RU2120047C1

RU2120047C1 - Piston wave machine

Info

Publication number: RU2120047C1
Application number: RU96109582A
Authority: RU
Inventors: Ю.Б. Сошников
Original assignee: Сошников Юрий Борисович
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines and compressors. SUBSTANCE: machine has at least one cylinder, piston with connecting rod placed inside cylinder, output shaft and mechanism converting reciprocating movement of piston into rotation of shaft including synchronizing gears, cams installed on shaft and provided with profiled guide slots, sprockets with chain passed over sprockets. Pin is secured on big end of connecting rod for engagement with slots of cams and chain of sprockets. Big end of connecting rod has rollers arranged in cam slots. It has also connecting link by means of which connecting rod pin is coupled with chain installed for deformation by sprockets. EFFECT: increased efficiency, enhanced dynamic characteristics, simplified design, reduced overall dimensions. 2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к энергомашиностроению, касается преобразования вращательного движения коренного вала в возвратно-поступательное движение рабочего органа и наоборот, и может быть использовано в двигателестроении и компрессоростроении. The invention relates to power engineering, for converting the rotational motion of the main shaft into the reciprocating movement of the working body and vice versa, and can be used in engine building and compressor engineering.

Наиболее близким к изобретению является поршневая машина, содержащая по меньшей мере один цилиндр, размещенный в нем поршень с шатуном, выходной вал и механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное движение вала, включающий синхронизирующие шестерни, кулачки, установленные на валу и имеющие профилированные направляющие пазы, звездочки, охваченные цепью, причем на нижней головке шатуна закреплен палец с возможностью взаимодействия с пазами кулачков и цепью звездочек (US, патент 4363299, кл. F 02 B 75/32, опубл. 1982). Closest to the invention is a piston machine comprising at least one cylinder, a piston with a connecting rod placed therein, an output shaft and a mechanism for converting the reciprocating motion into rotational movement of the shaft, including synchronizing gears, cams mounted on the shaft and having profiled guide grooves , sprockets covered by a chain, and a finger is fixed on the lower head of the connecting rod with the possibility of interaction with the grooves of the cams and the chain of sprockets (US patent 4363299, class F 02 B 75/32, publ. 1982).

Недостатками этой машины являются невысокие КПД и динамические характеристики, сложная конструкция, большие габариты и вес. The disadvantages of this machine are its low efficiency and dynamic characteristics, complex design, large dimensions and weight.

Задачей изобретения является повышение КПД, улучшение динамических характеристик, упрощение конструкции, уменьшение габаритов и веса. The objective of the invention is to increase efficiency, improve dynamic characteristics, simplify the design, reduce the size and weight.

Поставленная задача решается за счет того, что в поршневой машине, содержащей по меньшей мере один цилиндр, размещенный в нем поршень с шатуном, выходной вал и механизм преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение вала, включающий синхронизирующие шестерни, кулачки, установленные на валу и имеющие профилированные направляющие пазы, звездочки, охваченные цепью, причем на нижней головке шатуна закреплен палец с возможностью взаимодействия с пазами кулачков и цепью звездочек, нижняя головка шатуна снабжена роликами, расположенными в пазах кулачков, и соединительным звеном, посредством которого палец шатуна связан с цепью, расположенной с возможностью деформации звездочками. The problem is solved due to the fact that in a piston machine containing at least one cylinder, a piston with a connecting rod placed in it, an output shaft and a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into rotational movement of the shaft, including synchronizing gears, cams mounted on the shaft and having profiled guide grooves, sprockets covered by a chain, with a finger fixed to the lower head of the connecting rod with the possibility of interaction with the grooves of the cams and the chain of stars, the lower head of the sleep connecting rod Byzhena rollers located in the grooves of the cams, and a connecting link through which the connecting rod pin is connected to a chain located with the possibility of deformation of the sprockets.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 изображены кинематические схемы вариантов выполнения машины; на фиг. 3 - машина, продольный разрез; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг. 5-7 - кинематические схемы, поясняющие работу машины. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 and 2 depict kinematic diagrams of embodiments of the machine; in FIG. 3 - machine, longitudinal section; in FIG. 4 - section aa in figure 3; in FIG. 5-7 are kinematic diagrams explaining the operation of the machine.

Машина содержит корпус 1, цилиндры (цилиндровые втулки) 2, поршни 3 с пальцами шатунов 4 и роликов 5 с подшипниками, соединительное звено 6 с пальцами 7 и 8, профилированные направляющие (пазы) 9, 10 кулачков, подшипниковые узлы 11, вал 12, звездочки 13, шестерню 14, колесо 15, клин 16 и винты 17 и 18 натяжного устройства, направляющие 19, коренной (входной) вал 20 со стойкой 21, зубчатую цепь 22, штифты 23, 24, фиксирующие взаимное расположение деталей. Штифты 23, кроме того, служат еще и для передачи крутящего момента. Машина содержит также штифт 27, устанавливаемый после регулировки зазора в зацеплении зубчатых пар, и подшипники 25, 26 коренного (кулачкового) вала 20. The machine contains a housing 1, cylinders (cylinder sleeves) 2, pistons 3 with the fingers of the connecting rods 4 and rollers 5 with bearings, a connecting link 6 with the fingers 7 and 8, profiled guides (grooves) 9, 10 cams, bearing assemblies 11, shaft 12, sprockets 13, gear 14, wheel 15, wedge 16 and tensioner screws 17 and 18, guides 19, the main (input) shaft 20 with the strut 21, gear chain 22, pins 23, 24, fixing the relative position of the parts. The pins 23, in addition, also serve to transmit torque. The machine also contains a pin 27, which is installed after adjusting the clearance in the engagement of the gear pairs, and bearings 25, 26 of the main (cam) shaft 20.

