SU1721269A1

SU1721269A1 - Piston machine

Info

Publication number: SU1721269A1
Application number: SU884611775A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Яманин
Original assignee: Ярославский политехнический институт
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1988-12-01
Publication date: 1992-03-23

Abstract

Изобретение относитс к области машиностроени , а именно к аксиально -пор- шневым машинам с барабанным расположением цилиндров. Целью изобретени вл етс снижение виброактивности поршневой машины с кривошипно-карданным приводным механизмом. Поршнева машина содержит цилиндры 1, поршни 4 с шатунами 5, качаю щуюс шайбу 6, сочлененную с шатунами 3 и с крестовиной 10 карданного подвеса, шарнирно св занного с корпусом поршневой машины, балансир 14 с противовесами 16, кинематически св занный с карданным подвесом с возможностью противоположного колебательного движени относительно последнего. Снижение виброактивности поршневой машины достигаетс за счет уравновешивани момента сил инерции, развиваемых при качании крестовины относительно корпуса парой сил инерции противовесов на балансире. 2 ил.The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to axial-piston machines with a drum cylinder arrangement. The aim of the invention is to reduce the vibration of a piston machine with a crank-and-cardan drive mechanism. The piston machine comprises cylinders 1, pistons 4 with connecting rods 5, swinging a washer 6 articulated with rods 3 and with a crossbar 10 of a gimbal pivotally connected to the body of a piston machine, balance bar 14 with counterweights 16, kinematically associated with a gimbal suspension with possibility opposite oscillatory motion relative to the latter. A decrease in the vibroactivity of a piston machine is achieved by balancing the moment of inertia forces developed when the cross is rocking relative to the body with a pair of inertia forces on the balance bar. 2 Il.

Description

ЁYo

Изобретение относитс к машиностроению , а именно к поршневым машинам с барабанным расположением цилиндров, и может использоватьс в качестве теплового двигател внутреннего сгорани или с внешним подводом теплоты, а также в качестве насоса или компрессора.The invention relates to mechanical engineering, in particular to piston machines with a drum cylinder arrangement, and can be used as a heat engine for internal combustion or with an external heat supply, and also as a pump or compressor.

Известны поршневые машины барабанного типа, содержащие сферические приводные механизмы дл преобразовани поступательного движени поршней во вращение выходного вала. Сферические приводные механизмы могут содержать качающиес или вращающиес шайбы. Качающиес шайбы совершают сферическое движение по законам регул рной процессии или дугового движени . .Piston-type drum-type machines are known, having spherical drive mechanisms for converting the translational movement of the pistons into rotation of the output shaft. The spherical actuators may include swinging or rotating washers. Swinging washers perform a spherical movement according to the laws of a regular procession or arc movement. .

Большее распространение получили поршневые машины с дуговым движением качающейс шайбы вследствие их более высокой технологичности и долговечности. Дуговое движение качающейс шайбы в поршневой машине с барабанным расположением цилиндров может быть организовано , например, при помощи карданного подвеса в корпусе двигател .Reciprocating machines with arc motion of the swinging washers became more widespread due to their higher processability and durability. The arc movement of the swinging washer in a piston machine with a drum cylinder arrangement can be organized, for example, by means of a gimbal suspension in the engine block.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой вл етс поршнева машина, котора содержит поршни, движущиес в цилиндрах, расположенных параллельно , коленчатому валу и вокруг него. Поршни кинематически св заны с шатунами , а шатуны также подвижно св заны с качающейс шайбой. Последн посредством карданного подвеса подвижно сочленеXIThe closest in technical essence to the present invention is a piston machine, which contains pistons moving in cylinders arranged in parallel to the crankshaft and around it. The pistons are kinematically connected with the connecting rods, and the connecting rods are also movably connected with the swinging washer. Last by means of gimbal moving joint XI

