SU1698470A1 - Cylinder-and piston group of piston machine - Google Patents
Cylinder-and piston group of piston machine Download PDFInfo
- Publication number
- SU1698470A1 SU1698470A1 SU894760218A SU4760218A SU1698470A1 SU 1698470 A1 SU1698470 A1 SU 1698470A1 SU 894760218 A SU894760218 A SU 894760218A SU 4760218 A SU4760218 A SU 4760218A SU 1698470 A1 SU1698470 A1 SU 1698470A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- piston
- cylinder
- grooves
- rolling
- length
- Prior art date
Links
Landscapes
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к машиностроению и представл ет собой цилиндропорш- невую группу, например, двигател внутреннего сгорани , компрессора или холодильной машины и может примен тьс в различных отрасл х промышленности - автомобилестроении , тракторостроении и т.д. Изобретение позвол ет уменьшить потери мощности на трение. Поршень цилиндро- поршневой группы состоит из головки 1 поршн , снабженной уплотнительными кольцами 2, и юбки поршн 3, снабженной продольными канавками 4 с элементами качени 5 (шарики, ролики) в них. Поршень размещен в гильзе 6 цилиндра и кинематически св зан с помощью поршневого пальца 7 и шатуна 8 с кривошипом 9. Ширина канавок должна соответствовать диаметру шариков или ширине роликов с учетом их свободного без заеданий качени в канавках . 3 з.п. ф-лы, 6 ил. & Ё Os Ю 00 N VI ОThe invention relates to mechanical engineering and is a cylinder-piston group, for example, an internal combustion engine, a compressor or a refrigerating machine, and can be used in various industries such as automotive, tractor, etc. The invention makes it possible to reduce friction power loss. The piston-piston group consists of a piston head 1, provided with sealing rings 2, and a piston skirt 3, provided with longitudinal grooves 4 with rolling elements 5 (balls, rollers) in them. The piston is placed in the cylinder liner 6 and is kinematically connected with the piston pin 7 and the connecting rod 8 with the crank 9. The width of the grooves must match the diameter of the balls or the width of the rollers taking into account their free rolling in the grooves. 3 hp f-ly, 6 ill. & Ё Os Ю 00 N VI О
Description
Изобретение относитс к машиностроению и представл ет собой цилиндропорш- невую группу (ЦПГ), например, двигател внутреннего сгорани (ДВС), компрессора или холодильной машины и может примен тьс в автомобилестроении, тракторостроении и т.д., с целью снижени потерь на трение между поршнем и гильзой (втулкой) цилиндра, в частности ДВС.The invention relates to mechanical engineering and is a cylinder-piston group (CPG), for example, an internal combustion engine (ICE), a compressor or a refrigerating machine, and can be used in the automotive industry, tractor industry, etc., in order to reduce friction losses between the piston and the sleeve (sleeve) of the cylinder, in particular the internal combustion engine.
За базовый образец прин т типовой поршень шатунно-кривошипного механизма , состо щий из головки, юбки, поршневого пальца и поршневых колец. Типовой шатунно-кривошипный механизм включает в себ кривошип, шатун и поршень. При вращении кривошипа поршень совершает в гильзе цилиндра возвратно-поступательные перемещени от нижней мертвой точки (ЭНМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ), а от нее к НМТ и т.д. При этом между поршнем и гильзой цилиндра возникает трение, величина которого зависит от боковой составл ющей силы (давлени ), действующей на поршень, и вида трени . Потери на трение составл ют 0,1-0,2 мощности, воспринимаемой шатунно-кривошипным механизмом.A typical piston connecting rod-crank mechanism consisting of a head, a skirt, a piston pin and piston rings is taken as the base sample. A typical connecting rod-crank mechanism includes a crank, a connecting rod, and a piston. When the crank rotates, the piston in the cylinder liner reciprocates from the bottom dead center (BCMT) to the top dead center (TDC), and from it to the PCB, etc. In this case, friction occurs between the piston and the cylinder liner, the magnitude of which depends on the lateral component of the force (pressure) acting on the piston and the type of friction. Friction loss is 0.1-0.2 of the power perceived by the connecting rod-crank mechanism.
Имеютс различные технические решени , направленные на уменьшение этих потерь .There are various technical solutions aimed at reducing these losses.
