RU2016240C1 - Positive displacement machine - Google Patents

Positive displacement machine Download PDF

Info

Publication number
RU2016240C1
RU2016240C1 SU5027169A RU2016240C1 RU 2016240 C1 RU2016240 C1 RU 2016240C1 SU 5027169 A SU5027169 A SU 5027169A RU 2016240 C1 RU2016240 C1 RU 2016240C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
axis
gear
blades
cup
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Алексеевич Савин
Original Assignee
Георгий Алексеевич Савин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Георгий Алексеевич Савин filed Critical Георгий Алексеевич Савин
Priority to SU5027169 priority Critical patent/RU2016240C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2016240C1 publication Critical patent/RU2016240C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

FIELD: manufacture of engines. SUBSTANCE: pair of blades kinematically coupled with output shaft through rocking mechanisms are arranged in cylindrical housing to form working spaces. Each mechanism has semi-shaft with fitted-on blades installed for rotation relative to semi-shaft. Planet pinion is arranged in cup and is installed square to axis of semi-shaft. Pinion is in meshing with fixed gear secured on housing. Hinge-mounted in planet pinion is rod installed for rotation in plane passing through axis of semi-shaft. Cup has toothed rim engaging with gear secured on shaft. Bracket with pin is secured on planet pinion axle. Pin is arranged with angular displacement relative to rod and it gets into slot of balance weight embracing the cup. Counterweight is freely installed in cup for rotation around planet pinion axle. Counterweight has slot into which other end of rod is inserted. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 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 motor with an annular working chamber is known, 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 variation of 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 reciprocating motion relative to the output shaft along the arc zhnosti.

Недостатком этой конструкции являются значительные инерционно-вращательные нагрузки на выходном валу и шестернях от качающейся моментно-неуравновешенной 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 oscillating moment-unbalanced 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 с валами лопастей, и кулисы, установленной на выходном валу и взаимодействующей с роликами рычагов таким образом, что обеспечивается качание пар лопастей в противофазе относительного выходного вала. There is also known 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 to the shafts of the blades, and a link mounted on the output shaft and interacting with the rollers of the levers in this way that provides swinging 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 и т.п. 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, etc.

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 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 точкой зацепления комплекта зубчатых колес. Also known is a 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 gear inside a 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 axis of the shaft and the engagement point of the set of gears.

Этой конструкции также присущи недостатки, относящиеся к значительным знакопеременным инерционным моментам на выходном валу от лопастей, значительным инерционным нагрузкам на зубчатые пары и элементы механизма. This design also has inherent disadvantages related to significant alternating inertial moments on the output shaft from the blades, significant inertial loads on the gear pairs and mechanism elements.

Технический результат, полученный при использовании данного изобретения, состоит в уравновешивании знакопеременных инерционных моментов сил на выходном валу, возникающих от качания лопастей, устранении инерционных нагрузок на шестерни механизма, улучшении массогабаритных характеристик за счет снижения веса маховика и уменьшения нагрузок на элементы механизма качания лопастей. The technical result obtained by using the present invention consists in balancing alternating inertial moments of forces on the output shaft arising from the swinging of the blades, eliminating inertial loads on the gears of the mechanism, improving weight and size characteristics by reducing the weight of the flywheel and reducing the loads on the elements of the mechanism of swinging the blades.

Это достигается тем, что в машине, содержащей цилиндрический корпус, в котором размещены две пары лопастей, связанных с выходным валом механизмами их качания, каждый из которых содержит полувал, на котором закреплены лопасти, чашкообразный корпус, вращающийся вокруг полувалов, в котором установлена сателлитная шестерня перпендикулярно оси полувала и находящаяся в зацеплении с неподвижной шестерней, закрепленной на корпусе, при этом в сателлитной шестерне шарнирно укреплен шток с возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось полувала, чашкообразный корпус снабжен зубчатым венцом, сцепленным с шестерней, закрепленной на выходном валу. На оси сателлитной шестерни закреплен кронштейн с штырем, установленным с угловым смещением относительно штока и входящим в прорезь введенного кольцеобразного балансировочного груза, вращающегося в корпусе, причем в чашкообразном корпусе установлен свободно с возможностью вращения вокруг оси сателлитной шестерни противовес, в который вход второй конец штока. Оси сателлитных шестерен лежат в одной плоскости, а направление их вращения - противоположное. Точка закрепления штыря на шестерне отстоит по углу шестерни от точки вращения штока на угол, равный 90о и являющимся оптимальным углом.This is achieved by the fact that in a machine containing a cylindrical housing in which there are two pairs of blades connected to the output shaft by their swing mechanisms, each of which contains a half shaft on which the blades are mounted, a cup-shaped body rotating around half shaft with a satellite gear installed perpendicular to the half shaft axis and meshed with the fixed gear fixed to the housing, while the pin is pivotally mounted in the satellite gear with the possibility of rotation in a plane passing through the axis p Oluvala, the cup-shaped body is equipped with a gear rim, coupled to the gear mounted on the output shaft. A bracket is mounted on the axis of the satellite gear with a pin mounted with an angular displacement relative to the rod and entering the slot of the introduced annular balancing weight, rotating in the housing, and in the cup-shaped housing, a counterweight is freely mounted to rotate around the axis of the satellite gear, into which the second end of the rod enters. The axis of the satellite gears are in the same plane, and the direction of their rotation is the opposite. Fixing point pin on the pinion gear is spaced angularly from the point of rotation of the stem at an angle equal to about 90 and which is optimum angle.

