RU2753078C1 - Hinged assembly of piston machine - Google Patents
Hinged assembly of piston machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2753078C1 RU2753078C1 RU2020120022A RU2020120022A RU2753078C1 RU 2753078 C1 RU2753078 C1 RU 2753078C1 RU 2020120022 A RU2020120022 A RU 2020120022A RU 2020120022 A RU2020120022 A RU 2020120022A RU 2753078 C1 RU2753078 C1 RU 2753078C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insert
- piston
- spherical
- hole
- connecting rod
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/10—Connection to driving members
- F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
- F16J1/16—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections with gudgeon-pin; Gudgeon-pins
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к двигателям внутреннего сгорания.The invention relates to the field of mechanical engineering, mainly to internal combustion engines.
Известен поршневой шарнирный узел, содержащий палец, установленный в отверстиях поршня, и шатун с головкой, в которой выполнено отверстие, при этом палец размещен в отверстии головки посредством элементов качения, а в части головки, ближайшей к днищу поршня, выполнены сквозные прорези для прохода к элементам качения смазывающей среды (US 5353759 А, опубл. 11.10.1994).Known piston hinge assembly containing a pin installed in the holes of the piston, and a connecting rod with a head in which a hole is made, while the pin is placed in the hole of the head by means of rolling elements, and in the part of the head closest to the piston bottom, through slots are made for passage to rolling elements of the lubricating medium (US 5353759 A, publ. 11.10.1994).
Недостатком известного узла является отсутствие возможности самоустановки шатуна или пальца относительно поршня в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна. Для надежной работы известного узла требуется абсолютная точность соблюдения перпендикулярности продольной оси цилиндра к оси вращения вала. Кроме того, требуется также соблюдение условия параллельности оси кривошипа и оси вращения вала. Известно, что обеспечить абсолютную точность при изготовлении и сборке изделий невозможно и, даже при соблюдении всех условий, в нагруженных механическими и термическими нагрузками машинах происходят деформации корпусов и подвижных элементов, что приводит к повышенным механическим потерям или к заклиниванию механизма.The disadvantage of the known unit is the lack of the possibility of self-alignment of the connecting rod or pin relative to the piston in a plane perpendicular to the rocking plane of the connecting rod. For reliable operation of the known unit, absolute accuracy is required to maintain the perpendicularity of the longitudinal axis of the cylinder to the axis of rotation of the shaft. In addition, compliance with the condition of parallelism between the crank axis and the axis of rotation of the shaft is also required. It is known that it is impossible to ensure absolute accuracy in the manufacture and assembly of products and, even if all conditions are met, deformations of bodies and moving elements occur in machines loaded with mechanical and thermal loads, which leads to increased mechanical losses or to jamming of the mechanism.
Известен поршневой шарнирный узел, содержащий шатун со сферической головкой, установленной в ответном сферическом отверстии поршня, при этом на поверхности головки выполнены вырезы для подвода смазки к трущимся поверхностям (см. патент US 4938121 А, опубл. 03.07.1990).Known piston hinge unit containing a connecting rod with a spherical head installed in the spherical counter bore of the piston, while on the surface of the head there are cutouts for supplying lubricant to the rubbing surfaces (see patent US 4938121 A, publ. 03.07.1990).
В известном узле решена проблема самоустановки шатуна относительно поршня. Недостатками известного узла являются повышенные механические потери из-за трения скольжения при его работе, а также необходимость подачи смазки под давлением к трущимся поверхностям.The known unit solves the problem of self-alignment of the connecting rod relative to the piston. The disadvantages of the known unit are increased mechanical losses due to sliding friction during its operation, as well as the need to supply lubricant under pressure to the rubbing surfaces.
Известен поршневой шарнирный узел, содержащий шатун, соединенный с поршнем посредством карданного шарнира (см. патент US 1427361 А, опубл. 29.08.1922). В известном узле сложное движение в шарнире разделено на два простых в перпендикулярных плоскостях, что позволяет использовать элементы качения, по крайней мере, в плоскости с наибольшей амплитудой качания, а именно, в плоскости качания шатуна.Known piston hinge unit containing a connecting rod connected to the piston by means of a cardan joint (see patent US 1427361 A, publ. 29.08.1922). In the known unit, the complex movement in the hinge is divided into two simple ones in perpendicular planes, which allows the rolling elements to be used, at least in the plane with the greatest swing amplitude, namely, in the connecting rod swing plane.
