RU2756798C1 - Potapov piston machine - Google Patents
Potapov piston machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2756798C1 RU2756798C1 RU2021103237A RU2021103237A RU2756798C1 RU 2756798 C1 RU2756798 C1 RU 2756798C1 RU 2021103237 A RU2021103237 A RU 2021103237A RU 2021103237 A RU2021103237 A RU 2021103237A RU 2756798 C1 RU2756798 C1 RU 2756798C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- connecting rod
- axis
- piston
- cylinder
- crankcase
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
- F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к поршневым машинам с механизмом прямого или обратного преобразования возвратно-поступательных движений поршней во вращательное движение рабочего вала. Предложенное техническое решение может быть использовано в конструкциях поршневых двигателей, компрессоров, насосов, а также во всех устройствах, использующих механизм для указанного преобразования.The invention relates to piston machines with a mechanism for direct or reverse conversion of reciprocating piston movements into rotational movement of the working shaft. The proposed technical solution can be used in the design of reciprocating engines, compressors, pumps, as well as in all devices using the mechanism for the specified transformation.
Известен бесшатунный механизм, преобразующий возвратно-There is a known rodless mechanism that converts reciprocating
поступательное движение поршней во вращательное движение выходного вала, содержащий корпус, оппозитно расположенные поршни с общим штоком и ведущей шестерней (а.с. СССР №164756, опубл. 19.08.1964). Недостатком данного бесшатунного механизма является высокое внутреннее трение, возникающее вследствие наличия избыточных кинематических связей, которые при невысокой точности изготовления основных деталей, могут привести к задиру поршней в гильзах цилиндров или даже к стопорению механизма.translational movement of pistons into rotary movement of the output shaft, containing a housing, opposed pistons with a common rod and a pinion gear (USSR AS No. 164756, publ. 19.08.1964). The disadvantage of this non-connecting rod mechanism is the high internal friction arising from the presence of excessive kinematic links, which, with low manufacturing accuracy of the main parts, can lead to scuffing of the pistons in the cylinder liners or even to the locking of the mechanism.
Известны бесшатунные механизмы (патент РФ №№2256798, опубл. 27.07.2005, патент РФ 2256799, опубл. 27.07.2005), содержащие шарнирно соединенные опорный и поводковые кривошипы с радиусом вращения, равный одной четвертой части хода поршня, и имеющие только штоковую шейку, связанную как минимум с одним поршневым штоком. Данному техническому решению в полной мере присущи недостатки, указанные для предыдущего аналогаKnown connecting rodless mechanisms (RF patent No. 2256798, publ. 07/27/2005, RF patent 2256799, publ. 07/27/2005), containing pivotally connected support and drive cranks with a radius of rotation equal to one fourth of the piston stroke, and having only a rod neck connected to at least one piston rod. This technical solution is fully inherent in the disadvantages indicated for the previous analogue
Известен асинхронный бесшатунный механизм содержащий два промежуточных вала, на которых жестко насажены вращающиеся шестерни с радиусами начальной окружности, равный 1/4 хода поршней, находящихся во взаимодействии с парой неподвижных шестерен внутреннего зацепления, имеющих радиус начальные окружности, равной половине хода поршней (патент РФ №2256800, опубл. 27.07.2005). Этот механизм снабжен одной опорой для двух промежуточных валов, выполненный в виде эксцентриковой втулки с двумя отверстиями, эксцентриситет который равен 1/4 хода поршня, при этом колено промежуточных валов связаны с поршневыми штоками и установлены в соответствии с заданными фазами движения и, в частности, с возможностью перемещение их в противофазе. Данное техническое решение подразумевает компенсацию составляющей бокового усилия, действующего на поршневой шток, радиальными усилиями со стороны вращающихся шестерен, что крайне неблагоприятно для работы зубчатой пары и неизбежно приводит к ее быстрому износу и, затем, к заклиниванию.Known asynchronous connecting rodless mechanism containing two intermediate shafts, which are rigidly mounted on rotating gears with radii of the initial circle equal to 1/4 of the stroke of the pistons, which interact with a pair of stationary gears of internal engagement, having the radius of the initial circle equal to half the stroke of the pistons (RF patent No. 2256800, publ. 27.07.2005). This mechanism is provided with one support for two intermediate shafts, made in the form of an eccentric sleeve with two holes, the eccentricity is 1/4 of the piston stroke, while the knee of the intermediate shafts is connected to the piston rods and installed in accordance with the given phases of movement and, in particular, with the ability to move them in antiphase. This technical solution implies compensation of the lateral force component acting on the piston rod by radial forces from the rotating gears, which is extremely unfavorable for the operation of the gear pair and inevitably leads to its rapid wear and, then, to seizure.
