RU2595993C1 - Device for varying crank radius of crank mechanism - Google Patents
Device for varying crank radius of crank mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2595993C1 RU2595993C1 RU2015130394/12A RU2015130394A RU2595993C1 RU 2595993 C1 RU2595993 C1 RU 2595993C1 RU 2015130394/12 A RU2015130394/12 A RU 2015130394/12A RU 2015130394 A RU2015130394 A RU 2015130394A RU 2595993 C1 RU2595993 C1 RU 2595993C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ring
- rings
- crank
- crankshaft
- guide
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к машиностроению, в частности к поршневым машинам: ДВС (двигатели внутреннего сгорания), компрессоры, насосы, в том числе многоцилиндровые; а также СК (станки-качалки) с применением КШМ (кривошипно-шатунный механизм).The proposed device relates to mechanical engineering, in particular to piston machines: ICE (internal combustion engines), compressors, pumps, including multi-cylinder; and also SK (rocking machines) using KShM (crank mechanism).
Известно устройство - ДВС, основу которого представляет собой КШМ, преобразующий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала (1. Двигатели внутреннего сгорания: Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. / В.П. Алексеев и др.; Под общ. ред. А.С. Орлина, М.Г. Круглова. - М.: Машиностроение, 1990. - 288 с.).A device is known - ICE, the basis of which is a KShM, which converts the reciprocating motion of the piston into rotational motion of the crankshaft (1. Internal combustion engines: Design and operation of reciprocating and combined engines. / VP Alekseev and others; Under the general. Edited by A.S. Orlin, M.G. Kruglov. - M.: Mechanical Engineering, 1990. - 288 p.).
КШМ находит применение как база некоторых СК (2. Патент на изобретение RU №2450161. Бюл. №13 от 10.05.2012. Авторы: В.И. Некрасов, В.В. Новоселов - Приложение). В настоящее время выполняются ОКР (опытно-конструкторские работы) по этому изобретению.KShM is used as the basis for some SKs (2. Patent for invention RU No. 2450161. Bull. No. 13 of 05/10/2012. Authors: V.I. Nekrasov, VV Novoselov - Appendix). Currently, R&D (development work) of this invention is being carried out.
Известно, что КШМ состоит из кривошипов, образованных коренными и шатунными шейками коленчатого вала, соединенных щеками, а также шатунов, установленных на шатунных шейках. На шатунах расположены поршни, а в некоторых случаях (например, буровые насосы) применяют крейцкопфы (ползуны в направляющих), исключающие передачу высоких боковых нагрузок на поршни и цилиндры.It is known that the crankshaft consists of cranks formed by the main and connecting rod necks of the crankshaft connected by the cheeks, as well as connecting rods mounted on the connecting rod necks. Pistons are located on the connecting rods, and in some cases (for example, mud pumps) crossheads (sliders in the guides) are used, which exclude the transfer of high lateral loads to the pistons and cylinders.
Однако КШМ имеет существенные недостатки: боковые нагрузки, снижающие КПД поршневой машины, фиксированный ход поршня, что ограничивает эксплуатационные возможности.However, the KShM has significant drawbacks: lateral loads, which reduce the efficiency of the piston machine, a fixed piston stroke, which limits operational capabilities.
Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, состоит в расширении возможностей поршневой машины и СК.The problem to which the claimed technical solution is directed is to expand the capabilities of the piston machine and SK.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что кривошипно-шатунный механизм содержит коленчатый вал, состоящий из коренных и шатунных шеек, соединенных щеками кривошипов, при этом щеки кривошипов имеют направляющие пазы, в которых установлены опорные втулки шатунных шеек, около щек кривошипов на шатунных шейках расположены кольца, контактирующие с дополнительными кольцами, два кольца установлены внутри основного кольца, которое расположено внутри направляющего кольца, между основным и направляющим кольцами установлено вспомогательное кольцо, направляющее кольцо устройства расположено в направляющих пазах корпуса и опирается на узел перемещения и фиксации этого кольца.The essence of the proposed device lies in the fact that the crank mechanism comprises a crankshaft consisting of main and connecting rod necks connected by crank cheeks, while the crank cheeks have guide grooves in which supporting bushings of the connecting rod necks are installed, crank cranks are located on the connecting rod necks rings in contact with additional rings, two rings are installed inside the main ring, which is located inside the guide ring, between the main and guide rings installed mogatelnoe ring, guide ring device disposed in the guide grooves and the housing rests on movable assembly and fixing of the ring.
