RU2044127C1

RU2044127C1 - Piston machine

Info

Publication number: RU2044127C1
Authority: RU
Inventors: Порфирий Сергеевич Владимиров
Original assignee: Порфирий Сергеевич Владимиров
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1991-09-05
Publication date: 1995-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: machine has housing, cylinders with pistons articulated to brackets. Brackets are immovably connected with bush or made integral with it. Bush is mounted on skew crank of heavy-duty shaft by means of bearings. Rocker arms are articulated to brackets and are connected to housing by means of trunnions. Machine is provided with additional working cylinders shifted circumferentially. Brackets connected with pistons of these cylinders are passed through holes in webs of rocker arm at clearance for performing swinging motion. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетического машиностроения, конкретнее к тепловым двигателям, компрессорам пневмодвигателям и насосам поршневого типа. The invention relates to the field of power engineering, and more particularly to heat engines, compressors, air motors and piston type pumps.

Известна поршневая машина, содержащая по меньшей мере один цилиндр с двумя поршнями, каждый из которых шарнирно соединен с кронштейнами, неподвижно соединенными или выполненными за одно целое со втулкой, установленной посредством подшипников на косом кривошипе силового вала двигателя. На кронштейнах имеются опорные шейки, сопряженные с возможностью поворотного движения с коромыслом, установленным посредством цапф или осей в корпусе. A piston machine is known, comprising at least one cylinder with two pistons, each of which is pivotally connected to brackets fixedly connected or made integrally with a sleeve mounted by bearings on an oblique crank of a motor power shaft. On the brackets there are supporting necks, coupled with the possibility of pivoting movement with a beam mounted by means of pins or axles in the housing.

Известная машина положительно отличается экономичностью и надежностью, высокими массогабаритными характеристиками. Некоторым недостатком этого устройства является низкая равномерность крутящего момента на выходном валу, обусловленная малым числом цилиндров и их синфазным действием, а также неполная реализация возможностей данной конструктивной схемы в части увеличения удельной мощности. The well-known machine is positively characterized by efficiency and reliability, high weight and size characteristics. Some disadvantage of this device is the low uniformity of torque on the output shaft, due to the small number of cylinders and their common mode action, as well as the incomplete implementation of the capabilities of this design scheme in terms of increasing specific power.

Цель изобретения повышение удельной мощности и равномерности крутящего момента. The purpose of the invention is the increase in power density and uniformity of torque.

Поставленная цель достигается введением в конструкцию дополнительных рабочих цилиндров, смещенных от уже имеющихся в окружном направлении на некоторый угол. Поршни этих цилиндров шарнирно сопряжены с дополнительными кронштейнами втулки, пропущенными с зазором и возможностью качательного движения в отверстиях коромысла. В частном случае при угле смещения дополнительных цилиндров на угол 90^о кронштейны расположены в осевых отверстиях цапф, которые посредством подшипников сопряжены с отверстиями коромысла.This goal is achieved by introducing into the design of additional working cylinders, offset from the already existing in the circumferential direction by a certain angle. The pistons of these cylinders are pivotally coupled to additional sleeve brackets, missed with a gap and the possibility of rocking movement in the rocker holes. In the particular case, when the angle of the additional cylinders is shifted by an angle of 90 °, ^the brackets are located in the axial holes of the trunnions, which by means of bearings are interfaced with the holes of the rocker arm.

На фиг.1 изображена поршневая машина, разрез Б-Б, на фиг.2; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. In Fig.1 shows a piston machine, a section bB, in Fig.2; figure 2 section aa in figure 1.

Машина симметрична плоскости Е, поэтому вторая половина ее частично отсутствует на фиг.1. The machine is symmetrical to the plane E, so the second half of it is partially missing in figure 1.

