RU2016239C1

RU2016239C1 - Positive displacement engine

Info

Publication number: RU2016239C1
Authority: RU
Inventors: Георгий Алексеевич Савин
Original assignee: Георгий Алексеевич Савин
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: manufacture of engines. SUBSTANCE: arranged in housing are two pairs of blades secured on semi-shafts and kinematically coupled with power takeoff shaft by means of blade rocking mechanism. Power takeoff shaft is made in form of ring installed for rotation on bearing and connected with output shaft by means of Hooke's joint. Output shaft is installed coaxially with blade semi-shafts. Yokes of Hooke's joints secured on output shaft are arranged at angle relative to each other. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к роторно-лопастным объемным машинам, и может быть использовано в двигателестроении. The invention relates to mechanical engineering, in particular to rotary vane volumetric machines, and can be used in engine building.

Известен двигатель с кольцевой рабочей камерой, в которой размещены две пары лопастей, одна из которых равномерно вращается с выходным валом, а другая пара лопастей кинематически связана с валом механизмом периодического изменения угловой скорости, выполненным в виде кривошипно-шатунной передачи, в которой один конец шатуна закреплен эксцентрично на шестерне, обкатывающейся по неподвижной опорной шестерне, а другой конец шатуна - на качающемся элементе и совершает относительно выходного вала возвратно-вращательное движение по дуге окружности. A known engine with an annular working chamber in which two pairs of blades are placed, one of which rotates uniformly with the output shaft, and the other pair of blades is kinematically connected with the shaft by a mechanism of periodic change in angular velocity, made in the form of a crank gear, in which one end of the connecting rod fixed eccentrically on the gear rolling around the stationary support gear, and the other end of the connecting rod on the swinging element and makes a reverse-rotational movement along the arc ok relative to the output shaft uzhnosti.

Недостатком этой конструкции являются значительные инерционно-вращательные нагрузки на выходном валу и шестернях от качающейся пары лопастей, несинусоидальный характер колебаний и громоздкость конструкции. The disadvantage of this design is significant inertial-rotational loads on the output shaft and gears from the swinging pair of blades, the non-sinusoidal nature of the vibrations and the bulkiness of the structure.

Известен также двигатель, содержащий цилиндрическую полость, размещенные в ней секторные лопасти, установленные на соосных валах, и механизм преобразования движения лопастей, выполненный в виде пары рычагов, соединенных валами лопастей, и кулисы, установленной на выходном валу и взаимодействующей с роликами рычагов таким образом, что обеспечивается качание пар лопастей в противофазе относительно выходного вала. Also known is an engine containing a cylindrical cavity, sectorial blades placed in it mounted on coaxial shafts, and a mechanism for converting the movement of the blades, made in the form of a pair of levers connected by the shafts of the blades, and a link mounted on the output shaft and interacting with the rollers of the levers in this way which ensures the swing of the pairs of blades in antiphase relative to the output shaft.

К недостаткам этой конструкции относятся низкая надежность взаимодействия роликов с поверхностями обкатки из-за неуравновешенных инерционных моментов на выходном валу и деталях механизма от инерционно-вращательных сил лопастей, малый ресурс работы, большая масса и габариты. The disadvantages of this design include the low reliability of the interaction of the rollers with the break-in surfaces due to unbalanced inertial moments on the output shaft and the parts of the mechanism from the inertial-rotational forces of the blades, small service life, large mass and dimensions.

Известна также среднеосевая ротационно-поршневая машина (прототип) с двумя неравномерно вращающимися внутри кольцеобразного кожуха поршневыми парами, находящимися в противофазе с помощью планетарного механизма, который состоит из укрепленного на корпусе основного конического колеса, сцепленного с планетарным сателлитным зубчатым колесом внутри чашкообразного корпуса. Каждая пара поршней снабжена валом с планетарным приводом. Между каждым планетарным зубчатым колесом и валом не параллельно к оси колеса находится шарнирный шток, который поворотно размещен в планетарном колесе и таким образом связан с каждым валом, что вращается в той плоскости, которая образуется осью вала и линией зацепления комплекта зубчатых колес. Also known is the mid-axial rotary piston machine (prototype) with two piston pairs non-uniformly rotating inside the annular casing, which are in antiphase using a planetary mechanism, which consists of a main bevel gear mounted on the housing, coupled to a planetary satellite gear inside the cup-shaped housing. Each pair of pistons is equipped with a planetary drive shaft. Between each planetary gear wheel and the shaft, not parallel to the axis of the wheel, there is a hinged rod, which is rotatably placed in the planetary wheel and thus connected to each shaft, which rotates in the plane that is formed by the shaft axis and the gearing line of the gear set.