Известно устройство, преобразующее возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала поршневой машины (патент РФ №2280771, опубл. 27.07.2006). Устройство содержит шатун, который подвижно соединен с коленчатым валом и жестко соединен с малой цилиндрической шестерней, имеющий совместно с эксцентриком свободу вращения на кривошипе коленчатого вала, образуя пару внутреннего зацепления с шестерней большого диаметра, закрепленной в корпусе устройства. Данное устройство имеет сложную конструкцию, в которой также как и в предыдущем аналоге зубчатая пара несет значительную радиальную нагрузку, что снижает ее ресурс.A device is known that converts the reciprocating movement of the piston into the rotary movement of the shaft of the piston machine (RF patent No. 2280771, publ. 27.07.2006). The device contains a connecting rod, which is movably connected to the crankshaft and is rigidly connected to a small cylindrical gear, which, together with the eccentric, has freedom of rotation on the crankshaft crank, forming a pair of internal engagement with a large-diameter gear fixed in the device body. This device has a complex design, in which, as in the previous analogue, the gear pair carries a significant radial load, which reduces its resource.
За ближайший аналог - прототип заявленного изобретения принимается бесшатунный механизм поршневой машины известный из статьи В.А. Воргушин, «Новые бесшатунные механизмы поршневых машин» в журнале «Двигатель» №6 (72) 2010 г., рис. 1 (http://engine.aviaport.ru/issues/72/page50.html). В стенках картера машины-прототипа, в подшипниках соосно установлены две цапфы - полувала, связанные с выходным валом машины и синхронизированные с ним и между собою посредством двух идентичных зубчатых передач. В этих цапфах, также в подшипниках, установлен своими коренными шейками планетарный коленчатый вал, снабженный шатунными шейками, с установленными на них штоками, на концах которых жестко укреплены поршни, с возможностью их перемещения в цилиндрах, укрепленных на картере. Расстояние от оси шатунной шейки коленчатого вала до оси его коренной шейки и расстояние от оси коренной шейки до оси вращения цапф-полувалов с очень высокой точностью равны между собою, а рабочий ход поршня при этом в четыре раза превышает это расстояние. Для прототипа характерно наличие ползунов (крейцкопфов), которые воспринимают на себя боковую нагрузку, передаваемую с коленчатого вала на шток, разгружая от этой нагрузки пару цилиндр-поршень. Картер машины частично заполнен жидкой смазкой, поэтому крейцкопфы работают в благоприятных условиях смазки. Недостаток прототипа, характерный также и для всех аналогов, объединенных родовым понятием «бесшатунный», обусловлен жестким креплением поршней к штокам, что является избыточной кинематической связью и имеет свои следствием необходимость выполнения, как уже указывалось, основных деталей механизма с очень высокой точностью. В противном случае размерные цепи в сопряжениях этих подвижных деталей могут образовывать жесткие замкнутые контуры, что при неблагоприятном сочетании размеров, в пределах даже умеренных допусков, имеет своим результатом местные натяги, ведущие к заклиниванию механизма или к задирам поршней.For the closest analogue - the prototype of the claimed invention, the rodless mechanism of the piston machine known from the article by V.A. Vorgushin, "New connecting rodless mechanisms of piston machines" in the magazine "Engine" No. 6 (72) 2010, Fig. 1 (http://engine.aviaport.ru/issues/72/page50.html). In the walls of the crankcase of the prototype machine, in bearings, two pins are coaxially installed - semi-shafts, connected to the output shaft of the machine and synchronized with it and with each other by means of two identical gears. In these pins, also in bearings, a planetary crankshaft is installed with its main journals, equipped with connecting rod journals, with rods mounted on them, at the ends of which pistons are rigidly attached, with the possibility of their movement in cylinders mounted on the crankcase. The distance from the crankpin axis of the crankshaft to the axis of its main journal and the distance from the axis of the main journal to the axis of rotation of the semi-shafts are very accurately equal to each other, and the working stroke of the piston is four times greater than this distance. The prototype is characterized by the presence of sliders (crossheads), which take on the lateral load transmitted from the crankshaft to the rod, unloading the cylinder-piston pair from this load. The crankcase of the machine is partially filled with liquid lubricant, so the crossheads operate under favorable lubrication conditions. The disadvantage of the prototype, which is also characteristic of all analogs united by the generic concept of "connecting rodless", is due to the rigid attachment of the pistons to the rods, which is an excessive kinematic connection and has as a consequence the need to perform, as already indicated, the main parts of the mechanism with very high accuracy. Otherwise, dimensional chains in the interfaces of these moving parts can form rigid closed contours, which, with an unfavorable combination of sizes, within even moderate tolerances, results in local interference leading to jamming of the mechanism or to piston seizure.
Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является повышение надежности и улучшение технико-экономических характеристик поршневой машины.The technical problem to be solved by the invention is to increase the reliability and improve the technical and economic characteristics of the piston machine.
При использовании заявленного технического решения достигается совокупность двух важных первичных технических результатов, а именно:When using the claimed technical solution, a combination of two important primary technical results is achieved, namely:
1. Снижение требований к точности изготовления основных деталей.1. Reducing the requirements for the accuracy of manufacturing the main parts.
2. Снижение контактных нагрузок в зоне скользящего сопряжения поршня с цилиндром.2. Reduction of contact loads in the area of the sliding interface of the piston with the cylinder.
Сущность заявленного технического решения, обеспечивающая достижение заявленной совокупности технических результатов, раскрывается следующими существенными признаками:The essence of the claimed technical solution, ensuring the achievement of the stated set of technical results, is disclosed by the following essential features:
Поршневая машина, содержит картер, в стенках которого в подшипниках соосно установлены две цапфы, связанные с выходным валом и синхронизированные с ним и между собою посредством двух идентичных зубчатых передач, в цапфах и в подшипниках, установлен планетарный коленчатый вал, снабженный, по меньшей мере, одной шейкой, поршень, установленный с возможностью его перемещения в укрепленном на картере цилиндре, причем расстояние от оси шейки коленчатого вала до оси его коренной шейки и расстояние от оси коренной шейки до оси вращения цапф равны между собою, а картер машины частично заполнен жидкой смазкой. От прототипа и других аналогов заявленное техническое решение отличается тем, чтоThe piston machine contains a crankcase, in the walls of which two pins are coaxially installed in bearings, connected with the output shaft and synchronized with it and with each other by means of two identical gears, in the pins and in bearings, a planetary crankshaft is installed, equipped with at least with one neck, a piston mounted with the possibility of its movement in a cylinder mounted on the crankcase, and the distance from the crankshaft neck axis to the main journal axis and the distance from the main journal axis to the axis of rotation of the journals are equal to each other, and the machine crankcase is partially filled with liquid lubricant. The claimed technical solution differs from the prototype and other analogues in that
- машина снабжена шатуном- the car is equipped with a connecting rod
- шатун соединен с поршнем посредствам сферического шарнира двухстороннего действия- the connecting rod is connected to the piston by means of a spherical double-acting joint
- шатун установлен на шатунную шейку коленчатого вала при помощи сферического подшипника, внешняя обойма которого укреплена в шатуне, а внутренняя его обойма охватывает шатунную шейку.- the connecting rod is installed on the connecting rod journal of the crankshaft using a spherical bearing, the outer cage of which is fixed in the connecting rod, and its inner cage encloses the connecting rod journal.
- шатун охвачен направляющим элементом, обеспечивающим возможность углового смещения шатуна относительно оси цилиндра, причем направляющий элемент укреплен относительно цилиндра и картера в зоне сопряжения их внутренних поверхностей- the connecting rod is surrounded by a guide element, which provides the possibility of angular displacement of the connecting rod relative to the axis of the cylinder, and the guide element is reinforced relative to the cylinder and the crankcase in the mating zone of their inner surfaces
- длина шатуна между его опорами более чем в четыре раза превышает расстояние от оси шатунной шейки коленчатого вала до оси его коренной шейки и имеет размер достаточный для совершения поршнем полного рабочего хода между его двумя крайними положениями- the length of the connecting rod between its bearings is more than four times greater than the distance from the axis of the connecting rod journal of the crankshaft to the axis of its main journal and has a size sufficient for the piston to complete its full working stroke between its two extreme positions
В рамках сущности изобретения, определенной указанными выше существенными признаками, признак «направляющий элемент» сформулирован на уровне функционального обобщения он уточняются следующими дополнительными зависимыми признаками, характеризующими частные варианты исполнения этого элемента:Within the framework of the essence of the invention, defined by the above essential features, the "guiding element" feature is formulated at the level of functional generalization; it is refined by the following additional dependent features characterizing particular versions of this element:
- внутренняя поверхность направляющего элемента, сопрягающаяся с шатуном, выполнена как внутренняя поверхность тора.- the inner surface of the guide element, mating with the connecting rod, is made as the inner surface of the torus.
