RU209665U1 - Volumetric piston machine - Google Patents
Volumetric piston machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU209665U1 RU209665U1 RU2021132328U RU2021132328U RU209665U1 RU 209665 U1 RU209665 U1 RU 209665U1 RU 2021132328 U RU2021132328 U RU 2021132328U RU 2021132328 U RU2021132328 U RU 2021132328U RU 209665 U1 RU209665 U1 RU 209665U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crankshaft
- connecting rod
- pistons
- horizontal axis
- axis
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B31/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01B31/14—Changing of compression ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B7/00—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders
- F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
- F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
- F01B7/06—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft using only connecting-rods for conversion of reciprocatory into rotary motion or vice versa
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
- F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть применена в двигателях внутреннего и внешнего сгорания, компрессорах, расширительных машинах, в малонагруженных двигателях специальных схем для особых целей.Задачей полезной модели является повышение технико-экономической эффективности объемных поршневых машин.Указанные технические результаты достигаются за счет того, что приближенно-прямолинейное движение штоков, сочлененных с поршнями, и их минимальное угловое отклонение от оси цилиндра обеспечиваются механизмом со строго-определенными геометрическими соотношениями, такими как: координаты горизонтальной оси качания коромысла относительно горизонтальной оси коленчатого вала, расстояние между горизонтальной осью коленчатого вала и осью цилиндра, расстояние между центрами шарниров шатуна и величины углов между отрезками, связывающими центры шарниров шатуна, длина коромысла.Изменение хода поршней, а, следовательно, степени сжатия и расширения, обеспечивается эксцентриковым валом, соединенным с коромыслом. Изменение углового положения эксцентрикового вала производится специальным механизмом.За счет того, что штоки сочленяются с поршнями и шатуном шарнирно, исключается возможность заклинивания механизма.Увеличение коэффициента полезного действия объемных поршневых машин достигается за счет того, что преобразование внутренней энергии рабочего тела в механическую энергию (рабочий ход), будет осуществляться в течение 240° угла поворота коленчатого вала, т.е. будет осуществляться рабочий цикл с продолженным расширением рабочего тела.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be applied in internal and external combustion engines, compressors, expansion machines, in lightly loaded engines of special schemes for special purposes. The objective of the utility model is to increase the technical and economic efficiency of volumetric reciprocating machines. the fact that the approximately rectilinear movement of the rods articulated with the pistons and their minimum angular deviation from the cylinder axis are provided by a mechanism with strictly defined geometric relationships, such as: the coordinates of the horizontal axis of the rocker arm relative to the horizontal axis of the crankshaft, the distance between the horizontal axis of the crankshaft and the axis of the cylinder, the distance between the centers of the hinges of the connecting rod and the angles between the segments connecting the centers of the hinges of the connecting rod, the length of the rocker. scarlet connected to the rocker. The change in the angular position of the eccentric shaft is carried out by a special mechanism. Due to the fact that the rods are articulated with the pistons and the connecting rod, the possibility of jamming of the mechanism is excluded. stroke) will be carried out within 240° of the angle of rotation of the crankshaft, i.e. the working cycle will be carried out with the continued expansion of the working body.
Description
Полезная модель относится к области машиностроения и может быть применена в двигателях внутреннего и внешнего сгорания, компрессорах, расширительных машинах, в малонагруженных двигателях специальных схем для особых целей.The utility model relates to the field of mechanical engineering and can be used in internal and external combustion engines, compressors, expansion machines, in lightly loaded engines of special schemes for special purposes.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является объемная поршневая машина [Авторское свидетельство 323562, заявлено 02.1.1968 (№ 1207314/24-6, опубликовано 10.XII.1971, УДК 621.431.7(088.8)], включающая неподвижный цилиндр, в котором установлены два поршня, жестко соединенные между собой штоком. Для сочленения штока с коленчатым валом применен механизм Чебышева, образованный коленом вала, качающимся коромыслом и шатуном, представляющим собой равнобедренный треугольник, в вершинах которого закреплены шарниры. К одному из шарниров присоединен шток, ко второму - коромысло, к третьему - колено вала.Of the known technical solutions, the closest in technical essence is a volumetric piston machine [Author's certificate 323562, declared 02.1.1968 (No. in which two pistons are installed, rigidly connected to each other by a rod.To articulate the rod with the crankshaft, the Chebyshev mechanism is used, formed by a shaft knee, a rocker arm and a connecting rod, which is an isosceles triangle, at the tops of which hinges are fixed. A rod is attached to one of the hinges, to the second - the rocker, to the third - the knee of the shaft.