Поршневая машина работает следующим образом. В результате действия давления газов, образовавшихся после сгорания топлива, на поршень 3 на шатуне 4 возникает усилие

, передаваемое на ролики 5, находящиеся в пазах, образованных профилями 9, 10, и зубчатую цепь 22. В результате чего на коренном (кулачковом) валу 20 возникает крутящий момент. Величина реакций

определяется из векторного уравнения

где

реакция кулачка;

реакция цепи.The piston machine operates as follows. As a result of the action of the pressure of the gases formed after the combustion of the fuel, a force arises on the piston 3 on the connecting rod 4

transmitted to the rollers 5 located in the grooves formed by the

profiles

9, 10, and the gear chain 22. As a result, a torque occurs on the main (cam) shaft 20. Magnitude of reactions

determined from the vector equation

Where

cam reaction;

chain reaction.

В зависимости от направления вращения кулачкового вала момент равен

где h₁ - плечо силы

относительно точки O,
h₂ - плечо силы

относительно точки O при приведении ее к центру O₁,
r - плечо силы

относительно точки O₁,
z₁ - число зубьев шестерни 14,
z₂ - число зубьев колеса 15.Depending on the direction of rotation of the cam shaft, the moment is

where h ₁ - shoulder strength

relative to point O,
h ₂ - shoulder strength

relative to the point O when bringing it to the center of O ₁ ,
r is the shoulder of power

relative to the point O ₁ ,
z ₁ - the number of gear teeth 14,
z ₂ - the number of teeth of the wheel 15.

Участие силы натяжения цепи

в создании крутящего момента повышает эффективный КПД машины. Симметрично расположенные шатунно-поршневые группы относительно коренного вала 20 полностью уравновешивают машину без дополнительных противовесов, снимают поперечные нагрузки с коренного вала, оставляя на нем только крутящий момент. Поворотом колеса 15 в ту или иную сторону смещается максимум деформации точки закрепления нижней головки шатуна 4 на цепи 22 относительно оси цилиндровой втулки 2, изменяется величина хода поршня 3, а значит и изменяется степень сжатия двигателя. Причем это можно производить на работающем двигателе. Соединительное звено 6 с пальцами 7, 8 служит для закрепления нижней головки шатуна 4 на цепи 22. Снятие с цепи 22 поперечных нагрузок дает возможность свободно перемещаться звездочке 13 при натяжении. Натяжение цепи осуществляется перемещением клина 16 винтам 18. Винтом 17 подшипниковый узел 11 стопорится. Во время натяжения цепи 22 подшипниковый узел 11 скользит по направляющим 19.Chain tension force

in creating torque increases the efficient efficiency of the machine. Symmetrically located connecting rod and piston groups relative to the main shaft 20 completely balance the machine without additional counterweights, remove lateral loads from the main shaft, leaving only torque on it. By turning the wheel 15 in one direction or another, the maximum deformation of the attachment point of the lower connecting rod head 4 on the chain 22 relative to the axis of the cylinder sleeve 2 is shifted, the stroke of the piston 3 changes, and hence the compression ratio of the engine changes. Moreover, this can be done on a running engine. The connecting link 6 with the

fingers

7, 8 serves to secure the lower head of the connecting rod 4 to the chain 22. Removing the transverse loads from the chain 22 allows the sprocket 13 to move freely under tension. The chain is tensioned by moving the wedge 16 to the screws 18. With the screw 17, the bearing assembly 11 is locked. During the tension of the chain 22, the bearing assembly 11 slides along the guides 19.

Описанные усовершенствования позволят улучшить динамические характеристики двигателей, создать полностью уравновешенную машину, за счет получения дополнительного крутящего момента от работы сил натяжения гибкой цепи и поддержания требуемой степени сжатия в процессе работы двигателя значительно повысить эффективный КПД тепловой машины, значительно снизить габариты и вес ДВС с любым номинальным числом оборотов. The described improvements will improve the dynamic characteristics of engines, create a fully balanced machine, by obtaining additional torque from the operation of the tension forces of the flexible chain and maintaining the required degree of compression during engine operation, significantly increase the effective efficiency of the heat engine, significantly reduce the dimensions and weight of the internal combustion engine with any nominal number of revolutions.

Claims

A piston machine comprising at least one cylinder, a piston with a connecting rod placed therein, an output shaft and a mechanism for converting the reciprocating motion of the piston into a rotational movement of the shaft, including synchronizing gears, cams mounted on the shaft and having profiled guide grooves, sprockets covered a chain, and on the lower head of the connecting rod is fixed a finger with the ability to interact with the grooves of the cams and a chain of sprockets, characterized in that the lower head of the connecting rod is equipped with rollers, is located in the grooves of the cams, and a connecting link, through which the connecting rod pin is connected to a chain located with the possibility of deformation by asterisks.