CN2241249Y - 发动机的滑臂传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及往复活塞式发动机，为了提高经济效益，在发动机内增设一个连接于机体(18)联杆(14)和滑座轴颈(8)之间的滑臂传动装置。滑臂传动装置的滑臂体与滑座轴颈(8)上设有的轴颈滑座部件相互内外设有滑动连接的平行滑面，滑臂体上设有放置滑臂销衬套(5)和连杆销衬套(13)的衬套孔，以便用滑臂销(4)与设置在机体(18)上的滑臂销座(6)相连接和用连杆销(12)与连杆(14)相连接。

Description

发动机的滑臂传动装置

本实用新型涉及往复活塞式发动机。

现有的往复活塞式发动机，由燃料燃烧后产后的热能转变为机械能，是依靠曲柄连杆机构的作用，将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。这种发动机，自发明以来经过不断改进，其机械性能已很完善。要在现有的基础上实现提高经济效益的目的，改进其机械装置、提高其机械性能是一条重要途径。

本实用新型的目的是提高发动机的功效、节约能源、增强长途运行和远航作业机械的续航能力、提高经济效益。

本实用新型的目的是通过这样的途径实现的：即在发动机内增设一个连接于机体、连杆和现有的连杆轴颈之间的滑臂传动装置，该装置由上滑臂(10)、下滑臂(2)、滑臂螺栓(3)、滑臂销衬套(5)和连杆销衬套(13)组成的滑臂体部件，轴颈滑座(7)、滑座轴瓦(9)、滑座螺栓(11)组成的轴颈滑座部件和滑臂销(4)、滑臂销座(6)、连杆销(12)所组成。增设后的滑臂传动装置连接于机体(18)、连杆(14)和滑座轴颈(8)之间。经过改进后的往复活塞式发动机，由燃料燃烧后产生的热能转变为机械能，是依靠曲柄、连杆和滑臂传动装置的作用，将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动。利用杠杆的推动作用，实现提高发动机的功效、节约能源、增强长途运行和远航作业机械的续航能力、提高经济效益的目的。

以下借助于附图对本实用新型发动机的滑臂传动装置加以说明。(由于本附图为示意图，所以，没有画出润滑油道，具体尺寸、比例也未能标出)。附图中所画出的与现有的名称、性能相同的机件是为了便于帮助说明。新增机件是依据其性能和相连接机件而定名，因此，现有的连杆轴颈由于其连接机件改为轴颈滑座(7)而更名为滑座轴颈。

发动机的滑臂传动装置，包括现有的往复活塞式发动机的整体机械中能够借以帮助说明本实用新型新颖性、创造性和实用性的曲轴主颈(1)、滑座轴颈(8)、连杆(14)、活塞销(15)、活塞(16)、气缸(17)、机体(18)，本实用新型是在发动机内增设一个连接于机体(18)、连杆(14)和滑座轴颈(8)之间的滑臂传动装置，该装置由上滑臂(10)、下滑臂(2)、滑臂螺栓(3)、滑臂销村套(5)和连杆销衬套(13)组成的滑臂体部件，轴颈滑座(7)、滑座轴瓦(9)、滑座螺栓(11)组成的轴颈滑座部件和滑臂销(4)、滑臂销座(6)、连杆销(12)所组成。

以上所说的是滑臂传动装置整体的组成，下面对滑臂传动装置的滑臂体部件作进一步说明。滑臂体与滑座轴颈(8)上设有的轴颈滑座部件相互内外设有滑动连接的平行滑面，上滑臂(10)和下滑臂(2)的内侧设有精度较高且耐磨的滑面，其端部相对应的部位设有螺纹孔和螺栓孔并以滑动放置轴颈滑座部件的间距用滑臂螺栓(3)平行安装在一起，以便把轴颈滑座部件滑动连接在上滑臂(10)和下滑臂(2)的平行滑面之间，并由轴颈滑座部件与曲轴的滑座轴颈(8)相连接。在滑臂传动装置的滑臂体上设有放置滑臂销衬套(5)和连杆销衬套(13)的衬套孔，以便用滑臂销(4)与设置在机体(18)上的滑臂销座(6)上设有的滑臂销孔配合连接和用连杆销(12)与连杆(14)上设有的连杆销孔配合连接。