Машина содержит четыре цилиндра 1,2,3,4 установленных в корпусе 5 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. В каждом цилиндре расположены два оппозитных поршня 6 и 7 с двумя головками каждый, разделяющих цилиндры на центральную рабочую полость 8 с форсункой 9, впускными окнами 10 и выпускными 11 и две рабочих полости 12 с форсунками 13, впускными и выпускными окнами 14, 15. В поршнях выполнены поперечные отверстия прямоугольного сечения, подвижно сопряженные с ползунами 16, охватывающими сферическую головку, состоящую из грибовидных элементов 17, неподвижно установленных на концах кронштейнов 18, 19, 20, 21. Ползуны снабжены кольцевыми уплотнениями 22, герметизирующие полости карманов гидростатических подшипников, которые через отверстия 23 и обратные клапаны 24 соединены с источником смазки под избыточным давлением. Кронштейны жестко соединены или выполнены за одно целое с втулкой 25, установленной посредством подшипников 26 на косом кривошипе силового вала 27. Два диаметрально противоположных кронштейна 18, 20 снабжены опорными шейками, сопряженными посредством подшипников 28 с коромыслом 29, которое с возможностью качания на подшипниках 30, посредством цапф 31 установлено в проушинах 32, неподвижно закрепленных в корпусе. Цапфы выполнены в виде внутренней обоймы роликового или игольчатого подшипника качения с осевым отверстием, диаметр которого достаточно велик, чтобы в нем проходил с зазором и возможностью качательного движения дополнительный кронштейн 19. Поперечное сечение кронштейнов, сопряженных с отверстиями цапф 31, имеет овальную форму с радиусами кривизны, близкими к радиусу отверстия. Такая форма в данном случае имеет максимальный момент сопротивления W, т.е. обеспечивает наибольшую прочность кронштейнов на изгиб. Возможны варианты исполнения машины. The machine contains four cylinders 1,2,3,4 installed in the housing 5 in two mutually perpendicular planes. In each cylinder there are two opposed pistons 6 and 7 with two heads each, separating the cylinders into a central working cavity 8 with a nozzle 9, inlet windows 10 and exhaust 11 and two working cavities 12 with nozzles 13, inlet and outlet windows 14, 15. B pistons made transverse holes of rectangular cross section, movably conjugated with sliders 16, covering a spherical head, consisting of mushroom-shaped elements 17, fixedly installed at the ends of brackets 18, 19, 20, 21. The sliders are provided with ring seals 22, seal the cavity of the pockets of hydrostatic bearings, which through openings 23 and check valves 24 are connected to a lubricant source under excessive pressure. The brackets are rigidly connected or made integrally with the sleeve 25, mounted by bearings 26 on the oblique crank of the power shaft 27. Two diametrically opposite brackets 18, 20 are equipped with support necks, coupled by means of bearings 28 to the beam 29, which can swing on bearings 30, by means of trunnions 31 installed in the eyes 32, fixedly mounted in the housing. The pins are made in the form of an inner cage of a roller or needle rolling bearing with an axial bore, the diameter of which is large enough to allow an additional bracket 19 to pass through it with a clearance and the possibility of swinging movement. close to the radius of the hole. This form in this case has a maximum moment of resistance W, i.e. provides the greatest bending strength of the brackets. Possible machine designs.

Минимальное число цилиндров два, оси которых смещены в окружном направлении на угол, не равный 180^о. Возможно число цилиндров, не равное четырем, например машина с тремя, шестью или восемью цилиндрами. Машина с тремя или шестью цилиндрами выполняется с обычными, без осевых отверстий, цапфами коромысел (подобно прототипу). Отверстия под кронштейны выполняются в щеках коромысла под углом к основным кронштейнам 18, 20, близкими к 60^о (в плоскости осей кронштейнов).The minimum number of cylinders is two, whose axes are offset in the circumferential direction by an angle not equal to 180 ^° . Perhaps the number of cylinders is not equal to four, for example a machine with three, six or eight cylinders. A machine with three or six cylinders is made with conventional, without axial holes, trunnion trunnions (similar to the prototype). The holes for the brackets are made in the cheeks of the rocker arm at an angle to the main brackets 18, 20, close to 60 ^about (in the plane of the axes of the brackets).