- внутренняя поверхность направляющего элемента, сопрягающаяся с шатуном, выполнена из антифрикционного материала.- the inner surface of the guide element, mating with the connecting rod, is made of antifriction material.
- внутренняя поверхность направляющего элемента, сопрягающаяся с шатуном, снабжена опорами качения.- the inner surface of the guide element, mating with the connecting rod, is equipped with rolling bearings.
Перечисленные существенные признаки предложенного технического решения обеспечивают получение заявленной совокупности технических результатов во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем его правовой охраны как изобретения.The listed essential features of the proposed technical solution ensure the receipt of the claimed set of technical results in all cases that are covered by the requested scope of its legal protection as an invention.
Заявленное техническое решение поясняется чертежами.The claimed technical solution is illustrated by drawings.
На Фиг. 1 предоставлена конструктивная схема одноцилиндровой поршневой машиныFIG. 1 the structural diagram of a single-cylinder piston machine is provided.
На Фиг. 2 предоставлена конструктивная схема двухцилиндровой поршневой машины с оппозитным расположением цилиндров.FIG. 2 shows a structural diagram of a two-cylinder piston machine with an opposed arrangement of cylinders.
На Фиг. 3 предоставлена схема движения кинематических звеньев одноцилиндровой поршневой машины в проекции на плоскость, перпендикулярную оси вращения цапф.FIG. 3 shows a diagram of the movement of the kinematic links of a single-cylinder piston machine in projection onto a plane perpendicular to the axis of rotation of the pins.
Поршневая машина содержит картер (не показан), в стенках которого, в подшипниках (1) соосно установлены две цапфы (2), связанные с выходным валом (3) и синхронизированные с ним и между собою посредством двух идентичных зубчатых передач (4). В цапфах (2), также в подшипниках (позиция не показана), установлен своими коренными шейками (5) планетарный коленчатый вал (6), снабженный, по меньшей мере, одной шатунной шейкой (7) и установленным на нее шатуном (8), на конце которого установлен поршень (9), с возможностью его перемещения в цилиндре (10). Расстояния R от оси шатунной шейки (7) коленчатого вала (6) до оси его коренной шейки (5) и расстояние от оси коренной шейки (5) до оси (11) вращения цапф (2) равны между собою, а длина L шатуна (9) между его опорами более чем в четыре раза превышает указанное расстояние и имеет размер достаточный для совершения поршнем полного рабочего хода между его двумя крайними положениями, обозначенными на Фиг. 3 как ВМТ и НМТ. Рабочий ход поршня составляет при этом величину 4R. Картер машины частично заполнен жидкой смазкой (на чертежах смазка не показана). Шатун (8) соединен с поршнем (9) посредствам сферического шарнира (12) двухстороннего действия. Шатун (8) установлен на шатунную шейку (7) при помощи сферического подшипника (13), внешняя обойма которого укреплена в шатуне (8), а внутренняя его обойма охватывает шатунную шейку (7) планетарного коленчатого выла (6). Шатун (8) охвачен направляющим элементом (14), обеспечивающим возможность двухплоскостного углового смещения (перекоса) шатуна (8) относительно оси цилиндра (10). Направляющий элемент (14) укреплен относительно цилиндра (10) и картера в зоне сопряжения их внутренних поверхностей как это показано на Фиг. 1 и Фиг. 2. Если направляющий элемент (14) расположен от оси вращения (11) цапф (2) на расстоянии 2R+h, где h это кратчайшее расстояние от оси шатунной шейки (7) до верхней кромки направляющего элемента (14), то для беспрепятственного совершения рабочего хода поршня (9) длина шатуна должна быть не менее величины 4R+h (Фиг. З). Направляющий элемент (14) может представлять собою втулку, у которой внутренняя поверхность скольжения, сопрягающаяся с шатуном (8), выполнена профилированной, например, как тороидальная поверхность. Эта поверхность может быть изготовлена из антифрикционного материала, например, баббита, или же иметь антифрикционное покрытие. Направляющий элемент (14) может также быть снабжен внутренними опорами качения (этот вариант на чертежах не показан). Особенность конструкции предлагаемой машины, в которой нет избыточных кинематических связей между сопрягающимся коленчатым валом (6), шатуном (8), поршнем (9) имеет своим важным конструкционным следствием «плавающее» положение поршня (9) относительно цилиндра (10) в конструкционном зазоре между этими деталями. Следует заметить, что, как и в любой машине, в заявленной конструкции по умолчанию предусмотрены необходимые зазоры во всех сопрягающихся подвижных парах, в т.