以上对滑臂传动装置的滑臂体部件进行了说明，下面对滑臂传动装置的轴颈滑座部件作进一步说明。轴颈滑座部件与滑臂体相互内外设有滑动连接的平行滑面，分开制作的两块轴颈滑座(7)的端部相对应的部位设有螺纹孔和螺栓孔，其内侧圆面上安置有滑座轴瓦(9)，用滑座螺栓(11)安装在一起组成滑座轴颈(8)的轴承，其外侧设有精度较高且耐磨的滑面，以便滑动连接在上滑臂(10)与下滑臂(2)内侧的平行滑面之间。

下面对本实用新型的滑臂传动装置的设计构思和对滑臂传动装置中有关机件可以采用的其它形式以及润滑方式的设想加以说明。

对滑臂传动装置整体的设计构思就是要在发动机内增设一个连接于机体(支点)、滑座轴颈(重点)、连杆(力点)之间的杠杆，利用杠杆的推动作用提高发动机的功效，由于这个杠杆必须连接在滑座轴颈(8)上，滑座轴颈(8)上设有的轴颈滑座部件随曲轴的旋转与杠杆相互内外设有的滑面做往复滑动。因此称之谓滑臂传动装置。

附图2是一种比较简单的滑臂与轴颈滑座部件的连接形式，这种形式比附图1的连接形式省去了一个滑臂，只在轴颈滑座部件的一侧增设内面与滑臂的外面滑动连接的平行滑面，其优点是只用一个滑臂，但是，它只适合在力点与重点之间的距离足够大的情况下使用，存有不易缩小力点与重点之间的距离的缺点。附图3的连接形式是把设置在滑臂体上的滑臂销衬套孔和连杆销衬套孔分开制做后组装在一起，这种连接形式虽然可以使力点与重点的距离可调，却要求滑臂与安装在滑臂上的设有连杆销衬套孔的力臂的强度都要加大。因此，本说明主要以附图1的连接形式对滑臂传动装置进行说明，为了便于说明，把附图1中的上滑臂(10)和下滑臂(2)用滑臂螺栓(3)组装的滑臂整体称之为滑臂体。

滑臂传动装置的滑臂体部件分开制做成带有螺纹孔和螺栓孔的上、下滑臂用滑臂螺栓安装在一起是为了便于装拆滑臂和轴颈滑座部件，同时也为了以后的维修提供方便。依据承受的载荷不同，上、下滑臂的强度亦有所不同，依据受力状况的不同把分别与机体上设有的滑臂销座(6)和连杆(14)相连接的滑臂销衬套孔和连杆销衬套孔设置在强度高的上滑臂(10)上。润滑油道应当和滑臂销衬套孔和连杆销衬套孔设在同一个滑臂上。滑臂体部件中还有可以采用的其它形式是把滑臂销衬套孔和连杆销衬套孔上的衬套不用，把它调到滑臂销座(6)的滑臂销孔上和连杆(14)的连杆销孔上设置，也可以把滑臂销衬套孔和连杆销衬套孔制成分开形式，把衬套改为衬瓦，用螺栓安装在一起。滑臂体上设有的滑臂销衬套孔，由于它是用滑臂销(4)通过滑臂销衬套(5)的内孔与设置在机体(18)上的滑壁销座(6)上的滑臂销孔配合连接把滑臂体的一端连接在机体(18)上，因此，滑臂销衬套孔的设置部位应当是滑臂体一端的端部、平行滑面的垂线上，关于滑臂体的长度和滑臂体上设有的滑面长度以及连杆销衬套孔的具体部位，需根据发动机的曲轴旋转直径、功率、转速、压缩比、作功行程和燃料等不同确定最佳长度和部位。依据发动机在人类社会中的重要作用，科学实现生产系列化和标准化。

设置在机体上的滑臂销座(6)可以直接设在机体上，也可经制做后安装到机体上，滑臂销座(6)上设有滑臂销孔或滑臂销衬套孔。为了润滑滑臂销(4)和连杆销(12)，滑臂销座(6)上应设有与机体(18)上设有的润滑油道相连通的润滑油道。

滑臂传动装置的轴颈滑座部件中的轴颈滑座(7)，分开制做是为了便于装拆连接滑座轴颈(8)，轴颈滑座部件的其它形式见附图2、附图3，为了对上、下滑臂的滑面进行润滑，应在轴颈滑座(7)和滑座轴瓦(9)上设置与滑座轴颈(8)相连通的润滑油道。

