RU2771595C1 - Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины - Google Patents
Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771595C1 RU2771595C1 RU2021134227A RU2021134227A RU2771595C1 RU 2771595 C1 RU2771595 C1 RU 2771595C1 RU 2021134227 A RU2021134227 A RU 2021134227A RU 2021134227 A RU2021134227 A RU 2021134227A RU 2771595 C1 RU2771595 C1 RU 2771595C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- connecting rod
- slider
- crank
- piston
- rod journal
- 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
- F16H—GEARING
- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области машиностроения. Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины содержит составной кривошип, состоящий из двух частей, первой и второй, при этом с ними связана шатунная шейка, и шатунной шейки с шатунным подшипником, установленными на коренных подшипниках, поршень, с возможностью возвратно-поступательного движения, шатун, кинематически связывающий поршень с кривошипом и имеющий верхнюю головку, кинематически связанную поршневым пальцем с поршнем, а также нижнюю головку, имеющую ползун, выполненный в виде части кольцевого сектора, кинематически связанный с шатунной шейкой и с кольцеобразными элементами, выполненными с возможностью ограничения радиального смещения ползуна относительно шатунной шейки кривошипа и охватывающими ползун. Установленный на шатунной шейке подшипник выполнен в виде подшипника качения, поверхность наружной обоймы которого кинематически связана с внутренней цилиндрической поверхностью ползуна и выполнена с возможностью ее вращения на наружной обойме подшипника качения шатунной шейки, а на ползун установлены кольцеобразные элементы, сопряженные с внешней цилиндрической поверхностью ползуна. Обеспечивается упрощение конструкции механизма. 2 ил.
Description
Предложенное устройство относится к преобразующим механизмам объемных поршневых машин и может быть использовано в поршневых двигателях, компрессорах, насосах и пр.
Наиболее близким конструктивным аналогом является «Кривошипно-шатунный механизм» по авторскому свидетельству (см. а.с. СССР №242598, МПК F02f, опубл. 25.06.1969). Кривошипно-шатунный механизм для двухтактного двигателя внутреннего сгорания с радиальным расположением цилиндров и горизонтальным расположением оси коленчатого вала, содержащий шатуны, прикрепленные к шатунной шейке стяжными полукольцами. На щеках коленчатого вала, соосно с шатунной шейкой, выполнены кольцевые выточки для концевых участков кривошипных головок шатунов и стяжных полуколец. В кольцевых выточках щек кривошипа частично располагаются участки кривошипных головок шатунов и стяжные полукольца.
Недостатком является сложность конструкции и технологии сборки механизма, обусловленная большим количеством подвижных деталей.
Наиболее близким техническим решением по количеству общих и совпадающих действий к заявляемому устройству является устройство (см. патент RU 200 823 U1, F16H 21/16 «Кривошипно-шатунный механизм поршневой машины». Патентообладатель «Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ", опубл. 12.11.2020).
В известном патенте на полезную модель предложен кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины, содержащий составной кривошип, состоящий из передней части, задней части и шатунной шейки с шатунным подшипником, установленными на коренных подшипниках, по меньшей мере, три поршня, установленные в радиальных цилиндрах корпуса с возможностью возвратно-поступательного движения, и по меньшей мере, три шатуна, кинематически связывающие поршни с кривошипом и имеющие верхнюю головку, кинематически связанную поршневым пальцем с соответствующим поршнем, а также имеющими нижнюю головку, имеющую ползун, выполненный в виде части кольцевого сектора, кинематически связанный с шатунной шейкой и с кольцеобразными элементами, выполненными с возможностью ограничения радиального смещения каждого ползуна относительно шатунной шейки кривошипа и охватывающими все ползуны.
Этот механизм отличается от аналога тем, что кривошип выполнен разъемным, в кольцевых выточках щек разъемного кривошипа установлены подшипники качения, внутренние обоймы которых целиком охватывают наружные поверхности всех головок шатунов.
Недостатком кинематической схемы-прототипа является заметное усложнение размерных цепей кинематически сопряженных деталей механизма, что требует значительного увеличения точности их изготовления.
Так внутренний и наружный диаметры выточек в щеках разъемного кривошипа должны обеспечить допуски на гидравлический зазор между шатунной шейкой и втулкой подшипника скольжения, допуски на зазор между поверхностью втулки и внутренней секторной поверхностью шатуна, зазор скольжения между наружной секторной поверхностью шатуна и внутренней обоймой подшипника качения, наружная обойма которого запрессована в выточку в щеках узла кривошипа.
