Поршневая машина

Поршневая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в поршневых машинах, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное и наоборот, в различных приводах. Сущность изобретения: машина содержит две пары цилиндров 1, 3 и 2, 4 соответственно, корпуса которых неподвижно закреплены с образованием двух рядов с цилиндрами 1, 2 и 3, 4, имеющими относительное угловое смещение осей равное 0° а 180°. Парные цилиндры 1,3 и 2,4 связаны своими штоками 5, 6 и 7, 8 с шейками 9, 11 и 10, 12 соответствующих коленчатых валов 13 и 14, две пары дисков 17, 18 и 19, 20, установленные диа- , метрально противоположно и на торцах с концом соответствующей шейки 9,10, 11 и 12 и вращающиеся на соответствующих коленах 21, 26 одноколенчатых валов 22 и 27, соответственно и промежуточного вала 24, валы 22, 24 it 27 соосны между собой и установлены на опорах 28,29,30 вращения. При работе поршневой машины поршни в цилиндрах 1,2,3 и 4 совершают возвратнопоступательное движение под воздействием рабочей среды и воздействуют своими штоками 5, 6. 7 и 8 попарно и попеременно на соответствующие шейки 9, 10, 11 и 12 коленчатых валов 15,16, посредством которых затем вращательное движение через пары дисков 17, 18 и 19, 20 передается на выходные коленчатые валы 22 и 27. 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 01 В 1/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

17 д g /5!5 1Â 2521 : . юг.7 (2Я 4840781/29 (22) 19.06.90 (46) 23,07.93. Бюл. f4 27 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) Л.Е.Круковский и А.И.Фещенко (56) Авторское свидетельство СССР

М 1770587, кл. F 01 В 1/04, 1989.. (54) ПОРШНЕВАЯ МАШИНА (57) Использование: в поршневых машинах, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное и наоборот, в различных приводах. Сущность изобретения: машина содержит две пары цилиндров

1, 3 и 2, 4 соответственно, корпуса которых неподвижно закреплены с образованием двух рядов с цилиндрами 1, 2 и 3, 4, имеющими относительное угловое смещение осей равное 0 < а < 180 . Парные цилиндры 1, 3 и 2, 4 связаны своими штоками 5, 6 и (о>Я1ац 1828933 А1

7, 8 с шейками 9, 11 и 10, 12 соответствующих коленчатых валов 13 и 14, две пары дисков 17, 18 и 19, 20, установленные диаметрально противоположно и на торцах с концом соответствующей шейки 9, 10, 11 и

12 и вращающиеся на соответствующих коленах 21, 26 одноколенчатых валов 22 и 27, соответственно и промежуточного вала 24, валы 22, 24 и 27 соосны между собой и установлены на опорах 28, 29, 30 вращения.

При работе поршневой машины поршни в цилиндрах 1, 2, 3 и 4 совершают возвратнопоступательное движение под воздействием рабочей среды и воздействуют своими штоками 5; 6, 7 и 8 попарно и попеременно на соответствующие шейки 9, 10, 11 и 12 коленчатых валов 15, 16, посредством которых затем вращательное движение через пары дисков 17, 18 и 19, 20 передается нэ выходные коленчатые валы 22 и 27. 5 ил.

1828933

Изобретение относится к области машиностроения. а именно, к поршневым машинам и может быть использовано для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот в различных приводах.

Целью изобретения является повышение надежности и КПД поршневой машины за счет усовершенствования кикематической схемы, На фиг. 1 показан общий вид поршневой машины; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 — вращающиеся части поршневой машины в изометрической проекции; на фиг, 4 — кинематическая схема взаимного расположения шарниров, сочлененных со штоками; на фиг, 5 — диаграмма движения поршневой машины.