下面结合附图，以内燃机为例说明滑臂传动装置利用杠杆的推动作用提高功效的过程。

附图所示是处在曲轴主颈(1)同滑座轴颈(8)的径向中心线与上滑臂(10)同下滑臂(2)的平行滑面相垂直时的状态。此时，活塞(16)正处在上死点位置。

假设这时由于燃料燃烧在活塞(16)的顶部产生一定压力，这个压力将通过连杆(14)加到上滑臂(10)的与连杆(14)相连的连接点上，成为滑臂体的力点，这时，由于滑臂体的端部用滑臂销(4)连接在机体上设有的滑臂销座(6)上固定点不变，成为滑臂体的支点，因此，这个压力必然要通过安置在上滑臂(10)与下滑臂(2)之间的轴颈滑座(7)加到滑座轴颈(8)上，与滑座轴颈(8)相连接的点成为滑臂体的移动性重点。显然，由于重点在支点与力点之间存在一定距离，因此，同样的力通过上滑臂(10)加到滑座轴颈(8)上的力要比直接加到滑座轴颈(8)上的力要大，所以，杠杆的推动作用在推动曲轴的旋转上得到了利用。

活塞在作功行程中滑座轴颈(8)的受力状况。(可以通过附图中滑臂传动装置的运行轨迹线观察。)

附图中曲轴的旋转方向是反时针旋转。随着曲轴的继续旋转，滑座轴颈(8)离力点的距离逐渐加大，而离支点的距离则逐渐减小，加到滑座轴颈(8)上的力则随重点的移动不断加大，直到加大到曲轴主颈(1)同滑座轴颈(8)的径向中心线与上滑臂(10)同下滑臂(2)的平行滑面相平行为止。活塞在作功的这一段行程中杠杆推动作用的利用是不断加大的。随着曲轴的继续旋转，直到活塞行至下死点，这时，曲轴主颈(1)同滑座轴颈(8)的径向中心线与上滑臂(10)同下滑臂(2)的平行滑面相垂直，活塞在作功的这段行程中杠杆推动作用的利用是不断减小的。在活塞作功的整个行程中杠杆推动作用的利用虽经由小到大、由大到小的变化，但其杠杆推动作用是一定存在的。因此，燃烧同样的燃料，活塞受到同样的压力，曲轴受到的推动力却得到一定提高，所以，本实用新型发动机的滑臂传动装置能够实现提高发动机的功效、节约能源、增强远航作业和长途运行机械的续航能力、提高经济效益的目的。

由于滑臂传动装置的滑臂体围绕支点回转运行而存有一定夹角，致使活塞从上死点到下死点行程中曲轴转角不足180°，这一点虽然对提高发动机的功效不利，但这种不利因素的影响要比杠杆推动作用有效利用的效果低的多。并且还可以通过择优选取配气角度和加长支点至滑座轴颈(8)之间的距离把这种不利因素降低到最小限度。

活塞在排气、吸气、压缩行程过程中滑座轴颈(8)的受力状况。

在四行程内燃机中，活塞的排气、吸气、压缩行程中是消耗功率的。由于附图所示中的力点离开重点一定距离而使滑座轴颈(8)在推动活塞运行中所消耗的功率加大和产生转速不稳的现象。为了使发动机运转时转速均匀，除了在曲轴上安装飞轮和采用多缸的结构外，还可采用缩小力点至重点的距离和二行程的方法。这样，依据发动机的行程、燃料、转速、压缩比、曲轴旋转直径、功率等不同因素，择优选取支点、重点、力点之间的距离，能够使滑臂传动装置在杠杆推动作用的利用上从吸气、压缩、作功、排气的整个运行过程中达到最好的程度。

由于附图所示的力点在重点离支点以远的部位，因而使曲轴旋转一周时力点绕支点回转的弧长大于曲轴旋转一周时绕支点形成的弧长，即活塞在气缸中运行的距离要比连杆(14)直接连接在滑座轴颈(8)上大。这样，依据内燃机不同行程中燃料、转速、曲轴旋转直径、功率的不同择优选取力点、重点、支点之间的距离，将有利于提高气缸的总容积和压缩比，有利于提高单缸的功率。

