренного вала 5. На коренном валу 5 установлен косой кривошип 6. Качающаяся шайба 7, установленная на косом кривошипе 6 и через цилиндрические шарниры 8 связана с коромыслом 9. Коромысло закреплено в корпусе 1 на осях 10 с возможностью качания в плоскости, содержащей оси цилиндра 2 и коренного вала 5. В коромысле 9 установлен эксцентрик 11, шарнирно связанный с ползуном 12, который в свою очередь жестко связан со штоком 4 поршня 3. Ползун 12 имеет плоскую рабочую поверхность 13, а коромысло 9 дугообразную направляющую поверхность 14 с радиусом R, проведенным из оси 10 качания коромысла 9 (фиг.3-5). Связь эксцентрика 11 с ползуном 12 осуществляется с помощью пальца 15, установленного в ползуне. Кроме того, на ползуне 12 целесообразно выполнять дополнительную рабочую поверхность 16, например в виде части выпуклой цилиндрической поверхности, которая может контактировать с дополнительной направляющей поверхностью 17 козырька 18, выполненной соответственно в виде части вогнутой цилиндрической поверхности соответствующего радиуса. Козырек 18 жестко связан с корпусом 1. Предлагаемый двигатель работает следующим образом. Под воздействием расширяющихся в цилиндре 2 продуктов сгорания (сила P1 на фиг.3) происходит перемещение поршня 3, который через шток 4, эксцентрик 11, коромысло 9 и качающуюся шайбу 7 передает крутящийся момент коренному валу 5 с косым кривошипом 6. При движении поршня 3 вблизи ВМТ сила P1 направлена через ось эксцентрика 11 и раскладывается на радиальную Z и тангенциальную T составляющие непосредственно на коромысле 9. При отходе поршня 3 от ВМТ ось эксцентрика 11 смещается относительно линии 19 перемещения ползуна 12 и образуется угол Y между силой P1 и линией, проведенной из оси пальца 15 к оси эксцентрика 11 (фиг.4). В результате сила P1 раскладывается на эксцентрике на составляющие Z1 и F1, последняя из которых прижимает рабочую поверхность 13 ползуна 12 к дугообразной направляющей поверхности 14 коромысла 9 и поршень 3 к стенке цилиндра 2 (реакции опоры N1 и N2 соответственно). Поскольку коромысло поворачивается соответственно с движением ползуна, точка их контакта смещается по дугообразной поверхности 14. Во время такта сжатия, когда поршень 3 перемещается к ВМТ под действием коромысла 9, сила, возникающая под действием давления сжимаемого рабочего заряда, раскладывается подобно силе P1, прижимая ползун 12 к направляющей поверхности 14. И в этом случае плоская рабочая поверхность 13 ползуна 12 в своем поступательном движении будет перемещаться по направляющей поверхности 14, прижимаясь к ней. Дополнительная направляющая поверхность 17 козырька 18 воспринимает нагрузку от ползуна 12 (реакция опоры N3) и контактирует с его дополнительной рабочей поверхностью 16 в момент запуска двигателя из положения, когда поршень находится в ВМТ (фиг.5). В этом случае козырек 18 исключает поднятие ползуна 12 под действием силы F2, как составляющей тяги P2 коромысла 9 к нижней мертвой точке. Таким образом в заявляемом устройстве опорная направляющая поверхность для штоков расположена на коромысле механизма преобразования, непосредственно вблизи эксцентрика, в отличие от устройства по прототипу, где опорной поверхностью поршня является зеркало цилиндра. В результате того, что расстояние от оси пальца эксцентрика до точки опоры на коромысле в заявляемой поршневой машине мало, относительно расстояния до точки опоры на зеркале цилиндра, цилиндропоршневая группа практически разгружена от боковых нагрузок. Кроме того,использование связанной с коромыслом подвижной дугообразной направляющей поверхности позволило обеспечить строгое возвратно-поступательное движение штока. В результате существенно снижены механические потери, повышен ресурс и надежность механизма преобразования и цилиндропоршневого узла за счет переноса основной нагрузки от силы, действующей в паре поршень цилиндр (причем эта пара работает при больших относительных скоростях), на пару ползун-коромысло, относительные скорости которых значительно меньше.www.findpatent.ru
Двигатель может быть использован в транспортных энергетических установках. В блоке цилиндров устанавливают встречно движущиеся поршни с шатунами, шарнирно связанные с качающимися шайбами. Наклонные шайбы установлены на полом промежуточном валу и через конические зубчатые венцы связаны с качающимися шайбами. Каждый промежуточный вал связан с приводным валом через цилиндрические зубчатые передачи. А каждая качающаяся шайба связана с приводным валом через коническую и цилиндрическую зубчатые передачи. Это увеличивает нагрузочную способность двигателя при одновременном повышении надежности, компактности и уравновешенности. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к транспортным энергетическим установкам с поршневыми двигателями внутреннего сгорания.
Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий, по крайней мере, два поршня, размещенные в цилиндрах, при этом каждый поршень кинематически, посредством, например, кривошипно-шатунного механизма связан с соответствующим выходным валом. Серповидные торцевые поверхности цилиндров содержат клапаны газораспределения, обеспечивающие газообмен в камере сгорания, размещенной в цилиндрах между поршнями. Клапаны непосредственно связаны с кулачками, имеющими кинематический привод посредством, например, шестерен от вала. [1] Недостатком данной конструкции является сложность создания остова двигателя, что снижает нагрузочную способность машины. Известен также аксиально-поршневой двигатель [2] с переменной степенью сжатия, содержащий картер, блок цилиндров, поршни с шатунами, установленные в блоке цилиндров, цилиндрический приводной вал, на котором установлена с возможностью осевого перемещения наклонная шайба, качающуюся шайбу, которая установлена на наклонной шайбе с возможностью вращения вокруг ее оси, при этом качающаяся шайба связана с шатунами, а также через коническую и цилиндрическую зубчатые передачи эксцентрично связана с картером, при этом элементом сопряжения наклонной шайбы и приводного вала является шлицевое соединение, а приводной вал имеет опорный участок, который содержит элементы механизма изменения степени сжатия. Недостатком данного двигателя является наличие сил от действия давления газов в цилиндрах, воздействующих через опорный участок приводного вала на картер, что приводит к силовому нагружению картера, блока цилиндров и механическим потерям на трение в подшипниках опорного участка, а также необходимость уравновешивания инерционных сил, возникающих при движении поршней, шатунов и качающейся шайбы, при этом наличие эксцентричной связи между качающейся шайбой и картером приводит к появлению соответствующих центробежных сил, также требующих уравновешивания. Задачей изобретения является увеличение нагрузочной способности двигателя при одновременном повышении надежности, компактности и уравновешенности. Поставленная задача решается за счет того, что аксиально-поршневой двигатель, содержащий блок цилиндров, поршни с шатунами, установленные в блоке цилиндров, цилиндрический приводной вал, наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами, дополнительно содержит в каждом цилиндре встречно расположенный поршень с шатуном, по меньшей мере одну дополнительную наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами встречно расположенных поршней, не менее одного полого промежуточного вала, причем наклонные шайбы установлены по две на каждом полом промежуточном валу, который связан с приводным валом через цилиндрические зубчатые передачи, а каждая качающаяся шайба связана с приводным валом через коническую и цилиндрическую зубчатую передачи. Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена полуконструктивная схема заявляемого устройства, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1 Аксиально-поршневой двигатель содержит блок цилиндров 1, содержащий поршни 2, которые с помощью шатунов 3 шарнирно связаны с качающимися шайбами 4,5, имеющими конический зубчатый венец, которые установлены на наклонные шайбы 6,7 соответственно и поджаты к ним обоймами 8. Наклонные шайбы 6,7 установлены на полом промежуточном валу 9, а на них установлены с возможностью вращения в подшипниках зубчатые колеса 10,11, имеющие конический и цилиндрический зубчатые венцы. Причем конические зубчатые венцы колес 10,11 находятся в зацеплении с коническими зубчатыми венцами качающихся шайб 4,5 соответственно и образуют конические зубчатые передачи, а цилиндрические зубчатые венцы колес 10,11 находятся в зацеплении с цилиндрическими зубчатыми колесами соответственно 12,13, расположенными на приводном валу 14, и образуют цилиндрические зубчатые передачи. На приводном валу 14 также установлено цилиндрическое зубчатое колесо 15, которое через зубчатое колесо 16 находится в зацеплении с зубчатым колесом 17, посаженным на полый промежуточный вал 9. Заявляемая конструкция позволяет разместить внутри полого промежуточного вала 9 с возможностью свободного вращения вал 18 газовой турбины с расположенными на нем турбинным колесом 19 и, например, насосным колесом 20, при этом вал 16 выполняет также функции торсиона. Работа аксиально-поршневого двигателя осуществляется следующим образом. Расширяющийся в цилиндрах продукт сгорания топлива воздействует на поршни 2, перемещая их в противоположные стороны, при этом поршни 2 через шатуны 3 передают усилие качающимся шайбам 4,5, которые, воздействуя на наклонные шайбы 6,7, соответственно приводят во вращение полый промежуточный вал 9, при этом часть энергии расширяющихся газов передается промежуточному валу 9 и далее через цилиндрические зубчатые передачи, образованные зацеплением шестерен 17,16,15, передается приводному валу 14. Оставшаяся часть энергии расширяющихся газов передается приводному валу 14 через конические зубчатые передачи, образованные зацеплением зубчатых венцов качающихся шайб 4,5 с коническими зубчатыми венцами колес 10,11 соответственно, и далее через цилиндрические зубчатые передачи, образованные зацеплением цилиндрических зубчатых венцов колес 10,11 с зубчатыми колесами 12,13 соответственно. При этом качающиеся шайбы 4,5 удерживаются от проворота относительно блока цилиндров 1 за счет их двойной кинематической связи с приводным валом 14. При наличии газотурбинной части в процессе выпуска продукты сгорания топлива воздействуют на турбинное колесо 19, при этом кинетическая энергия газов превращается в механическую и через вал 18 передается, например, насосному колесу 20, осуществляющему наддув воздуха в цилиндры двигателя. Аксиально-поршневой двигатель заявляемой конструкции обладает в сравнении с прототипом большей нагрузочной способностью, лучшим показателем отношения объема и массы двигателя к мощности, а также повышенной надежностью, компактностью и полной динамической уравновешенностью. Источники информации: 1. Патент РФ N1389351, М.кл. F 02 В 25/8 2. Положительное решение о выдачи свидетельства на полезную модель по з. N 98121547/20 (023780) от 30.11.98 г.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2www.findpatent.ru
Полезная модель относится к поршневым машинам с цилиндрами, расположенными параллельно валу, таким, как аксиально-поршневые двигатели внутреннего сгорания, насосы, гидро- пневморомотора и т.п. Технический результат: передача реактивного крутящего момента на корпус двигателя через поршни или через крейтскопфные механизмы поршней. Аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 1, размещенный в нем вал с косым кривошипом 2 и надетой на него втулкой 3. Поршень 5 соединен со штоком 6 при помощи поршневых пальцев 7. Шайбы, закрепленные в поршне 5, исключают поперечное перемещение пальцев 7. Один из штоков 6 соединен со втулкой неподвижно, остальные - шарнирно, например, осью 9. В момент рабочего хода давление газов действует на поршень 5 и через поршневой палец 7 передает усилие на поршневой шток 6, который действует через втулку 3 на косой кривошип 2, создавая крутящий момент на валу 3.
Полезная модель относится к поршневым машинам с цилиндрами, расположенными параллельно валу, а именно, к аксиально-поршневым двигателям внутреннего сгорания, и могут быть использованы в качестве насоса, гидро- пневморомотора и т.п..
Из уровня техники известны аксиально-поршневые двигатели с параллельным расположением цилиндров и вала с косым кривошипом.
Так, в патенте США 
5027756, МПК F 02 B 45/26, НПК 123/58 R, дата публикации 02.07.1991 г., [1], представлен аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, размещенный в нем коленвал с косым кривошипом и установленной на нем втулкой, цилиндры с поршнями, расположенные параллельно оси вала, соединенного с корпусом посредством подшипниковых опор. Каждый шток соединяется с поршневым пальцем с возможностью углового перемещения относительно оси, перпендикулярной оси поршня. Поршневые штоки жестко соединены с наклонной шайбой, установленной на косом кривошипе, в результате чего при вращении косого коленвала поршневые штоки двигаются по траектории, близкой к «восьмерке». Это делает затруднительным передачу реактивного крутящего момента на корпус двигателя, что является недостатком двигателя, представленного и принятого за наиболее близкий аналог изобретения.
Решаемой технической задачей является передача реактивного крутящего момента на корпус двигателя через поршни или через крейтскопфные механизмы поршней.
Суть полезной модели заключается в следующем.
Технический результат достигается тем, что в аксиально-поршневом двигателе внутреннего сгорания, содержащем корпус, размещенные в нем коленвал с косым кривошипом и установленной на последнем втулкой и цилиндры с поршнями, оси которых параллельны оси коленвала, а втулка соединена со штоками, кинематически связанными с поршнями, согласно изобретению соединение втулки со штоками выполнено подвижным с возможностью углового перемещения штока вокруг оси втулки или оси, параллельной оси втулки, и один или два противолежащих штока могут быть соединены со втулкой неподвижно.
Кроме того, штоки связаны с поршнями посредством крейтскопфных механизмов, каждый из которых состоит из штока, соединяющего поршни и проходящего через втулки, соединенные с корпусом, разгружая тем самым поршни от боковых усилий.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена кинематическая схема аксиально-поршневого двигателя.
На фиг.2 представлена кинематическая схема аксиально-поршневого двигателя, оснащенного крейтскопфным механизмом.
На фиг.3 показан разрез А-А на фиг.1.
На фиг.4 показан вид на втулку сбоку.
На фиг.5 показан разрез Б-Б на фиг.4.
Аксиально-поршневой двигатель устроен следующим образом. Аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 1, размещенный в нем вал (коленвал) с косым кривошипом 2 и надетой на него втулкой 3. Поршни 5 кинематически связаны со штоками 6 при помощи поршневых пальцев 7. Шайбы 8, закрепленные в поршне 5, исключают поперечное перемещение пальцев 7. При выполнении двигателя восьмицилиндровым семь штоков 6 соединяются со втулкой 3 шарнирно, например, посредством осей 9, параллельных оси втулки 3, или при помощи любого другого устройства, обеспечивающего возможность поворота штоков 6 вокруг оси втулки или осей, параллельных оси втулки, и один шток 6 соединяют со втулкой 3 жестко. С втулкой 3 могут быть жестко соединены два противолежащих штока 6. Можно также все штоки 6 соединить с втулкой 3 подвижно.
