SU1744289A1

SU1744289A1 - Axial-piston engine

Info

Publication number: SU1744289A1
Application number: SU894754297A
Authority: SU
Inventors: Александр Иванович Яманин
Original assignee: Ярославский политехнический институт
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Использование: двигателестроение. Сущность изобретени : аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 2 с неподвижным блоком цилиндров, поршни 6 шатуны 7, коленчатый вал с наклонным кривошипом 5, качающуюс шайбу 9, установUsage: engine. SUMMARY OF THE INVENTION: The axial-piston engine comprises a housing 2 with a fixed cylinder block, pistons 6 connecting rods 7, a crankshaft with an inclined crank 5, a swinging washer 9, set

Description

Изобретение относитс к двигателест- роению, а именно к двигател м внутреннего сгорани с бзрабанной компоновкой цилиндров и сферическим поиводным механизмом с качающейс шайбой Кооме того изобретение может использоватьс в компрессоре- и ьасосос гроении а также в даиг тэл х СтмргиН аFIELD OF THE INVENTION The invention relates to engine-making, namely, to internal combustion engines with a bristle cylinder arrangement and a spherical wicking mechanism with a swashplate. In addition, the invention can be used in a compressor and motor pump as well as in the engine of StmrgyN

Дл преоброзовл-ш движени поршней во ьрацение выходного вала в двигате ле барабанное типа (ДБТ) необходим сферический приводной механизмA spherical drive mechanism is necessary for converting the movement of the pistons to the reduction of the output shaft in a drum-type engine (DBT).

l/ijseciHbi сферические приводные ме- с всащ юи.имис и качающимис шайбами Меха низ иы с качающимис шай- бами обладзо гармоническим или почти гармоническим згко ом движени поршней в Mexahi/i j iax с i ./ащаюл.имис шайбами возможна осуществление практически любого закона движени поршнейl / ijseciHbi spherical drives with suction yimis and swinging washers Mechs with swinging washers possessing harmonic or almost harmonic movement of pistons in Mexahi / ij iax with i ./Achievement of any washers is possible to implement almost any law piston movements

Дл повышени эффективности рабогь1 в ДБТ с вращающим 4с шайбами примен ют такое их профилирование, при котором величина хода иориль при расшиоеник больше -епичимы хода поршн при сжатии (и, соо йстственно степень сжати ) Термо- д нам/неск й цккл г такой особенности называют F ui1cn/ijHce-ia (К циклом) В L/кле- -рист-id.-ir-PH:1 в т i-ei-че длительности тез .иДы . , О ци1 л мен етс МГНОРС т е значение u.n-nt ™п/ы и возможно осуществление счдержкп поршн в области верхней i epivo/ точкиIn order to increase the efficiency of work in DBT with rotating 4c washers, such profiling is used, in which the stroke size and expansion at expansion are more distinct than the stroke of the piston in compression (and, consequently, the degree of compression) F ui1cn / ijHce-ia (K by cycle) In L / cle-rhist-id.-ir-PH: 1 in t of i-ei-th of the duration of mes. And Dy. , O ci1 l varies by a value of the value of u.n-nt ™ n / s and the implementation of the piston is possible at the upper i epivo / point

Однако двигатели : вращающимис шайбами отличаютс сравнительно низкой надежь остою v технолог чес /IMM трудност ми в изготовленииHowever, the engines: rotating washers are relatively low in reliability and technological / IMM difficulties in manufacturing

Наиболее близким по техни1 еской су ности к изобреюнию ь тотс экс чльнг поршневой ДВИГР гельThe closest in technical detail to the invention is to the exclusion of a piston GILGR gel