滑臂传动装置以及相连接的机件在运行中的可靠性。

滑臂传动装置虽然承受着严重的载荷和摩擦，但依据现有的材料性能，是可以达到设计要求的，并且除了因滑臂传动装置设置在曲轴箱内而具有良好的润滑条件外还可以在轴颈滑座(7)、滑臂销座(6)以及滑臂体上设置润滑油道进行润滑，为提高滑臂传动装置的可靠性提供保障。与滑臂传动装置连接的机件除了滑座轴颈(8)因原有而具有良好的可靠性外，还有连杆(14)、活塞(16)与其相连接，由附图可以看出，由于连杆(14)依照滑臂体支点的回转弧线运行，因此，连杆(14)在运行中的摆动大大小于直接连接在滑座轴颈(8)上，这样，不仅可以减少活塞销(15)的磨损和提高活塞销(15)与连杆(14)的可靠性，而且能够大大减少活塞(16)与气缸(17)的侧压力和磨损，提高活塞(16)与气缸(17)的密封性能、工作效率和使用寿命。所以，发动机的滑臂传动装置不仅自身能够具有优良的可靠性，而且还能够使相连接的机件气缸(17)、活塞(16)、活塞销(15)、连杆(14)、在运行中更加可靠。

通过上面以内燃机为例对发动机的滑臂传动装置从运行过程和可靠性方面的说明，可以证明本实用新型的滑臂传动装置是能够利用杠杆的推动作用实现提高发动机的功效、节约能源、增强远航作业和长途运行机械的续航能力、提高经济效益的目的。同时，还可以收到降低发动机的单位功率重量和体积的效果。

Claims (3)

1、发动机的滑臂传动装置，包括现有的往复活塞式发动机的整体机械中能够借以帮助说明的曲轴主颈(1)、滑座轴颈(8)、连杆(14)、活塞销(15)、活塞(16)、气缸(17)、机体(18)，其特征在于在发动机内增设一个连接于机体(18)、连杆(14)和滑座轴颈(8)之间的滑臂传动装置，该装置由上滑臂(10)、下滑臂(2)、滑臂螺栓(3)、滑臂销衬套(5)、连杆销衬套(13)组成的滑臂体部件，轴颈滑座(7)、滑座轴瓦(9)、滑座螺栓(11)组成的轴颈滑座部件和滑臂销(4)、滑臂销座(6)、连杆销(12)所组成。

2、如权利要求1所说的滑臂传动装置，滑臂传动装置的滑臂体部件由上滑臂(10)、下滑臂(2)、滑臂螺栓(3)、滑臂销衬套(5)、连杆销衬套(13)所组成，其特征在于滑臂体与滑座轴颈(8)上设有的轴颈滑座部件相互内外设有滑动连接的平行滑面，上滑臂(10)和下滑臂(2)的内侧设有精度较高且耐磨的滑面，其端部相对应的部位设有螺纹孔和螺栓孔并以滑动放置轴颈滑座部件的间距用滑臂螺栓(3)平行安装在一起，以便把轴颈滑座部件滑动连接在上滑臂(10)与下滑臂(2)的平行滑面之间并通过轴颈滑座部件与曲轴的滑座轴颈(8)相连接，在滑臂传动装置的滑臂体上设有放置滑臂销衬套(5)和连杆销衬套(13)的衬套孔，以便用滑臂销(4)与设置在机体上的滑臂销座(6)上设有的滑臂销孔配合连接和用连杆销(12)与连杆(14)上设有的连杆销孔配合连接。

3、如权利要求1所说的滑臂传动装置，滑臂传动装置的轴颈滑座部件由轴颈滑座(7)、滑座轴瓦(9)和滑座螺栓(11)组成，其特征在于轴颈滑座部件与滑臂体相互内外设有滑动连接的平行滑面，分开制做的两块轴颈滑座(7)的端部相对应的部位设有螺纹孔和螺栓孔，其内侧圆面上安置有滑座轴瓦(9)、用滑座螺栓(11)安装在一起组成滑座轴颈(8)的轴承，其外侧设有精度较高且耐磨的滑面，以便滑动连接在上滑臂(10)与下滑臂(2)内侧的平行滑面之间。

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