Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОРШНЕВАЯ МАШИНА
ПОРШНЕВАЯ МАШИНА

ПОРШНЕВАЯ МАШИНА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам с преобразованием возвратно-поступательного перемещения во вращательное и наоборот. Сущность изобретения: машина снабжена кривошипными валами, одни шипы которых закреплены в корпусе, другие в колесах внутреннего зацепления, установленных с возможностью поступательного движения по окружности и с возможностью взаимодействия с шестерней передаточного механизма и штоками поршней. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2044129
Класс(ы) патента: F01B9/04, F01B1/06, F02B75/32, F02B75/22
Номер заявки: 92002192/29
Дата подачи заявки: 26.10.1992
Дата публикации: 20.09.1995
Заявитель(и): Государственное предприятие "Ижевский механический завод"
Автор(ы): Чубуков А.А.
Патентообладатель(и): Государственное предприятие "Ижевский механический завод"
Описание изобретения: Изобретение относится к машиностроению, а именно к поршневым машинам для преобразования как вращательного движения любого направления в возвратно-поступательное, так и возвратно-поступательного во вращательное любого направления и может быть использовано в производстве двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, насосов, компрессоров и т.д.
Известна поршневая машина, содержащая корпус, поршень со штоком, прямой рабочий вал и зубчатый передаточный механизм двустороннего действия [1]
К недостаткам известной машины можно отнести наличие бокового давления в паре поршень-цилиндр и невозможность изменять отношение чисел двойных ходов поршня к соответствующему им числу оборотов рабочего вала 1:1.
Известен также поршневой мотор, содержащий корпус, радиально расположенные цилиндры и поршни со штоками, прямой рабочий вал и зубчатый передаточный механизм двустороннего действия [2]
Однако поршневой мотор при отсутствии жесткой связи штока поршня с колесом не может работать в режиме компрессора или насоса, сохраняет боковое давление в паре поршень-цилиндр, а движущееся поступательно по окружности колесо не уравновешено.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение возможности применения поршневой машины и достижение уравновешенности колеса, движущегося поступательно по окружности.
Для решения поставленной задачи поршневая машина, содержащая корпус, по меньшей мере один радиально расположенный цилиндр с поршнем и штоком, рабочий вал и передаточный механизм двустороннего действия, включающий шестерню, неподвижно установленную на рабочем валу, и колесо внутреннего зацепления, установленное в корпусе с возможностью поступательного движения по окружности, снабжена кривошипными валами с одной ступенью, установленными одними шипами в корпусе, а вторыми в колесе параллельно друг другу, причем колесо соединено со штоком поршня с возможностью возвратно-поступательного перемещения поперек его оси. В частности, задача решается тем, что поршневая машина снабжена по меньшей мере одним дополнительным цилиндром с поршнем и штоком и дополнительными кривошипными валами и колесом внутреннего зацепления, установленным на дополнительных параллельно расположенных кривошипных валах с возможностью поступательного движения по окружности и с возможностью взаимодействия с шестерней передаточного механизма и штоком дополнительного поршня, причем полюсы зацепления колес с шестерней расположены диаметрально противоположно.
Выполнение поршневой машины согласно предлагаемому техническому решению позволяет использовать ее как в режиме двигателя, так и в режиме компрессора, при наличии двух колес возможно увеличение числа поршней в два раза при уравновешенности движущихся поступательно по окружности масс, а возможность изменять отношение чисел двойных ходов поршня к соответствующему им числу оборотов рабочего вала в двигателях внутреннего сгорания при отношении 2:1 позволяет исключить приводы газораспределения и зажигания.
На фиг.1 изображена поршневая машина с тремя цилиндрами, поперечный разрез А-А на фиг.2; на фиг.2 то же, продольный разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.3 поршневая машина с шестью цилиндрами, поперечный разрез; на фиг.4 сечение В-В на фиг.3.
Поршневая машина содержит корпус 1, в полостях которого радиально к оси рабочего вала установлены поршни 3 со штоками 4. На свободных концах штоков 4 установлены, например, пальцы 5. Рабочий вал 2 с неподвижно закрепленной на нем цилиндрической шестерней 6 установлен в центральном отверстии диска зубчатого колеса внутреннего зацепления 7 и корпусе 1 с возможностью вращения в любую сторону относительно последнего. В корпусе 1 выполнены отверстия, в которые установлены неподвижные шипы кривошипов 8, а их подвижные шипы установлены в отверстия колеса 7, в результате чего колесо имеет возможность поступательного перемещения по окружности радиусом, равным эксцентриситету кривошипов, находясь в постоянном зацеплении с шестерней 6. На ободе колеса 7 дополнительно к отверстиям под кривошипы по числу цилиндров тангенциально их осям выполнены, например, пазы, в которые установлены концы пальцев 5. Вторые концы пальцев установлены в пазы 9 корпуса 1, расположенные радиально к оси рабочего вала 2 и параллельно осям поршней.