Так, в аналоге между поршнем и гильзой цилиндра формируют устойчивую газовую подушку дл обеспечени газовой смазки поршн на всех тактах цикла. Это сильно усложн ет конструкцию поршн и делает его работу менее надежной, так как требуетс снабдить поршень аккумулирующей полостью, обратным клапаном, металлической упругой оболочкой, жестко закрепленной в его теле своими концами, направл ющими кольцами и системой газораспределени и изгибй упругой оболочки.Thus, in the analogue between the piston and the cylinder liner, a stable gas cushion is formed to provide gas lubrication of the piston at all cycle steps. This greatly complicates the design of the piston and makes its work less reliable, since it is required to provide the piston with an accumulating cavity, a check valve, a metal elastic sheath rigidly fixed in its body with its ends, guide rings and the camshaft distribution system and the bending of the elastic sheath.
Другим направлением вл етс уменьшение боковой силы, действующей на поршень .Another direction is the reduction of the lateral force acting on the piston.
Этот поршень шатунно-кривошипного механизма имеет сбоку дополнительную камеру сгорани . При рабочем ходе в дополнительной камере сгорани по вл етс встречна уравновешивающа сила, направленна против силы, прижимающей поршень к гильзе цилиндра. Поэтому в таких конструкци х износ поршней и потери на трение несколькЬ уменьшаютс . Ухудшаютс тепловые услови работы поршн него надежность из-за утечек критических скоростей , вихревых движений и возникает потребность во втором р де уплотнительных колец, работающих в режиме сухого трени .This piston connecting rod-crank mechanism has a side additional combustion chamber. With a working stroke, an additional counterbalancing force appears in the additional combustion chamber, directed against the force that presses the piston against the cylinder liner. Therefore, in such structures, piston wear and friction losses are somewhat reduced. The thermal conditions of the piston deteriorate because of its reliability due to leakage of critical speeds, vortex motions, and a need arises for a second range of sealing rings operating in the dry friction mode.
Повысить надежность поршн можно, если его выполнить качающимс . ДанныйThe reliability of the piston can be improved if it is performed swinging. The
аналог имеет поршень из нескольких сферических шайб из стали или упругой пластмассы . При вращении кривошипа шайбы перемещаютс по отношению к неподвижной сферической шайбе - головке поршн и относительно друг друга. От этого снижаетс износ и потери, св занные с утечкой рабочего тела.The analog has a piston of several spherical washers made of steel or elastic plastic. When the crank rotates, the washers move with respect to the stationary spherical washer - the piston head and relative to each other. This reduces wear and loss associated with leakage of the working fluid.
Однако усложнение конструкции порш0 н не уменьшает потерь от боковой силы, действующей на поршень при вращении кривошипа, а только распредел ет их на большую поверхность гильзы цилиндра и элементы уплотнени ,However, the complication of the design of the piston does not reduce the losses from the lateral force acting on the piston during rotation of the crank, but only distributes them to the large surface of the cylinder liner and sealing elements,
5 Прототип содержит поршень с минимум двум р дами элементов качени между ним и гильзой цилиндра. Элементы качени могут быть выполнены эластичными.При таком выполнении поршень упруго выведен в5 The prototype contains a piston with at least two rows of rolling elements between it and the cylinder liner. The rolling elements can be made flexible. With this arrangement, the piston is elastically bred in
0 центр гильзы цилиндра. Касание им стенок гильзы цилиндра исключаетс , что обеспечивает равномерный зазор и исключает износпоршн .При возвратно-поступательном перемещении0 center cylinder liner. Their contact with the cylinder liner walls is eliminated, which ensures a uniform clearance and eliminates wear and tear. With reciprocating movement
5 поршн от НМТ и ВМТ элементы качени отслеживают профиль зеркала гильзы цилиндра , создава услови дл безударной работы поршн с зеркала гильзы цилиндра. При этом сила трени , обусловленна боко0 вым давлением поршн на гильзу цилиндра, уменьшаетс на пор док, что при прочих равных услови х увеличивает полезную мощность двигател и его технико-экономические показатели.The 5 pistons from BDC and TDC rolling elements track the profile of the cylinder liner mirror, creating conditions for the unstressed operation of the piston from the cylinder liner mirror. At the same time, the friction force, due to the lateral pressure of the piston on the cylinder liner, decreases by an order of magnitude, which, all other things being equal, increases the effective power of the engine and its technical and economic indicators.
5 Недостатком прототипа вл етс сложность конструкции,5 The disadvantage of the prototype is the complexity of the design,
Целью изобретени вл етс упрощение конструкции.The aim of the invention is to simplify the design.