В случае сохранения общепринятых в машиностроении классов допусков и посадок увеличивается вероятность подклинивания деталей в условиях их термического расширения. Кроме того, увеличение размеров щек кривошипа за счет необходимости охвата подшипников требует увеличения массы и габаритов всего механизма.
Технической задачей предполагаемого изобретения является упрощение конструкции поршневой машины с кривошипным шатунно-ползунным механизмом путем снижения требований к точности изготовления его деталей и расширения допусков в размерной цепи сопряженных деталей.
При этом достигаются следующие технические результаты:
- совокупность отличительных признаков позволяет расширить зазоры в размерной цепи внешняя обойма подшипника качения - ползун, что позволяет упростить сборку вследствие снижения требований к сопряжению указанных деталей;
- снизить механические потери на трение в механизме путем замены высокоскоростного трения ползунов по обойме шатунной шейки подшипника скольжения на трение качения в паре шатунная шейка внешняя обойма подшипника качения и низкоскоростное трение при возвратно-качательном тангенциальном движении в паре внешняя обойма подшипника качения ползуны;
- масса-габаритные показатели кольцеобразных элементов малы, так как они не несут воздействия от больших ударных нагрузочных газовых сил сгорания, которые воспринимает внешняя обойма подшипника качения, а воспринимают только силы от инерционных нагрузок возврата в ВМТ и обратно шатунно-поршневой группы на тактах газообмена (выпуска, впуска и сжатия);
- кольцеобразные элементы не требуют установки средств фиксации (предотвращения) радиального смещения в щеках кривошипа, а также не требуют из-за этого соответствующего увеличения размеров и увеличения массы кривошипов и противовесов, так как кольцеобразные элементы опираются (фиксируются) с противоположной от опоры на симметрично расположенных внешних цилиндрических поверхностях ползунов и зафиксированы от осевого смещения кольцевыми выступами и соответствующими пазами в имеющихся щеках кривошипа.
Указанная техническая задача решается тем, что кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины, содержащий составной кривошип, состоящий из двух частей, первой и второй, при этом с ними связана шатунная шейка, и шатунной шейки с шатунным подшипником, установленными на коренных подшипниках, поршень, с возможностью возвратно-поступательного движения, шатун, кинематически связывающий поршень с кривошипом и имеющий верхнюю головку, кинематически связанную поршневым пальцем с поршнем, а также нижнюю головку, имеющую ползун, выполненный в виде части кольцевого сектора, кинематически связанный с шатунной шейкой и с кольцеобразными элементами, выполненными с возможностью ограничения радиального смещения ползуна относительно шатунной шейки кривошипа и охватывающими ползун, отличающийся тем, что установленный на шатунной шейке подшипник выполнен в виде подшипника качения, поверхность наружной обоймы которого кинематически связана с внутренней цилиндрической поверхностью ползуна и выполнена с возможностью ее вращения на наружной обойме подшипника качения шатунной шейки, а на ползун установлены кольцеобразные элементы, сопряженные с внешней цилиндрической поверхностью ползуна.
Суть работы предлагаемого устройства, позволяющая достичь указанных технических результатов, заключается в его функционировании в нижеследующем виде.
Очевидно, что указанные элементы установлены в соответствующих цилиндрах и корпусе (см. фиг. 2).
Предлагаемая конструкция преобразовательного механизма позволяет добиться упрощения его сборки за счет ослабления требований к допускам в размерной цепи - внешней обоймы шатунного подшипника и внутренней поверхности ползуна, наружной поверхности ползуна и кольцеобразного элемента. При этом исключаются требования по допуску в сочленении каждого кольцеобразного элемента с расточкой в частях кривошипа.
Механические потери на трение в механизме снижаются за счет замены высокоскоростного трения ползунов по обойме шатунной шейки подшипника скольжения на трение качения в паре шатунная шейка и подшипник качения, а также уменьшается низкоскоростное трение при возвратно-качательном тангенциальном движении в паре внешняя обойма подшипника качения с ползунами.
Снижение масса-габаритных показателей достигается снижением массы щек кривошипов, противовесов и кольцеобразных элементов.
Кроме того, упрощение конструкции устройства достигается за счет того, что кольцеобразные элементы не требуют установки средств предотвращения радиального смещения в щеках кривошипа, а также не требуют средств предотвращения осевого смещения.
Предложение поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан продольный разрез предлагаемого преобразовательного механизма по плоскости, проходящей через ось кривошипа.
