UA132193U - Блок циліндра з двома шатунами для поршневого двигуна - Google Patents

Abstract

Блок (1) циліндра містить циліндр (2) з розташованим в ньому поршнем (3) з віссю (4), правий і лівий шатуни (7, 8), правий і лівий кривошипи (13, 14) з осями (11, 12) відповідно, кожний з яких має зовнішню (15, 16) і внутрішню (20, 21) шийки, картер (19). При цьому правий і лівий кривошипи (13, 14) встановлені так, що між ними є змінний кут ((). Дві верхні головки (5, 6) правого (7) і лівого (8) шатунів розміщені суміжно на осі (4) поршня (3). Дві кривошипні головки (9, 10) відповідно правого (7) і лівого (8) шатунів розташовані на осях (11, 12) відповідних колін правого (13) і лівого (14) кривошипів. Зовнішні шийки (15, 16) з вихідними кінцями правого (13) і лівого (14) кривошипів спираються відповідно на правий (17) і лівий (18) підшипники зовнішніх опор картера (19). Внутрішні шийки (20, 21) правого (13) і лівого (14) кривошипів розташовані так, що внутрішня шийка (20) правого кривошипа (13) спирається на підшипник (22) центральної опори картера (19), а внутрішня шийка (21) лівого кривошипа (14) розташована в центральному отворі (23), виконаному у внутрішній шийці (20) правого кривошипа (13).

Description

Корисна модель належить до поршневих двигунів (наприклад, двигунів внутрішнього згоряння або парових двигунів), де використовують кривошипно-шатунний механізм.

Сучасні поршневі двигуни мають один або декілька блоків циліндра, кожний з яких має поршень, з'єднаний одним шатуном з кривошипом (колінвалом), наприклад, блок циліндра двигуна внутрішнього згоряння (1). В двигуні такі блоки працюють по відомій чотиритактній схемі (такти: всмоктування паливо-повітряної суміші, стиснення її, робочий хід і витиснення відпрацьованих газів) або по відомій двотактній схемі. Недоліком такого блока циліндра є те, що при робочому ході (фіг. 1), коли поршень є ведучою ланкою, в місці кінематичної пари поршень - шатун діє вертикальна сила Р, яка розкладається на дві складові: одна Рш, що діє вздовж шатуна і створює робочий крутний момент на кривошипі, який обертається в напрямку стрілки

А, і друга складова М, що направлена перпендикулярно стінці циліндра і при русі поршня створює силу тертя, яка діє в місці контакту поверхонь поршня і циліндра та направлена проти напрямку руху поршня. Ця сила Т, по-перше, зменшує вертикальну силу Р, і тим самим силу Рш, що створює робочий крутний момент на кривошипі, а найголовніше, в місці контакту поверхонь поршня і циліндра виникає тертя, яке зношує ці поверхні. В результаті зносу утворюється зазор між цими поверхнями, крізь який відбувається просочування газів, які діють на поршень і, як наслідок, має місце втрата потужності двигуна.

Слід зауважити, що аналогічна нормальна сила (не показано) діє на протилежному боці, при такті стиснення, коли ведучою ланкою є шатун. Але так як тиск на поршень при цьому значно менший, ніж при робочому ході, то зношення буде значно меншим і ним можна нехтувати.

Для уникнення утворення нормальної складової М, що викликає зношення поверхонь циліндра і поршня, відоме застосування крейцкопфів (див.(2І), наприклад, в парових двигунах.

Але це ускладнює конструкцію і збільшує її габарити, тому в двигунах внутрішнього згоряння не застосовується.

Задачею корисної моделі є подолання вищезазначеного недоліку.

Поставлена задача вирішується тим, що створюють блок циліндра, який містить циліндр з розташованим в ньому поршнем з віссю, правий і лівий шатуни, правий і лівий кривошипи з осями відповідно, кожний з яких має зовнішню і внутрішню шийки, картер, згідно з корисною моделлю, правий і лівий кривошипи встановлені так, що між ними є змінний кут; дві верхні

Зо головки правого і лівого шатунів розміщено суміжно на осі поршня, а дві кривошипні головки правого і лівого шатунів розташовані на осях відповідних колін правого і лівого кривошипів; зовнішні шийки правого і лівого кривошипів, які мають вихідні кінці, спираються відповідно на правий і лівий підшипники зовнішніх опор картера; внутрішні шийки правого і лівого кривошипів розташовані так, що внутрішня шийка правого кривошипа спирається на підшипник центральної опори картера, а внутрішня шийка лівого кривошипа розташована в центральному отворі, виконаному у внутрішній шийці правого кривошипа.