Поршневая машина состоит из корпуса (на чертеже не показано) четырех цилиндров 1, 2, 3 и 4 установленных попарно: парные цилиндры 1, 3 и 2, 4, соответственно, закреплены неподвижно корпусами (на чертеже ке показаны) в параллельных плоскостях (на чертеже не обозначены), Линия пересечения плоскости, проходящей через оси цилиндров 1., 2 с фронтальной плоскостью обозначено индексом U, а линия пересечения плоскости, проходящей через оси цилиндров 3 и 4 с фронтальной плоскостью, обозначена индексом V (фиг. 2). При этом угол а сдвига между. плоскостями цилиндров 1-4, т.е, между осями 0 и V равен 0 < а <

180. Цилиндры 1, 2, 3 и 4 имеют штоки 5, 6, 7 и 8, соответственно, жестко сочлененные с поршнями (на чертеже не обозначены) каждого из цилиндров 1, 2, 3 и 4. При этом штоки 5, 6, 7 и 8 с другой. стороны подвижно соединены с шейками 9, 10, 11 и 12 коленчатых валов 13 и 14, соответственно. Для этого цилиндры 1-4 установлены вдоль шеек 9-12 с соответствующим шагом (фиг. 1).

Шейки 9 и 11 жестко соединены с коленом

15, а шейки 10 и 12 с коленом 16. Концы шеек 9 и 11 жестко закреплены на торцевых. поверхностях (на чертеже не обозначены) дисков 17 и 18, соответственно, а концы шеек 10 и 12 жестко закреплены на торцевых поверхностях (на чертеже не обозначены) дисков 19 и 20. В ссввоою ю оаччееррееддьь, диск 17 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси ка колене 21 выходкого одноколенного коленвала 22, а диск 18 установлен с возможностью вращения вокруг своей оси на колене 23 промежуточного двухколенного коленчатого вала 24, диск 19 установлен с возможностью вращения вок. руг своей оси на колене 25 промежуточного колеквала 24, а диск 20 установлен с возмажностью вращения вокруг своей оси на колене 26 выходного одноколенкога вала

27, Коленчатые валы 13 и 14 с шейками 9, 11 и 10, 12. соответственно. Промежуточный двухколенчатый вал 24 и два выходных одноколенкых вала 22 и 27, связанных соответствующим образом с парными дисками

17, 18 и 19, 20, образуют механический преобразователь (на чертеже не обозначен)

"0 возвратно-поступательного движения во вращательное. Пара дисков 17 и 18 расположена соосно и диаметрально противоположна паре дисков 19 и 20, также соосных друг с другом, Центры вращения дисков 17, 18, 19 и 20 расположены по окружности (на чертеже не показана), диаметр которой равен половине хода поршней, а центр этой окружности совпадает .с точкой пересечения осей U и V, т.е. с осью вращения валов

20 22, 24 и 27. Центры мест (на чертеже не обозначены) крепления концов шеек 9 и 11 коленвала 13 с дисками 17 и 18 расположены по окружности (на чертеже не показана), о диаметр которой равен половине хода што 5 ков 5 и 7, центр ее совпадает с центром вращения дисков 17 и 18, а сама окружность касается оси, проходящей через центры валов 22, 24 и 27, Аналогично, центры мест (на чертеже не обозначены) крепления шеек 10

30. и 12 также расположены на окружности (на чертеже не показана), диаметр которой равен половине хода штоков 6 и 8, центр ее совпадает с осью вращения дисков 19 и 20, а сама окружность касается оси, проходящей через центры валов 22, 24 и 27. Оси валов механического преобразователя 22, 24 и 27 имеют опоры вращения (подшипниковые) 28, 29 и 30, соответственно. При этом угол между коленами 15 и 16 и линией, сое4о диняющей центр окружности дисков 17; 18 или 19, 20 и центр шейки 9 или 10, соответственно, равен 90 — а.

Окружность 31, обозначенная на фиг, 2, имеет диаметр, равный полному ходу штока с центром, совпадающим с осью вращения валов 22, 24 и 27.