Предлагаемое техническое решение существенно расширяет возможности поршневой машины. Изменение радиуса кривошипа от ноля до максимальной величины обеспечивает возможность вывода СК на рабочий режим с невысоким пусковым крутящим моментом. Отключение части поршней от коленчатого вала, при одновременном отключении подачи топлива в цилиндры этих поршней, позволяет эксплуатировать поршневую машину на экономичном режиме в различных условиях эксплуатации; облегчаются условия запуска двигателя в зимний период.The proposed technical solution significantly expands the capabilities of the piston machine. Changing the radius of the crank from zero to the maximum value allows the SC to enter the operating mode with a low starting torque. Disconnecting a part of the pistons from the crankshaft, while shutting off the fuel supply to the cylinders of these pistons, allows the piston machine to be operated in an economical mode under various operating conditions; easier conditions for starting the engine in winter.
На фиг. 1 показан упрощенный поперечный разрез поршневой машины в состоянии, когда поршень находится в крайнем верхнем положении: в ВМТ (верхней мертвой точке) - поршень на максимальном расстоянии от оси коленчатого вала. НМТ (нижняя мертвая точка) - поршень на минимальном расстоянии от оси коленчатого вала. Не показаны поршневые кольца, опоры вращения шеек коленчатого вала и др. Обозначения: Ок - ось вращения коленчатого вала (ось коренных шеек), Ош - ось шатунной шейки, Оос - ось основного кольца, Он - ось направляющего кольца, Од - ось дополнительного кольца, Ов - ось вспомогательного кольца. Пунктирной линией обозначен путь перемещения шатунной шейки при вращении коленчатого вала. Цифрами 1-4 показаны положения шатунной шейки в крайних состояниях.In FIG. 1 shows a simplified cross section of a piston machine in a state when the piston is in its highest position: at TDC (top dead center), the piston is at the maximum distance from the axis of the crankshaft. BDC (bottom dead center) - the piston at a minimum distance from the axis of the crankshaft. Piston rings, bearings for rotation of the crankshaft journals, etc. are not shown. Designations: OK - axis of rotation of the crankshaft (the axis of the main journals), Osh - axis of the crank pin, OOS - axis of the main ring, He - axis of the guide ring, Od - axis of the additional ring , Ov is the axis of the auxiliary ring. The dashed line indicates the movement of the connecting rod journal when the crankshaft rotates. Numbers 1-4 show the position of the connecting rod journal in extreme states.
На фиг. 2 приведен упрощенный продольный разрез поршневой машины. Показаны три кривошипа с разными радиусами: слева R=0, оси коренной и шатунной шеек совпадают; в центре R=0,5 Rmax; справа R=Rmax, соответствует фиг. 1. Щеки кривошипов развернуты на 180°, средний - вниз; крайние - вверх.In FIG. 2 shows a simplified longitudinal section of a piston machine. Three cranks with different radii are shown: on the left, R = 0, the axes of the main and connecting rod necks coincide; in the center R = 0.5 R max ; R = R max on the right, corresponds to FIG. 1. Cheeks of cranks are turned on 180 °, average - down; extreme up.
На фиг. 3 показано расположение колец устройства изменения радиуса кривошипа при R=0,5 Rmax, что соответствует среднему кривошипу фиг. 2.In FIG. 3 shows the arrangement of the rings of the device for changing the radius of the crank at R = 0.5 R max , which corresponds to the average crank of FIG. 2.
На фиг. 4 показано расположение колец устройства изменения радиуса кривошипа при R=0, что соответствует левому кривошипу фиг. 2.In FIG. 4 shows the arrangement of the rings of the device for changing the radius of the crank at R = 0, which corresponds to the left crank of FIG. 2.