Для разгрузки поршней 5 от боковых усилий может применяться крейтскопфный механизм, в котором пара поршней 5 соединена штоком 10, проходящим через закрепленные в корпусе 1 втулки 11.
Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом. В момент рабочего хода давление газов действует на поршень 5 и поршневой палец 7, передавая усилие на шток 6, который действует через втулку 3 на косой кривошип 2, создавая крутящий момент на валу.
Степень раскрытия устройства двигателя, представленная в описании изобретения, достаточна для разработки и изготовления двигателя на любом специализированном предприятии. Изготовленная действующая модель двигателя подтвердила работоспособность представленной кинематической схемы.
1. Аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус, размещенные в нем коленчатый вал с косым кривошипом и установленной на последнем втулкой и цилиндры с поршнями, оси которых параллельны оси коленчатого вала, а втулка соединена со штоками, кинематически связанными с поршнями, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть соединений втулки со штоками выполнены подвижными с возможностью углового перемещения штока вокруг оси втулки или оси, параллельной оси втулки.
2. Аксиально-поршневой двигатель по п.1, отличающийся тем, что штоки связаны с поршнями посредством крейцкопфных механизмов, каждый из которых состоит из штока, соединяющего поршни и проходящего через втулки, соединенные с корпусом, разгружая тем самым поршни от боковых усилий.
poleznayamodel.ru
Изобретение позволяет повысить компактность аксиально-поршневого двигателя внутреннего сгорания и надежность его работы . Указанная цель достигается за счет того, что в аксиально поршневом двигателе, содержащем неподвижный блок цилиндров , выходной вал, шестеренный масляный насос с ведущей шестерней, закрепленной на выходном валу и клапанный механизм газораспределения с приводом от кулачковой шайбы, опирающейся на цилиндрическую втулку, расположенную в торцовой части корпуса двигателя, и имеющей зубчатый венец с внутренними зубьями, зацепленными с промежуточным зубчатым колесом, последнее закреплено на валу ведомой шестерни масляного насоса, а внутри цилиндрической втулки перед масляным насосом расположен подшипник качения для опоры переднего конца выходного вала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
00 4
СО ф
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4445331/06 (22) 21.06.88 (46) 15.10.92. Бюл. ¹ 38 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (72) Ю.А.Романчев, В.Ф.Кутенев, М.А.Зленко, С.С.Истомин и Б.В.Квасников (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 591597, кл. F 01 L 1/04, 1976. (54) АКСИАЛЬНО-ПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение позволяет повысить компактность аксиально-поршневого двигателя внутреннего сгорания и надежность его работы. Указанная цель достигается за счет
Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к аксиально-поршневым двигателям внутреннего сгорания.
Целью изобретения является повышение компактности аксиально-поршнев.-"; о двигателя и надежности его работы.
На фиг.1 показан продольный разрез аксиально-поршневого двигателя; на фиг.2 представлена в разрезе торцовая часть двигателя со стороны расположения газораспределительного механизма; на фиг.3 представлен вид на механизм газораспределения с торца двигателя.
Аксиально-поршневой двигатель внутреннего сгорания содержит выходной вал 1, установленный в опорных подшипниках 2, неподвижный блок цилиндров 3, оси кото„, Б1 „„1768784 А1 (я)5 F 02 В 75/26, F 01 L 1/04 того, что в аксиально поршневом двигателе, содержащем неподвижный блок цилиндров, выходной вал, шестеренный масляный насос с ведущей шестерней, закрепленной на выходном валу и клапанный механизм газораспределения с приводом от кулачковой шайбы, опирающейся на цилиндриче.скую втулку, расположенную в торцовой части корпуса двигателя, и имеющей зубчатый венец с внутренними зубьями, зацепленными с промежуточным зубчатым колесом, последнее закрейлено на валу ведомой шестерни масляного насоса, а внутри цилиндрической втулки перед масляным насосом расположен подшипник качения для опоры переднего конца выходного вала. 1 з,п. ф-лы, 3 ил. рых параллельны и расположены на одинаковом расстоянии от оси вала. B торцовую часть корпуса двигателя встроен шестеренный масляный насос, ведущая шестерня 4 которого закреплена на валу двигателя, а ведомая шестерня 5 установлена на промежуточном валу 6. Газораспределительный механизм двигателя содержит кулачковую шайбу 7 привода клапанов 8, связанную при помощи зубчатого венца 9 с внутренним зацеплением с зубчатым колесом 10, установленным на промежуточном валу 6. Вал 6 установлен в подшипниках, расположенных в расточке втулки 11 и крышке масляного насоса.
Цилиндрическая втулка 11 прикреплена к переднему торцу корпуса двигателя, На нее при помощи тел качения 12 опирается
1768784 кулачковая шайба 7. Внутри втулки 11 размещен один из опорных подшипников 2 вала двигателя.
Внутри цилиндрической втулки 11 имеется также нагнетательная полость 12 масляного насоса, в которой находится фигурная шайба 14. Через шайбу 14 масло подается в масляную магистраль 15, выполненную внутри вала 1.
Клапаны 8 газораспределительного механизма приводятся от кулачковой шайбы 7 через ролики 16, закрепленные втолкателях
17, и коромысла 18. Толкатели 17 закреплены на осях 19, параллелы.ых оси выходного вала.
При работе двигателя выходной вал приводит в действие шестеренчатый масляный насос и через вал 6, зубчатое колесо 10 и зубчатый венец 9 — кулачковую шайбу 7.
Масляный насос подает смазочную жидкость из полости 13 в масляную магистраль
15, Кулачковая шайба вращается в направлении, противоположном направлению вращения коленчатого вала с частотой вращения, меньшей чем частота вращения. коленчатого вала, Кулачковые выступы на шайбе 7 через ролики, толкатели и коромысла воздействуют на клапаны 8.
Размещение внутри цилиндрической втулки в торцовой части двигателя перед масляным насосом подшипника качения для опоры переднего конца выходного вала и расположение зубчатого колеса для привода кулачковой шайбы на валу ведомой шестерни масляного насоса, благодаря уменьшению деформации выходного вала обеспечивает улучшение условий работы шестерен масляного насоса и двигателя в целом, При этом шестерни масляного насоса служат не только для нагнетания смазочной жидкости к трущимся парам двигателя, но и для привода механизма газораспределения. Таким образом, предлагаемое вы5 полнение аксиально-поршневого двигателя позволяет повысить его компактность, а также обеспечить высокую надежность его работы.
10 Формула изобретения
1. Аксиально-поршневой двигатель, внутреннего сгорания, содержащий выходной вал, установленный в опорных подшипниках, неподвижный блок цилиндров, 15 встроенный в торцовую часть корпуса двигателя, шестеренный масляный насос с ведущей шестерней, установленной на выходном валу, и ведомой шестерней, закрепленной на промежуточном валу, и газо20 распределительный механизм, имеющий кулачковую шайбу привода клапанов, связанную с выходным валом через зубчатый венец внутреннего зацепления и промежуточное зубчатое колесо, отличающийся
25 тем, что, с целью повышения компактности двигателя и надежности его работы, промежуточное зубчатое колесо привода кулачковой шайбы установлено на промежуточном валу ведомой шестерни масляного насоса, 30 внутри корпуса соосно с валом двигателя дополнительно установлена цилиндрическая втулка, на внешней поверхности которой установлена кулачковая шайба, а внутри втулки размещен один из опорных подшип35 ников вала двигателя.
