RU2126087C1 - Piston machine - Google Patents
Piston machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126087C1 RU2126087C1 RU97104624/06A RU97104624A RU2126087C1 RU 2126087 C1 RU2126087 C1 RU 2126087C1 RU 97104624/06 A RU97104624/06 A RU 97104624/06A RU 97104624 A RU97104624 A RU 97104624A RU 2126087 C1 RU2126087 C1 RU 2126087C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rods
- crankshafts
- connecting rods
- piston
- axes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transmission Devices (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, насосах и компрессорах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in internal combustion engines, pumps and compressors.
Известно техническое решение двигателя внутреннего сгорания /1/, содержащего картер с установленным на нем цилиндром с системой газового распределения, поршень, соединенный штоком с кулисой, снабженной направляющими, два коленчатых вала с добавочными противовесами, размещенных в картере параллельно один другому и кинематически связанные между собой для синхронного вращения в противоположные стороны и два ползуна, установленные на кривошипных шейках коленчатых валов и перемещающихся по направляющим кулисы в плоскости вращения валов. Кулиса выполнена полой в виде цилиндрического стержня, а ползуны снабжены цилиндрическими отверстиями, в которых размещен стержень. A technical solution of an internal combustion engine / 1 / is known, comprising a crankcase with a cylinder with a gas distribution system mounted on it, a piston connected by a rod to a link provided with guides, two crankshafts with additional counterweights placed in the crankcase parallel to each other and kinematically connected to each other for synchronous rotation in opposite directions and two sliders mounted on the crank necks of the crankshafts and moving along the guide rails in the plane of rotation of the shafts. The link is hollow in the form of a cylindrical rod, and the sliders are provided with cylindrical holes in which the rod is placed.
Недостатком данного известного технического решения является наличие кулисы с ползунами, представляющих собой механизм преобразования вращательного движения коленчатых валов в возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре. В данном механизме один конец ползуна воспринимает нагрузку от коленчатого вала не только вдоль оси, но и в поперечном направлении, что может привести к заклиниванию ползуна на кулисе и, тем самым снизить надежность работы узла, а следовательно и всего механизма. The disadvantage of this known technical solution is the presence of the scenes with sliders, which are a mechanism for converting the rotational motion of the crankshafts into the reciprocating motion of the piston in the cylinder. In this mechanism, one end of the slider receives the load from the crankshaft not only along the axis, but also in the transverse direction, which can lead to jamming of the slider on the wings and, thereby, reduce the reliability of the assembly, and therefore the entire mechanism.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является поршневая машина /2/, содержащая по меньшей мере один цилиндр, поршень со штоком, два параллельных коленчатых вала, расположенных симметрично относительно оси цилиндра и связанные между собой с возможностью вращения в противоположные стороны при помощи механизма передачи с передаточным числом, равным 1, траверсу, соединенную со штоком поршня, и два шатуна, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с коленчатым валом, а другим - с траверсой. Поршневая машина снабжена дополнительным механизмом поворота шатунов относительно траверсы на равные углы, выполненным в виде входящих в зацепление зубчатых секторов, установленных на шатунах соосно шарнирам, соединяющим шатуны с траверсой, при этом шток поршня соединен с траверсой шарнирно. The closest in technical essence to the claimed technical solution is a piston machine / 2 / containing at least one cylinder, a piston with a rod, two parallel crankshafts located symmetrically about the axis of the cylinder and interconnected to rotate in opposite directions by a mechanism gears with a gear ratio of 1, a traverse connected to the piston rod, and two connecting rods, each of which is pivotally connected to the crankshaft by one end and the traverse by the other. The piston machine is equipped with an additional mechanism for turning the connecting rods relative to the crosshead at equal angles, made in the form of gear sectors engaged on the connecting rods coaxially to the hinges connecting the connecting rods to the traverse, while the piston rod is pivotally connected to the traverse.