Поставленна цель достигаетс тем, чтоThe goal is achieved by the fact that
0 поршень шатунно-кривошипного механизма , содержащий элементы качени между ним и гильзой цилиндра, расположенные по обе стороны от оси качени шатуна в зоне максимального контакта поршн с гильзой0 piston connecting rod-crank mechanism containing the elements of rolling between it and the cylinder liner, located on either side of the axis of the connecting rod in the zone of maximum contact of the piston with the sleeve
5 цилиндра, имеет на своей поверхности продольные канавки с телами качени в них в виде шарика или ролика, причем длина продольных канавок равна длине половины хода поршн плюс диаметр тела качени и5 cylinder has longitudinal grooves on its surface with rolling elements in them in the form of a ball or roller, the length of the longitudinal grooves being equal to half the length of the piston stroke plus the diameter of the rolling body and
0 расположены канавки с перекрытием друг друга на половину своей длины.0 are grooves with overlapping each other at half its length.
Продольные канавки на поверхности поршн с телами качени в них позвол ют легко выполнить их технологически, напри5 мер фрезерованием, их можно выполнить в любом типовом (серийно выпускаемом) поршне; это упрощает конструкцию поршн по сравнению с прототипом; сохран ютс все эксплуатационные преимущества прототипа , т.е уменьшаютс потери на трение,The longitudinal grooves on the surface of the piston with rolling elements in them make it easy to make them technologically, for example, by milling, they can be made in any standard (commercially available) piston; this simplifies the design of the piston compared to the prototype; all the operational advantages of the prototype remain, i.e., friction losses are reduced,
меньше износ поршней. При этом возникают дополнительные преимущества, т.е. возможность использовать типовые тела качени (шарики, ролики) диаметром от дес тых долей миллиметра до нескольких миллиметров и даже сантиметров, имеетс возможность использовать тела качени из эластичных материалов (пластмассы, резины ), создаетс гарантированный минимальный зазор между поршнем и гильзой цилиндра дл газовой или масл ной смазки и т.п.less piston wear. In this case, additional advantages arise, i.e. the ability to use standard rolling bodies (balls, rollers) with a diameter from tenths of a millimeter to several millimeters and even centimeters; it is possible to use rolling bodies made of elastic materials (plastics, rubber), creating a guaranteed minimum clearance between the piston and cylinder liner for gas or oil No grease, etc.
Выполнение продольных канавок длиной , равной половине длины хода поршн , плюс диаметр тела качени , расположенного в канавке, диктуетс соображени ми безударного качени шариков, роликов по канавке, а не скольжени их, что можно, если длина канавок будет меньше или больше указанной.Making longitudinal grooves of a length equal to half the length of the piston stroke, plus the diameter of the rolling body located in the groove, is dictated by considerations of unaccented rolling of balls, rollers along the groove, and not sliding them, which is possible if the length of the grooves is less or more than specified.
Расположение продольных канавок с перекрытием друг друга на половину своей длины позвол ет уменьшить длиновые размеры поршн до длины, обеспечивающей гарантированное движение поршн от НМТ к ВМТ без заклинивани его в гильзе цилиндра .The arrangement of the longitudinal grooves with each other overlapping one half of its length makes it possible to reduce the longitudinal dimensions of the piston to a length that ensures the guaranteed movement of the piston from BDC to TDC without jamming it in the cylinder sleeve.
На фиг.1 схематически изображен поршень шатунно-кривошипного механизма (ЦПГ) с нижним расположением элементов качени в продольных канавах, цикл запуска двигател внутреннего сгорани , поршень в НМТ; на фиг.2 - произвольное расположение элементов качени в продольных канавках поршн , цикл запуска двигател внутреннего сгорани , поршень движетс к ВМТ ; на фиг. 3 - произвольное расположение элементов качени в продольных канавках поршн , поршень в ВМТ, рабочий цикл; на фиг.4 - поршень движетс в НМТ, элементы качени движутс вниз и занимают среднее положение на длине продольных канавок, рабочий цикл; на фиг.5 - поршень в НМС, элементы качени занимают положение вверху продольных канавок, рабочий цикл; на фиг.б - поршень движетс к ВМТ, элементы качени перекатываютс на середину длины канавок, рабочий цикл.Fig. 1 schematically shows a piston of a connecting rod-crank mechanism (CPG) with a lower arrangement of rolling elements in longitudinal ditches, an internal combustion engine start-up cycle, a piston in BDC; Fig. 2 shows an arbitrary arrangement of the rolling elements in the longitudinal grooves of the piston, the cycle for starting the internal combustion engine, the piston moves towards TDC; in fig. 3 - arbitrary arrangement of the rolling elements in the longitudinal grooves of the piston, the piston at TDC, the duty cycle; Fig. 4 shows the piston moving in BDC, the rolling elements moving down and occupying a middle position along the length of the longitudinal grooves, the operating cycle; Fig. 5 shows the piston in the NMS, the rolling elements occupy a position at the top of the longitudinal grooves, and the working cycle; in FIG. 6b — the piston moves toward TDC, the rolling elements roll to the middle of the length of the grooves, the duty cycle.