2. Двигатель по п,1, отличающийся гем, что опорный подшипник, размещенный во втулке, выполнен в виде подшипника качения.
1768784
"768784
1768784
Составитель М, Горохов
Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор С. Пекарь
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 3629 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
www.findpatent.ru
Аксиально-поршневой двигатель может быть использован в качестве привода горных машин, таких, как погрузочные и погрузочно-доставочные машины, буровые станки и лебедки, проходческие и другие машины. Двигатель содержит корпус, в котором параллельно оси ротора выполнены цилиндрические полости, в которых размещены поршни двухстороннего действия, взаимодействующие с волнообразным кулачком ротора. В роторе выполнена система каналов и окон, обеспечивающих впуск и выпуск сжатого газа в камеры цилиндров. Окна ротора имеют противоположное смещение, обеспечивающее равномерное открытие и закрытие камер цилиндрических полостей, которые на конечном участке перемещения поршней при совершении рабочего хода и на начальном при совершении обратного хода соединены с атмосферой через систему дренажных отверстий корпуса. Смещение окон ротора для подачи сжатого газа в рабочие камеры цилиндрических полостей выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в указанные камеры при угловом перемещении ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня. Повышаются технико-экономические показатели работы двигателя, увеличивается мощность без изменения габаритных размеров, снижается уровень шума и трудоемкость изготовления. 9 ил.
Изобретение относится к поршневым двигателям с осями цилиндров, параллельными к оси коренного вала, предназначено для преобразования энергии сжатого газа в механическую работу и может быть использовано в качестве привода горных машин, таких как погрузочные и погрузочно-доставочные машины, буровые станки и лебедки, проходческие и другие машины.
Известна аксиально-поршневая гидро- или пневмомашина двойного действия, поршни которой взаимодействуют с кулачком-копиром ротора и расположены в цилиндрах, оси которых параллельны оси вращения ротора [1]. По сравнению с радиально-поршневыми двигателями известная машина имеет меньшую удельную металлоемкость, повышенную мощность. Известен аксиально-поршневой пневматический двигатель [2], в котором поршни помещены в цилиндрах, расположенных параллельно валу двигателя и на равном от него расстоянии. Внутри каждого поршня размещен каток, который взаимодействует с торцевой поверхностью волнообразного кулачка, расположенного на валу двигателя. Волнообразный кулачок предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение вала. Распределение рабочего тела - сжатого воздуха, подвод и отвод его от цилиндров осуществляется через систему распределения, представляющую собой совокупность каналов, выполненных в валу и корпусе двигателя. Известный аксиально-поршневой пневматический двигатель по сравнению с радиально-поршневыми имеет меньшие габаритные и весовые показатели, однако возможности увеличения его мощности при неизменных габаритах исчерпаны не до конца. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявленной конструкции двигателя является аксиально-поршневой двигатель [3, 4, 5, 6] , содержащий корпус, в котором расположены поршни двухстороннего действия и размещен ротор-распределитель. В корпусе выполнены отверстия для подвода и отвода сжатого воздуха от ротора-распределителя. В роторе-распределителе параллельно его оси расположены продольные каналы, а в зоне питания выполнены проточки. Продольные каналы объединены в две группы в чередующемся порядке при помощи радиальных каналов. Продольные каналы снабжены окнами для подвода воздуха к поршням и окнами для отвода воздуха из запоршневых камер. Эти окна имеют противоположное смещение и обеспечивают синхронное открытие и закрытие рабочих и запоршневых камер. В этом двигателе за счет радиальных каналов, соединяющих продольные каналы для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей и продольные каналы для отвода отработанного сжатого воздуха из запоршневых камер цилиндрических полостей, в работе участвуют все продольные каналы. Благодаря этому в момент, когда поршень совершает рабочий ход, обеспечивается максимальный подвод рабочей среды в рабочие камеры, и энергия сжатого воздуха используется более полно на совершение работы, а не на преодоление сопротивления при перемещении по малому сечению каналов. Однако указанное усовершенствование двигателя не может значительно увеличить коэффициент полезного действия, а синхронное открытие канала подачи сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей и отвода из запоршневых камер этих полостей не отвечает рациональному распределению энергии сжатого воздуха для ее преобразования в механическую работу двигателя. Изобретение решает задачу повышения технико-экономических показателей работы двигателя, увеличения его мощности без изменения габаритных размеров, снижения уровня шума и трудоемкости изготовления. Технический результат, получаемый при использовании изобретения, состоит в рациональном использовании сжатого воздуха, заключающемся в том, что сжатый воздух подают в рабочие камеры цилиндрических полостей только в момент наибольшего коэффициента полезного действия преобразования поступательного перемещения поршней во вращательное движение вала двигателя и отсекают, когда указанный коэффициент очень мал или равен нулю. Указанный технический результат получают за счет того, что в известном аксиально-поршневом двигателе, содержащем корпус, в котором на равном расстоянии от оси ротора и параллельно ей выполнены цилиндрические полости, в каждой из которых с образованием рабочей и запоршневой камер размещен поршень двухстороннего действия, внутри которого установлен по меньшей мере один каток с возможностью взаимодействия с волнообразным кулачком, закрепленным на роторе, в котором выполнены две изолированные друг от друга системы продольных каналов, одна - для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей, другая - для отвода из запоршневых камер, каждая система соединена с соответствующей зоной подвода и отвода сжатого воздуха, а каждый продольный канал ротора по обе стороны от волнообразного кулачка имеет окна для подвода и отвода сжатого воздуха соответственно в рабочие и из запоршневых камер цилиндрических полостей, причем указанные окна имеют противоположное смещение, окна для подвода и отвода сжатого воздуха в камеры и из камер каждой цилиндрической полости выполнены с угловым смещением относительно друг друга и с возможностью разновременного открытия и закрытия указанных камер, камеры цилиндрических полостей на конечном участке перемещения поршней при совершении рабочего хода и на начальном - при совершении обратного хода, соответствующем
