RU2460890C1 - Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель - Google Patents
Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2460890C1 RU2460890C1 RU2011128944/06A RU2011128944A RU2460890C1 RU 2460890 C1 RU2460890 C1 RU 2460890C1 RU 2011128944/06 A RU2011128944/06 A RU 2011128944/06A RU 2011128944 A RU2011128944 A RU 2011128944A RU 2460890 C1 RU2460890 C1 RU 2460890C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- conversion mechanism
- output shaft
- housing
- motion converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в качестве источника механической энергии. Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель содержит поршень (1), установленный в гильзу (2) цилиндра (3), закрепленного на корпусе (4) с внутренней цилиндрической вставкой (5), и ступенчатый выходной вал (6), связанный с поршнем (1) посредством механизма преобразования движения. Поршень (1) выполнен осесимметричным, наружная поверхность поршня образована совокупностью линейных образующих. Поршень (1) соединен с механизмом преобразования движения штоком (7), верхняя головка которого закреплена в подшипнике (8), установленном на внутренней поверхности днища поршня (1). Шток (7) другим концом жестко соединен с кареткой (9) механизма преобразования движения, установленной на оси (10) в подшипниках качения (11), опирающихся на беговую дорожку механизма преобразования движения. Одна из поверхностей беговой дорожки выполнена на нижней торцевой поверхности верхней части (12) цилиндрической вставки (5) корпуса (4), а другая - на верхней торцевой поверхности нижней части (13) цилиндрической части вставки (5) корпуса (4). Ступень выходного вала (6), связанная с поршнем через каретку механизма преобразования движения, выполнена в виде вилки. Технический результат заключается в повышении надежности работы и уменьшении габаритов. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в качестве источника механической энергии в автомобилях, тракторах и других машинах.
Известны конструкции бескривошипных тепловых поршневых машин, в частности бескривошипный двигатель внутреннего сгорания (RU №2156871, F02B 75/26, F01B 9/06, заявл. 18.05.1999, опубл. 27.09.2000), содержащий гильзу, цилиндр, поршень, связанный с цилиндром при помощи тел вращения, входящих в сочленение с криволинейным бесконечным пазом, выполненным на наружной поверхности поршня. На выходном валу установлена пружина, имеющая предварительное сжатие. Один конец пружины опирается на буртик выходного вала, а другой - на нижний конец юбки поршня. Основными недостатками данного двигателя являются следующие: сложная конструкция поршня, обусловленная выполнением на его боковой поверхности профилированного паза, образующего беговую дорожку механизма преобразования движения; повышенные тепловые и механические деформации, обусловленные конструкцией поршня, что повышает вероятность клинения тел вращения, перемещающихся по беговой дорожке, и самого поршня. Названное обуславливает повышенные механические потери и снижение механического коэффициента полезного действия двигателя в первую очередь на режимах полных нагрузок, а также может стать причиной выхода из строя механизма преобразования движения на режимах частичных нагрузок, ввиду установки пружины, отрегулированной под номинальный режим работы двигателя.
Наиболее близким решением к заявляемому является конструкция бескривошипного двигателя внутреннего сгорания по патенту (RU №2264546, F02B 75/26, F01B 3/04, заявл. 08.04.2004, опубл. 20.11.2005). Двигатель содержит цилиндр, гильзу, поршень, ступенчатый выходной вал, одна из ступеней которого соединена с поршнем посредством оси. На выходной вал опирается одним из своих концов пружина. Ступень выходного вала, соединенная с поршнем, выполнена в виде стакана, стенки которого охватывают поршень. В стенках стакана выполнен сквозной радиальный канал, сообщающийся с впускной полостью двигателя. Торец стакана выполнен в виде криволинейной поверхности. На противоположных концах оси (цапфах), соединяющей поршень с валом, установлено по два подшипника качения. Внутренние по отношению к поршню подшипники опираются на криволинейную поверхность выходного вала, а наружные расположены в прямолинейных канавках корпуса. Второй конец пружины закреплен на оси подшипников.