Далее циклы повтор ютс по схеме фиг.3-4-5-6-3-2. Дл публикации рекомендуетс фиг.4, так как она наиболее полно отражает работу поршн шатунно-кривошипного механизма и воспри тие максимальных боковых сил элементами качени .Further, the cycles are repeated as shown in FIGS. 3-4-5-6-3-2. Fig. 4 is recommended for publication, since it most fully reflects the operation of the piston of the connecting rod-crank mechanism and the perception of maximum lateral forces by rolling elements.
Поршень шатунно-кривошипного механизма состоит из головки поршн 1, снабженной уплотнительными кольцами 2 и юбки поршн 3, снабженной продольными канавками 4 с элементами качени (шарики, ролики) 5 в них. Поршень размещен в гильзеThe piston connecting rod-crank mechanism consists of a piston head 1, fitted with sealing rings 2 and a piston skirt 3, provided with longitudinal grooves 4 with rolling elements (balls, rollers) 5 in them. The piston is placed in the sleeve
цилиндра 6 и кинематически св зан с помощью поршневого пальца 7 и шатуна 8 с кривошипом 9. Размер шариков или роликов принципиального значени не имеет и 5 может быть от нескольких дес тков долей миллиметра до нескольких сантиметров. Ширина канавок должна соответствовать диаметру шариков или ширине роликов с учетом их свободного без заеданий качени cylinder 6 and kinematically connected with piston pin 7 and connecting rod 8 with crank 9. The size of the balls or rollers does not matter in principle and 5 can be from several tens of fractions of a millimeter to several centimeters. The width of the grooves must correspond to the diameter of the balls or the width of the rollers, taking into account their free rolling jams.
0 в канавках.0 in the grooves.
Длина канавок должна быть равной половине длины хода поршн плюс диаметр тела качени . Рекомендуетс , чтобы канавки перекрывали друг друга на половинуThe length of the grooves should be equal to half the stroke length of the piston plus the diameter of the rolling body. It is recommended that the grooves overlap each other in half
5 своей длины и располагались по обе стороны от оси качени шатуна в зоне действи максимальных боковых сил.5 of its length and located on both sides of the axis of the connecting rod in the zone of maximum lateral forces.
Работа поршн шатунно-кривошипного механизма в принципе не зависит от функ0 ционального его назначени (двигатель внутреннего сгорани или поршневой компрессор , или устройство дл дозированной подачи жидкости и т.д.) и осуществл етс следующим образом. При вращении криво5 шипа 9 вокруг своей оси поршень осуществл етвозвратно-поступательное перемещение в гильзе цилиндра б от НМТ к ВМТ и т.д. При этом тела качени будут (при запуске двигател скользить в поз., изобра0 жены на фиг. 1 и 2) перекатыватьс по канав- кам 4 по схеме, приведенной на фйг.3-4-5-6-3, воспринима боковые силы и исключа контакт головки 1 и юбки 3 поршн с гильзой цилиндра 6. Последн скоро5 сть перемещени тел качени будет в два раза меньше, т.е. 1,5-2,5 м/с и в мертвых точках равн тьс нулю. Это исключает большие инерционные силы и. следовательно, проскальзывание шариков, роликов (без ка0 ) относительно поршн или гильзы цилиндров , что повышает работоспособность устройства.The operation of the piston of the connecting rod-crank mechanism, in principle, does not depend on its functional purpose (internal combustion engine or reciprocating compressor, or a device for dosing fluid supply, etc.) and is carried out as follows. During rotation of the spike 5 of the pin 9 around its axis, the piston carried out a reciprocating-progressive movement in the cylinder liner b from BDC to TDC, etc. At the same time, the rolling bodies (when starting the engine, slide into position, shown in Figs. 1 and 2) will roll along the grooves 4 according to the scheme shown in Fig. 3-4-5-6-3, perceived lateral forces and excluding the contact of the head 1 and the skirt 3 of the piston with the cylinder liner 6. The last movement of the rolling bodies will be two times less, i.e. 1.5-2.5 m / s and dead spots are zero. This eliminates large inertial forces and. therefore, the slippage of balls, rollers (without ka0) relative to the piston or cylinder liner, which increases the efficiency of the device.