юYu

ю о чэyoo oh che

на с неподвижным корпусом .поршневой машины . Карданный подвес состоит из крестовины и двух пар цапф. Посредством одной пары цапф крестовина подвижно сочлен етс с качающейс шайбой, а при помощи другой пары цапф - с неподвижным корпусом двигател , Кажда пара цапф имеет общую продольную ось, и обе пары цапф лежат в одной плоскости, оси цапф перпендикул рны .on with a fixed body. piston machine. The gimbal suspension consists of a cross and two pairs of trunnions. By means of one pair of trunnions, the crosspiece is movably articulated with the swinging washer, and with the help of another pair of trunnions - with a fixed engine casing. Each pair of trunnions has a common longitudinal axis, and both pairs of trunnions lie in the same plane, the axes of the trunnions are perpendicular.

При работе такой поршневой машины в качестве двигател поршни движутс в цилиндрах под действием расшир ющихс продуктов сгорани топлива и при помощи шатунов передают усили на качающуюс шайбу, котора совершает сферическое движение вокруг точки пересечени оси вала , его наклонного кривошипа и обеих пар цапф карданного подвеса. Указанное сферическое движение складываетс из двух поворотов шайбы: относительно крестовины вокруг одной пары цапф и вместе с крестовиной вокруг оси другой пары цапф относительно корпуса двигател . При сферическом движении шайбы ее точка, св зан- на с наклонным кривошипом вала, движетс по окружности, вследствие чего вал приводитс во вращение.During operation of such a piston machine as an engine, pistons move in cylinders under the action of expanding fuel combustion products and use rods to transmit force to a swinging washer, which performs a spherical movement around the intersection point of the shaft axis, its inclined crank, and both pairs of pivot pins. This spherical movement consists of two turns of the washer: with respect to the cross around one pair of trunnions and together with the cross with the axis of the other pair of trunnions relative to the engine block. During the spherical movement of the washer, its point, connected with the inclined shaft crank, moves around the circumference, as a result of which the shaft is driven into rotation.

Недостатком известной машины вл етс высока выброактивность, обусловленна неуравновешенным моментом пары сил. инерции, возникающим при возвратно-вращательном движении крестовины карданного подвеса относительно корпуса поршневой машины, передающимс на опоры. Этот момент не может быть уравновешен противовесами, вращающимис на валу.A disadvantage of the known machine is the high voidability due to the unbalanced moment of a couple of forces. inertia arising from the reciprocating rotation of the universal joint crosspiece relative to the body of the piston machine, transmitted to the supports. This moment cannot be balanced by counterweights rotating on the shaft.

Цель изобретени - снижение виброактивности поршневой машины с барабанным расположением цилиндров и с дуговым движением качающейс шайбы, организуемым карданным подвесом.The purpose of the invention is to reduce the vibroactivity of a piston machine with a drum cylinder arrangement and with an arc movement of a rocking washer organized by a gimbal.

Указанна цель достигаетс введением в состав поршневой машины балансира с двум противовесами, установленного на оси в корпусе поршневой машины в плоскости , параллельной плоскости качани крестовина карданного подвеса и кинематически св занного с последней так, что он совершает возвратное вращательное движение относительно корпуса двигател в каждый момент времени в сторону, противоположную направлению вращени крестовины .This goal is achieved by introducing into the composition of a piston machine a balancer with two counterweights mounted on an axis in the housing of the piston machine in a plane parallel to the swing plane of the crossbar of the gimbal and kinematically connected with the latter so that it performs a return rotational motion relative to the engine housing at each time point in the direction opposite to the direction of rotation of the cross.

На фиг.1 представлена конструктивна схема поршневой машины; на фиг.2 - принцип действи балансира.Figure 1 shows the structural scheme of the piston machine; figure 2 - the principle of the balancer.

Цилиндры 1 (фиг.1) поршневой машины расположены параллельно оси вращени The cylinders 1 (Fig. 1) of the piston machine are arranged parallel to the axis of rotation.