Такое закрепление балансировочного груза при определенном соотношении моментов инерции груза и лопастей с радиусами закрепления на сателлитной шестерне штока и штыря приводит к отсутствию на выходе машины знакопеременных инерционных моментов сил и отсутствию на шестернях инерционных нагрузок от качания лопастей. This fixing of the balancing load with a certain ratio of the moments of inertia of the load and the blades with the fixing radii on the satellite gear of the rod and pin results in the absence of alternating inertial moments of forces at the machine outlet and the absence of inertial loads from the swinging of the blades on the gears.

На фиг. 1 изображена предлагаемая машина; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed machine; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Машина содержит цилиндрический корпус 1, в котором размещены две пары лопастей 2, укрепленных на полувалах 3, вращающихся в корпусе 1. В чашкообразном корпусе 4, вращающемся вокруг полувала 3, на оси, перпендикулярной оси полувала, размещена сателлитная шестерня 5, находящаяся в зацеплении с неподвижной шестерней 6, укрепленной на корпусе 1. В шестерне 5 шарнирно закреплен шток 7, который может вращаться в плоскости, проходящей через ось полувала, вокруг оси, закрепленной на полувале. Корпус 4 снабжен зубчатым венцом 8, сцепленным с шестерней 9, закрепленной на выходном валу 10, на оси 11 шестерни 5 закреплен кронштейн 12 с штырем 13, входящим в прорезь кольцеобразного балансировочного груза 14, вращающегося в корпусе 1. В противоположном от шестерни 5 конце штока 7 в корпусе 4 размещен на оси вращения противовес 15 шестерни 5. The machine contains a cylindrical housing 1, in which two pairs of blades 2 are mounted, mounted on the half shafts 3, rotating in the housing 1. In the cup-shaped housing 4, rotating around the half shaft 3, on the axis perpendicular to the axis of the half shaft is placed a gear 5 engaged with fixed gear 6, mounted on the housing 1. In gear 5, the rod 7 is pivotally mounted, which can rotate in a plane passing through the axis of the shaft, around an axis mounted on the shaft. The housing 4 is equipped with a gear rim 8, coupled to the gear 9, mounted on the output shaft 10, the bracket 12 with the pin 13 is fixed on the axis 11 of the gear 5, which enters the slot of the ring-shaped balancing weight 14, rotating in the housing 1. At the end of the rod opposite to the gear 5 7 in the housing 4 is placed on the axis of rotation of the counterweight 15 of the gear 5.

Машина работает следующим образом. The machine operates as follows.

Кинематика механизма качания лопастей обеспечивает за один полный оборот полувалов двойное противофазное синусоидальное качание лопастей относительно чашкообразного корпуса. При этом в каждой из четырех камер осуществляются все четыре цикла четырехтактного двигателя (всасывание, сжатие, рабочий ход и выхлоп), рабочий ход осуществляется через каждые 90о поворота чашкообразного корпуса, что эквивалентно восьмицилиндровому двигателю обычной схемы.The kinematics of the blade swing mechanism provides for a single full revolution of the half-shafts double antiphase sinusoidal swing of the blades relative to the cup-shaped body. Moreover, in each of the four chambers, all four cycles of the four-stroke engine (suction, compression, stroke and exhaust) are carried out, the stroke is carried out every 90 about the rotation of the cup-shaped housing, which is equivalent to an eight-cylinder engine of a conventional circuit.