10o углового перемещения ротора относительно нижней мертвой точки поршня, соединены с атмосферой через системы дренажных каналов, выполненных в корпусе, а смещение окон ротора для подачи сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в указанные камеры при угловом перемещении ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня. Указанные существенные отличительные признаки двигателя в совокупности с общими известными признаками прототипа позволят повысить кпд преобразования поступательного перемещения поршней во вращательное ротора, снизить уровень шума при работе двигателя, т.к. в конце рабочего хода поршней в рабочие камеры не подается сжатый воздух и они соединены в этот момент через систему дополнительных дренажных каналов с атмосферой. Это же соединение на начальном участке перемещения поршня в исходное положение обеспечит меньшее сопротивление при совершении рабочего хода на момент, когда запоршневая камера становится рабочей и в нее поступает сжатый воздух. Принципиальная схема данного двигателя представлена на чертежах, где на: фиг.1 показан продольный разрез двигателя по линии VII-VI фиг.2; фиг.2 - разрез двигателя по линии I-I фиг.1; фиг.3 - продольный разрез ротора двигателя по линии II-II фиг.2; фиг.4 - поперечное сечение ротора двигателя по линии III-III фиг.3; фиг.5 - поперечное сечение ротора двигателя по линии IV-IV фиг.3: фиг.6 - поперечное сечение ротора двигателя по линии V-V фиг.3; фиг.7 - поперечное сечение ротора двигателя по линии VI-VI фиг.3; фиг. 8 - совмещение поперечных сечений ротора двигателя по линиям V-V и VI-VI у прототипа; фиг. 9 - совмещение поперечных сечений ротора двигателя по линиям V-V и VI-VI у заявленного двигателя. Аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 1, в котором на равном расстоянии от оси ротора 2 и параллельно ей выполнены цилиндрические полости 3, в каждой из которых с образованием рабочей 4 и запоршневой 5 камер размещен поршень 6 двухстороннего действия, внутри которого установлены на осях 7 катки 8 с возможностью взаимодействия с волнообразным кулачком 9, закрепленным на роторе 2, в котором выполнены две изолированные друг от друга системы продольных каналов: одна 10 - для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры 4 цилиндрических полостей 3, а другая 11 - для его отвода из запоршневых камер 5. Каждая система 10 и 11 соединена с соответствующей зоной подвода 12 и отвода 13 сжатого воздуха. Зоны образованы кольцевыми проточками 14 и 15, выполненными на роторе по обеим сторонам волнообразного кулачка 9 и поверхностью цилиндрической полости 16, в которой размещен ротор 2 двигателя. В корпусе 1 выполнены отверстие 17 для подвода сжатого воздуха и отверстие 18 для отвода отработанного воздуха. Зоны подвода 12 и отвода 13 сжатого воздуха соединены с соответствующим отверстием 17 и 18 корпуса 1, а через окна 19 и 20 - с продольными каналами 10 и 11 систем подвода и отвода воздуха. Поршни 6 имеют вырезы 21. Катки 8 поршней 6 находятся в контакте с направляющими поверхностями 22 волнообразного кулачка 9, волны которого входят в вырезы 21 поршней 6. Для прохода волн кулачка 9 при вращении ротора 2 в корпусе 1 выполнены пазы 23. Для впуска сжатого воздуха в рабочие камеры 4 в корпусе 1 выполнены окна 24. При обратном ходе поршня 6 окна 24 служат для выпуска отработанного воздуха из камер 4. Для выпуска отработанного воздуха из запоршневой камеры 5 в корпусе 1 выполнены окна 25. При обратном ходе поршня 6 окна 25 служат для впуска сжатого воздуха в камеру 5. Каждый продольный канал 10 и 11 ротора 2 по обеим сторонам от волнообразного кулачка 9 имеет окна 26 для подвода сжатого воздуха через окно 24 корпуса 1 в рабочие камеры 4 и окна 27 для отвода отработанного воздуха из запоршневой камеры 5 через окна 25 корпуса 1. Окна 26 и 27 ротора 2 по обеим сторонам волнообразного кулачка 9 имеют противоположное смещение, т.е. при впуске сжатого воздуха в рабочую камеру 4 цилиндрической полости 3 окно 26 соединено с продольным каналом 10 системы подвода, а запоршневая камера 5 в этот момент соединена с продольным каналом 11 системы отвода отработанного воздуха. В прототипе расположение окон 26 и 27 выполнено таким образом, что происходит синхронно впуск сжатого воздуха в рабочую камеру 4 и выпуск отработанного воздуха из запоршневой камеры 5. В заявленном двигателе указанные окна имеют угловое смещение относительно друг друга, что обеспечивает возможность разновременного открытия и закрытия указанных камер. Расчетами, выполненными для трехволнового кулачка 9, определена оптимальная величина углового смещения окон, которая составила 10o. На конечном участке перемещения поршней 6 при совершении рабочего хода и на начальном - при совершении обратного хода, камеры цилиндрической полости 3 соединены с атмосферой через систему дренажных каналов 28 и 29 корпуса 1. На указанных участках в рабочую камеру 4 уже прекращается подача сжатого воздуха, а отвод отработанного воздуха осуществляется через указанную систему дренажных каналов, минуя основную систему отвода отработанного воздуха двигателя. Указанные перемещения поршня 6 соответствуют величине углового перемещения ротора относительно нижней мертвой точки поршня 10o. Смещение окон 26 и 27 ротора 2 выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в камеры 4 и 5 цилиндрических полостей 3 при угловом повороте ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня 6. Продольные каналы 10 системы подвода сжатого воздуха могут быть соединены между собой радиальными каналами 30 в районе окон 19 и 26, а продольные каналы 11 системы отвода отработанного воздуха - радиальными каналами 31 в районе окон 20 и 27. Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом. Через отверстие 17 (фиг.1) сжатый воздух поступает в зону подвода 12, а из нее через окна 19 в продольные каналы 10, по которым поступает через окна 26 и 24 в рабочую камеру 4 цилиндрической полости 3. Под действием сжатого воздуха поршень 6 начинает рабочий ход от верхней мертвой точки влево (по чертежу). Усилие поршня 6 через каток 8 передается на направляющую торцевую поверхность 22 кулачка 9 и, благодаря криволинейности поверхности 22, заставляет кулачок 9, а следовательно, и ротор 2 совершать поворот. Запоршневая камера 5 на начальном этапе обратного хода, соответствующем угловому повороту ротора 2 на 10o, соединена с атмосферой через систему дренажных каналов 28 и 29 и оказывает минимальное сопротивление перемещению поршня 6 под действием усилия, развиваемого в рабочей камере 4. На остальном этапе обратного хода запоршневая камера отсекается от системы дренажных отверстий и выпуск отработанного воздуха из нее осуществляется через систему отвода, т.е. окна 25, 27, продольные каналы 11, окна 20 и отверстия 18. При повороте ротора 2 на 50o происходит закрытие окон 24 и сжатый воздух в рабочую камеру 4 не поступает. Этот момент соответствует положению катка 8 на участке торцевой поверхности 22 кулачка 9 с минимальной крутизной, при которой осевое усилие поршня 6 преобразуется в усилие на вращение ротора с минимальным кпд, а в нижней мертвой точке поршня 6 это преобразование вообще равно нулю. После отсечки сжатого воздуха от рабочей камеры 4 происходит подготовка этой камеры к совершению следующего этапа - холостого хода. Для этого указанная камера через систему дренажных каналов 28 и 29 соединяется с атмосферой и происходит сброс давления в камере. В прототипе сжатый воздух подается в камеру до конца рабочего хода, что не отвечает условию рационального использования энергии сжатого воздуха. При повороте ротора 2 на угол 60o камеры 4 и 5 меняются местами. Камера 5 становится рабочей, а камера 4 - запоршневой, при этом они соединяются с соответствующими окнами подвода и отвода воздуха. На начальном участке холостого хода поршня 6 запоршневая камера 5 через систему дренажных отверстий 28 и 29 также соединена с атмосферой. Перемена направления вращения ротора 2 осуществляется путем присоединения подвода сжатого воздуха к отверстию 18 вместо отверстия 17. Указанные существенные отличительные признаки совместно с существенными признаками прототипа, общими с данным двигателем, обеспечат решение поставленной задачи. Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР 211324, 08.02.1968. 2. Патент Франции 1132697, 14.03.1957. 3. Авторское свидетельство СССР 477250, 15.07.1975(прототип). 4. Патент Франции 2259231, 25.06.1976. 5. Патент ФРГ 2361175, 27.11.1980. 6. Патент Швеции 7316801-5, 04.11.1974.Формула изобретения