Для увеличения числа цилиндров в два раза в корпус 1 на независимых параллельных кривошипах 10 в плоскости, параллельной колесу 7, установлено второе колесо 11 (кривошипы 8, 10 и колеса 7, 11 одинаковы), полюс зацепления которого с шестерней 6 расположен в диаметрально противоположной точке от полюса зацепления колеса 7.
Поршневая машина в варианте трехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания, а это наиболее рациональное число цилиндров с точки зрения равномерного чередования фаз газораспределения, работает следующим образом.
За исходное положение примем положение деталей, изображенное на фиг.1, 2, а именно: колесо 7 занимает крайнее нижнее положение, при этом полюс его зацепления с шестерней 6 находится вверху, кривошипы 8 своими подвижными шипами повернуты вниз. Первый (верхний) поршень 3 со штоком 4 находится в нижней мертвой точке, второй (правый) смещен по фазе на 120о от первого, а третий (левый) на 240о и занимают промежуточное положение между мертвыми точками, ближе к верхним. При вращении прямого рабочего вала 2 с шестерней 6 от пускового момента или от момента инерции вращающихся частей машины например, по часовой стрелке колесо 7 на кривошипах 8 по теории зубчато-кривошипного механизма (Крайнов А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М. Машиностроение, 1987, с. 127) движется, не поворачиваясь вокруг своей оси, поступательно по окружности.
Вертикальная относительно оси каждого поршня составляющая этого движения тангенциально расположенными пазами колеса 7 через пальцы 5 передается на возвратно-поступательное перемещение штоков 4 с поршнями 3, а горизонтальная составляющая компенсируется скольжением пальцев 5 относительно образующих этих пазов. Пальцы 5, находясь одновременно своими вторыми концами в пазах 9 корпуса 1, своим взаимодействием с образующими пазов компенсируют силу трения от перемещения колеса 7 относительно пальцев и удерживают поршни со штоками от поворота вокруг собственных осей.
За счет вертикальной составляющей движения колеса 7 первый поршень начинает движение в направлении к верхней мертвой точке, второй завершает такое движение, а третий продолжает движение к своей нижней мертвой точке. Каждый из поршней достигает своих мертвых точек, когда вращающийся полюс зацепления зубчатой пары пересекает ось соответствующего поршня.
Под действием рабочих процессов в камерах сгорания (на чертежах не показаны) при выходе поршней из верхних мертвых точек на колесо 7 действует вращающий момент, под действием которого кривошипы 8 синхронно вращаются относительно осей своих неподвижных шипов против часовой стрелки, а колесо 7 движется поступательно по окружности также против часовой стрелки, вращая шестерню 6 с рабочим валом 2 по часовой стрелке.
Рабочий вал может вращаться в любую сторону в зависимости от направления действия пускового момента.
В остальном работа поршневой машины полностью соответствует работе машины на основе кривошипно-ползунного механизма.
Поступательное движение по окружности колеса 7 с динамической точки зрения можно охарактеризовать как вращение сосредоточенной массы в центре колеса вокруг оси вращения рабочего вала 2, что является источником дисбаланса всей машины. Учитывая, что центр колеса относительно оси рабочего вала всегда расположен с противоположной стороны от полюса зацепления зубчатой пары, работа поршневой машины со вторым колесом 11 с полюсом зацепления с шестерней 6 в диаметрально противоположной точке отличается своей уравновешенностью. Двигаясь поступательно по окружности в одну сторону и будучи смещенными по фазе на 180о, колеса 7,11 имеют равные по величине, но противоположно направленные мгновенные скорости, уравновешивая друг друга. Наличие второго колеса 11 на независимых кривошипах 10 позволяет увеличить число цилиндров в два раза.
Формула изобретения: 1. ПОРШНЕВАЯ МАШИНА, содержащая корпус, по меньшей мере один радиально расположенный цилиндр с поршнем и штоком, рабочий вал и передаточный механизм двустороннего действия, включающий шестерню, неподвижно установленную на рабочем валу, и колесо внутреннего зацепления, установленное в корпусе с возможностью поступательного движения по окружности, отличающаяся тем, что она снабжена кривошипными валами с одной ступенью, установленными одними шипами в корпусе, а вторыми в колесе параллельно друг другу, причем колесо соединено со штоком поршня с возможностью возвратно-поступательного перемещения перпендикулярно его оси.
2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена по меньшей мере одним дополнительным цилиндром с поршнем и штоком и дополнительными кривошипными валами и колесом внутреннего зацепления, установленным на параллельно расположенных дополнительных кривошипных валах с возможностью поступательного движения по окружности и с возможностью взаимодействия с шестерней передаточного механизма и штоком дополнительного поршня, причем полюсы зацепления колес с шестерней диаметрально противоположно расположены.