RU2723657C1

RU2723657C1 - Torque reduction lever gear

Info

Publication number: RU2723657C1
Application number: RU2018126586A
Authority: RU
Inventors: Денис Викторович Вяткин
Original assignee: Денис Викторович Вяткин
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2016-05-30
Publication date: 2020-06-17
Also published as: WO2017209637A1

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: torque reduction lever gear is intended for conversion of translational movement of engine piston into rotary motion of crank (crankshaft), with increased, relative to value, equal to half stroke of piston, crank arm. Torque increment arises from application of force from piston group via rocker arm to crankshaft bell crank with increased arm. Lever-type reduction gear is used in piston engines where it is necessary to implement rotary motion.

EFFECT: invention objective is to expand kinematic capabilities of mechanism; said target is ensured by crankshaft providing main shaft arm exceeding stroke length.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к кривошипно-ползунным преобразователям возвратно-поступательного движения во вращательное движение и наоборот, в частности к поршневым двигателям и может быть использовано на транспорте, в буровых установках, в строительных машинах, топливных электрогенераторах, и механизмах, где необходимо реализовать крутящий момент двигателя.The invention relates to mechanical engineering, namely to crank-slide converters of reciprocating motion into rotational motion and vice versa, in particular to piston engines and can be used in transport, in drilling rigs, in construction machines, fuel electric generators, and mechanisms where necessary realize engine torque.

Известно устройство автомобиля ВА3-2121 (Круглое СМ. Все о легковом автомобиле (устройство, обслуживание, ремонт и вождение): Справочник. - 2-e изд., стер. - М.: Высш. шк.; Изд. центр «Академия», 2000. - 539 с: ил.), двигатель которого имеет кривошипно-шатунный механизм. Это устройство преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение коренного вала. К недостаткам этого устройства можно отнести следующее: передача крутящего момента при воспламенении горючей смеси в камере сгорания и в фазе наибольшего усилия поршневой группы, минимальна, так как плечо сил действующих на коренной вал близко к нолю; максимальное плечо (радиус описываемой окружности шипа) коренного вала ограничено величиной хода поршня. Известное устройство отличается от заявленного мной, конструктивным исполнением не дающее возможность увеличения радиуса описываемой окружности шипа коренного вала и смещения от нулевой точки плеча сил в момент наибольшего усилия.The device device VA3-2121 is known (Round SM. Everything about a car (device, maintenance, repair and driving): Reference book. - 2nd ed., Erased. - M.: Higher school; Publishing center "Academy" , 2000. - 539 s: ill.), The engine of which has a crank mechanism. This device converts the translational motion of the piston into the rotational motion of the main shaft. The disadvantages of this device include the following: transmission of torque upon ignition of the combustible mixture in the combustion chamber and in the phase of the greatest effort of the piston group is minimal, since the shoulder forces acting on the main shaft are close to zero; the maximum shoulder (radius of the described circumference of the spike) of the main shaft is limited by the size of the piston stroke. The known device differs from what I claimed, with a design that does not make it possible to increase the radius of the described circumference of the spike of the main shaft and to displace forces from the zero point of the shoulder at the time of the greatest effort.

Известное заявка на изобретение 2013110623/06, 11.03.2013 «Способ создания три и "3+" тактных поршневых ДВС с видоизмененным кривошипно-шатунным механизмом и устройство для его реализации». Способ получения выходной мощности в двигателе внутреннего сгорания с кривошипом, непрерывно вращающимся под воздействием поршне - шатунной группы, отличающийся тем, что за один непрерывный оборот коленчатого вала шатунная шейка выполняет два теоретических движения. Представленный способ дает возможность иметь длину шатуна и ход поршня меньше, чем диаметр кривошипа, что делает возможным без специального редуцирования иметь выходные обороты коленчатого вала в 2, 3, 4 и т.д. раза меньше, чем число 3-тактных циклов в цилиндре. Данный способ отличается от заявленного мной, конструктивным исполнением и целью достигаемого результата.Known application for the invention 2013110623/06, 03/11/2013 "Method for creating three and" 3+ "stroke piston ICEs with a modified crank mechanism and device for its implementation." A method of obtaining power output in an internal combustion engine with a crank, continuously rotating under the influence of a piston - connecting rod group, characterized in that the connecting rod journal performs two theoretical movements in one continuous rotation of the crankshaft. The presented method makes it possible to have a connecting rod length and a piston stroke less than the crank diameter, which makes it possible without special reduction to have output crankshaft rotations of 2, 3, 4, etc. times less than the number of 3-stroke cycles in a cylinder. This method differs from what I stated, in its design and the goal of the result achieved.

Известно описание полезной модели к патенту по заявке 2002100890/20, 08.01.2002 «Двигатель внутреннего сгорания». Использование известной полезной модели заключается в применении коленчатой и не вращающейся в основании шатунной оси, ломающейся, с измененяемой величиной радиуса колена и планетарного механизма для передачи вращательного момента кривошипа. К недостаткам этого устройства можно отнести следующее: передача крутящего момента при воспламенении горючей смеси в камере сгорания и в фазе наибольшего усилия поршневой группы, минимальна, так как плечо сил в этот момент действующих на коренной вал близко к нолю. Известное устройство отличается от заявленного мной, конструктивным исполнением не дающей возможность смещение от нулевой точки плеча сил в момент наибольшего усилия.The description of the utility model for the patent is known according to the application 2002100890/20, 08/08/2002 "Internal combustion engine". The use of the known utility model consists in the use of a cranked and non-rotating connecting rod axis at the base, breaking, with a variable value of the radius of the knee and planetary gear for transmitting the rotational moment of the crank. The disadvantages of this device include the following: torque transmission during ignition of the combustible mixture in the combustion chamber and in the phase of the greatest effort of the piston group is minimal, since the shoulder forces acting on the main shaft at that moment are close to zero. The known device differs from what I claimed, with a design that does not allow displacement from zero point of the shoulder forces at the time of greatest effort.