Этой конструкции также присущи недостатки, относящиеся к наличию шестеренчатых передач сателлитного механизма и тракта передачи крутящего момента на выходной вал, причем все шестеренчатые передачи подвержены ударным динамическим нагрузкам, что ограничивает ресурс машины. This design also has inherent disadvantages related to the presence of gears of the satellite mechanism and a path for transmitting torque to the output shaft, and all gears are subject to dynamic shock loads, which limits the life of the machine.

Технический результат, полученный при использовании изобретения, состоит в улучшении массогабаритных характеристик, увеличении надежности и ресурса машины, упрощении конструкции и уменьшении трудоемкости изготовления. The technical result obtained by using the invention consists in improving the overall dimensions, increasing the reliability and resource of the machine, simplifying the design and reducing the complexity of manufacturing.

Этот результат достигается тем, что вал отбора мощности расположен под углом к оси вращения лопастей, а механизм связи лопастей выполнен в виде шарниров Гука, соединяющих лопасти с валом отбора мощности, причем центры шарниров совпадают, а рамки шарниров, закрепленных на валу отбора мощности, установлены под углом 90^о друг к другу (оптимальный угол).This result is achieved by the fact that the power take-off shaft is located at an angle to the axis of rotation of the blades, and the linkage mechanism of the blades is made in the form of Hook joints connecting the blades to the power take-off shaft, the centers of the hinges coincide, and the frames of the hinges fixed to the power take-off shaft are installed at an angle of 90 ^about each other (optimal angle).

На фиг. 1 представлена конструктивная схема машины со сдвоенным шарниром Гука; на фиг. 2 - вариант конструктивной схемы машины с двумя сдвоенными шарнирами Гука; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 3 - вариант конструктивной схемы с двумя шарнирами Гука и механической связью между валами отбора мощности. In FIG. 1 shows a structural diagram of a machine with a double Hook joint; in FIG. 2 is a variant of a structural diagram of a machine with two twin Hook joints; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 3 is a variant of the design with two Hook joints and mechanical coupling between the PTO shafts.

Объемная машина содержит цилиндрический корпус 1 с торцовыми крышками 2 и 3, две пары лопастей 4 с боковыми, вращающимися вместе с лопастями крышками 5 и центральными втулками 6, вал 7 отбора мощности, установленный под углом α к оси вращения лопастей; шарнир Гука первой пары лопастей, состоящий из ведомой вилки 8, закрепленной на валу 7, пустотелой крестовины 9 и ведущей вилки 10, закрепленной на первой паре лопастей; шарнир Гука второй пары лопастей, состоящий из ведомой вилки 11, закрепленной на валу 7, крестовины 12 и ведущей вилки 13, скрепленной с помощью соединительного вала 14 с второй парой лопастей, причем вал 14 может размещаться внутри пустотелой центральной втулки 6 первой пары лопастей. The volumetric machine comprises a cylindrical body 1 with end caps 2 and 3, two pairs of blades 4 with side covers 5 and central sleeves rotating together with the blades 6, a power take-off shaft 7 mounted at an angle α to the axis of rotation of the blades; Hooke of the first pair of blades, consisting of a driven fork 8, mounted on a shaft 7, a hollow crosspiece 9 and a leading fork 10, mounted on a first pair of blades; Hooke of the second pair of blades, consisting of a driven fork 11, mounted on a shaft 7, a cross 12 and a driving fork 13, fastened using a connecting shaft 14 with a second pair of blades, and the shaft 14 can be placed inside the hollow central sleeve 6 of the first pair of blades.

Машина (фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 1 с торцовыми крышками 3, две пары лопастей 4 с боковыми крышками 5 и центральными втулками 6, два наклонных вала 7 отбора мощности, выполненных в виде кольца, закрепленных на обоймах двух подшипников 17, другие кольца которых с помощью соединительного элемента 15 установлены на корпусе; два внутренних шарнира Гука, каждый из которых содержит ведомую вилку 8, закрепленную на выходном валу 18, пустотелую крестовину 9, ведущую вилку 10, закрепленную на наклонном валу 7; два внешних шарнира Гука, каждый из которых состоит из ведомой вилки 11, закрепленной с помощью кронштейнов 16 на наклонном валу 7, пустотелой крестовины 12 и ведущей вилки 13, закрепленной на крышке 5 лопастей 4, вращающейся вместе с лопастями. The machine (Fig. 2) contains a cylindrical housing 1 with end caps 3, two pairs of blades 4 with side covers 5 and central sleeves 6, two inclined power take-off shafts 7 made in the form of a ring mounted on the cages of two bearings 17, the other rings of which using the connecting element 15 mounted on the housing; two internal Hooke joints, each of which contains a driven fork 8, mounted on the output shaft 18, a hollow crosspiece 9, a leading fork 10, mounted on an inclined shaft 7; two external Hook joints, each of which consists of a driven fork 11, mounted with brackets 16 on an inclined shaft 7, a hollow crosspiece 12 and a driving fork 13, mounted on the cover 5 of the blades 4, rotating together with the blades.