коленчатого вала 2 и вокруг него в неподвижном корпусе 3. В цилиндрах 1 движутс поршни 4, соединенные с шатунами 5 посредством , например, шаровых шарниров. 5 Шатуны 5 на противоположных концах также подвижно соединены с качающейс шайбой 6, выполненной в виде конической оболочки с проушинами 7 и втулкой 8. Втулка 8 качающейс шайбы подвижно св занаthe crankshaft 2 and around it in a stationary housing 3. In the cylinders 1, the pistons 4 move, connected to the connecting rods 5 by means of, for example, ball joints. 5 The connecting rods 5 at the opposite ends are also movably connected to a swinging washer 6, made in the form of a conical shell with eyelets 7 and a sleeve 8. The hub 8 of the swinging washer is movably connected

0 с наклонным кривошипом коленчатого вала 2. Посредством проушин 7 качающа с шайба подвижно сочленена с цапфами 9 крестовины 10 карданного подвеса. Крестовина 10 посредством цапф 11 кинематически св 5 зана с неподвижным корпусом 3 поршневой машины. С крестовиной 10 неподвижно св зан зубчатый сектор 12, сцепленный с зубчатым сектором 13 балансира 14, подвижно установленного на оси 15, жестко св занной0 with an inclined crank shaft crank 2. Through the lugs 7, the swashplate washer is movably connected to the trunnions 9 crosses 10 of the gimbal. The cross 10 through the trunnions 11 is kinematically connected with a fixed body 3 of a piston machine. The spider 10 is fixedly connected to the toothed sector 12, coupled with the toothed sector 13 of the balancer 14, movably mounted on the axis 15, rigidly connected

0 с корпусом 3 поршневой машины. На зубчатых секторах 13 балансира 14 неподвижно по отношению к нему установлены противовесы 16. При зацеплении зубчатого сектора 12 крестовины с зубчатым сектором 13 ба5 лансира обеспечиваетс передаточное отношение 1:1.0 with body 3 piston machine. On the toothed sectors 13 of the balancer 14, counterweights 16 are fixed relative to it. When the toothed sector of the 12 crosses is engaged with the toothed sector 13 of the lancer, a gear ratio of 1: 1 is provided.

Поршнева машина в качестве двигател работает следующим образом.Piston car as the engine works as follows.

Поршни 4 (фиг.1) под действием расши0 р ющихс продуктов сгорани топлива движутс в цилиндрах 1 в сторону нижних мертвых точек и через шатуны 5 воздействуют на качающуюс шайбу 6. Последн суммирует усили со стороны всех поршней и,The pistons 4 (Fig. 1) under the action of expanding combustion products move the fuel in the cylinders 1 towards the lower dead points and, through the connecting rods 5, act on the rocking washer 6. The latter summarizes the forces from all the pistons

5 будучи св зана с корпусом 3 двигател посредством карданного подвеса, совершает сферическое движение. Сферическое движение качающейс шайбы б складываетс из двух вращений: относительно крестови0 ны 10 вокруг оси цапф 9, установленных на крестовине неподвижно, и вместе с крестовиной 10 относительно корпуса 3 двигател вокруг оси цапф 11, установленных неподвижно на корпусе. При сферическом5 being connected to the engine body 3 by means of a gimbal, makes a spherical movement. The spherical movement of the swinging washer b consists of two rotations: with respect to the cross 10 around the axis of trunnions 9 mounted on the crossbar still, and together with the cross of 10 relative to the motor housing 3 around the axis of the trunnions 11 mounted fixedly on the housing. With spherical

5 движении шайбы 6 ее втулка 8, сопр гаема с наклонным кривошипом вала 2, движетс по окружности и приводит во вращение вал.5 the movement of the washer 6, its sleeve 8, which mates with the inclined crank of the shaft 2, moves around the circumference and causes the shaft to rotate.

