RU2062339C1

RU2062339C1 - Crosshead internal combustion engine

Info

Publication number: RU2062339C1
Authority: RU
Inventors: Николай Степанович Зеленин
Original assignee: Николай Степанович Зеленин
Priority date: 1991-12-04
Filing date: 1991-12-04
Publication date: 1996-06-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines. SUBSTANCE: spatial crossmember of crosshead is made in form of diagonal ties 1,2. Some ends of diagonal ties 1, 2 are interconnected in center of crossmember, and other ends are connected with corresponding rods 3 of pistons 12. Installed in center of crossmember is bearing 4. One end of connecting rod 6 is secured in bearing 4. Rods 3 of coaxial pistons 12 are made detachable. EFFECT: enlarged operating capabilities. 5 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к конструкциям двигателей внутреннего сгорания крейцкопфного типа, и может быть применено в стационарных условиях и в транспортных средствах, преимущественно для судов морского и речного флота. The invention relates to the field of mechanical engineering, in particular to the design of crosshead type internal combustion engines, and can be applied in stationary conditions and in vehicles, mainly for ships of the sea and river fleet.

Известны конструкции двигателей внутреннего сгорания крейцкопфного типа [1] Все двигатели идентичны и эквиваленты между собой и являются аналогами. Недостатком их является поперечина крейцкопфа, предназначенная для соединения с шатуном одного штока поршня, в результате чего резко возрастают массогабаритные показатели и ухудшаются технико-экономические параметры двигателя. Known designs of internal combustion engines crosshead type [1] All engines are identical and equivalent to each other and are analogues. Their disadvantage is the crosshead, designed to connect one piston rod to the connecting rod, as a result of which the overall dimensions increase sharply and the technical and economic parameters of the engine deteriorate.

За прототип принят 4-тактный двигатель внутреннего сгорания крейцкопфного типа с поршнями простого действия по патенту США N3200800, кл. F02B 75/08, 1962 [2]
Указанный прототип имеет несколько вариантов конструктивного исполнения, где группа цилиндров размещена взаимно параллельно их продольным осям. Каждый вариант исполнения двигателя имеет жесткую Н-образную раму /поперечину/ для жесткого соединения со штоками и шарнирно соединенную через шатун с коленчатым валом, где коленчатый вал в зависимости от варианта исполнения имеет различное количество кривошипов и соответственно соединенных с ними шатунов.The prototype adopted a 4-stroke crosshead internal combustion engine with single-acting pistons according to US patent N3200800, class. F02B 75/08, 1962 [2]
The specified prototype has several design options, where a group of cylinders is placed mutually parallel to their longitudinal axes. Each engine version has a rigid H-shaped frame / cross member / for rigid connection with rods and pivotally connected via a connecting rod to the crankshaft, where the crankshaft, depending on the embodiment, has a different number of cranks and, accordingly, connecting rods connected to them.

Недостатками прототипа являются разновидность конструктивной формы рамы /поперечины/, зависящей от количества цилиндров и кривошипов и диаметра коленчатого вала, размещение ползуна крейцкопфа в зоне масляного картера, значительной площади, занимаемой основанием двигателя от варианта его исполнения. The disadvantages of the prototype are a variety of structural forms of the frame / cross member /, depending on the number of cylinders and cranks and the diameter of the crankshaft, the placement of the crosshead slider in the oil sump area, a significant area occupied by the engine base from its design.