ч. учитывающие тепловую деформацию ее элементов. Соответственно, за счет увеличения степеней свободы шатуна (6) и поршня (9) важным технологическим следствием предложенной конструкции является снижение требований к точности изготовления размера R в цапфах (2) и коленчатом вале (6). Таким образом, достигается первый из заявленных технических результатов. Заявленная как изобретение, поршневая машина может быть многоцилиндровой, с различным расположением цилиндров (рядный, V-образный, оппозитный), что также отвечает заявленной сущности предлагаемого технического решения. На Фиг. 2, в качестве примера, изображена схема двухцилиндровой машины с оппозитным расположением цилиндров.The piston machine contains a crankcase (not shown), in the walls of which, in bearings (1), two pins (2) are coaxially installed, connected to the output shaft (3) and synchronized with it and between themselves by means of two identical gears (4). In the trunnions (2), also in bearings (position not shown), a planetary crankshaft (6) is installed with its main journals (5), equipped with at least one connecting rod journal (7) and a connecting rod (8) mounted on it, at the end of which the piston (9) is installed, with the possibility of its movement in the cylinder (10). Distances R from the axis of the connecting rod journal (7) of the crankshaft (6) to the axis of its main journal (5) and the distance from the axis of the main journal (5) to the axis (11) of rotation of the journals (2) are equal to each other, and the length L of the connecting rod ( 9) between its supports is more than four times the specified distance and has a size sufficient for the piston to complete a full working stroke between its two extreme positions, indicated in FIG. 3 as TDC and BDC. The working stroke of the piston is then 4R. The crankcase of the machine is partially filled with liquid grease (grease is not shown in the drawings). The connecting rod (8) is connected to the piston (9) by means of a double-acting spherical joint (12). The connecting rod (8) is mounted on the connecting rod journal (7) with the help of a spherical bearing (13), the outer cage of which is fixed in the connecting rod (8), and its inner cage covers the connecting rod journal (7) of the planetary crankshaft (6). The connecting rod (8) is surrounded by a guide element (14), which provides the possibility of two-plane angular displacement (skew) of the connecting rod (8) relative to the cylinder axis (10). The guide element (14) is fixed relative to the cylinder (10) and the crankcase in the area of mating of their inner surfaces, as shown in Fig. 1 and FIG. 2. If the guide element (14) is located from the axis of rotation (11) of the pins (2) at a distance of 2R + h, where h is the shortest distance from the axis of the crank pin (7) to the upper edge of the guide element (14), then for unimpeded performance the working stroke of the piston (9), the length of the connecting rod must be at least 4R + h (Fig. 3). The guide element (14) can be a bushing, in which the inner sliding surface mating with the connecting rod (8) is profiled, for example, as a toroidal surface. This surface can be made of an anti-friction material, such as babbit, or it can be coated with an anti-friction coating. The guide element (14) can also be provided with internal rolling bearings (this option is not shown in the drawings). The design feature of the proposed machine, in which there are no excessive kinematic connections between the mating crankshaft (6), the connecting rod (8), the piston (9), has an important structural consequence of the "floating" position of the piston (9) relative to the cylinder (10) in the structural gap between these details. It should be noted that, as in any machine, the declared design provides by default the necessary clearances in all mating moving pairs, incl. taking into account the thermal deformation of its elements. Accordingly, due to the increase in the degrees of freedom of the connecting rod (6) and piston (9), an important technological consequence of the proposed design is to reduce the requirements for the accuracy of manufacturing the size R in the pins (2) and the crankshaft (6). Thus, the first of the stated technical results is achieved. Declared as an invention, the piston machine can be multi-cylinder, with a different arrangement of cylinders (in-line, V-shaped, opposed), which also meets the declared essence of the proposed technical solution. FIG. 2, by way of example, a diagram of a two-cylinder machine with an opposed cylinder arrangement is shown.