Недостатками известного узла являются повышенные габариты и масса, что является недопустимым при использовании его в быстроходных машинах.The disadvantages of the known unit are its increased dimensions and weight, which is unacceptable when used in high-speed machines.
Наиболее близким техническим решением к заявленному является шарнирный узел шатуна поршневой машины, содержащий сферическую вставку, установленную в ответном сферическом отверстии поршневой и/или кривошипной неразъемной головки шатуна с возможностью поворота относительно головки шатуна только в одной плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна, за счет фиксатора, ограничивающего качание вставки в остальных направлениях, при этом в сферической вставке выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в котором установлен цилиндрический поршневой или кривошипный палец (см. патент RU2581751 С1, опубл. 20.04.2016).The closest technical solution to the claimed one is the hinge assembly of the connecting rod of the piston machine, containing a spherical insert installed in the corresponding spherical hole of the piston and / or crank one-piece connecting rod head with the possibility of rotation relative to the connecting rod head only in one plane perpendicular to the connecting rod swing plane, due to the retainer, limiting the swing of the insert in other directions, while in the spherical insert a through cylindrical hole is made, in which a cylindrical piston or crank pin is installed (see patent RU2581751 C1, publ. 20.04.2016).
Недостатками известного узла являются недостаточная надежность фиксации поворота сферической вставки в нетребуемых направлениях и недостаточная технологичность выполнения фиксатора.The disadvantages of the known unit are insufficient reliability of fixing the rotation of the spherical insert in unnecessary directions and insufficient manufacturability of the lock.
Техническим результатом является повышение надежности шарнирного узла за счет надежного ограничения поворота сферического шарнира в направлениях лишних степеней свободы, а также повышение технологичности и ремонтопригодности устройства.The technical result is to increase the reliability of the hinge assembly by reliably limiting the rotation of the spherical hinge in the directions of excess degrees of freedom, as well as to increase the manufacturability and maintainability of the device.
Поставленная задача достигается тем, что в шарнирном узле шатуна поршневой машины, содержащем сферическую вставку, установленную в ответном сферическом отверстии поршневой и/или кривошипной неразъемной головки шатуна с возможностью поворота относительно головки шатуна только в одной плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна, за счет фиксатора, ограничивающего качание вставки в остальных направлениях, при этом в сферической вставке выполнено сквозное цилиндрическое отверстие, в котором установлен цилиндрический поршневой или кривошипный палец, согласно изобретению, фиксатор выполнен в виде, по меньшей мере одного штифта, установленного в отверстии головки шатуна и выступающего внутрь сферического отверстия головки с возможностью контакта его выступающей цилиндрической поверхности с боковыми поверхностями фиксирующего паза, выполненного на наружной поверхности сферической вставки и расположенного в поперечной плоскости цилиндрического отверстия вставки.The task is achieved by the fact that in the pivot joint of the connecting rod of the piston machine containing a spherical insert installed in the corresponding spherical hole of the piston and / or crank one-piece connecting rod head with the possibility of rotation relative to the connecting rod head only in one plane perpendicular to the connecting rod swing plane, due to the retainer, limiting the rocking of the insert in other directions, while in the spherical insert there is a through cylindrical hole in which a cylindrical piston or crank pin is installed, according to the invention, the retainer is made in the form of at least one pin installed in the hole of the connecting rod head and protruding into the spherical hole head with the possibility of contact of its protruding cylindrical surface with the lateral surfaces of the fixing groove made on the outer surface of the spherical insert and located in the transverse plane of the cylindrical hole of the insert.
Поставленная задача достигается также тем, что фиксатор выполнен в виде пары штифтов, установленных в соосных отверстиях головки шатуна, расположенных на противоположных сторонах вставки.The task is also achieved by the fact that the retainer is made in the form of a pair of pins installed in the coaxial holes of the connecting rod head located on opposite sides of the insert.