На имеющейся на фиг. 3 изометрической проекции изображены вращающиеся части поршневой машины, соединяющей

50 коленчатые валы 13 и 14, колена 15 и 16, диски 17, 18, 19 и 20, выходные одноколенчатые валы 22 и 27, колена 25 и 26, что дает более наглядное представление об устройстве поршневой машины, Кичематическая схема на фиг, 4 показывает взаимное расположение центров шеек

9 и 11, находящихся ка окружности 32, центр которой совпадает с центром пересечения осей Uu V. Окружность 32 имеетдиаметр, равный половине хода штока, ее центр

1828933 совпадает с центром дисков 17 и 18. Рассмотрено положение центров шеек 9 и 10 и окружности 32 в моменты времени ц и tz. Ha фиг. 4 показана координатная схема, состоящая из осей х и у, в прямоугольной координатной системе. Ось совпадает с осью "х", а угол между осями v и "у" равен 90 — a. При этом, окружность 82 в момент времени находится в крайнем нижнем положении и изображена сплошной линией. Эта же окружность, не сместившаяся к моменту времени в новое положение, обозначена той же цифрой, но со штрихом, т.е. 32, соответствующее ей расположение центров шеек 9 и

11 также помечено штрихом, т.е. 9 и 11 .

Нэ диаграмме (фиг, 5) представлены функции перемещения Lm штоков 5-8 в зависимости от времени t, Графики имеют обозначение 33 — для штока 5, 34 — для штока 6, 35 — для штока 7 и 36 — для штока

8. При этом, показаны определенные положения штоков, соответствующие моментам времени t> и tz и положениям окружности 32 (фиг. 4} для тех же моментов времени.

Сплошной линией обозначен активный ход штоков под воздействием рабочего теЛа, поступающего в цилиндры, а пунктиром — пассиен ый ход поршней, при котором происходит выброс отработанного рабочего тела из полости цилиндров, осуществляющийся за счет активной работы других цилиндров. Сдвиг фазы движения штоков 7 и

8 по отношению к фазам движения штоков

5 и 6 равен углу а. Сдвиг фэз движения штоков 6 и 8 по отношению к фазам движения штоков 5 и 7, соответственно, составляет 180О.

Поршневая машина работает следующим образом; Поршни цилиндров 1-4 и, соответственно, штоки 5, 6, 7 и 8 совершают возвратно-поступательное движение, подчиняясь синусоидальному закону (фиг. 5).

Пусть в рассматриваемый момент времени выходные одноколенчатые валы 22 и 27— расположатся так, что диски 17 и 18 будут находиться в крайнем нижнем положении (фиг. 1, 2, 3), а диски 19 и 20 в крайнем верхнем положении. Центры шеек 9 и 10 диаметрально противоположны и находятся в крайних точках на оси х (фиг, 2). Шток 5 цилиндра 1 находится в максимально выдвинутом состоянии, а шток 6 цилиндра 2 находится в максимально втянутом состоянии. 8 этот момент времени (tq на фиг. 5) начнется активное движение штока 6, под воздействием рабочего тела в цилиндре 2, и давящего на шейку 10. Б этот же момент времени продолжается активный ход штока

7, движущегося под воздействием рабочего ела в полости цилиндра 3 и давящего на шейку 11 коленчатого вала 13. Под взаимным воздействием штоков 6 и 7 образуется пара сил, заставляющая повернуться выходные одноколенчатые валы 22 и 27 пв часовой стрелке, Пара дисков 19 и 20, а также пара дисков 17 и 18, вращаясь вокруг своей оси, будут передавать усилие через колена 25, 26 и 21, 23, соответственно, на установленные на опорах 28, 29однокоиекчэтые валы 22, 27 и двухколенчатые вал 24. При этом штоки

5 и 8, связанные с шейками 9 и 12, будут пассивно втягиваться внутрь цилиндров 1 и