Данное известное техническое решение имеет существенный недостаток, заключающийся в сложности конструкции механизма поворота шатунов относительно траверсы. В подобном механизме шатуны и траверса разнесены друг от друга на сравнительно большое расстояние и составляют большое плечо относительно оси цилиндра и поршня, что значительно увеличивает нагрузку на механизм преобразования вращательного движения коленчатых валов в возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре, повышая потери тепла на преобразование вращательного движения коленчатых валов в возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре и наоборот при незначительном повышении экономичности такой поршневой машины. Кроме того, наличие зубчатых секторов становится лишним и не совсем оправданным в случае необходимости работы известной поршневой машины на больших нагрузках, поскольку при перемещении траверсы к нижней мертвой точке (н.м.т.) поршня угол между секторами будет увеличиваться, а жесткость узла при этом будет снижаться, что, в конечном счете, повлияет на надежность механизма поворота и потребует не только увеличения линейных размеров траверсы, но и значительного увеличения размеров в поперечном сечении для того, чтобы выдерживать большие нагрузки, а также, вследствие увеличения потерь тепла, может привести к значительному снижению экономичности такой поршневой машины. This known technical solution has a significant drawback, consisting in the complexity of the design of the mechanism of rotation of the connecting rods relative to the beam. In such a mechanism, the connecting rods and crosshead are spaced apart at a relatively large distance and make up a large shoulder relative to the axis of the cylinder and piston, which significantly increases the load on the mechanism for converting the rotational motion of the crankshafts to the reciprocating motion of the piston in the cylinder, increasing heat loss on the conversion of the rotational the movement of the crankshafts in the reciprocating motion of the piston in the cylinder and vice versa with a slight increase in the efficiency of such a piston machine. In addition, the presence of gear sectors becomes superfluous and not entirely justified if it is necessary to operate the known piston machine under heavy loads, since when moving the yoke to the bottom dead center (bm) of the piston, the angle between the sectors will increase, and the stiffness of the unit when this will decrease, which, ultimately, will affect the reliability of the rotation mechanism and will require not only an increase in the linear dimensions of the beam, but also a significant increase in dimensions in the cross section in order to withstand large loads Handling, as well as due to an increase in heat loss, can lead to a significant decrease in the efficiency of such a piston machine.
Целью изобретения является создание поршневой машины, которая бы за счет упрощения конструкции механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение, обеспечила бы повышение надежности этого механизма и, в конечном счете, повышение экономичности поршневой машины. The aim of the invention is the creation of a piston machine, which would, by simplifying the design of the mechanism for converting rotational motion into reciprocating motion, provide an increase in the reliability of this mechanism and, ultimately, increase the efficiency of the piston machine.
Поставленная цель достигается тем, что в известной поршневой машине, содержащей по крайней мере два цилиндра, два параллельных коленчатых вала, расположенных в перпендикулярной плоскости симметрично относительно оси цилиндров и связанных между собой с возможностью вращения в противоположных направлениях при помощи механизма передачи с передаточным числом, равным 1, траверсу, соединенную со штоками поршней и два шатуна, имеющих шейки, каждый из которых одним концом шарнирно соединен с соответствующим коленчатым валом, а другим - с траверсой, согласно изобретению, траверса установлена горизонтально, выполнена в виде планки, оба конца которой имеют прорези для размещения в них шатунов и снабжены отверстиями для пальцев, соединяющих шатуны с траверсой, при этом оси установленных в них пальцев смещены относительно осей коленчатых валов вовнутрь. This goal is achieved by the fact that in a known piston machine containing at least two cylinders, two parallel crankshafts located in a perpendicular plane symmetrically about the axis of the cylinders and interconnected with the possibility of rotation in opposite directions by means of a transmission mechanism with a gear ratio equal to 1, a traverse connected to the piston rods and two connecting rods having necks, each of which is pivotally connected to one corresponding crankshaft by one end and to the grass by the other soi, according to the invention, mounted horizontally traverse is made in the form of strips, both of which ends have slits for accommodation therein of rods and provided with openings for the fingers, connecting with cross rods, the axes of the fingers are mounted in offset relation to the axes of crankshafts inwards.
Установка траверсы горизонтально и выполнение ее в виде планки позволяет существенно повысить жесткость конструкции механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное движение, что, в свою очередь, позволяет воспринимать повышенные нагрузки как со стороны коленчатых валов на поршень, так и со стороны цилиндро-поршневой группы на коленчатые валы, что, в свою очередь, позволяет обеспечить уменьшение тепловых потерь на трение и на привод данного механизма передачи, и следовательно, в конечном счете, обеспечить повышение экономичности поршневой машины. Installing the traverse horizontally and executing it in the form of a bar allows you to significantly increase the structural rigidity of the mechanism for converting rotational motion into reciprocating motion, which, in turn, allows you to perceive increased loads from the side of the crankshafts to the piston, and from the cylinder-piston group to crankshafts, which, in turn, allows to reduce heat loss due to friction and to the drive of this transmission mechanism, and therefore, ultimately, ensure Improving the efficiency of the piston machine.