При возвратно-вращательном движе0 нии крестовины 10 жестко св занный с ней зубчатый сектор 12, наход щийс в зацеплении с зубчатым сектором 13 балансира, приводит во вращение относительно корпуса поршневой машины балансир 14. ЭтоDuring the reciprocating movement of the crosspiece 10, a rigidly connected toothed sector 12, which is engaged with the toothed sector 13 of the balance bar, causes the balance bar 14 to rotate relative to the housing of the piston machine.

5 вращение балансира осуществл етс вокруг осей 15, неподвижно установленных в корпусе поршневой машины.5, the balance bar is rotated around the axles 15 fixedly mounted in the housing of the piston machine.

При указанной работе механизма поршневой машины при возаратно-вращатель21ОМ Движении крестовины 10 (фиг.2)In this work, the mechanism of a piston machine with a rotary-rotator21OM the movement of the crosspiece 10 (figure 2)

развиваемые ею силы инерции, равнодействующа которых PJ, образуют пару сил с моментом MJ, вектор которого совпадает с осью цапф 11. Зубчатый сектор 12, сцепленный с зубчатым сектором 13 балансира , приводит балансир 14 в возвратно-вращательное движение с угловой скоростью равной и противоположно направленной по отношению к угловой скорости WK крестовины. При неравномерном вращении балансира 14 установленные на нем неподвижно противовесы 16 развивают силы инерции РУр, образующие пару с моментом Мур, равным и противоположно направленным по отношению к моменту MJ. Моменты MJ и Мур, будучи приложенными к корпусу поршневой машины, взаимно уравновешиваютс и не вызывают вынужденных колебаний корпуса поршневой машины.the inertia forces it develops, the resultant of which PJ form a pair of forces with the moment MJ, the vector of which coincides with the axis of the trunnions 11. The gear sector 12 coupled with the gear sector 13 of the balancer, causes the balancer 14 to reciprocate and rotate with an angular velocity equal and opposite to in relation to the angular velocity WK crosses. In case of uneven rotation of the balance weight 14, the fixed balance weights installed on it 14 develop the inertia forces of the switchgear, which form a pair with the Moore moment equal and opposite to that of MJ. The moments MJ and Moore, being applied to the body of the piston machine, mutually balance and do not cause forced oscillations of the body of the piston machine.

Расчетные исследовани и выполненные проекты поршневых двигателей с кри- вошипно-карданнымприводнымComputational studies and completed projects of piston engines with a crank drive cardan

механизмом показали, что по сравнению с известным предлагаемое устройство приводит к ликвидации возбудителей вибрации корпуса поршневой машины, а установка балансира практически не приводит к росту металлоемкости и габаритных размеров поршневой машины. Так, массы противове- mechanism showed that, compared with the known, the proposed device leads to the elimination of pathogens of vibration of the body of the piston machine, and the installation of the balancer practically does not lead to an increase in metal consumption and overall dimensions of the piston machine. So, the masses

.7 it.7 it

юзskid

00

5five

00

5five

сов на балансире дл двигател мощностью 73,5 кВт равны 0,6 кг. Параллельно со снижением вибрации поршневой машины улучшаютс услови работы упругой подвески на транспортном средстве и комфортабельность последнего.owls on the balancer for a 73.5 kW engine equal to 0.6 kg. In parallel with the decrease in vibration of the piston machine, the operating conditions of the elastic suspension on the vehicle and the comfort of the latter are improved.

Claims

Invention Formula

A piston machine containing a stationary body, cylinders, pistons placed in cylinders, a crankshaft with an inclined crank mounted parallel to the axles of the cylinders, a gimbal mounted on the axles in the body can be rotated relative to the latter, a rocking washer mounted on an inclined crank and pivotally connected to the gimbal, and connecting rods pivotally connected to the pistons and swinging washer, characterized in that, in order to reduce vibration, it is additionally equipped with a balance bar with two opposing themselves mounted on an axis in the housing in a plane parallel to the swing plane of the gimbal, and kinematically associated with the gimbal suspension with the possibility of opposite oscillatory motion relative to the latter.

;

15

1

eleven

12.

FIG. 2 45

50