Сущность изобретения достигается тем, что двигатель внутреннего сгорания крейцкопфного типа в зависимости от применения /назначения/ или места установки, имеющий варианты конструктивного исполнения, содержащий группу цилиндров, размещенных взаимно параллельно их продольным осям, поршни двойного действия, жестко соединенные соответственно штоками, продольные оси которых параллельны, крейцкопф, выполненный в виде жесткой поперечины, связанной жестко со штоками поршней, имеет пространственную поперечину крейцкопфа одной конструктивной формы, состоящую из диагональных связей, где сходящиеся концы соединены в центре поперечины, а другие связаны с соответствующими штоками, при этом подшипник установлен в центре соединенных вместе концов диагональных связей, а двигатель выполняется с поршнями двойного действия, работающими по варианту с 2-тактным или с 4-тактным циклом. The essence of the invention is achieved in that a crosshead type internal combustion engine, depending on the application / purpose / or location, having design options, containing a group of cylinders arranged mutually parallel to their longitudinal axes, double-acting pistons rigidly connected respectively by rods, the longitudinal axes of which parallel, the crosshead, made in the form of a rigid cross member rigidly connected to the piston rods, has a spatial crosshead of one crosshead structurally the first form, consisting of diagonal connections, where the converging ends are connected in the center of the cross member and the others are connected with the corresponding rods, while the bearing is installed in the center of the ends of the diagonal connections connected together, and the engine is made with double-acting pistons operating according to the 2-stroke version or with a 4-cycle cycle.

Технический результат состоит в том, что двигатель по заявке в отличие от прототипа имеет неидентичную прототипу поперечину, которая для различных вариантов исполнения двигателя сохраняет однотипность конструктивной формы при различном количестве цилиндров с одним кривошипом коленчатого вала и одним шатуном, двигатель имеет поршни двойного действия и выполняется по варианту с 2-тактным или с 4-тактным циклом, занимает весьма малую площадь основания. The technical result consists in the fact that the engine according to the application, unlike the prototype, has a cross-member that is not identical to the prototype, which for different engine designs retains the same structural form with a different number of cylinders with one crank of the crankshaft and one connecting rod, the engine has double-acting pistons and runs on variant with a 2-stroke or with a 4-cycle cycle, takes up a very small footprint.

На фиг.1 дана схема двигателя по первому варианту исполнения, где группа цилиндров размещена противоположно по обеим сторонам крейцкопфа. На фиг. 2 - разрез по А А на фиг. 1, где условно не показаны цилиндры в направлении стрелок разреза. На фиг. 3 изображен подшипник пространственной поперечины крейцкопфа. На фиг. 4 дан разрез по Б Б подшипника на фиг. 3. На фиг. 5 показано жесткое крепление пространственной поперечины крейцкопфа со штоками поршней соответственно. На фиг. 6 дан разрез по В В на фиг. 5. На фиг. 7 дана схема двигателя по второму варианту исполнения, где группа цилиндров размещена над крейцкопфом. На фиг. 8 дана схема двигателя по третьему варианту исполнения, где группа цилиндров размещена под крейцкопфом. Figure 1 shows the engine diagram according to the first embodiment, where a group of cylinders is placed opposite on both sides of the crosshead. In FIG. 2 is a section along A A in FIG. 1, where cylinders are conventionally not shown in the direction of the arrows of the section. In FIG. 3 shows a crosshead bearing of a crosshead. In FIG. 4 shows a section along B B of the bearing in FIG. 3. In FIG. 5 shows the rigid fastening of the crosshead of the crosshead with piston rods, respectively. In FIG. 6 is a section along B B in FIG. 5. In FIG. 7 shows a diagram of the engine according to the second embodiment, where a group of cylinders is located above the crosshead. In FIG. 8 shows a diagram of the engine according to the third embodiment, where a group of cylinders is located under the crosshead.