В одному з варіантів, згідно з корисною моделлю, додатково в картері встановлений вихідний вал, з'єднаний з вихідним кінцем зовнішньої шийки лівого кривошипа двома зубчастими шестернями, а з вихідним кінцем зовнішньої шийки правого кривошипа трьома зубчастими шестернями, причому одна з цих трьох шестерень є проміжною і вільно обертається на осі, яка закріплена на картері.

Корисна модель пояснюється кресленнями, де: на фіг. 1 показана схема сил, які діють на ланки у відомому блоці циліндра; на фіг. 2 схематично показаний блок циліндра, що пропонується, та схема сил, які діють на його ланки; на фіг. З схематично показаний переріз блока циліндра, що пропонується; на фіг. 4 - схема, що показує напрямки обертання зубчастих шестерень на вихідних кінцях зовнішніх шийок кривошипів і на вихідному валу.

Пропонований блок 1 циліндра (фіг. 2, 3) містить власне циліндр 2, в якому розташований поршень 3, на осі 4 якого суміжно розміщені верхні головки 5 і 6 відповідно правого і лівого шатунів 7 і 8. Кривошипні головки 9 і 10 відповідно правого шатуна 7 та лівого шатуна 8 розташовані на осях 11 та 12 колін відповідно правого кривошипа 13 та лівого кривошипа 14. Ці кривошипи встановлені (фіг. 2) так, що між ними при роботі є змінний кут а.

Зовнішні шийки 15 і 16 відповідно правого кривошипа 13 та лівого кривошипа 14 розташовані відповідно в правому 17 і лівому 18 підшипнику зовнішніх опір картера 19.

Внутрішні шийки 20 і 21 відповідно правого кривошипа 13 і лівого кривошипа 14 розташовані так, що внутрішня шийка 20 правого кривошипа 13 спирається на підшипник 22 центральної опори картера 19, а внутрішня шийка 21 лівого кривошипа 14 проходить в центральний отвір 23 у внутрішній шийці 20 правого кривошипа 13, використовуючи його як опірний підшипник.

При роботі вихідні кінці зовнішніх шийок 15 і 16 обертаються в різні боки (фіг. 2), тому можливо в нижній частині картера 19 (фіг. 3) встановити вихідний вал 24, який обертається тільки в один бік. Це забезпечується, завдяки відповідному кінематичному зв'язку вихідних кінців зовнішніх шийок 15 і 16 відповідно правого кривошипа 13 і лівого кривошипа 14 з вихідним валом 24. Цей кінематичний зв'язок створюється за допомогою двох правих зубчастих шестерень 25, 26, які встановлені на вихідному кінці зовнішньої шийки 15 і на вихідному валу 24 та з'єднані з проміжною шестірнею 27, яка вільно обертається на осі 28, що закріплена на картері 19, і двох лівих зубчастих шестерень 29, 30, які встановлені відповідно на вихідному кінці зовнішньої шийки 16 і на вихідному валу 24.

Робота пропонованого блока 1 циліндра, який є базовою частиною двигуна, відбувається наступним чином. Під час такту робочого ходу на поршень З (фіг. 2) діє тиск 31 газів від згоряння стисненої паливо-повітряної суміші, який забезпечує дію сили Р на верхні головки 5, 6 шатунів. Ця сила Р розкладається на дві складові Риї і Риг, які діють відповідно на правий і лівий шатуни 7 і 8. Ці сили Рші і Ршг діють симетрично і при цьому не виникає нормальної складової М (фіг. 1), а тому поверхні поршня і циліндра не піддаються дії сили тертя. Сили Рит і

Ршг в сумі практично дорівнюють складовій Рш і тому загальний крутний момент, що діє на вихідний вал 24, практично такий же як і в блоці циліндра, показаному на фіг. 1.

Далі рух поршня З передається на кривошипи 13, 14, які обертаються синхронно в різні боки (фіг. 2), тобто вихідні кінці зовнішніх шийок 15 та 16 обертаються в протилежних напрямках.