В корпусе 1 поршневой машины (фиг. 1 и 2) зафиксированы мокрые гильзы цилиндров 2 (уплотнения не показаны). Возможно применение моноблока - гильзы изготовлены вместе с корпусом 1. Внутри цилиндров 2 установлены поршни 3, которые поршневыми пальцами 4 соединяют поршни 3 с верхними головками шатунов 5. Нижние головки шатунов 5 с шатунными крышками 6 подвижно расположены на шатунных шейках 7. На торцах шатунных шеек 7 изготовлены опорные втулки 8. Шатунные кольца 9 установлены с торцов нижней головки шатуна 5, они могут быть изготовлены аналогично опорным втулкам 8 непосредственно на шатунной шейке 7. Коренные шейки 10 подвижно установлены в опорах вращения, образованных корпусом 1 и крышками 11. Вкладыши - опоры вращения коренных 10 и шатунных 7 шеек не показаны. Щека 12 кривошипа зафиксирована на коренной шейке 10, в щеках 12 выполнены направляющие пазы 13, в которых располагаются опорные втулки 8 шатунных шеек 7. Шатунное кольцо 9 контактирует с дополнительным кольцом 14, оба кольца расположены внутри основного кольца 15. Основное кольцо 15 расположено внутри направляющего кольца 16, между основным 15 и направляющим 16 кольцами установлено вспомогательное кольцо 17. Направляющие кольца 16 с размещенными в них кольцами 9, 14, 15, 17 установлены в направляющих пазах 18 корпуса 1. Направление пазов 18 может быть любым относительно оси коленчатого вала. Направляющее кольцо 16 опирается на узел перемещения и фиксации 19.In the housing 1 of the piston machine (Figs. 1 and 2),
Предлагаемое устройство изменения радиуса кривошипа кривошипно-шатунного механизма работает следующим образом.The proposed device for changing the radius of the crank of the crank mechanism works as follows.
Для вывода СК на рабочий режим требуется высокий пусковой крутящий момент - нагрузка для работы ШГН (штанговый глубинный насос) может достигать нескольких тонн. Помимо массы колонны штанг значительное влияние имеет гидравлическая нагрузка. Крутящий момент, необходимый для этого, зависит от произведения давления жидкости на рабочий объем насоса. Рабочий объем насоса зависит от радиуса кривошипа. При R=0 гидравлическая нагрузка исключена. При R=Rmax эта нагрузка будет максимальной.To bring the SC to operating mode, a high starting torque is required - the load for the operation of the SHGN (sucker rod pump) can reach several tons. In addition to the mass of the rod string, the hydraulic load has a significant effect. The torque required for this depends on the product of the fluid pressure and the pump displacement. The displacement of the pump depends on the radius of the crank. At R = 0, the hydraulic load is excluded. At R = R max this load will be maximum.
Для вывода СК на рабочий режим целесообразно использовать состояние R=0 (фиг. 2 слева и фиг. 4). Узел перемещения и фиксации 19 фиксирует кольца устройства изменения радиуса кривошипа кривошипно-шатунного механизма на максимальном расстоянии от оси коленчатого вала. Ось коренной шейки Ок совпадает с осью шатунной шейки Ош. Обеспечивается холостой ход - усилие на колонну штанг привода ШГН не передается. Это состояние КШМ можно использовать для отключения цилиндров ДВС из работы.To bring the SC to the operating mode, it is advisable to use the state R = 0 (Fig. 2 on the left and Fig. 4). The movement and
Для ступенчатого постепенного вывода СК на рабочий режим узел перемещения и фиксации 19 смещает систему колец и фиксирует их в промежуточном положении R=0,5 Rmax (фиг. 2 в центре и фиг. 3). Ось коренной шейки Ок совпадает с осью основного кольца Оос. Ось шатунной шейки Ош расположена выше оси коренной шейки Ок и обозначена цифрой 1. Пунктирной линией обозначен путь перемещения шатунной шейки при вращении коленчатого вала. Цифрами 1-4 показаны положения шатунной шейки в крайних состояниях. Шатунное 9 и дополнительное 14 кольца вращаются внутри основного кольца 15. Крутящий момент, например, от левой коренной шейки 10 щекой кривошипа 12, направляющим пазом 13 на радиусе R=0,5 Rmax передает усилие на опорную втулку 8 левого торца шатунной шейки 7, далее по шатунной шейке на другой, правый торец шатунной шейки, по направляющему пазу соседней щеки правой коренной шейки.For a step-by-step gradual withdrawal of SC to the operating mode, the displacement and
Максимальное нагружение возникает при R=Rmax, для этого узел перемещения и фиксации 19 смещает систему колец и фиксирует их в крайнем верхнем положении R=Rmax (фиг. 1 и фиг. 2 справа). Ось коренной шейки Ок совпадает с осью направляющего кольца Он. Ось шатунной шейки Ош расположена на максимальном расстоянии от оси коренной шейки Ок и обозначена цифрой 1. Пунктирной линией обозначен путь перемещения шатунной шейки при вращении коленчатого вала. Цифрами 1-4 показаны положения шатунной шейки в крайних состояниях. Шатунное 9 и дополнительное 14 кольца вместе с основным кольцом 15 и вспомогательным кольцом 17 вращаются внутри направляющего кольца 16. Увеличенный крутящий момент передается аналогично предыдущему случаю, при этом опорные втулки 8 шатунной шейки 7 имеют большую площадь контакта с направляющими пазами 13 щек кривошипа 12.The maximum load occurs at R = R max , for this, the displacement and fixing