Поршневая машина работает следующим образом. Движение поршня (9) в цилиндре (10) через шатун (8) шатунной шейкой (7) коленчатого вала (6) передается этому валу, который совершает сложное плоско - параллельное движение перпендикулярно оси (11) вращения цапф (2), при этом его коренные шейки (5) совершают синхронное планетарное (круговое) движение вокруг оси (11). Таким образом, осуществляется преобразование возвратно-поступательное движение поршня (9) во вращательное движение цапф (2), которые синхронно передают это вращательное движение выходному валу (3) через две идентичные зубчатые передачи (4). В своей основе, принцип преобразования возвратно-поступательного движения поршня (9) во вращение вала (3) в патентуемой машине ничем не отличается от такового в бесшатунном ее прототипе. Поэтому, также как и в прототипе, в предлагаемом механизме возникают значительные боковые составляющие усилия, действующие на шатун (8) со стороны планетарного коленчатого вала (6) через шатунную шейку (7). Но в прототипе, за счет избыточной кинематической связи между подвижными деталями эти составляющие только частично уравновешиваются крейцкопфом и частично - упором поршня в стенку цилиндра, а в предлагаемом решении они полностью уравновешиваются направляющим элементом (14), который обеспечивает возможность двухплоскостного углового смещения (перекоса) шатуна (8) относительно оси цилиндра (10). Конструктивная возможность двухплоскостного «перекоса» шатуна (8), а также сферические опоры (12) и (13) обеспечивают «плавающее» положение поршня (9) в зазоре между ним и цилиндром (10). Это позволяет ему самоустановливаться по оси цилиндра (10), скользя по масляной пленке и не прижимаясь своими краями к стенкам цилиндра с избыточным контактным усилием, которое превосходило бы несущую способность этой пленки, как это имеет место во всех бесшатунных аналогах. Таким образом, достигается второй из заявленных технических результатов. Связанное с этим результатом снижение негативных трибологических эффектов взаимодействия пары поршень (9) - цилиндр (10) имеет своими важными следствиями такие вторичные технические результаты как уменьшение потерь на трение в машине, и, неразрывно связанное с этим фактом, увеличение ее к.п.д. и ресурса работы.The piston machine works as follows. The movement of the piston (9) in the cylinder (10) through the connecting rod (8) by the connecting rod journal (7) of the crankshaft (6) is transmitted to this shaft, which makes a complex plane-parallel movement perpendicular to the axis (11) of rotation of the pins (2), while its the main journals (5) perform a synchronous planetary (circular) movement around the axis (11). Thus, the reciprocating movement of the piston (9) is converted into the rotational movement of the pins (2), which synchronously transmit this rotational movement to the output shaft (3) through two identical gear drives (4). Basically, the principle of converting the reciprocating motion of the piston (9) into the rotation of the shaft (3) in the patented machine is no different from that in its rodless prototype. Therefore, as well as in the prototype, in the proposed mechanism there are significant lateral components of the force acting on the connecting rod (8) from the side of the planetary crankshaft (6) through the connecting rod journal (7). But in the prototype, due to the excessive kinematic connection between the moving parts, these components are only partially balanced by the crosshead and partially by the stop of the piston against the cylinder wall, and in the proposed solution they are completely balanced by the guide element (14), which provides the possibility of two-plane angular displacement (skew) of the connecting rod (8) relative to the axis of the cylinder (10). The design possibility of a two-plane "skew" of the connecting rod (8), as well as the spherical bearings (12) and (13) provide a “floating” position of the piston (9) in the gap between it and the cylinder (10). This allows it to self-align along the axis of the cylinder (10), sliding along the oil film and not pressing its edges against the cylinder walls with an excessive contact force that would exceed the bearing capacity of this film, as is the case in all rodless analogs. Thus, the second of the stated technical results is achieved. The reduction in the negative tribological effects of the interaction of the piston (9) - cylinder (10) pair associated with this result has as its important consequences such secondary technical results as a decrease in friction losses in the machine, and, inextricably linked with this fact, an increase in its efficiency. ... and resource of work.
