Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя

Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-лопастным двигателям внутреннего сгорания с неравномерным движением лопастных рабочих органов в кольцевом рабочем пространстве корпуса.

Известно много устройств механизмов синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, но, из-за возникновения резких переменных нагрузок и ударов, на больших оборотах двигателя, при вспышке горючей смеси, которые воспринимаются маленькими площадями контакта, на контактирующих поверхностях очень быстро появляется усталость металла, он начинает выкрошиваться и детали быстро выходят из строя, поэтому известные синхронизаторы не могут обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания.

Известен механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, принятый за прототип, который выполнен в виде подвижных «кулачков-храповиков» (см. Википедия: Роторно-лопастной двигатель Вигриянова. http://ru.wikipedia.org/wiki/.).

Недостатком является не достаточно длительный срок службы механизма синхронизации.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение срока службы механизма синхронизации для обеспечения длительной и надежной работы роторно-лопастного двигателя внутреннего сгорания.

Техническим результатом является компенсация отдачи детонации.

Для решения поставленной задачи механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, согласно изобретению включает тороидальный винт, взаимосвязанный с гайками качения, размещенными на плечах коромысел, жестко закрепленных на коаксиальных валах с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями роторного двигателя, при этом по поверхности тороидального винта выполнена непрерывная многозаходная резьба, винтовые канавки которой взаимосвязаны с шариками гаек качения, которые выполнены с возможностью движения по винтовым канавкам во время вращения коромысел.

Заявляемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен механизм синхронизации.

На фиг.2 схематично изображена связь механизма синхронизации с лопастями роторного двигателя.

На фиг.3 изображен механизм синхронизации, опытный образец.

Пример конкретного выполнения заявляемого механизма описывает опытный образец, разработанный под существующий роторно-лопастный двигатель, включающий подвижные «кулачки-храповики». При этом значительно увеличивается ресурс храповиков. В перспективе автор предусматривает значительное упрощение конструкции коробки отбора мощности и исключение храповиков.

Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей 1, 2, роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах 3, 4 соответственно с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, включает тороидальный винт 5, взаимосвязанный с разъемными гайками качения 6, 7, 8, 9, размещенными на плечах коромысел 10, 11. Коромысла 10, 11 в центральной части жестко закреплены на соответствующих коаксиальных валах 3, 4 с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями 1, 2 роторного двигателя. На внутренней поверхности гаек качения 6, 7, 8, 9 выполнены полости в виде полусферы для размещения шариков качения 12. Гайки качения 6, 7, 8, 9 имеют две степени свободы (вращение относительно оси 13 коаксиальных валов 3, 4 и вращение относительно собственной оси, перпендикулярной оси коаксиальных валов 3, 4). По поверхности тороидального винта 5 выполнена непрерывная упорная многозаходная резьба с левым заходом. Тороидальный винт 5 свободно зафиксирован в гайках качения 6, 7, 8, 9 посредством зацепления шариков качения 12 с соответствующими винтовыми канавками резьбы тороидального винта 5. Направление вращения тороидального винта 5 совпадает с направлением вращения коаксиальных валов 3, 4, момент вращения хаотичен и обусловлен сцеплением со всеми гайками качения 6, 7, 8, 9, вращающимися относительно оси 13 коаксиальных валов 3, 4 с моментами вращения в соответствии с вращением коромысел 10, 11.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При вращении ротора в одном направлении лопасти 1, 2 совершают колебания друг относительно друга, создавая замкнутые внутри цилиндра объемы переменной величины. Примем за стартовую позицию положение системы при сжатии камеры сгорания. При сведении двух гаек 6, 8 в стартовую позицию (фиг.1) и создании активного импульса (сгорание рабочей смеси) в камере сгорания возникает движение лопасти 1, выполняющей в это время функцию ведущей, в направлении по стрелке 14, и детонация отдачи, двигая лопасти 1, бьет по лопастям 2, выполняющих в это время функцию опорных. Момент вращения с лопастей 1, 2 по коаксиальным валам 3, 4 передается на коромысла: с лопастей 1 - на коромысло 10, с лопастей 2 - на коромысло 11. Рабочий импульс уходит через гайку качения 6 коромысла 10, вовлекая в инертное движение пассивный тороидальный винт 5. Рабочий импульс ускорения у гайки качения 6, являющейся в данный момент ведущей, сильнее, чем у тороидального винта 5, и она начинает закручиваться (шарики качения 12 скользят по винтовым канавкам) по ходу движения тороидального винта 5, по стрелке 14, тем самым ускоряя его движение, что позволяет коромыслу 10 двигаться по оси длины окружности 15, вращаясь вокруг оси 13. Но рабочий импульс получают две гайки 6 и 7, имея соединение коромыслом 10. На коромысле 11 гайка качения 8, выполняющая в данный момент роль опорной, при возникновении рабочего импульса, получая отдачу, должна двигаться в противоположном направлении, по стрелке 16. Но этого не происходит, поскольку ей препятствует обратное движение по стрелке 14 тороидального винта 5, и заданное инертное вращение закручивания по ходу движения тороидального винта 5 и направление вектора силы уходит по пути наименьшего сопротивления (эффект направленной инерции). Так как коромысла 10, 11 жестко соединены через коаксиальные валы 3, 4 с лопастями 1, 2 двигателя, то работа механизма синхронизации препятствует отходу назад лопасти 2 двигателя в момент детонации при воспламенении рабочей смеси. При этом гайка качения 7 коромысла 10 занимает опорную позицию, гайка качения 8 коромысла 11 из опорной становится ведущей. И динамический процесс стабильно раскручивает свои обороты. То есть через каждые пол-оборота лопасти и соответствующие им коромысла меняются своими местами и функциями: ведущие переходят в опорные и наоборот.

Заявляемое изобретение позволяет обеспечить длительную и надежную работу роторно-лопастного двигателя за счет увеличения ресурса работы механизма синхронизации. Кроме того, так как лопасти и коромысла работают синхронно, то это позволяет обеспечить регулировку контакта прохождения электрического импульса на свечу зажигания.

Механизм синхронизации возвратно-поступательного движения лопастей роторного двигателя, установленных на коаксиальных валах с возможностью вращения с переменной скоростью в одном направлении, отличающийся тем, что включает тороидальный винт, взаимосвязанный с гайками качения, размещенными на плечах коромысел, жестко закрепленных на коаксиальных валах с возможностью синхронного вращения с соответствующими лопастями роторного двигателя, при этом по поверхности тороидального винта выполнена непрерывная многозаходная резьба, винтовые канавки которой взаимосвязаны с шариками гаек качения, которые выполнены с возможностью движения по винтовым канавкам во время вращения коромысел.