Обозначения:Designations:
1 - корпус поршневой машины;1 - the body of the piston machine;
2 - мокрая гильза цилиндра;2 - wet cylinder liner;
3 - поршень;3 - the piston;
4 - поршневой палец;4 - a piston finger;
5 - шатун;5 - a rod;
6 - крышка нижней головки шатуна 5;6 - a cover of the lower head of a rod 5;
7 - шатунная шейка;7 - a connecting rod neck;
8 - опорные втулки шатунной шейки 7;8 - supporting bushings of the connecting
9 - шатунные кольца;9 - connecting rod rings;
10 - коренная шейка;10 - a radical neck;
11 - крышка опоры вращения коренной шейки 10;11 - cover of the support of rotation of the
12 - щека кривошипа;12 - crank cheek;
13 - направляющий паз щеки кривошипа 12;13 - guide groove of the cheek crank 12;
14 - дополнительное кольцо;14 - an additional ring;
15 - основное кольцо;15 - the main ring;
16 - направляющее кольцо;16 - a directing ring;
17 - вспомогательное кольцо17 - auxiliary ring
18 - направляющие пазы корпуса 1;18 - guide grooves of the housing 1;
19 - узел перемещения и фиксации направляющего кольца 16.19 - node moving and fixing the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015130394/12A RU2595993C1 (en) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Device for varying crank radius of crank mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015130394/12A RU2595993C1 (en) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Device for varying crank radius of crank mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2595993C1 true RU2595993C1 (en) | 2016-08-27 |
Family
ID=56892069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015130394/12A RU2595993C1 (en) | 2015-07-22 | 2015-07-22 | Device for varying crank radius of crank mechanism |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2595993C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689914C1 (en) * | 2018-05-28 | 2019-05-29 | Сергей Иванович Афанасьев | Bicycle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2159858C2 (en) * | 1995-02-28 | 2000-11-27 | Тк Дизайн Аг | Piston-type variable-compression internal combustion engine |
RU2450161C2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Pumping unit |
US20120160216A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Mark William Klarer | Variable Displacement Engine |
-
2015
- 2015-07-22 RU RU2015130394/12A patent/RU2595993C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2159858C2 (en) * | 1995-02-28 | 2000-11-27 | Тк Дизайн Аг | Piston-type variable-compression internal combustion engine |
RU2450161C2 (en) * | 2010-08-17 | 2012-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Pumping unit |
US20120160216A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-28 | Mark William Klarer | Variable Displacement Engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689914C1 (en) * | 2018-05-28 | 2019-05-29 | Сергей Иванович Афанасьев | Bicycle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
GB2060785A (en) | Opposed piston machinery | |
JP2019011761A (en) | Internal combustion engine | |
RU2541368C2 (en) | Device to transfer force from ice pistons | |
RU2562901C1 (en) | Guide device for piston mechanism and method | |
RU2595993C1 (en) | Device for varying crank radius of crank mechanism | |
CN101782056A (en) | Double-cylinder sliding block type air compressor | |
CN104776221A (en) | Reciprocating piton chain type connecting rod dead point-free engine piston-connecting rod unit | |
KR20180075433A (en) | Improved internal combustion engine | |
US8752523B2 (en) | Piston assembly having offset bearing | |
CN104791484A (en) | Reciprocating piston built-in chained connecting rod dead-point-free engine piston connecting rod set | |
RU2551717C1 (en) | Two-stroke axial piston thermal machine-engine | |
RU2448263C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU182162U1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2793028C1 (en) | Double action internal combustion engine | |
RU2381373C1 (en) | Internal combustion engine with no con rods | |
US8763584B2 (en) | Piston assembly having offset bearing | |
RU2378514C1 (en) | Crank-and-rocker piston machine | |
RU2631475C1 (en) | Crank mechanism with rectangular piston | |
EP3247891B1 (en) | Linear piston engine for operating external linear load | |
RU2250377C2 (en) | Piston machine | |
RU2019101588A (en) | Axial piston engine with piston displacement chambers and rods pivotally connected to the swinging crosspiece | |
JP2019143528A (en) | Two-stroke engine | |
RU2629301C1 (en) | Axial piston internal combustion engine with swinging block of cardan suspensions | |
UA21029U (en) | Piston-type machine | |
RU2183755C2 (en) | Internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180723 |