Выполнение с обеих сторон траверсы прорезей, снабженных отверстиями для пальцев, позволяет обеспечить компактность и симметричность узла соединения шатунов со штоками на соответствующих шарнирах и, тем самым, повысить надежность работы узла. The execution of slots on both sides of the traverse, equipped with holes for the fingers, allows for compactness and symmetry of the connecting rod connecting rods with rods on the corresponding hinges and, thereby, to increase the reliability of the node.
Смещение осей пальцев относительно осей коленчатых валов вовнутрь, позволяет обеспечить устойчивость траверсы во время работы механизма преобразования движений и, тем самым, уменьшить нагрузку на направляющие, а следовательно повысить надежность работы механизма, особенно в случае работы цилиндро-поршневой группы, связанной с соответствующей траверсой в разных тактах режима работы поршневой машины. The displacement of the axes of the fingers relative to the axes of the crankshafts inward, ensures the stability of the traverse during operation of the movement conversion mechanism and, thereby, reduce the load on the guides, and therefore increase the reliability of the mechanism, especially in the case of the cylinder-piston group associated with the corresponding traverse in different strokes of the operating mode of the piston machine.
Сопоставление признаков заявляемого технического решения с признаками прототипа позволяет установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других технических решений, известных в данной области техники, отличающие признаки заявляемого технического решения от признаков прототипа, не выявлены, поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". A comparison of the features of the claimed technical solution with the features of the prototype allows us to establish compliance with their criterion of "novelty." In the study of other technical solutions known in the art, distinguishing features of the claimed technical solution from the features of the prototype are not identified, therefore, they provide the claimed technical solution with the criterion of "significant differences".
Осуществление заявляемого технического решения поршневой машины поясняется чертежом, где на фиг. 1 приведена схема варианта поршневой машины, в поперечном разрезе. The implementation of the claimed technical solution of the piston machine is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 is a cross-sectional diagram of an embodiment of a piston machine.
Поршневая машина 1, содержащая по меньшей мере два цилиндра 2, 3, поршни 4, 5 со штоками 6, 7, составляющих цилиндропоршневую группу, два параллельных коленчатых вала 8, 9, расположенных в перпендикулярной плоскости симметрично относительно оси цилиндров 2, 3 и связанных между собой с возможностью вращения в противоположных направлениях при помощи передаточного механизма с передаточным числом, равным 1, траверсу 10, соединенную со штоками 6, 7 поршней 4, 5 и два шатуна 11, 12, имеющих шейки 13, 14. Каждый шатун одним концом 15, 16 шарнирно соединен с соответствующей шатунной шейкой коленвала 8, 9, а другим концом 17, 18 - с траверсой 10. Траверса 10 установлена горизонтально и выполнена в виде планки. Оба конца 19, 20 траверсы 10 имеют прорези 21, 22 для размещения в них шатунов 11, 12 и снабжены отверстиями 23, 24 для пальцев 25 и 26, соединяющих шатуны 11 и 12 с траверсой 10. Пальцы 25 и 26 смещены относительно осей коленчатых валов 8 и 9 вовнутрь. Piston machine 1, containing at least two cylinders 2, 3, pistons 4, 5 with rods 6, 7 that make up the piston group, two parallel crankshafts 8, 9 located in a perpendicular plane symmetrically with respect to the axis of cylinders 2, 3 and connected between with the possibility of rotation in opposite directions by means of a transmission mechanism with a gear ratio of 1, a crosshead 10 connected to the rods 6, 7 of the pistons 4, 5 and two connecting rods 11, 12 having necks 13, 14. Each connecting rod has one end 15, 16 pivotally connected to with the crank pin of the crankshaft 8, 9, and the other end 17, 18 with the beam 10. The beam 10 is installed horizontally and made in the form of a strap. Both ends 19, 20 of the beam 10 have slots 21, 22 for accommodating the connecting rods 11, 12 and are provided with holes 23, 24 for the fingers 25 and 26 connecting the connecting rods 11 and 12 with the beam 10. The fingers 25 and 26 are offset relative to the axes of the crankshafts 8 and 9 inward.
Поршневая машина в режиме две работает следующим образом. The piston machine in mode two operates as follows.