Поставленная задача достигается также тем, что фиксирующий паз выполнен несквозным, открытым в направлении, в котором осуществляют введение вставки в сферическое отверстие головки шатуна.The task is also achieved by the fact that the locking groove is made blind, open in the direction in which the insert is inserted into the spherical hole of the connecting rod head.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.The invention is illustrated with the help of drawings.
На фиг. 1 показан продольный разрез поршневого узла поршневой машины;FIG. 1 shows a longitudinal section of a piston unit of a piston machine;
На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1;FIG. 2 - section a-a in Fig. 1;
На фиг. 3 показана схема отклонения осей в двигателе;FIG. 3 shows a diagram of the deviation of the axes in the engine;
На фиг. 4 показана схема сборки шарнирного узла.FIG. 4 shows a diagram of the assembly of the hinge assembly.
Шарнирный узел шатуна поршневой машины, содержит сферическую вставку 1, установленную в ответном сферическом отверстии 2 поршневой и/или кривошипной неразъемной головки 3 шатуна 4 с возможностью поворота относительно головки 3 шатуна только в одной плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна 4 (см. фиг. 2), за счет фиксатора, ограничивающего качание вставки 1 в остальных направлениях. При этом в сферической вставке 1 выполнено сквозное цилиндрическое отверстие 5, в котором установлен цилиндрический поршневой или кривошипный палец 6.The hinge assembly of the connecting rod of the piston machine contains a
Фиксатор выполнен в виде, по меньшей мере, одного штифта 7, установленного в отверстии 8 головки 3 шатуна 4 и выступающего внутрь сферического отверстия 2 головки 3 с возможностью контакта его выступающей цилиндрической поверхности с боковыми поверхностями 9 фиксирующего паза 10, выполненного на наружной поверхности сферической вставки 1 и расположенного в поперечной плоскости цилиндрического отверстия 5 вставки 1. При использовании в устройстве одного штифта 7 поворот вставки 1 ограничен выступающей внутрь отверстия 2 цилиндрической поверхностью штифта 7 вокруг геометрической продольной оси 11 поршня машины. Поворот вставки 1 в плоскости качания шатуна 4 может быть ограничен взаимодействием открытой торцевой плоскости 12 штифта 7 с плоским дном паза 10.The latch is made in the form of at least one
Фиксатор может быть выполнен в виде пары штифтов 7, установленных в соосных отверстиях 8 головки 3 шатуна 4, расположенных на противоположных сторонах вставки 1. В этом варианте пазы 10 выполнены несквозными с глухой стенкой 13. При этом глухие стенки 13 ограничивают поворот вставки 1 в плоскости качания шатуна 4. Несквозной паз 10 выполнен открытым в направлении, в котором осуществляют введение вставки 1 в сферическое отверстие 2 головки 3.The retainer can be made in the form of a pair of
Для введения вставки 1 в отверстие 2, на поверхности головки 3 со стороны введения вставки выполняют два противоположных несквозных паза 14, таких как в наружной обойме стандартных шарнирных головок.To insert the
Описываемый узел в составе поршневой машины на примере поршневого узла работает следующим образом. Возвратно-поступательное перемещение поршня преобразуется посредством шатуна 4 во вращение кривошипного вала (на чертежах не показан). Условием работоспособности плоского кривошипно-шатунного механизма является, в частности, перпендикулярность (в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна) геометрической оси цилиндра (совпадающей с осью 11), в котором перемещается поршень, и геометрической оси 15 пальца кривошипа, на котором установлена кривошипная головка шатуна 4. Отклонение от указанного условия на угол ср (см. фиг. 2) приводит к значительному повышению механических потерь машины. Кроме геометрического или статического условия работоспособности накладываются дополнительные динамические и термические условия, возникающие в