Основными недостатками такого двигателя являются: сложная конструкция поршня и увеличенные габариты, что обусловлено достаточно большим количеством подшипников, а также необходимостью соединения поршня посредством пальца и пружины с выходным валом; нагруженность поршня крутящими усилиями; сложная конструкция механизма преобразования движения, повышенная нагрузка на подшипники грузового вала из-за непосредственного воздействия на них усилий со стороны поршня, особенно в период реализации рабочего хода поршня.
В основу предлагаемого изобретения положена техническая задача, заключающаяся в повышении надежности работы двигателя за счет снижения тепловых деформаций поршня, а также в упрощении конструкции двигателя и уменьшении габаритов.
Решение технической задачи достигается тем, что в бескривошипной поршневой тепловой машине-двигателе, содержащей поршень, установленный в гильзу цилиндра, закрепленного на корпусе с внутренней цилиндрической вставкой, ступенчатый выходной вал, связанный с поршнем посредством механизма преобразования движения, согласно изобретению поршень выполнен осесимметричным, наружная поверхность которого образована совокупностью линейных образующих, и соединен с механизмом преобразования движения штоком, верхняя головка которого закреплена в подшипнике, установленном на внутренней поверхности днища поршня, а другим концом шток жестко соединен с кареткой механизма преобразования движения, установленной на оси в подшипниках качения, опирающихся на беговую дорожку механизма преобразования движения, при этом одна из поверхностей беговой дорожки выполнена на нижней торцевой поверхности верхней части цилиндрической вставки корпуса, а другая - на верхней торцевой поверхности нижней части цилиндрической вставки корпуса, кроме того, ступень выходного вала, связанная с поршнем через каретку механизма преобразования движения, выполнена в виде вилки.
Выполнение поршня осесимметричной формы и соединение его через упорный подшипник посредством штока с кареткой механизма преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение грузового вала создает при уменьшении габаритов более низкие тепловые деформации поршня, обеспечивает хорошие пусковые качества, практическое отсутствие осевых нагрузок на грузовой вал (вал воспринимает и передает только вращательные нагрузки).
Предлагаемая бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель обеспечивает следующие преимущества:
- создание условий для снижения уровня тепловых и механических деформаций поршня машины-двигателя, что способствует снижению трения и механических потерь в двигателе, повышает его механический и эффективный кпд;
- поршень машины-двигателя разгружен от усилий, формирующих крутящий момент двигателя, что способствует повышению его надежности;
- упрощение конструкции поршня и механизма преобразования движения способствует снижению массы и габаритов машины-двигателя;
- снижение тепловых и механических напряжений, обусловленное осесимметричной конструкцией поршня, повышает надежность работы машины-двигателя.
Особенность машины-двигателя в том, что поршень связан с кареткой механизма преобразования движения посредством штока, верхняя головка которого жестко закреплена в подшипнике, установленном на внутренней поверхности днища поршня, что позволяет реализовать при возвратно-поступательном движении поршня вращательное движение оси и каретки механизма преобразования движения и выходного вала машины-двигателя. При этом поршень не нагружен крутящими усилиями.
Конструкция предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 дан продольный разрез поршневой тепловой машины; на фиг.2 представлена схема конструкции выходного вала.
Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель содержит поршень 1, установленный в гильзу 2 цилиндра 3, закрепленного на корпусе 4 с внутренней цилиндрической вставкой 5, ступенчатый выходной вал 6, связанный с поршнем посредством механизма преобразования движения. Поршень соединен с механизмом преобразования движения штоком 7, верхняя головка которого закреплена в подшипнике 8, установленном на внутренней поверхности днища поршня. Другим концом шток жестко сочленен с кареткой 9 механизма преобразования движения, установленной на оси 10 в подшипниках качения 11, опирающихся на беговую дорожку механизма преобразования движения. Одна поверхность а беговой дорожки выполнена на нижней торцевой поверхности верхней части 12 цилиндрической вставки 5 корпуса 4, а другая поверхность б беговой дорожки выполнена на верхней торцевой поверхности нижней части 13 цилиндрической вставки 5 корпуса 4. Выходной вал 6 установлен на двух подшипниках 14 и 15 в корпусе 4 и крышке корпуса 16.