Во время запуска двигателя вращение коленчатых валов 8, 9 через шатуны 11 и 12 приводит во возвратно-поступательное движение траверсу 10 и через штоки 6, 7 поршни 4 и 5 в цилиндрах 2 и 3. При этом топливно-воздушная смесь сжимается, затем после воспламенения топливно-воздушной смеси происходит расширение газов и осуществляется рабочий ход поршней 4 и 5. Усилие через штоки 6, 7 поршней 4, 5 передается на траверсу 10, она опускается вниз, в результате чего усилие поршней 4, 5 через траверсу 10 передается шатунам 11 и 12, которые приводят во вращение валы 8 и 9. По мере вращения коленчатых валов 8 и 9 шатуны 11 и 12 описывают окружность вместе с шейками 13, 14 коленчатых валов 8 и 9. При этом, вследствие того, что оси пальцев 25 и 26 на траверсе 10 смещены относительно осей коленчатых валов 8 и 9 вовнутрь, шатунные шейки 13 и 14 во время вращения коленчатых валов 8 и 9 будут занимать различные положения на наклонных линиях в крайних положениях поршней 4, 5. Угол наклона этих линий относительно осей цилиндров 2 и 3 составляет 3-5o.During engine start, the rotation of the crankshafts 8, 9 through the connecting rods 11 and 12 leads to the reciprocating movement of the beam 10 and through the rods 6, 7 the pistons 4 and 5 in the cylinders 2 and 3. In this case, the air-fuel mixture is compressed, then after ignition of the air-fuel mixture, the gases expand and the pistons 4 and 5 move. The force through the rods 6, 7 of the pistons 4, 5 is transmitted to the beam 10, it goes down, as a result of which the force of the pistons 4, 5 is transmitted to the connecting rods 11 through the beam 10 and 12, which drive the shafts 8 and 9. In m The rotation of the crankshafts 8 and 9 of the connecting rods 11 and 12 describe the circumference together with the necks 13, 14 of the crankshafts 8 and 9. Moreover, due to the fact that the axes of the fingers 25 and 26 on the crosshead 10 are displaced relative to the axes of the crankshafts 8 and 9 inward, the connecting rod journals 13 and 14 during rotation of the crankshafts 8 and 9 will occupy different positions on the inclined lines in the extreme positions of the pistons 4, 5. The angle of inclination of these lines relative to the axes of the cylinders 2 and 3 is 3-5 o .
Так, в положении поршней 4 и 5 в в.м.т. шатунные шейки 13, 14 коленчатых валов 8 и 9 будут находиться на наклонных линиях снаружи по отношению к осям цилиндров 2 и 3, при этом расстояние между шейками 13 и 14 обоих коленчатых валов 8 и 9 будет меньше, чем расстояние между осями коленчатых валов 8 и 9. В положении поршней 4, 5 в н.м.т. шатунные шейки 13, 14 коленчатых валов 8, 9 будут находиться на наклонных линиях также снаружи по отношению к осям цилиндров 2 и 3, но расстояние между шейками 13 и 14 коленчатых валов 8 и 9 будет больше, чем расстояние между осями коленчатых валов 8 и 9 на такую же величину. So, in the position of the pistons 4 and 5 in m.t. the connecting rods 13, 14 of the crankshafts 8 and 9 will be on inclined lines from the outside with respect to the axes of the cylinders 2 and 3, while the distance between the necks 13 and 14 of both crankshafts 8 and 9 will be less than the distance between the axles of the crankshafts 8 and 9. In the position of the pistons 4, 5 in Nm.t. the connecting rods of the crankshafts 13, 14 of the crankshafts 8, 9 will be on inclined lines also outside with respect to the axes of the cylinders 2 and 3, but the distance between the necks 13 and 14 of the crankshafts 8 and 9 will be greater than the distance between the axles of the crankshafts 8 and 9 by the same amount.
Данная особенность конструкции должна учитываться при сборке, а также в процессе ремонтных работ, для того, чтобы обеспечить синхронную работу коленчатых валов с распределительными валами, а также согласованность с работой впускных и выпускных клапанов. This design feature should be taken into account during assembly, as well as during repair work, in order to ensure synchronized operation of crankshafts with camshafts, as well as consistency with the operation of intake and exhaust valves.
