RU2006629C1

RU2006629C1 - Piston machine

Info

Publication number: RU2006629C1
Authority: RU
Inventors: Лев Хаимович Бородянский; Анатолий Арашаевич Чапчаев
Original assignee: Лев Хаимович Бородянский; Анатолий Арашаевич Чапчаев
Priority date: 1991-11-11
Filing date: 1991-11-11
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: piston machines. SUBSTANCE: piston machine has housing with cylinders 1 and pistons 5 which are engageable through rod 5, center rollers 4 and side rollers 5 with closed equidistant inner surfaces 8 and curvilinear outer surfaces 9 of cam 7 mounted on output shaft 6. Radii of rollers 4 and 5 and sizes of cam 7 are related by relationship given in description. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, mainly to internal combustion engines.

Известен двигатель внутреннего сгорания, содержащий корпус с цилиндрами, поршни, соединенные с двумя роликами, взаимодействующими с внутренней и наружной замкнутыми эквидистантными криволинейными поверхностями кулачка, установленного на выходном валу. Known internal combustion engine containing a housing with cylinders, pistons connected to two rollers interacting with the inner and outer closed equidistant curved surfaces of the cam mounted on the output shaft.

Недостатком указанного двигателя внутреннего сгорания является невысокая надежность пары ролик-криволинейная поверхность кулачка вследствие возникающих при работе неравномерных износов внутренних и наружных криволинейных поверхностей. The disadvantage of this internal combustion engine is the low reliability of the pair of roller-curved cam surface due to uneven wear during operation of the internal and external curved surfaces.

Наиболее близкой к предлагаемой является поршневая машина, принятая за прототип и содержащая корпус с цилиндрами, поршни с центральными и боковыми роликами, взаимодействующими с наружной и внутренними криволинейными поверхностями кулачка, связанного с выходным валом. Closest to the proposed is a piston machine, adopted for the prototype and containing a housing with cylinders, pistons with central and side rollers interacting with the outer and inner curved surfaces of the cam associated with the output shaft.

Недостатками прототипа являются невысокие надежность и долговечность из-за отсутствия оптимального выбора размеров роликов в зависимости от размеров кулачка, что не позволяет получить хорошие кинематические характеристики. The disadvantages of the prototype are the low reliability and durability due to the lack of an optimal choice of roller sizes depending on the size of the cam, which does not allow to obtain good kinematic characteristics.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности путем улучшения кинематических характеристик и оптимального выбора параметров пары ролик-криволинейная поверхность кулачка. The aim of the invention is to increase reliability and durability by improving the kinematic characteristics and the optimal choice of parameters of a pair of roller-curved cam surface.

Поставленная цель достигается тем, что в поршневой машине, содержащей корпус с цилиндрами, поршни, связанные с центральным и двумя боковыми роликами и установленные в цилиндрах, выходной вал, ось вращения которого перпендикулярна осям цилиндров, кулачки с эквидистантными замкнутыми внутренними и наружными криволинейными поверхностями, причем внутренние и наружные криволинейные поверхности расположены вокруг оси вращения кулачка, центральный ролик поршня установлен с возможностью взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью кулачка, а два боковых ролика поршня установлены с возможностью взаимодействия с наружными криволинейными поверхностями, причем радиусы роликов и размеры кулачка связаны между собой следующими соотношениями (H/λ)·[(1-λ)²/2λ-1] > r_р.н, H/

> r_р.в при λ< 1, где Н - половина хода поршня; r_р.н. - радиус ролика, взаимодействующего с наружной криволинейной поверхностью кулачка; r_р.в. - радиус ролика, взаимодействующего с внутренней криволинейной поверхностью;
λ =