Машина (фиг. 3) содержит цилиндрический корпус 1 с торцовыми крышками 2 и 3, две пары лопастей 4 с боковыми крышками 5 и центральными втулками 6, два вала 7 отбора мощности, установленные под углом к оси вращения лопастей, два шарнира Гука, соединяющие лопасти 4, центральные втулки 6 и боковые крышки 5 с наклонными валами 7, две зубчатые конические передачи, выходной вал, соединенный с наклонными валами передачей. The machine (Fig. 3) contains a cylindrical body 1 with end caps 2 and 3, two pairs of blades 4 with side covers 5 and central bushings 6, two power take-off shafts 7 installed at an angle to the axis of rotation of the blades, two Hook joints connecting the blades 4, central bushings 6 and side covers 5 with inclined shafts 7, two bevel gears, an output shaft connected to the inclined shafts by a gear.

Машина работает следующим образом. The machine operates as follows.

В первом варианте (фиг. 1) при вращении вала 7 за счет установки его под углом к оси лопастей и соединения лопастей и вала с помощью шарнира Гука, лопасти совершают неравномерное вращение с периодом полных колебаний, равным 180^о угла поворота вала 7. А так как ведомые вилки шарниров пар лопастей установлены под углом друг к другу, то фазы колебаний лопастей смещены, а при угле 90^о колебания пар лопастей будут находиться в противофазе и, таким образом, в каждом из четырех рабочих объемов за один оборот вала 7 осуществляются все четыре цикла работы четырехтактного двигателя.In the first embodiment (Fig. 1), when the shaft 7 is rotated by installing it at an angle to the axis of the blades and connecting the blades and the shaft using the Hook hinge, the blades rotate unevenly with a period of complete oscillations equal to 180 ^{about the} angle of rotation of the shaft 7. And so as the driven forks of the hinges of the pairs of blades are installed at an angle to each other, then the phases of the oscillations of the blades are displaced, and at an angle of 90 ° ^the oscillations of the pairs of blades will be in antiphase and, thus, all four are carried out in each of the four working volumes for one revolution of the shaft 7 work cycle etyrehtaktnogo engine.

Во втором варианте машины (фиг. 2) при вращении вала 18 наклонный вал 7 совершает неравномерное вращение с периодом полных колебаний, равным 180^о угла поворота вала 18. За счет соединения вала 7 с лопастями с помощью шарнира Гука и смещения осей ведущей вилки 10 внутреннего шарнира и ведомой вилки 11 внешнего шарнира на оптимальный угол 90^о эта неравномерность вращения вала 7 передастся лопастям и будет усилена. За счет установки осей ведомых вилок 8 обоих механизмов под оптимальным углом 90^о друг к другу в плоскостях вращения достигается противофазное качание обеих пар лопастей относительно равномерно вращающегося вала 18.In the second embodiment of the machine (Fig. 2), when the shaft 18 is rotated, the inclined shaft 7 makes an uneven rotation with a full oscillation period equal to 180 ^{about the} angle of rotation of the shaft 18. By connecting the shaft 7 to the blades using the Hook joint and shifting the axes of the drive fork 10 of the inner the hinge and the driven fork 11 of the external hinge to an optimum angle of 90 ^about this uneven rotation of the shaft 7 is transmitted to the blades and will be strengthened. Due to the installation of the axes of the driven forks 8 of both mechanisms at an optimal angle of 90 ° ^to each other in the planes of rotation, the antiphase swing of both pairs of blades relative to the uniformly rotating shaft 18 is achieved.

В третьем варианте машины (фиг. 3) равномерно вращающийся вал с помощью зубчатых конических передач 9 передает синхронное равномерное вращение наклонных валов 7, которые, будучи соединены с помощью шарниров Гука с лопастями, обеспечивают неравномерное вращение лопастей с периодом 180^о. Установка осей ведомых вилок шарниров под углом 90^о друг к другу в плоскостях вращения, обеспечивает их противофазное качание.In the third embodiment of the machine (Fig. 3), a uniformly rotating shaft with the help of bevel gears 9 transmits synchronous uniform rotation of the inclined shafts 7, which, being connected by means of Hook joints with blades, provide an uneven rotation of the blades with a period of 180 ^° . The installation of the axes of the driven forks of the hinges at an angle of 90 ° ^to each other in the planes of rotation, ensures their antiphase swing.

Claims

A volumetric machine comprising a housing, two pairs of blades placed in it, fixed on the shafts, kinematically connected by means of a blade swing mechanism with a power take-off shaft, and an output shaft, characterized in that the power take-off shaft is made in the form of a ring mounted for rotation on a bearing , and by means of the Hook joint, connected to the output shaft, which is mounted coaxially relative to the half-shafts of the blades, and the forks of the Hook joints, mounted on the output shaft, are located at an angle to one another.