Дзигатель-прототип содержит непод- зл НУ блок цилиндров с поршн ми и ша- lyi.dMi- в каждом расположенных на кор вокр т коленчаюго вала и парал- ienL,iO ему голеччагыи вл с наклонным КОПЕОШИП.М, качающуюс шайбу кинема- очески св занну-о с дополнительными шз- ciivi|/i и лрп ом тьи1ател В п..ы JAHC.V, лучаь кинематическа в«зь luawobi и корпуса осуществл етс при помощи кардано- го подвеса На наклонном кривошиге оте,, вал:) ПОАЬИЖНО по г .чошеы/ис к чему ус|ЭпОзлена втулка, обоазуюид.эч Ьокозой поверхности ксторпй не попал шпьча оси наклопчого кр вошипа з продольные симметрии последнего и втулки пересекалс а оцнси с осью вращени вала 4epco3i ле г ку чрохсд : ос, / кардан .ого псдваггThe prototype jigger contains an unlabeled cylinder block with pistons and shahlii.dMi- each located on the crankshaft of the crankshaft and paral- iLenL, iO it has Golechcha and has an inclined COPEHIP.M, swinging washer kinematically ZA-with additional char- acyivi / / i and lrp ohm ti1atel In p. JAHC.V, the beam is kinematic in the luawobi and the body is carried out by means of a gimbal suspension On the inclined crank the shaft, shaft :) LEFT on g.choschey / use to what | | epozlena bushing, obazuiduid.ech l kozoy surface kstorpy did not hit the pin of the axis naklopchogo kr vipa continue The symmetrical symmetry of the latter and the bushes intersected with the axis with the axis of rotation of the shaft 4epco3i le g k chrokhsd: os, / cardan psdvagg

Дополни iе тьные шатуны цвигател - г роготилр подвижно сочлен ютс с качающимис рыча1ами опирающимис н корпус двигетол 1очки опоры рьмагов на коопусу двигател могу г перемещатос , в | Wnb ате чб1 о из.мспг.зтсь значение степени сжати двигаге/н вне зависимости oi °ел1/н 1Ы Лиды i оршг- Посуюдн оегули- i ри перелоде с одного с оростного 1 и нзфузочиою режима роботы t а другой На с1.иг ловооога ьт ки отнсс-итечьис на- лончо1 о зошипа вала в результате мы и згченйет. величина наклоча качаю щейгр J.J I lbi к сси вращени зала Поворо том втулки управл ет гидравлический механизмThe additional rods of the crank rods are movably articulated with swinging levers resting on the hull of the engine 1 support points on the coopus engine i can move, in | Wnb athe chb1 o of. Shpg.ztsy value of the degree of compression dvigage / n regardless oi ° el1 / n 1Y Lida i orshg- Pokuyudn oguliri i transodode one with orostnogo 1 and nfuzochioyu robots mode t and the other As a result, we will be able to do so much. the amount of inclination of the shuffles J.JI lbi to the rotation of the hall. The hub controls the hydraulic mechanism

Неюстч i ком коне i ру i дрм( гтел ьЛЯ КГ JThOCMIujIj-ir Н1/./ОЯ 3qj .Nyusth i i kom kone i py i drm (gHaLa CG JThOCMIujIj-ir Н1 /./ ОЯ 3qj.

,боч го процесса зие г югочнстЬ bingo process sie g sd

к ко -.ом режиме работ дьмате.1, значеto any mode of work

1 ени , . /о/.г порън L1 eni, /о/.г por Ln

результате чего расширение рабочего тела не осуществл етс .resulting in expansion of the working fluid is not carried out.

Цель изобретени - повышение эффективности рабочего процесса аксиально-поршневого двигател .The purpose of the invention is to increase the efficiency of the axial piston engine workflow.