Запрессованная в корпус 4 цилиндрическая вставка 5 выполнена из двух частей 12 и 13, торцевые поверхности а и б которых, обращенные друг к другу, выполнены криволинейными и образуют замкнутый криволинейный паз беговой дорожки. Упорный подшипник 8 фиксируется в поршне крышкой 17.
В совокупности подшипники качения 11, криволинейный профиль торцев верхней 12 и нижней 13 частей вставки 5, каретка 9 на оси 10 представляют собой механизм преобразования движения.
Предлагаемая бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель работает по двухтактному циклу с петлевой щелевой системой газообмена.
Принцип действия машины-двигателя заключается в следующем. В процессе сгорания вследствие высокого давления рабочего тела в цилиндре 2 поршень 1 перемещается из ВМТ к НМТ. При этом его движение передается через упорный подшипник 8 на шток 7, который своим нижним концом соединен с кареткой 9 механизма преобразования движения. Ось 10 каретки механизма преобразования движения размещена своими концами (цапфами) в подшипниках качения 11, установленных в профилированном криволинейном пазу беговой дорожки, побуждает каретку механизма преобразования движения к вращательному движению. В связи с тем что корпус каретки имеет возможность перемещаться вдоль паза, образованного стержнями 18 и 19 вилки ступени выходного вала, вращательное движение передается на выходной вал 6.
Поскольку поршень связан с механизмом преобразования движения штоком 7, верхняя головка которого соединена с поршнем через подшипник 8, установленный на внутренней поверхности поршня, последний оказывается разгруженным от крутящих усилий (воспринимает только осевые нагрузки), что способствует повышению его работоспособности.
Предлагаемая бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель может быть использована в качестве источника механической энергии для привода транспортных машин и стационарных потребителей энергии (насосов, компрессоров, вентиляторов, транспортеров и др.) в различных отраслях промышленности. Существенным преимуществом предлагаемой конструкции является ее простота и технологичность, повышенный моторесурс и надежность, за счет придания основным деталям, прежде всего поршню, простых конструктивных форм, снижения нагрузок и хорошей ремонтопригодности.
Claims (1)
- Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель, содержащая поршень, установленный в гильзу цилиндра, закрепленного на корпусе с внутренней цилиндрической вставкой, ступенчатый выходной вал, связанный с поршнем посредствам механизма преобразования движения, отличающаяся тем, что поршень выполнен осесимметричным, наружная поверхность которого образована совокупностью линейных образующих, и соединен с механизмом преобразования движения штоком, верхняя головка которого закреплена в подшипнике, установленном на внутренней поверхности днища поршня, а другим концом шток жестко соединен с кареткой механизма преобразования движения, установленной на оси в подшипниках качения, опирающихся на беговую дорожку механизма преобразования движения, при этом одна из поверхностей беговой дорожки выполнена на нижней торцевой поверхности верхней части цилиндрической вставки корпуса, а другая - на верхней торцевой поверхности нижней части цилиндрической части вставки корпуса, кроме того, ступень выходного вала, связанная с поршнем через каретку механизма преобразования движения, выполнена в виде вилки.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128944/06A RU2460890C1 (ru) | 2011-07-12 | 2011-07-12 | Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011128944/06A RU2460890C1 (ru) | 2011-07-12 | 2011-07-12 | Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2460890C1 true RU2460890C1 (ru) | 2012-09-10 |
Family
ID=46938989
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011128944/06A RU2460890C1 (ru) | 2011-07-12 | 2011-07-12 | Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2460890C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551717C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Двухтактная бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель |
| RU2690310C1 (ru) * | 2016-06-14 | 2019-05-31 | Александр Викторович Гофман | Многоцилиндровый осевой бескривошипный поршневой тепловой двигатель |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3247442A1 (de) * | 1982-12-22 | 1984-09-27 | Hermann 6050 Offenbach Fritz | Ringkolbenmaschine, insbesondere verbrennungsmotor |
| SU1423753A1 (ru) * | 1986-04-18 | 1988-09-15 | И. И. Борисенко | Поршнева машина |
| DE4105020A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-27 | Gerhard Kell | Hubkurven und rotationskolben betriebene brennkraftmaschine, in zylinderzahl und anordnung wahlweise - mit separatem kuehlsystem - modular montierbar |
| RU2156871C1 (ru) * | 1999-05-18 | 2000-09-27 | Южно-Уральский государственный университет | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания |
| RU2264546C1 (ru) * | 2004-04-08 | 2005-11-20 | Южно-Уральский государственный университет | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания |
| RU2347088C1 (ru) * | 2007-04-27 | 2009-02-20 | Сергей Дмитриевич Мозоров | Винтошаровой четырехтактный двигатель |
-
2011
- 2011-07-12 RU RU2011128944/06A patent/RU2460890C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3247442A1 (de) * | 1982-12-22 | 1984-09-27 | Hermann 6050 Offenbach Fritz | Ringkolbenmaschine, insbesondere verbrennungsmotor |
| SU1423753A1 (ru) * | 1986-04-18 | 1988-09-15 | И. И. Борисенко | Поршнева машина |
| DE4105020A1 (de) * | 1991-02-19 | 1992-08-27 | Gerhard Kell | Hubkurven und rotationskolben betriebene brennkraftmaschine, in zylinderzahl und anordnung wahlweise - mit separatem kuehlsystem - modular montierbar |
| RU2156871C1 (ru) * | 1999-05-18 | 2000-09-27 | Южно-Уральский государственный университет | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания |
| RU2264546C1 (ru) * | 2004-04-08 | 2005-11-20 | Южно-Уральский государственный университет | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания |
| RU2347088C1 (ru) * | 2007-04-27 | 2009-02-20 | Сергей Дмитриевич Мозоров | Винтошаровой четырехтактный двигатель |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551717C1 (ru) * | 2014-06-10 | 2015-05-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Двухтактная бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель |
| RU2690310C1 (ru) * | 2016-06-14 | 2019-05-31 | Александр Викторович Гофман | Многоцилиндровый осевой бескривошипный поршневой тепловой двигатель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9322272B2 (en) | Planetary rotary type fluid motor or engine and compressor or pump | |
| CN107110021B (zh) | 一种新型压气传动装置 | |
| EP3627001B1 (en) | Reciprocating linear motion and rotation motion transforming device, and cylinder device | |
| JP2010506090A (ja) | 往復直線運動と回転運動との間での変換機構 | |
| CN102733942A (zh) | 一种单侧曲轴连杆液压发动机 | |
| CN102207179A (zh) | 一种旋转运动和往复运动转换装置 | |
| RU2460890C1 (ru) | Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель | |
| CN201581990U (zh) | 四缸偏置式齿轮齿条发动机 | |
| US9863362B2 (en) | Piston | |
| CN103016149A (zh) | 一种缸间齿轮联动液压发动机 | |
| CN109340078B (zh) | 一种双对置活塞压缩机结构 | |
| US7334554B2 (en) | Piston | |
| CN105971725A (zh) | 滚子侧动圆柱凸轮四缸发动机 | |
| CN208951123U (zh) | 一种无油空压机偏心轮端一球一柱复合轴承 | |
| RU2264546C1 (ru) | Бескривошипный двигатель внутреннего сгорания | |
| RU2551717C1 (ru) | Двухтактная бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель | |
| CN104632284A (zh) | 具有转轮连杆机构的流体动力机械 | |
| RU108505U1 (ru) | Поршневой компрессор с бесшатунным механизмом | |
| RU2448263C1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
| CN107605598B (zh) | 一种斜盘机构机械-液压双元动力发动机 | |
| RU2250377C2 (ru) | Поршневая машина | |
| RU2246008C1 (ru) | Поршневая машина | |
| CN107524519B (zh) | 一种斜盘飞轮机构机械-电力双元动力发动机 | |
| CN107587940B (zh) | 一种无曲轴液压传动发动机 | |
| CN204532536U (zh) | 一种串联活塞的往复式同步冲程内燃机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130713 |