Технико-экономическа эффективность изобретени заключаетс в уменьшении по5 терь мощности на трение за счет замены трени скольжени на трени качени , в лучшем охлаждении и смазке поршн за счет гарантированного зазора между гильзой цилиндра и поршнем, возможности быстрогоThe technical and economic efficiency of the invention consists in reducing the friction power loss by replacing the sliding friction on the rolling friction, better cooling and lubrication of the piston due to the guaranteed gap between the cylinder liner and the piston, the possibility of fast
0 применени изобретени в промышленности .0 applications of the invention in industry.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894760218A SU1698470A1 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Cylinder-and piston group of piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU894760218A SU1698470A1 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Cylinder-and piston group of piston machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1698470A1 true SU1698470A1 (en) | 1991-12-15 |
Family
ID=21480143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU894760218A SU1698470A1 (en) | 1989-11-21 | 1989-11-21 | Cylinder-and piston group of piston machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1698470A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997047870A1 (en) * | 1996-06-11 | 1997-12-18 | Evgeny Nikolaevich Zakharov | Cylinder-piston assembly |
| WO2006072211A1 (en) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Hairuo Pan | A rolling piston for replacing the sliding friction between the piston and the cylinder with the rolling friction |
| US20120107150A1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-03 | Bogdan Pawlak | Radial Diaphragm Pump |
-
1989
- 1989-11-21 SU SU894760218A patent/SU1698470A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР Мг 1361363, кл. F 02 F 3/00, опублик. 1987. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997047870A1 (en) * | 1996-06-11 | 1997-12-18 | Evgeny Nikolaevich Zakharov | Cylinder-piston assembly |
| US6050235A (en) * | 1996-06-11 | 2000-04-18 | Zakharov; Evgeny Nikolaevich | Cylinder-piston assembly |
| WO2006072211A1 (en) * | 2005-01-05 | 2006-07-13 | Hairuo Pan | A rolling piston for replacing the sliding friction between the piston and the cylinder with the rolling friction |
| US20120107150A1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-03 | Bogdan Pawlak | Radial Diaphragm Pump |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5456159A (en) | Motion converter with pinion sector/rack interface | |
| US4418924A (en) | Bi-surface sealing mechanism with rolling/sliding O-ring | |
| KR970001950A (en) | Piston type compressor | |
| EP0203395A1 (en) | Device for converting linear motion to rotary motion or vice versa | |
| US4158328A (en) | Piston with variable side clearance | |
| KR950011845A (en) | Swash plate compressor | |
| SU1698470A1 (en) | Cylinder-and piston group of piston machine | |
| US4485728A (en) | Reciprocating machine | |
| US20170009885A1 (en) | Piston ring configured to reduce friction | |
| EP0069175A1 (en) | Piston for an internal combustion engine | |
| US5220820A (en) | Apparatus and method for cushioning movement of a member in a press | |
| RU2387853C1 (en) | Piston machine | |
| US1856359A (en) | Single acting engine | |
| CA1175312A (en) | Piston for an internal combustion engine | |
| US4878466A (en) | Piston of an internal combustion engine | |
| GB2577505A (en) | A bore portion for receiving a reciprocating piston | |
| RU2078234C1 (en) | Sectional piston of internal combustion engine | |
| US3500724A (en) | Indexing piston for an internal combustion engine | |
| RU2205997C1 (en) | Piston unloader | |
| SU1151731A1 (en) | Eccentric mechanism | |
| US2746436A (en) | Hydraulic valve lifter mechanism | |
| RU2016299C1 (en) | Piston for internal combustion engine | |
| SU1606553A1 (en) | Drive mechanism of working member of warp-knitting machine | |
| RU2162531C2 (en) | Ludario-4 internal combustion engine | |
| SU1270394A1 (en) | Piston seal |