тепловых машинах с повышенными газовыми и инерционными нагрузками в механизме, например, в форсированных двигателях внутреннего сгорания. Так, при работе машины деформации механические и термические приводят к нарушению условия перпендикулярности осей. В наибольшей степени указанные явления проявляются в двигателях с одиночными цилиндрами, не объединенными в блок, имеющий повышенную жесткость.The described unit as part of a piston machine using the example of a piston unit works as follows. The reciprocating movement of the piston is converted by means of the connecting rod 4 into rotation of the crank shaft (not shown in the drawings). The condition for the operability of the flat crank mechanism is, in particular, the perpendicularity (in the plane perpendicular to the rocking plane of the connecting rod) of the geometric axis of the cylinder (coinciding with the axis 11), in which the piston moves, and the
Введение дополнительной степени свободы в поршневой шарнирный узел позволяет снизить требования к точности изготовления и сборки машины, а также повысить надежность работы машины при повышенных нагрузках. При этом узел является высокотехнологичным, например, в качестве сферической вставки может использоваться часть выпускаемого серийно шарнирного подшипника ШС, ШМ или ШСП. Наибольшая степень форсирования может быть достигнута именно в двухтактных поршневых двигателях, в которых нагрузки на шарниры являются однонаправленными.The introduction of an additional degree of freedom in the piston hinge assembly allows to reduce the requirements for the accuracy of manufacturing and assembly of the machine, as well as to increase the reliability of the machine under increased loads. At the same time, the unit is high-tech, for example, a part of a serially produced ball joint bearing ШС, ШМ or ШСП can be used as a spherical insert. The greatest degree of boost can be achieved precisely in two-stroke piston engines, in which the loads on the joints are unidirectional.
Фиксация поворота сферического шарнира в направлении лишних степеней свободы требуется для сохранения максимальной площади контакта сферических взаимодействующих поверхностей вставки 1 и отверстия 2, а также для сохранения взаимной требуемой ориентации различных отверстий, каналов и т.д. на указанных взаимодействующих элементах. Кроме того, фиксация вставки 1 требуется при использовании в двигателе гильзы газораспределения, взаимодействие которой с поршнем стремится изменить его угловое положение.Fixing the rotation of the spherical joint in the direction of the extra degrees of freedom is required to maintain the maximum contact area of the spherical interacting surfaces of the
При сборке узла вставку 1 поворачивают таким образом, что поперечная плоскость ее отверстия 7 под палец перпендикулярна отверстию 2 в головке 3 (см. фиг. 4), и вводят в таком положении вставку 1 в сферическое отверстие 2 по пазам 14 головки 3. При этом выступающие цилиндрические поверхности штифтов 7, заранее установленные в головку 3, входят в пазы 10 при введении вставки 1. В крайней точке перемещения вставку 1 поворачивают в перпендикулярную плоскость. В этом положении штифты 7 ограничивают поворот вставки 1 вокруг оси поршня и поворот вокруг оси отверстия 5, оставляя возможность вставке 1 поворачиваться в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна 4. То есть сборка узла осуществляется простыми перемещениями деталей, и детали - простые в изготовлении и используются готовые элементы серийных узлов.When assembling the assembly, the
Как показано на фиг. 2 чертежей, отклонение геометрических осей деталей машины при использовании заявленного устройства не приводит к нарушению работы механизма преобразования машины.As shown in FIG. 2 of the drawings, the deviation of the geometric axes of the machine parts when using the claimed device does not lead to a disruption in the operation of the machine transformation mechanism.