При вращении чашкообразного корпуса лопасти совершают относительно него колебания в противоположных направлениях. Возникающие при этом инерционные вращательные моменты сил со стороны обеих пар лопастей равны и противоположны по направлению относительно оси лопастей. Эти моменты создают одинаковые силы в точках заделки штоков 7 в сателлитных шестернях 5, но плечи точек заделки штоков каждого механизма разные, поэтому эти силы создают разные моменты на сателлитных шестернях относительно линии зацепления с неподвижными шестернями 6, а эти моменты приводят к разным силам, действующим на чашкообразные корпуса со стороны осей 11 сателлитных шестерен, вследствие этого на выходном валу и шестернях возникают инерционные моменты и силы, которые могут в несколько раз превышать нагрузки от газодинамических сил. When the cup-shaped body rotates, the blades oscillate relative to it in opposite directions. The resulting inertial rotational moments of forces from the side of both pairs of blades are equal and opposite in direction relative to the axis of the blades. These moments create the same forces at the points of closing the rods 7 in the satellite gears 5, but the shoulders of the points of closing the rods of each mechanism are different, so these forces create different moments on the satellite gears relative to the line of engagement with the fixed gears 6, and these moments lead to different forces acting on cup-shaped housings from the side of the axes of 11 satellite gears, as a result of this, inertial moments and forces appear on the output shaft and gears, which can several times exceed the loads from gas-dynamic forces.

Инерционные моменты, действующие со стороны лопастей на выходной вал, определяются выражением
Мл1= А (cos2φ+cos2φ˙sin2φ),
Мл2=А (-cos2φ+cos2φ˙sin2φ), где А - конструктивный параметр;
Мл1 - момент первой пары лопастей;
Мл2 - момент второй пары лопастей;
φ - угол поворота чашкообразного корпуса.Inertial moments acting from the side of the blades on the output shaft are determined by the expression
M l1 = A (cos2φ + cos2φ˙sin2φ),
M l2 = A (-cos2φ + cos2φ˙sin2φ), where A is a design parameter;
M l1 - the moment of the first pair of blades;
M l2 - the moment of the second pair of blades;
φ is the angle of rotation of the cup-shaped body.

При закреплении штыря 13, зацепленного в прорези балансировочного груза 14, на сателлитной шестерне с угловым смещением 90о относительно штока 7 инерционные моменты пары лопасть-груз определяются выражением
Мл1 + Мб1 = А (cos 2 φ-sin2φ),
Мл2 + Мб2 = А (-cos 2 φ+sin2φ), где Мб1 - инерционный момент первого груза;
Мб2 - инерционный момент второго груза.When fixing the pin 13, engaged in the slot of the balancing weight 14, on the satellite gear with an angular offset of 90 about the rod 7, the inertial moments of the pair of blade-load are determined by the expression
M l1 + M b1 = A (cos 2 φ-sin2φ),
M l2 + M b2 = A (-cos 2 φ + sin2φ), where M b1 is the inertial moment of the first load;
M b2 - inertial moment of the second load.

Суммируясь, эти моменты полностью разгрузят выходной вал от знакопеременных инерционных моментов. Summing up, these moments completely unload the output shaft from alternating inertial moments.

При этом должно соблюдаться условие
Iл ˙tg2αл=Iб˙tg2˙αб Iл - момент инерции лопастей с полувалом 3 и штоком 7 относительно оси вращения лопастей;
Iб - момент инерции балансировочного груза;
αл - угол между осью штока 7 и осью шестерни 5;
αб - угол между осью штыря 13 и осью шестерни 5.In this case, the condition must be met
I l ˙tg 2 α l = I b ˙tg 2 ˙α b I l - moment of inertia of the blades with half shaft 3 and rod 7 relative to the axis of rotation of the blades;
I b - moment of inertia of the balancing load;
α l - the angle between the axis of the rod 7 and the axis of the gear 5;
α b - the angle between the axis of the pin 13 and the axis of the gear 5.

При соблюдении приведенных условий инерционные моменты, действующие на сателлитную шестерню относительно оси 11, создаваемые силами штока 7 и штыря 13, равны и противоположны по направлению, т.е. зубья шестерен разгружаются от инерционных сил. Subject to the above conditions, the inertial moments acting on the satellite gear relative to the axis 11 created by the forces of the rod 7 and pin 13 are equal and opposite in direction, i.e. gear teeth are unloaded from inertial forces.

Введенный в машину противовес 15 уравновешивает центробежные силы от шестерни 5 с осью 11 и кронштейна 12 с штырем 13. Уравновешивание вращающихся масс относительно оси сателлита 11 осуществляется известными способами. The counterweight 15 introduced into the machine balances the centrifugal forces from the gear 5 with the axis 11 and the bracket 12 with the pin 13. The balancing of the rotating masses relative to the axis of the satellite 11 is carried out by known methods.

Вращающиеся вокруг сателлитного вала массы при вращении сателлита вместе с чашкообразным корпусом создают вращающийся гироскопический момент, который уравновешивается гироскопическим моментом от второго сателлитного вала с вращающимися массами. Для этого оси сателлитов устанавливаются в одной плоскости, а направление вращения сателлитов - противоположное путем установки сателлитных шестерен обоих механизмов с одной стороны от оси вращения лопастей при симметричной установке шестерен 6. The masses rotating around the satellite shaft during the rotation of the satellite together with the cup-shaped body create a rotating gyroscopic moment, which is balanced by the gyroscopic moment from the second satellite shaft with rotating masses. For this, the axis of the satellites are installed in the same plane, and the direction of rotation of the satellites is the opposite by installing the satellite gears of both mechanisms on one side of the axis of rotation of the blades with a symmetrical installation of gears 6.