Машина с восемью цилиндрами содержит элементы устройства на фиг.1,2, но дополнена четырьмя кронштейнами и соответствующими отверстиями для них в коромысле, смещенными относительно кронштейнов 18,20 примерно на 45^о в окружном направлении. Предложенное исполнение применимо также к машинам с одним поршнем в каждом цилиндре с рабочими камерами типа 12.The machine with eight cylinders contains the elements of the device in Fig.1,2, but is supplemented by four brackets and corresponding holes for them in the beam, offset relative to the brackets 18,20 by about 45 ^about in the circumferential direction. The proposed design is also applicable to machines with one piston in each cylinder with type 12 working chambers.

Машина в варианте дизеля работает следующим образом. При вращении вала 27 втулки 25 с кронштейнами 18,19,20,21 совершают колебательное движение и через ползуны 16 сообщают поршням 6, 7 возвратно-поступательное движение, при этом в рабочих полостях 8, 12 реализуется рабочий процесс двигателя со сжатием воздушного заряда, впрыском и воспламенением топлива, расширением и продувкой рабочих полостей сжатым воздухом через окна 10, 11 и 14, 15. При колебаниях кронштейнов 19, 21 их части, расположенные в отверстиях цапф 31, последовательно принимают различные положения в пределах от К до С, но во всех случаях не касаются стенок цапф. The machine in the diesel version works as follows. When the shaft 27 of the sleeve 25 with the brackets 18,19,20,21 rotates, they oscillate and, through the sliders 16, reciprocate the pistons 6, 7, while the working process of the engine with compression of the air charge and injection is realized in the working cavities 8, 12 and ignition of the fuel, expansion and purging of the working cavities with compressed air through the windows 10, 11 and 14, 15. When the brackets 19, 21 oscillate, their parts located in the holes of the pins 31 sequentially take different positions ranging from K to C, but in all cases do not touch I trunnion walls.

Технико-экономическая эффективность предложения обусловлена следующими факторами. Увеличение числа цилиндров в машине обеспечивает соответствующее увеличение мощности, при этом масса многих деталей, например, силового вала с косыми кривошипами, остается практически неизменной, следовательно увеличивается удельная мощность. Повышается равномерность крутящего момента на силовом валу, уменьшается масса маховика. Размещение кронштейнов втулки внутри осевых отверстий цапф обеспечивает использование отверстий в коромыслах по двойному назначению: для установки цапф и для размещения кронштейнов, позволяет уменьшить габариты и массу коромысла. Technical and economic efficiency of the proposal is due to the following factors. The increase in the number of cylinders in the machine provides a corresponding increase in power, while the mass of many parts, for example, a power shaft with oblique cranks, remains almost unchanged, therefore, the specific power increases. The uniformity of torque on the power shaft increases, the mass of the flywheel decreases. The placement of the sleeve brackets inside the axial holes of the pins allows the use of holes in the rocker arms for a dual purpose: to install the pins and to place the brackets, it allows to reduce the dimensions and weight of the beam.

Claims

1. PISTON MACHINE, comprising a housing, a power shaft with oblique cranks and cylinders with pistons pivotally connected to brackets fixedly connected to a sleeve mounted by bearings on an oblique crank of a power shaft, and a rocker arm pivotally connected to brackets and through pins with a housing, characterized in that the machine is equipped with additional cylinders displaced from the main in the circumferential direction, and the brackets of the additional cylinders with a gap and with the possibility of rocking motion are omitted in versts made in the yoke.

2. The machine according to claim 1, characterized in that the holes of the trunnion trunnions are made axial.

3. The machine according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the sections of the brackets located in the holes of the pins have a cross-sectional shape in the form of an oval.