Пространственная жесткая поперечина крейцкопфа /см. фиг. 1, 2, 7 и 8/ для указанных вариантов исполнения двигателя выполнена из жестких диагональных связей 1 и 2. Связи 1 продольными осями расположены соответственно в плоскостях параллельных продольных осей смежных штоков 3. Концы связей 2, соединенные в центре пространственной поперечины крейцкопфа, имеют подшипник 4. Подшипник 4 /см. фиг. 3 и 4/ для указанных вариантов исполнения двигателя выполнен, например, сферической формы, имеет выемку 5 для размещения верхней головки шатуна 6 и отверстие 7, в которое с обеих сторон вставлены втулки 8. Верхняя головка шатуна 6 размещена в выемке 5 подшипника 4 и шарнирно закреплена, например, плавающим пальцем 9, зафиксированным с торцов пружинными кольцами 10. Сфера подшипника 4 с торцов отверстия 7, например, срезана, а плоскости срезов перпендикулярны оси отверстия 7. Cross stiff crosshead / cm. FIG. 1, 2, 7, and 8 / for the indicated engine variants, made of rigid diagonal connections 1 and 2. Links 1 with the longitudinal axes are respectively located in the planes parallel to the longitudinal axes of adjacent rods 3. The ends of the links 2 connected in the center of the crosshead of the crosshead have a bearing 4. Bearing 4 / cm. FIG. 3 and 4 / for the indicated engine variants, for example, it is made of a spherical shape, has a recess 5 for accommodating the upper head of the connecting rod 6 and an opening 7 into which the bushings are inserted on both sides 8. The upper head of the connecting rod 6 is placed in the recess 5 of the bearing 4 and pivotally fixed, for example, by a floating finger 9, fixed from the ends by spring rings 10. The sphere of the bearing 4 from the ends of the hole 7, for example, is cut off, and the plane of the slices is perpendicular to the axis of the hole 7.

Каждая группа концов связей 1 и 2 /см. фиг. 5 и 6/ для указанных вариантов исполнения двигателя соответственно сходится и оканчивается кронштейном 11, например, в форме швеллера. Each group of ends of bonds 1 and 2 / cm. FIG. 5 and 6 / for these engine variants, respectively, converges and ends with an arm 11, for example, in the form of a channel.

Для снижения массы поперечины крейцкопфа связи 1 и 2 выполнены, например, в виде труб. To reduce the crosshead mass, cross ties 1 and 2 are made, for example, in the form of pipes.

Соединение штоков 3 с поршнями 12 цилиндров 13 выполнено жестко по известным конструкциям крепления. The connection of the rods 3 with the pistons 12 of the cylinders 13 is made rigidly according to known mounting designs.

Совместное жесткое соединение пространственной поперечины крейцкопфа соответственно со штоками 3 для указанных вариантов исполнения двигателя выполнено с помощью кронштейнов 11 на пальцах 14, проходящих в отверстиях 15 утолщений 16 штоков 3. Joint rigid connection of the crosshead of the crosshead, respectively, with the rods 3 for these engine variants is made using brackets 11 on the fingers 14, passing in the holes 15 of the bulges 16 of the rods 3.

Для обеспечения по первому варианту исполнения двигателя /см. фиг. 1/ монтажа и демонтажа пространственной поперечины крейцкопфа штоки 3 предусмотрены разъемными. Разъем каждого штока 3 выполнен по середине длины утолщения 16 по оси 17, лежащей в плоскости, перпендикулярной продольной оси штока 3. Разъем штоков 3 может выполняться как у верхних, так и у нижних кронштейнов 11 поперечины. Соосность разъемных штоков 3 достигается, например, на известных центрирующихся конусных выступах 18, входящих в центрирующие конусные гнезда 19. To ensure the first embodiment of the engine / cm. FIG. 1 / mounting and dismantling the crosshead of the crosshead cross rods 3 are detachable. The connector of each rod 3 is made in the middle of the length of the bulge 16 along the axis 17 lying in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the rod 3. The connector of the rods 3 can be performed both on the upper and lower brackets 11 of the cross member. The alignment of the detachable rods 3 is achieved, for example, on the known centering conical protrusions 18 included in the centering conical sockets 19.

Для указанных вариантов исполнения двигателя на утолщениях 16 штоков 3 закреплены основаниями кронштейны 20 с ползунами 21, например, болтами 22 в тело утолщений 16 штоков 3. Ползуны 21 опираются на параллели 23. Нижняя головка шатуна 6 шарнирно закреплена на шейке кривошипа 24 вала 25 отбора мощности. For these engine variants, on the thickenings of 16 rods 3, the brackets 20 are fixed with bases 21 with sliders 21, for example, bolts 22 into the body of the bulges 16 of the rods 3. The sliders 21 are based on parallels 23. The lower head of the connecting rod 6 is pivotally mounted on the neck of the crank 24 of the power take-off shaft 25 .