Аксиально-поршневый двигатель, содержащий корпус, в котором на равном расстоянии от оси ротора и параллельно ей выполнены цилиндрические полости, в каждой из которых с образованием рабочей и запоршневой камер размещен поршень двухстороннего действия, внутри которого установлен по меньшей мере один каток с возможностью взаимодействия с волнообразным кулачком, закрепленным на роторе, в котором выполнены две изолированные друг от друга системы продольных каналов: одна для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей, а другая для его отвода из запоршневых камер, каждая система соединена с соответствующей зоной подвода и отвода сжатого воздуха, а каждый продольный канал ротора по обе стороны от волнообразного кулачка имеет окна для подвода и отвода сжатого воздуха соответственно в рабочие и из запоршневых камер цилиндрических полостей, причем указанные окна имеют противоположное смещение, отличающийся тем, что окна для подвода и отвода сжатого воздуха в камеры и из камер каждой цилиндрической полости выполнены с угловым смещением относительно друг друга и с возможностью разновременного открытия и закрытия указанных камер, камеры цилиндрических полостей на конечном участке перемещения поршней при совершении рабочего хода и на начальном при совершении обратного хода, соответствующем10o углового перемещения ротора относительно нижней мертвой точки поршня, соединены с атмосферой через систему дренажных каналов, выполненных в корпусе, минуя систему отвода сжатого воздуха, а смещение окон ротора для подвода сжатого воздуха в рабочие камеры цилиндрических полостей выполнено из условия прекращения подачи сжатого воздуха в указанные камеры при угловом повороте ротора на 50o относительно верхней мертвой точки поршня.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9www.findpatent.ru
Изобретение относится к двигателестроению. Технический результат заключается в возможности создания аксиально-поршневого двигателя, отличающегося повышенной надежностью и малыми габаритами, в котором в процессе работы изменяется давление свежего заряда. Согласно изобретению двигатель содержит блок цилиндров с цилиндрами рабочей секции и с цилиндрами компрессорной секции. В блоке цилиндров установлен с возможностью вращения в подшипниковых опорах коленчатый вал с кривошипом. Расположенные в цилиндрах попарно поршни рабочей секции и поршни компрессорной секции для предотвращения осевого разворота имеют некруглую форму, например овальную. Поршни связаны штоками через сферические шарниры с рычагами наклонной шайбы, в которой соосно с ней выполнено отверстие, с обеих сторон которого симметрично расположены подшипниковые опоры, соединяющие наклонную шайбу с кривошипом. В корпусе на двух противоположно расположенных цапфах шарнирно установлена крестовина, а наклонная шайба выполнена с возможностью качания на двух противоположно расположенных цапфах, которые установлены шарнирно в крестовине. При этом двигатель дополнительно содержит компрессор с электроприводом от системы электрооборудования, включаемый для создания давления в ресивере перед запуском двигателя и при необходимости повышения степени сжатия. Кроме того, выход компрессорной секции и выход компрессора через воздушный ресивер подключены к входам впускных клапанов головки цилиндров рабочей секции. 2 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к аксиально-поршневым двигателям внутреннего сгорания с осями цилиндров, расположенных в одной плоскости с осью ведущего вала, и с качающейся наклонной шайбой.
Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий блок цилиндров, поршни с шатунами, установленные в блоке цилиндров, ведущий вал, наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами, дополнительные в каждом цилиндре встречно расположенный поршень с шатуном, по меньшей мере один полый промежуточный вал, одну дополнительную наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами встречно расположенных поршней, причем на каждом полом промежуточном валу установлены обе наклонные шайбы, при этом каждый промежуточный вал связан с ведущим валом через цилиндрические зубчатые передачи, а каждая качающаяся шайба связана с ведущим валом через коническую и цилиндрическую зубчатые передачи (см. описание изобретения к патенту РФ №2163682, МПК F02В 75/32, F02В 75/26, F01В 3/02, публикация 27.02.2001 г.).
Недостатком известного двигателя является невысокий КПД из-за большого количества зубчатых зацеплений.
Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус, установленный в корпусе на подшипниках скольжения с возможностью вращения ведущий вал с первой осью симметрии и с кривошипом, блок цилиндров, оси которых параллельны первой оси ведущего вала, расположенные в цилиндрах поршни с шатунами, наклонную шайбу со второй осью и с центральной цапфой, связанной шарнирно с возможностью качания с кривошипом, при этом наклонная шайба шарнирно соединена посредством шатунов с поршнями, крестовину с двумя противоположно расположенными на третьей оси цапфами, которые установлены шарнирно в корпусе на подшипниках качения, кроме того, наклонная шайба выполнена с дополнительными двумя противоположно расположенными на четвертой оси цапфами, которые установлены шарнирно в крестовине посредством подшипников качения, при этом четвертая ось перпендикулярна третьей оси и пересекается в общей точке с первой, второй и третьей осями (см. описание полезной модели к патенту РФ №40393, МПК F01В 3/02, публикация 10.09.2004 г.).
Недостатком этого двигателя, принятого за прототип, является консольное расположение ведущего вала, что увеличивает габариты двигателя, повышает нагрузку на шарнир центральной цапфы, связанный с кривошипом, и соответственно снижает надежность двигателя в целом.
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности, уменьшение габаритов, изменение степени сжатия в процессе работы аксиально-поршневых двигателей.
Сущность изобретения заключается в том, что аксиально-поршневой двигатель, содержит блок цилиндров с цилиндрами рабочей секции и с цилиндрами компрессорной секции, установленный в блоке цилиндров с возможностью вращения в подшипниковых опорах коленчатый вал с кривошипом и с первой осью симметрии, которая расположена в одной плоскости с осями цилиндров, расположенные в цилиндрах попарно поршни рабочей секции и поршни компрессорной секции, для предотвращения осевого разворота имеющие некруглую форму (например овальную), с штоками, наклонную шайбу с рычагами, со второй осью симметрии и с соосным с ней отверстием, с обеих сторон которого симметрично расположены подшипниковые опоры, соединяющие наклонную шайбу с кривошипом, при этом наклонная шайба скользящими по ее рычагам сферическими шарнирами соединена с штоками и поршнями, крестовину с двумя противоположно расположенными на третьей оси цапфами, которые установлены шарнирно в корпусе в подшипниковых опорах, кроме того, наклонная шайба выполнена с возможностью качания на двух противоположно расположенных на четвертой оси цапфах, которые установлены шарнирно в крестовине в подшипниковых опорах, при этом четвертая ось перпендикулярна третьей оси и пересекается в общей точке с первой, второй и третьей осями, двигатель дополнительно содержит головку цилиндров компрессорной секции, компрессор с электроприводом от системы электрооборудования, включаемый перед запуском двигателя и при необходимости повышения степени сжатия, воздушный ресивер, распределительный вал с кулачками для управления через толкатели впускными и выпускными клапанами головки цилиндров рабочей секции, который установлен на продолжении первой оси в блоке цилиндров в подшипниковой опоре, при этом выход компрессорной секции и выход компрессора через воздушный ресивер подключены к входам впускных клапанов головки цилиндров.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан аксиально-поршневой двигатель, общий вид в продольном разрезе;
на фиг.2 - то же, поперечный разрез А-А.