На этом чертеже введены следующие обозначения:
1 - передняя часть кривошипа;
2 - задняя часть кривошипа;
3 - шатунная шейка;
4 - шатунный подшипник;
5 - коренной подшипник;
6 - поршень;
7 - шатун;
8 - верхняя головка шатуна;
9 - поршневой палец;
10 - нижняя головка шатуна;
11 - ползун;
12 - кольцеобразный элемент.
На фиг. 2 показан поперечный разрез по плоскости осей трех цилиндров, совпадающей с плоскостью разъема половин картера.
На этом чертеже введены следующие обозначения:
3 - шатунная шейка;
4 - шатунный подшипник;
6 - поршень;
7 - шатун;
8 - верхняя головка шатуна;
9 - поршневой палец;
10 - нижняя головка шатуна;
11 - ползун;
13 - цилиндр;
14 - разъемный корпус;
15 - соединительный элемент.
Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины (см. фиг. 1) содержит составной кривошип, состоящий из двух частей, передней первой 1 и задней второй 2, при этом с ними связана шатунная шейка 3 с шатунным подшипником 4 качения, установленными на коренных подшипниках 5, поршень 6, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в цилиндре 13, шатун 7, кинематически связывающий поршень 6 с кривошипом и имеющий верхнюю головку 8, кинематически связанную поршневым пальцем 9 с поршнем 6, а также нижнюю головку 10, имеющую ползун 11, выполненный в виде части кольцевого сектора, кинематически связанный с шатунной шейкой и с кольцеобразными элементами 12, выполненными с возможностью ограничения радиального смещения ползуна 11 относительно шатунной шейки 3 кривошипа и охватывающими ползун 11, отличающийся тем, что установленный на шатунной шейке 3 шатунный подшипник 4 выполнен в виде подшипника качения, поверхность наружной обоймы которого кинематически связана с внутренней цилиндрической поверхностью ползуна 11 и выполнена с возможностью ее вращения на наружной обойме шатунного подшипника 4 шатунной шейки 3, а на ползун 11 установлены кольцеобразные элементы 12, сопряженные с внешней цилиндрической поверхностью ползуна 11.
Предлагаемый преобразовательный механизм работает следующим образом.
Разъемный кривошип состоит из передней первой 1 и задней второй 2 частей, соединенных при помощи шатунной шейки 3. На ней установлен подшипник качения 4, сопряженный внешней обоймой с внутренней поверхностью ползуна 11 секторной нижней головки 10 шатуна 7. Наружная поверхность ползуна 11 сопрягается с внутренней поверхностью кольцеобразных элементов 12 плавающего типа.
При установке разработанного устройства в звездообразном трехцилиндровом двигателе (Фиг. 2) верхние головки 8 шатунов 7 поршневых пальцев 9 сопрягаются с поршнями 6 и устанавливаются в цилиндрах 13, которые в свою очередь охватываются разъемным корпусом 14 и стягиваются стяжными элементами 15.
При таком конструктивном решении кривошипных узлов сохраняются лишь необходимые допуски между шатунной шейкой 3, подшипником качения 4, внутренней поверхностью ползуна 11, его наружной поверхностью и внутренней поверхностью кольцеобразных элементов 12. При этом кольцеобразные элементы 12 не контактируют с частями кривошипов 1 и 2, оставаясь разделенными с ними гарантированными зазорами, что упрощает сборку механизма и снижает требования к допускам общей размерной цепи. Кроме того, отсутствие необходимости установки кольцеобразных элементов в виде подшипников качения в расточках щек кривошипов, реализованное в схеме механизма -прототипа, улучшает масса-габаритные показатели предлагаемой конструкции за счет уменьшения габаритов и, соответственно, массы кривошипа, его противовеса и кольцеобразных элементов.
Такие решения преобразовательного механизма позволяет повысить его работоспособность, технологичность и простоту изготовления за счет применения цельных плавающих колец, а также улучшения масса-габаритных показателей механизма.
Описанная совокупность всех необходимых и достаточных существенных признаков позволяет решить поставленную техническую задачу и достичь описанных выше технических результатов. Следовательно, предложение соответствует критериям охраноспособности «техническое решение задачи». Отсутствие в известных заявителю источниках информации всех описанных существенных признаков, влияющих на достижение описанных технических результатов, позволяет утверждать, что предложение соответствует критерию охраноспособности «новизна». Заявителю не известны источники информации, в которых описаны указанные действия, позволяющие достичь указанных технических результатов, по этой причине предложение соответствует критерию охраноспособности «изобретательский уровень».