Указанна цель достигаетс за счет того , что цилиндрическа втулка имеет зубчатый конический венец, установленный соосно оси наклонного кривошипа, и установлена на кривошипе с возможностью относительного вращательного, колебательного движени относительно оси кривошипа; одна коренна шейка коленчатого вала выполнена полой; приводной механизм изменени угла наклона качающейс шайбы содержит первую ось с двум коническими шестерн ми и торцовым кулачком , установленным между коническими шестерн ми; вторую ось с цилиндрической и третьей конической шестерн ми; зубчатую рейку с толкателем; перва ось установлена внутри полой коренной шейки коленчатого вала, причем одна из конических шестерен первой оси входит в зацепление с коническим венцом на цилиндрической втулке; втора коническа шестерн входит в зацепление с третьей конической шестерней; зубчата рейка зацеплена о цилиндрической шестерней на второй оси, а толкатель взаимодействует с торцовым кулачком.This goal is achieved due to the fact that the cylindrical sleeve has a toothed conical rim mounted coaxially with the axis of the inclined crank, and installed on the crank with the possibility of relative rotational, oscillatory motion relative to the axis of the crank; one crankshaft collar is hollow; the drive mechanism for changing the angle of inclination of the rocking washer comprises a first axis with two bevel gears and an end cam mounted between the bevel gears; a second axle with cylindrical and third bevel gears; toothed rack with pusher; the first axis is installed inside the hollow root neck of the crankshaft, one of the bevel gears of the first axis engages with a conical crown on the cylindrical sleeve; the second bevel gear engages with the third bevel gear; the rack and pinion is hooked on the cylindrical gear on the second axis, and the pusher interacts with the face cam.

При работе механизма благодар возвратно-поступательному , колебательному движению втулки измен етс мгновенное значение степени сжати в пределах термодинамического цикла, а величина хода поршн при сжатии становитс отличной от таковой при расширении.During the operation of the mechanism, due to the reciprocating, oscillatory movement of the sleeve, the instantaneous value of the compression ratio within the thermodynamic cycle changes, and the piston stroke value during compression becomes different from that during expansion.

На чертеже показана кинематическа схема аксиально-поршневого двигател .The drawing shows a kinematic diagram of an axial-piston engine.

В конкретном случае исполнени двигатель содержит цилиндры 1, установленные на неподвижном корпусе 2 в блоке по окружности вокруг коленчатого вала и параллельно ему. Коленчатый вал содержит коренные шейки 3 и 4 и наклонную шейку кривошипа 5. Одна из коренных шеек 3 выполнена полой и содержит центральное, со- осное оси вращени вала сквозное отверстие.In a particular case, the engine comprises cylinders 1 mounted on a stationary housing 2 in the block circumferentially around the crankshaft and parallel to it. The crankshaft contains the main journals 3 and 4 and the inclined neck of the crank 5. One of the main journals 3 is made hollow and has a central, axial axis of rotation of the shaft through hole.

В цилиндрах 1 движутс поршни 6, подвижно сочлененные с шатунами 7. Указанное подвижное соединение осуществл етс посредством сферического шарнира. Шатуны 7 на противоположном конце содержат также сферические шарниры 8 дл подвижного соединени с качающейс шайбой 9.In the cylinders 1, the pistons 6 are movably articulated with the connecting rods 7. The said movable joint is made by means of a spherical hinge. The connecting rods 7 on the opposite end also contain spherical hinges 8 for a movable connection with a rocking washer 9.

Качающа с шайба 9 подвижно опираетс на корпус 2 двигател при помощи карданного подвеса, состо щего из крестовины 10 и двух пар цапф 11 и 12. Кажда The swinging washer 9 is movably supported on the engine body 2 by means of a gimbal suspension consisting of a cross 10 and two pairs of trunnions 11 and 12. Each

пара цапф имеет общую продольную ось и обе эти оси лежат в одной плоскости. Посредством одной пары цапф 11 крестовина подвижно соедин етс с качающейс шайбой , а посредством цапф 10, ось которых перпендикул рна оси цапф 11, крестовина подвижно сочлен етс с корпусом двигател .a pair of trunnions has a common longitudinal axis and both of these axes lie in the same plane. By means of one pair of trunnions 11, the cross is movably connected to the swinging washer, and through the trunnions 10, the axis of which is perpendicular to the axis of the trunnions 11, the cross is movably connected to the engine housing.