Предлагаемая конструкция поршневой машины может быть использована для любого двс, работающего как по двухтактному рабочему циклу, так и по четырехтактному рабочему циклу. Если количество цилиндров кратно двум, по отношению тактов рабочего цикла двс, то цилиндропоршневые группы, связанные с соответствующей траверсой могут работать в одном такте. Это позволяет снизить нагрузку на кинематическую часть передаточного механизма, обеспечивающего синхронность вращения коленчатых валов. The proposed design of the piston machine can be used for any internal combustion engine operating both in a two-stroke duty cycle and in a four-stroke duty cycle. If the number of cylinders is a multiple of two, with respect to the cycles of the internal combustion engine cycles, then the cylinder-piston groups associated with the corresponding traverse can work in one cycle. This allows you to reduce the load on the kinematic part of the gear mechanism, ensuring synchronization of rotation of the crankshafts.
Поршневая машина в режиме компрессора работает следующим образом. The piston machine in compressor mode operates as follows.
Усилие вращения от коленчатых валов 8 и 9 через шатуны 11 и 12 передается на траверсу 10, которая перемещается вверх и вниз и через штоки 6, 7 обеспечивает движение поршней 4, 5 в цилиндрах 2 и 3 и нагнетание рабочего тела. The rotation force from the crankshafts 8 and 9 through the connecting rods 11 and 12 is transmitted to the beam 10, which moves up and down and through the rods 6, 7 provides the movement of the pistons 4, 5 in the cylinders 2 and 3 and the injection of the working fluid.
Предлагаемая конструкция поршневой машины для применения в качестве компрессора позволяет надежно обеспечить соосное движение поршней в цилиндрах, исключив необходимость крецкопфов, обладающих по своей сущности большой массой и создающих большое трение, а следовательно и большие потери тепла. The proposed design of the piston machine for use as a compressor allows you to reliably ensure the coaxial movement of the pistons in the cylinders, eliminating the need for ratchets, which inherently have a large mass and create large friction, and consequently large heat losses.
Источники информации:
1. А.с. СССР N 1281700, кл. F 02 B 75/32, 07.01.87.Sources of information:
1. A.S. USSR N 1281700, class F 02 B 75/32, 1/7/88.
2. А. с. СССР N 1224415, кл. F 01 B 9/02, F 02 B 75/32, 15.04.86 - прототип. 2. A. p. USSR N 1224415, class F 01 B 9/02, F 02 B 75/32, 04/15/86 - prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97104624/06A RU2126087C1 (en) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97104624/06A RU2126087C1 (en) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Piston machine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2126087C1 true RU2126087C1 (en) | 1999-02-10 |
| RU97104624A RU97104624A (en) | 1999-03-27 |
Family
ID=20191155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97104624/06A RU2126087C1 (en) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | Piston machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2126087C1 (en) |
-
1997
- 1997-03-25 RU RU97104624/06A patent/RU2126087C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2261596C (en) | Opposed piston combustion engine | |
| WO2001065072A1 (en) | Internal-combustion engine with improved reciprocating action | |
| WO1996015355A1 (en) | A reciprocating machine | |
| JPH11159339A (en) | Internal combustion engine for converting reciprocating motion of piston to rotating motion by rack and pinion mechanism | |
| RU2126087C1 (en) | Piston machine | |
| GB2038984A (en) | Linear-to-rotary motion converter utilizing reciprocating pistons | |
| RU139346U1 (en) | MODULAR AIRCRAFT UNLOADED PISTON ENGINE | |
| US4827896A (en) | Internal combustion engine without connecting rods | |
| UA61980C2 (en) | Opposite internal combustion engine | |
| KR200303198Y1 (en) | shuttle linkage engine | |
| RU2765671C1 (en) | Internal combustion engine drive equipped with reuleaux mechanisms | |
| RU2134795C1 (en) | Method of and volumetric expansion (displacement) machine for conversion of motion | |
| CN1280530C (en) | Single-crankshaft opposite vertex piston internal combustion engine with double-barrel working simultaneously | |
| WO2000036288A2 (en) | Pairing of combustion chambers in engines | |
| WO2022075960A1 (en) | Device and method for converting reciprocating motion into rotary motion and vice versa | |
| RU2044905C1 (en) | Opposite engine | |
| CN113811666B (en) | Piston device | |
| RU2341667C1 (en) | Central rotor shaft ice | |
| SU1733653A1 (en) | Piston engine | |
| KR20040031376A (en) | Shuttle linkage engine | |
| RU2196237C1 (en) | Rodless internal combustion engine (versions) | |
| RU60140U1 (en) | CRANK MECHANISM | |
| US4813386A (en) | Internal combustion engine without connecting rods | |
| EP0454627A2 (en) | Engine with double-acting pistons and without connecting rods | |
| RU2035603C1 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050326 |