Таким образом, использование заявленного изобретения позволяет повысить надежность шарнирного узла за счет гарантированного ограничения поворота сферического шарнира в направлениях лишних степеней свободы, а также повысить технологичность и ремонтопригодность устройства. Использование шарнирного узла позволяет повысить надежность работы поршневых машин при повышенных нагрузках и/или сниженных требованиях к точности изготовления деталей машины.Thus, the use of the claimed invention makes it possible to increase the reliability of the hinge assembly due to the guaranteed limitation of the rotation of the spherical hinge in the directions of unnecessary degrees of freedom, as well as to increase the manufacturability and maintainability of the device. The use of a hinged assembly allows to increase the reliability of the operation of piston machines at increased loads and / or reduced requirements for the accuracy of manufacturing machine parts.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120022A RU2753078C1 (en) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | Hinged assembly of piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020120022A RU2753078C1 (en) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | Hinged assembly of piston machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2753078C1 true RU2753078C1 (en) | 2021-08-11 |
Family
ID=77349108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020120022A RU2753078C1 (en) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | Hinged assembly of piston machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2753078C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116713188A (en) * | 2023-08-03 | 2023-09-08 | 河南省远洋粉体科技股份有限公司 | Vibration screening and grading device for aluminum powder |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1491155A (en) * | 1923-01-26 | 1924-04-22 | Leo J Mckone | Connecting rod and wrist pin for engines |
US1643720A (en) * | 1927-02-09 | 1927-09-27 | Leo J Mckone | Connecting-rod structure |
SU100641A1 (en) * | 1951-11-05 | 1954-11-30 | И.В. Свистунов | Piston for internal combustion engines |
US6425316B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-07-30 | Thang Van Phan | Piston drive mechanism |
RU2362930C1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-07-27 | Павел Сергеевич Вагайцев | Slider-crank mechanism of internal combustion engine |
RU2581751C1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-20 | Евгений Николаевич Захаров | Hinged joint of piston machine |
-
2020
- 2020-04-10 RU RU2020120022A patent/RU2753078C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1491155A (en) * | 1923-01-26 | 1924-04-22 | Leo J Mckone | Connecting rod and wrist pin for engines |
US1643720A (en) * | 1927-02-09 | 1927-09-27 | Leo J Mckone | Connecting-rod structure |
SU100641A1 (en) * | 1951-11-05 | 1954-11-30 | И.В. Свистунов | Piston for internal combustion engines |
US6425316B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-07-30 | Thang Van Phan | Piston drive mechanism |
RU2362930C1 (en) * | 2008-02-04 | 2009-07-27 | Павел Сергеевич Вагайцев | Slider-crank mechanism of internal combustion engine |
RU2581751C1 (en) * | 2014-10-20 | 2016-04-20 | Евгений Николаевич Захаров | Hinged joint of piston machine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116713188A (en) * | 2023-08-03 | 2023-09-08 | 河南省远洋粉体科技股份有限公司 | Vibration screening and grading device for aluminum powder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2581751C1 (en) | Hinged joint of piston machine | |
RU2753078C1 (en) | Hinged assembly of piston machine | |
US20070215132A1 (en) | Internal combustion engine piston crank mechanism | |
US4884536A (en) | Interconnecting rotary and reciprocatory motion | |
US11512628B2 (en) | Transmission device of an engine, particularly for an engine with variable compression rate and/or variable displacement | |
JP4092495B2 (en) | Double link type piston-crank mechanism for internal combustion engine | |
WO2017037935A1 (en) | Lubrication structure and lubrication method for upper pin in piston crank mechanism of internal combustion engine | |
JP2015129451A (en) | Crankshaft bearing device of multi-cylinder engine | |
US5199318A (en) | Device for restraining connecting rod on a crankshaft | |
RU2700117C1 (en) | Spool sleeve distribution | |
US2260240A (en) | Piston and connecting rod construction | |
JP2012026384A (en) | Connection pin bearing structure of link mechanism | |
US2818314A (en) | Self aligning connecting rod and piston assembly | |
US20190186354A1 (en) | Internal Combustion Engine | |
JP6658260B2 (en) | Lubrication structure of double-link piston-crank mechanism | |
JP5205991B2 (en) | Link mechanism bearing structure | |
JP2019148207A (en) | Variable compression ratio mechanism | |
US2548686A (en) | Crankless mechanism | |
JP2020159490A (en) | Crankshaft | |
JPH088242Y2 (en) | Internal combustion engine | |
JP4366590B2 (en) | Engine oil passage structure | |
US3544178A (en) | Coupling assembly | |
CN218894712U (en) | Power crankcase structure and engine | |
US20180252271A1 (en) | Bent-axis hydraulic pump motor | |
EP0298545B1 (en) | Bearings |