На наклонном кривошипе 5 коленчатогоOn inclined crank crank 5

0 вала подвижно установлена цилиндрическа втулка 13, имеюща возможность вращени относительно оси кривошипа. Цилиндрическа втулка 13 выполнена с цилиндрической наружной поверхностью, об5 разующа которой непараллельна оси наклонного кривошипа 5. Ось цилиндрической втулки 13 проходит через центр карданного подвеса (точку пересечени осей цапф 11 и 12 и оси вращени вала). На одном0, a cylindrical sleeve 13 is movably mounted, having the possibility of rotation relative to the crank axis. The cylindrical sleeve 13 is made with a cylindrical outer surface, which is non-parallel to the axis of the inclined crank 5. The axis of the cylindrical sleeve 13 passes through the center of the gimbal (the point of intersection of the axes of the pins 11 and 12 and the axis of rotation of the shaft). At one

0 из торцов цилиндрической втулки 13 неподвижно по отношению к ней установлен конический зубчатый венец 14.0 of the ends of the cylindrical sleeve 13 is fixed with respect to it has a conical gear 14.

Ось конического зубчатого венца 14 совпадает с осью наклонной кривошипнойThe axis of the conical gear rim 14 coincides with the axis of the inclined crank

5 шейки 5, а плоскость втулки, на которой расположен конический зубчатый венец 14, перпендикул рна продольной оси кривошипа 5. Конический зубчатый венец 14 находитс в зацеплении с первой конической5 of the neck 5, and the plane of the sleeve, on which the conical gear 14 is located, is perpendicular to the longitudinal axis of the crank 5. The conical gear 14 is in engagement with the first conical

0 шестерней 15, жестко насаженной на первую ось 16, котора проходит соосно валу в полости его коренной шейки 3. На противоположном конце первой оси 16 жестко установлена втора коническа шестерн 17.0 gear 15, rigidly mounted on the first axis 16, which runs coaxially with the shaft in the cavity of its root neck 3. At the opposite end of the first axis 16, a second bevel gear 17 is rigidly mounted.

5На торце полой шейки 3 вала жестко5At the end of the hollow neck 3 shaft hard

установлен торцовой кулачок 18с профилем 19. В центре кулачка 18 имеетс сквозное отверстие дл прохода первой оси 16. Профиль кулачка обегает толкатель 20 с наконеч0 ником 21 и пружиной 22, движущийс относительно неподвижного корпуса двигател . С толкателем 20 жестко св зана зубчата рейка 23, сцепленна с цилиндрической шестерней 24, насаженной на вто5 рую ось 25. Последн вращаетс в опоре 26, св занной с корпусом 2. На второй оси 25 также жестко установлена треть коническа шестерн 27. сцепленна с второй конической шестерней 17.an end cam is mounted 18c with a profile 19. In the center of the cam 18 there is a through hole for the passage of the first axis 16. The cam profile runs around the pusher 20 with the tip 21 and the spring 22 moving relative to the stationary engine housing. A gear rail is rigidly connected to the pusher 20, coupled to the cylindrical gear 24 mounted on the second axle 25. The latter rotates in the support 26 connected to the housing 2. The third bevel gear 27. is also rigidly mounted on the second axle 25 interlocked with the second bevel gear 17.

0 Профиль 19 торцового кулачка 18 имеет число идентичных участков подьема-спускз толкател , равное числу цилиндров двигател 0 The profile 19 of the face cam 18 has the number of identical sections of the lifting-lowering of the pusher equal to the number of engine cylinders.

Двигатель работает следующим обра5 зом.The engine works as follows.

При расширении продуктов сгорани топлива в цилиндрах 1 поршни 6 движутс к нижним мертвым точкам. При этом движущие силы со стороны поршней передаютс через шатуны 7 со сферическими шарнирами 8 на качающуюс шайбу 9, Шайба 9 суммирует усили всех поршней и, соверша сферическое движение, приводит во вращение коленчатый вал. Сферическое движение шайбы складываетс из двух конечных вра- щений вокруг осей цапф 11 и 12.When the combustion products expand in the cylinders 1, the pistons 6 move to the bottom dead spots. In this case, the driving forces from the pistons are transmitted through the connecting rods 7 with spherical hinges 8 to the rocking washer 9, the Puck 9 summarizes the forces of all the pistons and, making a spherical movement, causes the crankshaft to rotate. The spherical movement of the washer consists of two final rotations around the axles of the pivots 11 and 12.