Сущность изобретения. Сущность изобретения заключается в том, что рычажный редуктор позволяет приложить усилие от поступательного движения поршня двигателя на кривошип коренного вала с плечом большим, чем величина равная половине хода поршня, за счет приложения силы поршня на кривошип коренного вала через рычаг, обеспечивающий увеличение хода точки приложения силы на кривошип в продольном, относительно хода поршня, направлении. Для обеспечения увеличенного радиуса движения кривошипа относительно оси коренного вала в качестве рычага используется коромысло-кулиса позволяющая обеспечить увеличенный ход точки приложения силы на кривошип в поперечном, относительно хода поршня, направлении.SUMMARY OF THE INVENTION The essence of the invention lies in the fact that the lever gearbox allows you to apply the force from the translational motion of the engine piston to the crankshaft of the main shaft with a shoulder greater than a value equal to half the stroke of the piston due to the application of the force of the piston to the crankshaft of the main shaft through the lever, providing an increase in the stroke on the crank in the longitudinal direction relative to the stroke of the piston. To provide an increased radius of movement of the crank relative to the axis of the main shaft, a rocker-link is used as a lever, which allows for an increased travel of the point of application of force to the crank in the transverse direction relative to the stroke of the piston.

Кинематическая схема рычажного редуктора представлена в прилагаемом графическом материале (фиг.).The kinematic diagram of the lever gearbox is presented in the attached graphic material (Fig.).

Устройство содержит коромысло-кулиса (1), имеющую вращательную опору с одного конца, к коромысло-кулисе (1) в средней ее части размещается узел крепления шатуна (2) обеспечивающий вращательно поступательное движение шатуна (2), на свободном конце коромысло-кулисы (1) размещает кулисный камень (3) имеющий узел крепления к кривошипу (4).The device comprises a rocker-link (1) having a rotary support at one end, a connecting rod (2) for connecting the rod (2) providing rotationally translational movement of the connecting rod (2), at the free end of the rocker-link () 1) places the rocker stone (3) having a mount to the crank (4).

Работа устройства заключается в следующем: При передаче поступательного усилия F от поршня через шатун (2) коромысло-кулисе (1) на расстоянии l₂ от вращательной опор, точка приложения усилия Т_ш перемещается с амплитудой хода поршня Х_п. Коромысло-кулиса передает усилие равное F*l₂/l₃ на кулисный камень (3). Соединенный с кривошипом кулисный камень, перемещаясь по коромыслу-кулисе (1), описывает круговую траекторию движения точки передачи усилия Т_к на кривошип с диаметром, увеличенным относительно амплитуды хода поршня Х_п пропорционально отношению расстояния от оси коренного вала до оси вращения коромысло-кулисы (1) и расстояния l₂.The operation of the device is as follows: When translational force F is transmitted from the piston through the connecting rod (2) of the rocker-link (1) at a distance l ₂ from the rotational bearings, the point of application of force T _w moves with the piston stroke amplitude X _p . The rocker arm transfers force equal to F * l ₂ / l ₃ to the rocker stone (3). The rocker connected to the crank, moving along the rocker-link (1), describes the circular trajectory of the point of transfer of force T _to the crank with a diameter increased relative to the amplitude of the piston stroke X _{n in} proportion to the ratio of the distance from the axis of the main shaft to the axis of rotation of the rocker-link ( 1) and distances l ₂ .

Особенностью рычажного редуктора является то, что при совершении рабочего хода поршня кулисный камень движется по ближайшей к поршню дуге вращения кривошипа, что уменьшает разность плеч приложения усилий в точках Т_к и Т_ш. Другой положительной особенностью рычажного редуктора является превышение приращения плеча кривошипа над потерей передаваемого усилия рычага (коромысло-кулисы), что обеспечивает увеличение крутящего момента на коренном валу при том же действии силы поршня.The peculiarity of the lever gearbox is that when the piston travels, the rocker moves along the arc of rotation of the crank closest to the piston, which reduces the difference in the effort shoulders at points T _to and T _w . Another positive feature of the lever gearbox is the excess of the crank arm increment over the loss of the transmitted lever effort (rocker-link), which provides an increase in torque on the main shaft with the same action of the piston force.

Для обеспечения равномерного приложения силы при полном обороте коренного вала двигателя целесообразно применение шести и более цилиндровых двигателей.To ensure uniform application of force during a full revolution of the main shaft of the engine, it is advisable to use six or more cylinder engines.

Настоящее изобретение направленно на улучшение эксплуатационных характеристик поршневых двигателей и дает возможность получать на коренном валу больший крутящий момент, при тех же характеристиках поршневой группы двигателя и расходе топлива.The present invention is aimed at improving the performance of piston engines and makes it possible to obtain more torque on the main shaft, with the same characteristics of the piston group of the engine and fuel consumption.

Claims

A lever torque reducer, consisting of a rocker arm with a connecting rod for connecting the rod, a rocker with a knot for attaching to the crank, characterized in that the rocker arm transfers the connecting rod to the crank with an increased amplitude of the point of application of force relative to the amplitude of the piston stroke, and the rocker stone provides the transfer of force to the increased shoulder of the crank along a circular path.