Далі обертання передається через зубчасті шестерні 25, 26, 27, 29, 30 (фіг. 3, 4) на вихідний вал 24, який, завдяки наявності проміжної шестірні 27, отримує обертання тільки в один бік.

Далі відбуваються рухи, які забезпечують традиційні такти витиснення відпрацьованих газів, всмоктування паливо-повітряної суміші і стиснення її. Ці рухи і потрібні для цього конструктивні елементи відомі і очевидні для фахівця в цій галузі і тому для спрощення даного опису не наводяться.

Слід зауважити, що пропонований блок циліндра може використовуватися без вихідного вала 24, коли застосовують два вихідні кінці зовнішніх шийок 15 та 16 як два вихідні вали.

Наприклад, для привода двох окремих помп, які працюють на два гідравлічних циліндри стріли великого будівельного екскаватора. Взагалі пропонований блок циліндра доцільно

Зо використовувати для потужних двигунів, коли замість двох традиційних блоків з циліндрами меншого діаметра застосовують один пропонований блок з циліндром більшого діаметра, площа якого дорівнює площі двох традиційних циліндрів, що забезпечить конструктивні умови для розташування в одному поршні двох головок шатунів.

Зрозуміло, що при конструюванні потужного двигуна можна послідовно встановлювати декілька пропонованих блоків, що є очевидним фахівцю в цій галузі.

Фахівцем в цій галузі можуть бути внесені конструктивні зміни, доповнення і т.п. в межах об'єму формули корисної моделі.

Джерела інформації: 1. М.М. Артоболевский, Теория механизмов и машин, стр. 218-225 (ІІ. Артоболевський,

Теорія механізмів і машин, стор. 218-225). 2. Крейцкопф. Вікіпедія.

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

   1. Блок (1) циліндра, що містить циліндр (2) з розташованим в ньому поршнем (3) з віссю (4), правий і лівий шатуни (7, 8), правий і лівий кривошипи (13, 14) з осями (11, 12) відповідно, кожний з яких має зовнішню (15, 16) і внутрішню (20, 21) шийки, картер (19), який відрізняється тим, що правий і лівий кривошипи (13, 14) встановлені так, що між ними є змінний кут (с), дві верхні головки (5, б) правого (7) і лівого (8) шатунів розміщені суміжно на осі (4) поршня (3), дві кривошипні головки (9, 10) відповідно правого (7) і лівого (8) шатунів розташовані на осях (11, 12) відповідних колін правого (13) і лівого (14) кривошипів, зовнішні шийки (15, 16) з вихідними кінцями правого (13) і лівого (14) кривошипів спираються відповідно на правий (17) і лівий (18) підшипники зовнішніх опор картера (19), а внутрішні шийки (20, 21) правого (13) і лівого (14) кривошипів розташовані так, що внутрішня шийка (20) правого кривошипа (13) спирається на підшипник (22) центральної опори картера (19), а внутрішня шийка (21) лівого кривошипа (14) розташована в центральному отворі (23), виконаному у внутрішній шийці (20) правого кривошипа (13).

   2. Блок за п. 1, який відрізняється тим, що додатково в картері (19) встановлений вихідний вал (24), з'єднаний з вихідним кінцем зовнішньої шийки (16) лівого кривошипа (14) двома бо зубчастими шестернями (29, 30), а з вихідним кінцем зовнішньої шийки (15) правого кривошипа

   (13) трьома зубчастими шестернями (25, 26, 27), причому одна (27) з цих трьох шестерень є проміжною і вільно обертається на осі (28), яка закріплена на картері (19). с ! я У З я -н-- Ей - З ї ! ; . с ша Я у хмар М :

   Фіг. 1 Я ч ши м ря ша во ! -1ї Шк і

   Фіг. 2 ко ЕЕ. і и й - ук як ль вк ж Як а -

   8. М. тя Я ї і і 7 б и щи по з--5И-и, за тн и ІВ ри ра | 7 вн и Б ц ран я Е і саше чи ша Не ми / МОЗОК м і чаш КЕ й шк 2 м й З р її 7 У вже й й - ж в скор ех пе Е У а 5 ке. ве (ріг. З : Її КИ я зе й я - сок й й уче не и и з ВІН В ні Ь ї я ня м м ее У Я око меж І; й а и Лич 1 Й ЗА ох ее я

   Фіг. 4