Аксиально-поршневой двигатель содержит блок цилиндров 1 с цилиндрами 2 рабочей секции и с цилиндрами 3 компрессорной секции, установленный в блоке цилиндров 1 с возможностью вращения в подшипниковых опорах 4, 5 коленчатый вал 6 с кривошипом 7 и с первой осью симметрии, которая расположена в одной плоскости с осями цилиндров 2, 3, расположенные в цилиндрах 2, 3 попарно поршни 8 рабочей секции и поршни 9 компрессорной секции, для предотвращения осевого разворота имеющие некруглую форму (например овальную), с штоками 10, наклонную шайбу 11 с рычагами 12, со второй осью симметрии и с соосным с ней отверстием, с обеих сторон которого симметрично расположены подшипниковые опоры 13, 14, соединяющие наклонную шайбу 11 с кривошипом 7, при этом наклонная шайба 11 скользящими по ее рычагам 12 шарнирами 15 и штоками 10 соединена с поршнями 8 и 9, крестовину 16 с двумя противоположно расположенными на третьей оси цапфами 17, 18, которые установлены шарнирно в блоке цилиндров 1 в подшипниковых опорах 19, 20, кроме того, наклонная шайба 11 выполнена с возможностью качания на двух противоположно расположенных на четвертой оси цапфах 21, 22, которые установлены шарнирно в крестовине 16 в подшипниковых опорах 23, 24, при этом четвертая ось перпендикулярна третьей оси и пересекается в общей точке с первой, второй и третьей осями, двигатель дополнительно содержит головку цилиндров 25 компрессорной секции, компрессор 26 с электроприводом от системы электрооборудования, воздушный ресивер 27, распределительный вал 28 с кулачками 29, 30 для управления через толкатели 31, 32 впускными 33 и выпускными 34 клапанами головки цилиндров 35 рабочей секции, который установлен на продолжении первой оси в блоке цилиндров 1 в подшипниковой опоре 36, при этом выход компрессорной секции и выход компрессора через воздушный ресивер 27 подключены к входам впускных клапанов 33 головки цилиндров 35 рабочей секции. В головке цилиндров 35 установлены форсунки 37 подачи топлива.
Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом. При вращении коленчатого вала 6 в подшипниковых опорах 4, 5 в цилиндрах 3 компрессорной секции поршнями 9 сжимается воздух и вытесняется в воздушный ресивер 27. Циклы впуска и сжатия. При положении поршня 8 в верхней мертвой точке цилиндра 2 блока цилиндров 1 при вращении коленчатого вала 6 закрывается выпускной клапан 34 и открывается впускной клапан 33, размещенные в головке цилиндров 35. При движении поршня 8 в направлении нижней мертвой точки рабочая полость цилиндра 2 наполняется сжатым воздухом из ресивера 27. При положении поршня 8, в котором объем надпоршневой полости равен объему камеры сгорания, закрывается впускной клапан 33 и производится впрыск топлива через форсунку 37. Начало цикла рабочего хода. При достижении поршнем 8 нижней мертвой точки (или с некоторым опережением) открывается выпускной клапан 34. Окончание рабочего хода и начало цикла выпуска. При движении поршня 8 от нижней мертвой точки к верхней происходит удаление выхлопных газов. Совершающие возвратно-поступательное движение поршни 8 через штоки 10, шарниры 15 воздействуют на рычаги 12 наклонной шайбы 11, качающейся на цапфах 21, 22 в подшипниковых опорах 23, 24 крестовины 16 относительно оси IV и совместно с крестовиной 16 в подшипниковых опорах 19, 20 блока цилиндров 1 относительно оси III. В результате наклонная шайба 11 через подшипниковые опоры 13, 14 воздействует на кривошип 7, совершающий с коленчатым валом 6 круговое движение относительно оси I в подшипниковых опорах 4, 5 и с распределительным валом 28 в подшипниковой опоре 36 с кулачками 29, 30, воздействующими через толкатели 31, 32 на соответствующие впускные 33 и выпускные 34 клапаны головки цилиндров 35 двигателя. Компрессор 26 служит для создания давления воздуха в воздушном ресивере 27 перед запуском двигателя и увеличения давления в процессе работы с целью повышения степени сжатия.
Заявленное изобретение позволит повысить надежность, уменьшить габариты, изменять степень сжатия в процессе работы аксиально-поршневых двигателей.
Аксиально-поршневой двигатель, содержащий блок цилиндров с цилиндрами рабочей секции и с цилиндрами компрессорной секции, установленный в блоке цилиндров с возможностью вращения в подшипниковых опорах коленчатый вал с кривошипом и с первой осью симметрии, которая расположена в одной плоскости с осями цилиндров, расположенные в цилиндрах попарно поршни рабочей секции и поршни компрессорной секции, для предотвращения осевого разворота имеющие некруглую форму (например, овальную), с штоками, наклонную шайбу со второй осью симметрии, крестовину с двумя противоположно расположенными на третьей оси цапфами, которые установлены шарнирно в корпусе в подшипниковых опорах, кроме того, наклонная шайба выполнена с возможностью качания на двух противоположно расположенных на четвертой оси цапфах, которые установлены шарнирно в крестовине в подшипниковых опорах, при этом четвертая ось перпендикулярна третьей оси и пересекается в общей точке с первой, второй и третьей осями, двигатель дополнительно содержит головку цилиндров компрессорной секции, воздушный ресивер, распределительный вал с кулачками для управления через толкатели впускными и выпускными клапанами головки цилиндров рабочей секции, который установлен на продолжении первой оси в блоке цилиндров в подшипниковой опоре, при этом выход компрессорной секции и выход компрессора через воздушный ресивер подключены к входам впускных клапанов головки цилиндров, отличающийся тем, что двигатель дополнительно содержит компрессор с электроприводом от системы электрооборудования, включаемый для создания давления в ресивере перед запуском двигателя и при необходимости повышения степени сжатия, а наклонная шайба имеет отверстие, с обеих сторон которого симметрично расположены подшипниковые опоры, соединяющие наклонную шайбу с кривошипом, при этом наклонная шайба скользящими по ее рычагам сферическими шарнирами соединена с штоками и поршнями.
bankpatentov.ru
Двигатель предназначен для использования в энергетике. Двигатель содержит корпус, попарно диаметрально противоположно расположенные цилиндры с двумя встречными поршнями в каждом, коренной вал с жестко закрепленными на нем двумя встречно-наклонными дисками, на наружной поверхности которых через подшипники установлены пространственно-качающиеся шайбы (по одной на каждую пару цилиндров с цапфами), головки цилиндров с впускными и обратными клапанами, ресивер-маслоотделитель, компрессор для предпускового наполнения ресивера, впускные и выпускные клапаны рабочей части цилиндров, форсунки. На штоках закреплены опорные поршни, движущиеся в направляющих цилиндрах и через шарниры шайб передающие усилие на диски и коренной вал. Реализация изобретения позволит повысить надежность и КПД и изменять степень сжатия в процессе работы. 3 ил.
Изобретение относится к двигателестроению, конкретнее к аксиально-поршневым двигателям внутреннего сгорания с осями цилиндров, расположенных в одной плоскости с осью ведущего вала, и с пространственно-качающейся наклонной шайбой.
Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий блок цилиндров, поршни с шатунами, установленные в блоке цилиндров, ведущий вал, наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами, дополнительные в каждом цилиндре встречно расположенный поршень с шатуном, по меньшей мере один полый промежуточный вал, одну дополнительную наклонную шайбу с установленной на ней качающейся шайбой, связанной с шатунами встречно расположенных поршней, причем на каждом полом промежуточном валу установлены обе наклонные шайбы, при этом каждый промежуточный вал связан с ведущим валом через цилиндрические зубчатые передачи, а каждая качающаяся шайба связана с ведущим валом через коническую и цилиндрическую зубчатые передачи (см. описание изобретения к патенту РФ №2163682, МПК F02В 75/32, F02В 75/26, F01В 3/02, публикация 27.02.2001 г.).
Недостатком известного двигателя является невысокий КПД из-за большого количества зубчатых зацеплений.
Известен аксиально-поршневой двигатель, содержащий неподвижный корпус, цилиндры с двумя встречными поршнями в каждом, коренной вал с жестко закрепленными на нем дисками, на наружной поверхности которых через подшипники установлены пространственно-качающиеся шайбы, при этом поршни шарнирно соединены с шатунами, противоположные концы которых шарнирно соединены с качающимися шайбами, а оси цилиндров выполнены параллельными оси коренного вала, двигатель снабжен кольцами, каждая шайба соединена с одним из них посредством двух цапф, расположенных друг против друга на внутренней стороне кольца, кольца соединены с корпусом двумя другими цапфами, расположенными друг против друга с внешней стороны колец, и установлены с возможностью покачивания вокруг осей наружных цапф, расположенных на внутренней и внешней сторонах, перпендикулярны между собой и лежат в одной плоскости с центром вращения дисков и центром пространственного покачивания шайб (см. описание изобретения к патенту РФ №2125162, МПК 6 F01В 3/02, F02В 75/26, публикация 20.01.99).
Недостатками этого двигателя, принятого за прототип, являются недостаточно эффективный способ продувки выхлопных газов и наполнение цилиндров воздухом, а также недостаточная надежность узлов крепления шатунов.
Задачей заявляемого изобретения является повышение КПД и повышение надежности аксиально-поршневых двигателей.
Сущность изобретения заключается в том, что аксиально-поршневой двигатель содержит корпус, попарно диаметрально противоположно расположенные цилиндры с двумя встречными поршнями в каждом, коренной вал с жестко закрепленными на нем двумя встречно-наклонными дисками, на наружной поверхности которых через подшипники установлены пространственно-качающиеся шайбы, головки цилиндров с впускными клапанами и с обратными клапанами на нагнетании воздуха, воздушный ресивер-маслоотделитель, компрессор, впускные и выпускные клапаны (возможен вариант с пневмоэлектрическим приводом) рабочей части цилиндров, форсунки. Пространственно-качающиеся шайбы выполнены по одной на каждую пару цилиндров с цапфами. Поршни выполнены с жестко закрепленными на них штоками с опорными поршнями, движущимися в направляющих цилиндрах и, через опирающиеся на цапфы пространственно-качающихся шайб шарниры, передающие усилие на встречно-наклонные диски и коренной вал. Компрессор предназначен для предпускового наполнения ресивера-маслоотделителя сжатым воздухом и повышения давления в процессе работы, что позволяет изменять степень сжатия, и соответственно мощность двигателя.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг.1 показан аксиально-поршневой двигатель, общий вид в продольном разрезе;
на фиг.2 - то же, поперечный разрез А-А;
на фиг.3 - то же, поперечный разрез В-В.
Аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 1, попарно диаметрально противоположно расположенные цилиндры 2 с двумя встречными поршнями 3 в каждом, коренной вал 4 с жестко закрепленными на нем двумя встречно-наклонными дисками 5, на наружной поверхности которых через подшипники 6 установлены пространственно-качающиеся шайбы 7, головки цилиндров 8 с впускными клапанами 9, с обратными клапанами 10 на нагнетании воздуха, воздушный ресивер-маслоотделитель 11, компрессор 12, впускные 13 и выпускные 14 клапаны рабочей части цилиндров, форсунки 15. Пространственно-качающиеся шайбы 7 выполнены по одной на каждую пару цилиндров 2 с цапфами 16 и удерживаются от вращения рычагами 17, качающимися в опорах 18. Поршни 3 выполнены с жестко закрепленными на них штоками 19 с опорными поршнями 20, движущимися в направляющих цилиндрах 21 и, через опирающиеся на цапфы 16 пространственно-качающихся шайб 7 шарниры 22, передающие усилие на встречно-наклонные диски 7 и коренной вал 4.
Аксиально-поршневой двигатель работает следующим образом. При движении поршней 3 к центру цилиндров 2 через впускные клапаны 9, размещенные в головке цилиндров 8, происходит наполнение цилиндров 2 воздухом. Цикл впуска. При движении поршней 3 от В.М.Т. к Н.М.Т. происходит сжатие воздуха и вытеснение его через обратные клапаны 10 в ресивер-маслоотделитель 11. Цикл сжатия. Одновременно с циклом сжатия при движении поршней 3 от В.М.Т. к Н.М.Т в цилиндрах 2 открываются впускные клапаны 13 и начинается подача воздуха из ресивера-маслоотделителя 11 в цилиндры 2. Начало цикла впуска. Когда надпоршневой объем цилиндров 2 равен объему камеры сгорания, закрываются впускные клапаны 13 и происходит впрыск топлива через форсунки 15. Окончание цикла впуска и начало рабочего хода. При достижении поршнями 3 Н.М.Т. открываются выпускные клапаны 14. Окончание цикла рабочего хода и начало цикла выпуска. При движении поршней 3 от Н.М.Т. к В.М.Т. через выпускные клапаны 14 происходит удаление выхлопных газов. При достижении поршнями 3 В.М.Т. закрываются выпускные клапаны 14. Окончание цикла выпуска. Усилие поршней 3 через штоки 19, опорные поршни 20, шарниры 22 передаются на цапфы 16 качающихся шайб 7, которые через подшипники 6 воздействуют на сбегающую сторону встречно-наклонных дисков 5, заставляя их вращаться заодно с коренным валом 4 в корпусе 1. Рычаги 17, качающиеся в опорах 18, препятствуют вращению качающихся шайб 7. Направляющие цилиндры 21 обеспечивают возвратно-поступательное движение опорных поршней 20 со штоком 19. Компрессор 12 предназначен для предпускового наполнения ресивера-маслоотделителя 11 сжатым воздухом и повышения давления в процессе работы, что позволяет изменять степень сжатия и соответственно мощность двигателя.
Заявленное изобретение позволит повысить К.П.Д. и повысить надежность аксиально-поршневых двигателей.
Аксиально-поршневой двигатель, содержащий корпус, попарно диаметрально противоположно расположенные цилиндры с двумя встречными поршнями в каждом, коренной вал с жестко закрепленными на нем двумя встречно-наклонными дисками, на наружной поверхности которых через подшипники установлены пространственно-качающиеся шайбы, головки цилиндров с впускными клапанами и с обратными клапанами на нагнетании воздуха, воздушный ресивер-маслоотделитель, компрессор, впускные и выпускные клапаны рабочей части цилиндров, форсунки, отличающийся тем, что пространственно-качающиеся шайбы выполнены по одной на каждую пару цилиндров с цапфами, поршни выполнены с жестко закрепленными на них штоками с опорными поршнями, движущимися в направляющих цилиндрах и через опирающиеся на цапфы пространственно-качающихся шайб шарниры передающие усилие на встречно-наклонные диски и коренной вал.
www.findpatent.ru