10

4, соответственно, подготавливая рабочий

15 ход. В момент времени, когда шток 7 окажется в максимально выдвинутом состоянии, его рабочий ход завершится, в то же время шток 8 займет крайнее втянутое положение, и начнется его активное воздействие на вращающуюся систему через шейку

12. Далее вступит в активное состояние процесс в цилиндре 1, выдвигающий шток 5 и т.д. При этом шейки 9 и 10 перемещаются по оси U, а шейки 11 и 12 по оси V. Штоки 5, 6, тельное движение. В каждый момент времени имеет место активное движение штоков в двух цилиндрах, что обеспечивает равномерное вращение выходных одноколенча30 тых валов 22 и 27. Коленчатые валы 13 и 14 совершают сложное движение, вращаясь относительно осей соответствующих пар дисков 17, 18 и 19, 20, Диски 17, 18, 19 и 20, вращаясь вокруг своей оси, заставляют вращаться соответствующие одноколенчатые валы 22 и 27. Колено 15, связывающее центры шеек 9, 11,будет совершать сложное движение, вращаясь по двум окружностям с диаметрами В и 2R.

Таким образом, при строго возвратнопоступательном движении штоков, выходной вал будет совершать вращательное движение э направлении. определяемом очередностью движения штоков, Для реверсирования необходимо изменить направление чередования фэз движения штоков в цилиндрах, расположенных на разных осях.

К выходному валу машины будет приложен постоянный крутящий момент, а отсутствие

50 шатунов в механической системе позволяет свести к минимуму гармонические составляющие и следовательно уменьшить шум, вибрацию, паразитные моменты и, в конечном итоге, повысить КПД установки в целом.

Если вращать вал or постороннего источника, то штоки будут совершать движение с синусоидальным циклом и со сдвигом на угол а. Предложенная поршневая машина может работать и при двухстороннем рабочем ходе штоков в цилиндрах. При этом

25 .7 и 8 совершают строго возвратно-посгупа1828933 мощность, развиваемая машиной, будет в два раза больше.

Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в следующем: повышена надежность машины, т.к. колена коленвала выполнены более жестко. а их количество между опорами сокращено до двух; повышен КПД поршневой машины за счет того, что на выходной вал усилие передается равномерно во все время работы машины, т.е. холостые движения отсутствуют; более высокая плавность хода вращающихся частей благодаря отсутствию холостого движения.

Формула изобретения

Поршневая машина, содержащая корпус, коленчатый вал, неподвижно закрепленные цилиндры, продольные оси которых расположены под углом одна к другой, установленные в цилиндрах поршни со штоками, шарнирно закрепленными. на коленчатом валу, два выходных одноколенчатых вала и два диска, расположенных на одноколенчатых валах и соединенных с крайними шейками коленчатого вала, причем последние расположены по окружности, диаметр которой равен половине хода

1А поршней, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе и

КПД, машина снабжена дополнительным цилиндром с установленным в нем поршнем

5 со штоком, двумя дополнительными дисками, промежуточным и дополнительным коленчатыми валами и опорами, при этом цилиндры попарно установлены на основном и дополнительном коленчатых валах, 10 промежуточный коленчатый вал и выходные одноколенчатые валы установлены в опорах с возможностью вращения-соосно друг с другом, дополнительные диски закреплены диаметрально противоположно на концах

15 промежуточного коленчатого вала и попарно соединены с дисками одноколенчатых валов посредством ocHoBHofo и дополнительного коленчатых валов, центры креплений пар дисков расположены на окружности

20 с центром. совпадающим с осью вращения выходных одноколенчатых валов, диаметр которой равен половине хода поршней, в угол смещения продольных осей цилиндров одной пары равен углу смещения продоль25 ных осей цилиндров другой пары и лежит в пределах 0 с а(180О.

1828933 ч ?б

1828933

8g

Фйг.5.

Составитель Л. Круковский

Техред M.Моргентал Корректор С. Шекмар

Редактор

Заказ 2470 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101