Заявленная, как изобретение, поршневая машина может быть изготовлена промышленным способом из известных стандартных материалов и компонентов, с применением известного в мировой практике технологического оборудования, на современных предприятиях машиностроительного профиля.Declared as an invention, a piston machine can be manufactured industrially from well-known standard materials and components, using technological equipment known in the world practice, at modern machine-building enterprises.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021103237A RU2756798C1 (en) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Potapov piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021103237A RU2756798C1 (en) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Potapov piston machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2756798C1 true RU2756798C1 (en) | 2021-10-05 |
Family
ID=77999927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021103237A RU2756798C1 (en) | 2021-02-09 | 2021-02-09 | Potapov piston machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2756798C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1116685A (en) * | 1994-08-08 | 1996-02-14 | 钱兴玉 | Reciprocating piston type internal combustion power mechanism |
| RU2157897C2 (en) * | 1998-07-21 | 2000-10-20 | Самарский государственный технический университет | Internal combustion engine |
| RU2293192C2 (en) * | 2005-04-14 | 2007-02-10 | Рязанский военный автомобильный институт им. ген. армии В.П. Дубынина | Internal combustion engine with rotating piston |
| GB2574274A (en) * | 2018-06-02 | 2019-12-04 | Deeke Georg | Double acting piston engines |
-
2021
- 2021-02-09 RU RU2021103237A patent/RU2756798C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1116685A (en) * | 1994-08-08 | 1996-02-14 | 钱兴玉 | Reciprocating piston type internal combustion power mechanism |
| RU2157897C2 (en) * | 1998-07-21 | 2000-10-20 | Самарский государственный технический университет | Internal combustion engine |
| RU2293192C2 (en) * | 2005-04-14 | 2007-02-10 | Рязанский военный автомобильный институт им. ген. армии В.П. Дубынина | Internal combustion engine with rotating piston |
| GB2574274A (en) * | 2018-06-02 | 2019-12-04 | Deeke Georg | Double acting piston engines |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| В.А. Воргушин. Новые бесшатунные механизмы поршневых машин. Журнал "Двигатель", N 6 (72), 2010, рис.1 (http://engine.aviaport.ru/issues/72/page50.html). * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5456159A (en) | Motion converter with pinion sector/rack interface | |
| US8375919B2 (en) | Motion translation mechanism | |
| GB2060785A (en) | Opposed piston machinery | |
| EP3246594A1 (en) | Balance device for internal combustion engine | |
| WO1995013459A2 (en) | Lubrication system for a conjugate drive mechanism | |
| AU2007209223A1 (en) | Crankshaft for a variable compression ratio engine | |
| RU2213227C2 (en) | Piston machine with axial mechanism | |
| US5189994A (en) | Internal combustion engine | |
| RU2756798C1 (en) | Potapov piston machine | |
| ElBahloul et al. | Mechanical efficiency prediction methodology of the hypocycloid gear mechanism for internal combustion engine application | |
| JP5287400B2 (en) | Radial plain bearing | |
| US10851877B2 (en) | Power delivery devices for reciprocating engines, pumps, and compressors, and related systems and methods | |
| RU2387853C1 (en) | Piston machine | |
| US5339779A (en) | Piston connection for a reciprocating piston engine | |
| US7789061B2 (en) | Engine output takeout device | |
| JP2015075095A (en) | Crank holder swing type compression ratio variable device | |
| RU2638700C1 (en) | Rod free piston internal combustion engine | |
| CN101943059B (en) | Connection rod guiding reciprocating piston type internal combustion engine | |
| US8424400B2 (en) | Crank-and-rocker piston machine | |
| WO2012052867A1 (en) | A conrod-free mechanism | |
| US8770089B2 (en) | Crankshaft-link piston machine | |
| Ruch et al. | Design of a modified hypocycloid engine | |
| RU2405953C1 (en) | Rhombic crank-planetary piston gear | |
| CN201763448U (en) | Connecting rod guide reciprocating piston type internal combustion engine | |
| RU2781324C1 (en) | Rodless mechanism of the piston machine |