Claims (1)

Объемная машина, содержащая цилиндрический корпус, размещенные в нем с образованием рабочих камер пары лопастей, кинематически связанные с выходным валом посредством механизмов качания, каждый из которых включает полувал с закрепленными на нем лопастями, установленными с возможностью вращения относительно полувала, стакан, в котором перпендикулярно к оси полувала размещена сателлитная шестерня, находящаяся в зацеплении с неподвижной шестерней, закрепленной на корпусе, при этом в сателлитной шестерне шарнирно размещен шток с возможностью вращения в плоскости, проходящей через ось полувала, а стакан имеет зубчатый венец, взаимодействующий с шестерней, закрепленной на валу, отличающаяся тем, что машина снабжена кольцеобразным балансировочным грузом, на оси сателлитной шестерни закреплен кронштейн со штырем, расположенным с угловым смещением относительно штока и входящим в прорезь балансировочного груза, охватывающего стакан, при этом в последнем свободно и с возможностью вращения вокруг оси сателлитной шестерни установлен противовес, имеющий паз, в котором размещен второй конец штока. A volumetric machine comprising a cylindrical body, pairs of blades placed therein with the formation of working chambers, kinematically connected to the output shaft by means of swing mechanisms, each of which includes a half shaft with blades mounted on it, mounted for rotation relative to the half shaft, a glass in which is perpendicular to the axis of the half shaft is a satellite gear meshed with a fixed gear fixed to the housing, while a rod with a possible rod is pivotally mounted in the satellite gear rotation in a plane passing through the axis of the half shaft, and the glass has a gear rim interacting with the gear mounted on the shaft, characterized in that the machine is equipped with an annular balancing weight, a bracket with a pin located at an angular offset relative to the rod is fixed to the axis of the satellite gear a balancing weight entering the slot, covering the cup, while in the latter, a counterweight having a groove in which is placed is freely and rotatably around the axis of the satellite gear second end of the stem.
SU5027169 1992-03-11 1992-03-11 Positive displacement machine RU2016240C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5027169 RU2016240C1 (en) 1992-03-11 1992-03-11 Positive displacement machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5027169 RU2016240C1 (en) 1992-03-11 1992-03-11 Positive displacement machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2016240C1 true RU2016240C1 (en) 1994-07-15

Family

ID=21596823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5027169 RU2016240C1 (en) 1992-03-11 1992-03-11 Positive displacement machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2016240C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004106712A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-09 Georgiy Alekseevich Savin Vane-type rotary internal combustion engine (variants), a blade-swinging mechanism, unit of blade sealing elements and a bearing support for said blade swinging mechanism

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент ФРГ N 2400324, кл. F 01C 1/42, 1975. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004106712A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-09 Georgiy Alekseevich Savin Vane-type rotary internal combustion engine (variants), a blade-swinging mechanism, unit of blade sealing elements and a bearing support for said blade swinging mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3592571A (en) Rotary volumetric machine
US4072447A (en) Alternating piston rotary apparatus
RU2016240C1 (en) Positive displacement machine
US2578559A (en) Motion converting mechanism
RU2016241C1 (en) Positive displacement machine
JPS6332101A (en) Rotary absorption and discharge device
EP0027665B1 (en) Rotary engine employing double eccentric
JP4041173B2 (en) Low vibration positive displacement machine
RU2016239C1 (en) Positive displacement engine
CN217736157U (en) Novel internal combustion engine balance structure and internal combustion engine
JP2009121540A (en) Crank device
RU2100653C1 (en) Rotary-vane machine
RU2013597C1 (en) Power plant
JPS6098241A (en) Balancer of piston crank mechanism
RU2271451C2 (en) Rotary machine
SU1467288A1 (en) Arrangement for balancing internal combustion engine
RU2393361C2 (en) Single-cylinder multi-piston ice (blatov's torus)
RU2020246C1 (en) Piston machine
JPS6098242A (en) Balancer of piston crank mechanism
US5203858A (en) Alternating velocity rotary engine employing a gear control mechanism
WO1995002114A1 (en) Planetary gears reciprocating piston machines
JPH09125981A (en) Direct-coupled assembly of internal combustion engine and driven machinery
RU2076934C1 (en) Rotary piston engine
EP0229142A1 (en) Rotary engine with non-uniform piston speed
SU1255718A1 (en) Positive-displacement rotary machine