Claims (1)
- Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины, содержащий составной кривошип, состоящий из двух частей, первой и второй, при этом с ними связана шатунная шейка, и шатунной шейки с шатунным подшипником, установленными на коренных подшипниках, поршень, с возможностью возвратно-поступательного движения, шатун, кинематически связывающий поршень с кривошипом и имеющий верхнюю головку, кинематически связанную поршневым пальцем с поршнем, а также нижнюю головку, имеющую ползун, выполненный в виде части кольцевого сектора, кинематически связанный с шатунной шейкой и с кольцеобразными элементами, выполненными с возможностью ограничения радиального смещения ползуна относительно шатунной шейки кривошипа и охватывающими ползун, отличающийся тем, что установленный на шатунной шейке подшипник выполнен в виде подшипника качения, поверхность наружной обоймы которого кинематически связана с внутренней цилиндрической поверхностью ползуна и выполнена с возможностью ее вращения на наружной обойме подшипника качения шатунной шейки, а на ползун установлены кольцеобразные элементы, сопряженные с внешней цилиндрической поверхностью ползуна.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134227A RU2771595C1 (ru) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021134227A RU2771595C1 (ru) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771595C1 true RU2771595C1 (ru) | 2022-05-06 |
Family
ID=81458839
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021134227A RU2771595C1 (ru) | 2021-11-24 | 2021-11-24 | Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771595C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040045290A1 (en) * | 2001-01-18 | 2004-03-11 | Jacques Busseuil | Rotary crank-rod mechanism |
RU2634851C1 (ru) * | 2016-10-21 | 2017-11-07 | Андрей Валерьевич Риянов | Кривошипно-двухползунный механизм риянова |
RU200823U1 (ru) * | 2020-07-21 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Кривошипно-шатунный механизм поршневой машины |
-
2021
- 2021-11-24 RU RU2021134227A patent/RU2771595C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040045290A1 (en) * | 2001-01-18 | 2004-03-11 | Jacques Busseuil | Rotary crank-rod mechanism |
RU2634851C1 (ru) * | 2016-10-21 | 2017-11-07 | Андрей Валерьевич Риянов | Кривошипно-двухползунный механизм риянова |
RU200823U1 (ru) * | 2020-07-21 | 2020-11-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Кривошипно-шатунный механизм поршневой машины |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU 2634851 C1 C1, 07.11.2017. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8464670B2 (en) | Guided bridge for a piston in an internal combustion engine | |
EP2606212B1 (en) | Piston constructions for opposed-piston engines | |
JPH0627537B2 (ja) | 往復ピストン機構 | |
GB2060785A (en) | Opposed piston machinery | |
US5560327A (en) | Internal combustion engine with improved cycle dynamics | |
US8286607B2 (en) | Wrist pin, connecting rod, piston and piston assembly therewith and methods of constructing and assembling the same | |
RU2771595C1 (ru) | Кривошипный шатунно-ползунный механизм поршневой машины | |
CN100538055C (zh) | 具有不对称销孔槽布置的活塞 | |
US20110186017A1 (en) | Single-crankshaft, opposed-piston engine constructions | |
US20090101004A1 (en) | Two part piston for an internal combustion engine | |
RU2281399C2 (ru) | Оппозитный двигатель | |
EP1296037A1 (en) | Opposed internal combustion engine | |
KR20080068801A (ko) | 커넥팅 로드가 없는 피스톤 내연기관 | |
US8752523B2 (en) | Piston assembly having offset bearing | |
RU2460890C1 (ru) | Бескривошипная поршневая тепловая машина-двигатель | |
CN210343521U (zh) | 一种汽车发动机用活塞连杆机构 | |
JP2008267497A (ja) | エンジン出力取出し装置 | |
CN115388082B (zh) | 内燃机 | |
RU2205997C1 (ru) | Устройство для разгрузки поршня | |
RU2690310C1 (ru) | Многоцилиндровый осевой бескривошипный поршневой тепловой двигатель | |
US20170284545A1 (en) | Lightweight piston pin for piston inertial loading | |
RU2781324C1 (ru) | Бесшатунный механизм поршневой машины | |
RU182162U1 (ru) | Двигатель внутреннего сгорания | |
RU2270341C2 (ru) | Поршневой механизм с расходящимися поршнями | |
RU1088U1 (ru) | Механизм силовой бесшатунного двигателя внутреннего сгорания |