Существенными недостатками прототипа являются:Significant disadvantages of the prototype are:
а) Жесткое сочленение штока с поршнями, что при наличии приближенно-прямолинейного движения штока и неизбежного наличия при этом воздействия боковых усилий на поршень со стороны шатуна, а также в совокупном влиянии всех сил, действующих в механизме, приведет к заклиниванию механизма;a) Rigid articulation of the rod with the pistons, which, in the presence of an approximately rectilinear movement of the rod and the inevitable presence of lateral forces on the piston from the connecting rod, as well as the combined effect of all forces acting in the mechanism, will lead to jamming of the mechanism;
б) Не определены конкретные геометрические соотношения механизма (такие как: координаты горизонтальной оси качания коромысла относительно горизонтальной оси коленчатого вала, расстояние между горизонтальной осью коленчатого вала и осью цилиндра, расстояние между центрами шарниров шатуна и величины углов между отрезками, связывающими центры шарниров шатуна, длина коромысла), обеспечивающие минимально - возможное отклонение траектории движения штока, сочлененного с поршнями, от прямой линии, а также его минимальное угловое отклонение относительно оси цилиндра (фиг. 1);b) Specific geometric ratios of the mechanism are not defined (such as: the coordinates of the horizontal axis of the rocker arm relative to the horizontal axis of the crankshaft, the distance between the horizontal axis of the crankshaft and the axis of the cylinder, the distance between the centers of the connecting rod hinges and the angles between the segments connecting the centers of the hinges of the connecting rod, length rocker arms), providing the minimum possible deviation of the trajectory of the rod, articulated with the pistons, from a straight line, as well as its minimum angular deviation relative to the axis of the cylinder (Fig. 1);
в) Отсутствует свойство механизма изменять ход поршней, что отрицательным образом сказывается на улучшении технико-экономической эффективности объемных поршневых машин.c) There is no property of the mechanism to change the stroke of the pistons, which negatively affects the improvement of the technical and economic efficiency of volumetric piston machines.
Задачей полезной модели является повышение технико-экономической эффективности объемных поршневых машин. Использование предлагаемой полезной модели позволяет получить ряд положительных технических результатов, а именно:The objective of the utility model is to improve the technical and economic efficiency of volumetric reciprocating machines. The use of the proposed utility model allows to obtain a number of positive technical results, namely:
- увеличение сроков до капитального ремонта, надежности и долговечности объемных поршневых машин;- increasing the time to overhaul, reliability and durability of volumetric reciprocating machines;
- снижение расходов на эксплуатацию;- reduction of operating costs;
- возможность изменять в требуемом диапазоне частоты вращения коленчатого вала ход поршней, что, в свою очередь, позволит изменять степень сжатия и расширения;- the ability to change the stroke of the pistons in the required range of the crankshaft speed, which, in turn, will allow you to change the degree of compression and expansion;
- увеличение коэффициента полезного действия объемных поршневых машин в сравнении с машинами, в которых применяется механизм- прототип;- an increase in the efficiency of volumetric piston machines in comparison with machines in which a prototype mechanism is used;
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что приближенно-прямолинейное движение двух отдельных штоков, каждый из которых шарнирно сочленен с соответствующим поршнем, и их минимальное угловое отклонение от оси цилиндра обеспечиваются механизмом со строго-определенными геометрическими соотношениями, такими как: координаты горизонтальной оси качания коромысла относительно горизонтальной оси коленчатого вала, расстояние между горизонтальной осью коленчатого вала и осью цилиндра, геометрическими соотношениями равнобедренного треугольника, образующего шатун (расстояние между центрами шарниров шатуна и величины углов между отрезками, связывающими центры шарниров шатуна), длина коромысла.The indicated technical results are achieved due to the fact that the approximately rectilinear movement of two separate rods, each of which is articulated with the corresponding piston, and their minimum angular deviation from the cylinder axis are provided by a mechanism with strictly defined geometric relationships, such as: the coordinates of the horizontal swing axis rocker arms relative to the horizontal axis of the crankshaft, the distance between the horizontal axis of the crankshaft and the axis of the cylinder, the geometric ratios of the isosceles triangle forming the connecting rod (the distance between the centers of the connecting rod hinges and the angles between the segments connecting the centers of the hinges of the connecting rod), the length of the rocker arm.