При исполнении двигателя /см. фиг. 7 и 8/ соответственно по второму или по третьему варианту штоки 3, соединяющие поршни 12 с пространственной поперечиной, выполнены соответственно по разные стороны крейцкопфа с соответствующей группой цилиндров. At execution of the engine / cm. FIG. 7 and 8 / respectively, according to the second or third embodiment, the rods 3 connecting the pistons 12 with the spatial cross member are respectively made on different sides of the crosshead with the corresponding group of cylinders.

Указанные варианты исполнения двигателя /см. фиг. 1, 7 и 8/ имеют поршни двойного действия и выполняются по варианту с 2-тактным циклом или с 4-тактным циклом. The indicated engine versions / cm. FIG. 1, 7 and 8 / have double-acting pistons and are executed according to the variant with a 2-stroke cycle or with a 4-stroke cycle.

Пространственная жесткая поперечина крейцкопфа изготовлена из легких и прочных сплавов, например из сплавов титана. The spatial rigid crosshead crosshead is made of light and strong alloys, such as titanium alloys.

Работа 2-тактного двигателя по указанным вариантам исполнения двигателя заключается в следующем. The operation of a 2-stroke engine according to the indicated engine variants is as follows.

При рабочем ходе, например, вниз поршней 12 со штоками 3 и крейцкопфа с пространственной поперечиной усилия поршней 12 передаются штокам 3, которые передают усилия на пространственную поперечину через пальцы 14 и кронштейны 11. Пространственная поперечина подшипником 4 через плавающий палец 9 передает усилия шатуну 6. Усилия шатуна 6 передаются кривошипу 24, который приводит во вращение вал 25 отбора мощности, например, по часовой стрелке. При рабочем ходе поршней 12 вверх усилия на вал отбора мощности передаются аналогично. При варианте выполнения двигателя с 4- тактным рабочим циклом по указанным вариантам исполнения двигателя поршни 12 совершают рабочий ход в порядке чередования и принцип работы остается аналогичным. ЫЫЫ2 ЫЫЫ4 ЫЫЫ6 During the working stroke, for example, downward of the pistons 12 with rods 3 and a crosshead with a spatial cross member, the forces of the pistons 12 are transmitted to the rods 3, which transfer forces to the spatial cross member through the fingers 14 and brackets 11. The spatial cross member, by the bearing 4, transfers the forces to the connecting rod 6 through the floating finger 9. The efforts of the connecting rod 6 are transmitted to the crank 24, which drives the power take-off shaft 25, for example, clockwise. When the stroke of the pistons 12 is up, the forces are transmitted to the power take-off shaft in a similar way. In the embodiment of the engine with a 4-stroke duty cycle according to the indicated engine designs, the pistons 12 make a working stroke in the alternating order and the principle of operation remains the same. YYY2 YYY4 YYY6

Claims

1. An internal combustion engine of a crosshead type, comprising at least two cylinders, pistons located in them, rigidly connected by rods mounted in parallel with a crosshead made in the form of a rigid cross member, a power take-off shaft with a crank and a connecting rod pivotally connected to the crosshead by means of a bearing characterized in that the crosshead crosshead is made in the form of diagonal connections, some ends of which are connected together in the center of the crosspiece, and others are connected with the corresponding rods While the bearing is mounted in the center of the joined together ends of diagonal braces.

2. The engine according to claim 1, characterized in that the cylinders are located on the crosshead side facing the said power take-off shaft.

3. The engine according to claim 1, characterized in that the cylinders are located on the crosshead side, opposite to the side facing the power take-off shaft.

4. The engine under item 1, characterized in that it is equipped with an additional pair of cylinders, while the main and additional cylinders are arranged in pairs, coaxially with each other on both sides of the crosshead.

5. The engine according to claim 4, characterized in that the rods connecting the coaxial cylinders are made detachable.