- параметр формы кулачка;
R_min - минимальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности; R_max - макси- мальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности.This goal is achieved by the fact that in a piston machine containing a housing with cylinders, pistons connected to the central and two side rollers and installed in the cylinders, the output shaft, the axis of rotation of which is perpendicular to the axes of the cylinders, cams with equidistant closed internal and external curved surfaces, and inner and outer curved surfaces are located around the axis of rotation of the cam, the central roller of the piston is mounted to interact with the inner curved surface Strongly cam, and two side roller piston mounted to cooperate with the outer curved surfaces, the radius of the roller and the dimensions of the cam are linked by the following relationships (H / λ) · [(1-λ) ² / 2λ-1]> r _{p. n} , H /

> r _r.v. for λ <1, where H is the half stroke of the piston; r _rn - the radius of the roller interacting with the outer curved surface of the cam; r _rv - the radius of the roller interacting with the inner curved surface;
λ =

- cam shape parameter;
R _min - the minimum distance from the center of rotation of the cam to the inner curved surface; R _max - the maximum distance from the center of rotation of the cam to the inner curved surface.

Кроме того, оси цилиндров параллельны между собой, а с каждым кулачком кинематически связаны поршни группы цилиндров, причем оси цилиндров каждой группы расположены под углом между собой. Поршневая машина также снабжена набором антифрикционных колец, установленных на осях роликов, ролики выполнены в виде отдельных дисков, смонтированных на антифрикционных кольцах. In addition, the axes of the cylinders are parallel to each other, and the pistons of the group of cylinders are kinematically connected to each cam, the axes of the cylinders of each group being located at an angle to each other. The piston machine is also equipped with a set of antifriction rings mounted on the axes of the rollers, the rollers are made in the form of separate disks mounted on antifriction rings.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна", так как имеет иную совокупность существенных признаков по сравнению с прототипом. The proposed technical solution meets the criterion of "novelty", as it has a different set of essential features in comparison with the prototype.

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволили выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field did not allow us to identify signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 показан общий вид поршневой машины; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пример конкретного выполнения поршневой машины с группой цилиндров, оси которых расположены под углом друг к другу; на фиг. 4 - пример конкретного выполнения ролика в виде отдельных дисков. In FIG. 1 shows a general view of a piston machine; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 is an example of a specific embodiment of a piston machine with a group of cylinders whose axes are angled to each other; in FIG. 4 - an example of a specific implementation of the movie in the form of separate discs.

Поршневая машина содержит корпус с цилиндрами 1, в которых размещены поршни 2. Поршни 2 жестко соединены со штоками 3. На штоке 3 установлена ось, на которой размещены один центральный ролик 4 и два боковых ролика 5. На выходном валу 6, ось вращения которого перпендикулярна осям цилиндров 1, установлен кулачок 7. На последнем выполнены одна замкнутая внутренняя криволинейная поверхность 8 и две замкнутые наружные криволинейные поверхности 9. Наружные поверхности эквидистантны внутренней поверхности 8. Центральный ролик 4 установлен с возможностью взаимодействия с внутренней криволинейной поверхностью 8, два боковых ролика 5 - с наружными криволинейными поверхностями 9. Радиусы роликов и размеры кулачка связаны между собой следующими соотношениями (H/λ)·[(1-λ)²/2λ-1] > r_р.н, H/

> r_р.в
при λ< 1, где Н - половина хода поршня; r_р.н. - радиус ролика, взаимодействующего с наружной криволинейной поверхностью кулачка (бокового ролика 5); r_р.в. - радиус ролика, ваимодействующего с внутренней криволинейной поверхностью (центрального ролика 4);
λ = 2H/(R_min+R_max)- параметр формы кулачка;
R_min - минимальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности; R_max - макси- мальное расстояние от центра вращения кулачка до внутренней криволинейной поверхности.The piston machine comprises a housing with cylinders 1 in which the pistons are placed 2. The pistons 2 are rigidly connected to the rods 3. An axis is mounted on the rod 3, on which one central roller 4 and two side rollers are placed 5. On the output shaft 6, the rotation axis of which is perpendicular the axes of the cylinders 1, the cam is installed 7. On the last made one closed inner curved surface 8 and two closed outer curved surfaces 9. The outer surfaces are equidistant to the inner surface 8. The central roller 4 is installed with the possibility w interaction with the inside curved surface 8, two lateral rollers 5 - with outer curved surfaces 9. The radii and dimensions of the cam rollers are linked by the following relationships (H / λ) · [(1-λ) ² / 2λ-1]> r _{p .n} , H /