На цапфах 11 шайба поворачиваетс относительно крестовины 10. На цапфах 12 вместе с крестовиной шайба вращаетс относительно корпуса двигател . При сфери- ческом движении шайбы ее точки, св занные с цилиндрической втулкой 13, движутс по окружности, вследствие чего вал через цилиндрическую втулку 13 приводитс во вращение.On the pins 11, the washer rotates relative to the crosspiece 10. On the pins 12, together with the crosspiece, the washer rotates relative to the engine body. During the spherical movement of the washer, its points associated with the cylindrical sleeve 13 move in a circle, as a result of which the shaft is rotated through the cylindrical sleeve 13.

При вращении вала вращаетс св занный с ним торцовой кулачок 18 с профилем 19. Последний воздействует на толкатель 20 и приводит его в движение. При этом через зубчатую рейку 23 возбуждаетс вращение шестерни 24 и второй оси 25 с третьей конической шестерней 27. При вращении колеса через вторую коническую шестерню 17 привод тс во вращение перва ось 16 и св занна с ней перва коническа шестерн 15, а также цилиндрическа втулка 13. Последн при этом получает относительное движение вокруг кривошипа, благодар чему шайба 9 приобретает угловую скорость отличную от угловой скорости вала. Измене- ние указанной угловой скорости определ етс профилем кулачка. В частности, профиль может быть выбран таким, что при прохождении каждым поршнем верхней мертвой точки его углова скорость шайбы уменьшаетс и поршень проходит ВМТ с малой скоростью. Далее цилиндрическа втулка 13 движетс с большей скоростью, так что средн углова скорость втулки равна угловой скорости вала. Профиль кулачка может быть выбран таким, что оптимизируютс услови тепловыделени при сгорании топлива при посто нном объеме.When the shaft rotates, the face cam 18 connected to it rotates with the profile 19. The latter acts on the pusher 20 and sets it in motion. At the same time, the gear 24 and the second axle 25 are driven from the third bevel gear 27 through the gear rail 23. When the wheel rotates through the second bevel gear 17, the first axle 16 and the first bevel gear 15 and the cylindrical sleeve 13 are rotated. The latter at the same time receives a relative movement around the crank, so that the washer 9 acquires an angular velocity different from the angular velocity of the shaft. The change in the specified angular velocity is determined by the cam profile. In particular, the profile can be chosen so that when each piston passes the top dead center its angular velocity of the washer decreases and the piston passes TDC at a low speed. Further, the cylindrical sleeve 13 moves with greater speed, so that the average angular velocity of the sleeve is equal to the angular velocity of the shaft. The cam profile can be chosen such that heat generation conditions are optimized when fuel is burned at a constant volume.

Claims

Invention Formula

Axial-piston engine containing a housing with a fixed block

cylinders, pistons, connecting rods, crankshaft with an inclined crank, swinging washer installed in the housing with a gimbal and kinematically connected with connecting rods and inclined crank, a cylindrical sleeve placed with the possibility of rotation relative to the swinging washer and inclined crank so that the axle bore the cylindrical bushing coincides with the axis of the inclined crank and intersects with the axis of symmetry of the cylindrical bushing and swinging washer in the center of the gimbal, with the cylindrical bushing connected with a drive mechanism for varying the angle of inclination of the swinging washer, and the connecting rods are hingedly connected with the pistons and the swinging washer, characterized in that. In order to increase the efficiency of the workflow, the drive mechanism for changing the angle of inclination of the rocking washer contains a first axle with two bevel gears and an end cam mounted freely on the first axle between the bevel gears and rigidly connected with the shaft, a second axle with cylindrical and third bevel gear, toothed rack with pusher, bevel gear, mounted on a cylindrical bushing coaxially with the axis of the inclined crankshaft, the main journal of the crankshaft is hollow, the first axis of the crankshaft It is located inside the hollow main journal of the crankshaft, one of the bevel gears of the first axle engages with the bevel gear of the cylindrical bushing, the second bevel gear engages with the third bevel gear, the gear bar engages with the bevel gear, the ram of the gear bar is mounted interaction with the end cam, and the cylindrical sleeve is installed with the possibility of oscillatory motion relative to the axis of the inclined crank.