> r _r.v
at λ <1, where H is the half stroke of the piston; r _rn - the radius of the roller interacting with the outer curved surface of the cam (side roller 5); r _rv - the radius of the roller interacting with the inner curved surface (central roller 4);
λ = 2H / (R _min + R _max ) - cam shape parameter;
R _min - the minimum distance from the center of rotation of the cam to the inner curved surface; R _max - the maximum distance from the center of rotation of the cam to the inner curved surface.

Поршневая машина может быть выполнена с широко известным одноразрядным расположением, когда оси всех цилиндров параллельны между собой (не показано) и с каждым кулачком связан поршень только одного цилиндра. The piston machine can be made with a well-known single-bit arrangement, when the axes of all the cylinders are parallel to each other (not shown) and the piston of only one cylinder is connected to each cam.

На фиг. 4 показан пример конкретного выполнения ролика, выполненного в виде отдельных дисков 10, установленных на антифрикционных кольцах 11, которые размещены на осях. In FIG. 4 shows an example of a specific implementation of the roller, made in the form of individual disks 10 mounted on antifriction rings 11, which are placed on the axles.

Поршневая машина работает, например, в качестве двигателя внутреннего сгорания следующим образом. A piston engine operates, for example, as an internal combustion engine as follows.

Под давлением продуктов сгорания в цилиндрах 1 перемещаются поршни 2, которые передают усилия внутренним и наружным криволинейным поверхностям 8 и 9 кулачка 7 через штоки 3, и центральные и боковые ролики 4 и 5. Подготовительные рабочие ходы поршней обеспечиваются соответствующими профилями криволинейных поверхностей 8 и 9. Under the pressure of the combustion products, pistons 2 are moved in the cylinders 1, which transfer forces to the inner and outer curved surfaces 8 and 9 of the cam 7 through the rods 3, and the central and side rollers 4 and 5. The preparatory working strokes of the pistons are provided with the corresponding profiles of the curved surfaces 8 and 9.

Приведенные выше зависимости радиусов роликов от параметров кулачка обеспечивают улучшение кинематических характеристик и безотрывное перемещение роликов по криволинейным поверхностям, что позволяет повысить надежность и долговечность пары ролик-криволинейная поверхность кулачка. (56) Заявка ЕПВ N 0064726, кл. F 01 B 9/06, 1982. The above dependences of the radii of the rollers on the parameters of the cam provide an improvement in the kinematic characteristics and continuous movement of the rollers on curved surfaces, which improves the reliability and durability of a pair of roller-curved cam surfaces. (56) Application EPO N 0064726, cl. F 01 B 9/06, 1982.

Claims

1. A PISTON MACHINE, comprising a housing with cylinders, pistons connected to a central and two side rollers and mounted in cylinders, an output shaft whose rotation axis is perpendicular to the axes of the cylinders, cams with equidistant closed internal and external curved surfaces, with internal and external curved surfaces located around the axis of rotation of the cam, the central roller of the piston is mounted to interact with the inner curved surface of the cam, and two side rollers of the piston installed with the possibility of interaction with external curved surfaces, characterized in that the radii of the rollers and the dimensions of the cam are interconnected by the following relationships:
These groups are located at an angle to one another. 4. The machine according to paragraphs. 1 - 3, <MI> different

>

,

_arranged _at _{an angle} _to _each _drugoy.4. _{The machine} _{according to} _{claims 1} _to _3, _{<MI> characterized by <D>} _in _that