Изменение хода поршней, а, следовательно, степени сжатия и расширения, обеспечивается эксцентриковым валом, соединенным с коромыслом. Изменение углового положения эксцентрикового вала производится специальным механизмом.The change in the stroke of the pistons, and, consequently, the degree of compression and expansion, is provided by an eccentric shaft connected to the rocker arm. The change in the angular position of the eccentric shaft is made by a special mechanism.
Увеличение коэффициента полезного действия объемных поршневых машин достигается за счет того, что преобразование внутренней энергии рабочего тела в механическую энергию (рабочий ход), будет осуществляться в течение 240° угла поворота коленчатого вала, т.е. будет осуществляться рабочий цикл с продолженным расширением рабочего тела. Этому способствует качество механизма Чебышева, а также представленные строго определенные геометрические соотношения, которым механизм должен соответствовать.An increase in the efficiency of volumetric piston machines is achieved due to the fact that the conversion of the internal energy of the working fluid into mechanical energy (working stroke) will be carried out within 240 ° of the crankshaft rotation angle, i.e. the working cycle will be carried out with the continued expansion of the working body. This is facilitated by the quality of the Chebyshev mechanism, as well as the strictly defined geometric relationships presented, which the mechanism must comply with.
Полезная модель поясняется нижеследующим описанием и прилагаемыми схемами, где на фиг. 1 - структурная схема механизма, на фиг. 2 - схема работы механизма при изменении хода поршней, фиг. 3 - чередование тактов в зависимости от угла поворота коленчатого вала, применительно к двигателю внутреннего сгорания.The utility model is illustrated by the following description and the accompanying diagrams, where in Fig. 1 is a block diagram of the mechanism, in Fig. 2 is a diagram of the operation of the mechanism when the stroke of the pistons changes, fig. 3 - alternation of cycles depending on the angle of rotation of the crankshaft, as applied to an internal combustion engine.
В структурной схеме (см. фиг. 1) приняты следующие обозначения:In the block diagram (see Fig. 1) the following designations are accepted:
r - радиус кривошипа коленчатого вала 5;r is the crank radius of the
S - ход поршня;S - piston stroke;
L - длина коромысла;L is the length of the rocker;
D - расстояние от горизонтальной оси коленчатого вала 8 до горизонтальной оси качания коромысла 9 в горизонтальной плоскости;D is the distance from the horizontal axis of the
Е - расстояние от горизонтальной оси коленчатого вала 8 до горизонтальной оси качания коромысла 9 в вертикальной плоскости;E is the distance from the horizontal axis of the
e - эксцентриситет (расстояние от горизонтальной оси качания коромысла 9 до горизонтальной оси эксцентрикового вала 10);e - eccentricity (distance from the horizontal swing axis of the
А, В, С - обозначение сторон равнобедренного треугольника, образующего шатун 4 (где В=С);A, B, C - designation of the sides of an isosceles triangle forming a connecting rod 4 (where B=C);
M - расстояние между горизонтальной осью коленчатого вала 8 и осью цилиндра 11 (дезаксаж).M is the distance between the horizontal axis of the
Для обеспечения приближенно-прямолинейного возвратно-поступательного движения штоков и их минимального углового отклонения от оси цилиндра механизм должен иметь следующие геометрические соотношения:To ensure approximately rectilinear reciprocating motion of the rods and their minimum angular deviation from the cylinder axis, the mechanism must have the following geometric relationships:
S=3,5 r;S=3.5r;
A=3,5 r;A=3.5r;
B=C=2 r;B=C=2r;
R=L=2 r;R=L=2r;
D= r;D=r;
E=2 rE=2r
С целью изменения хода поршней механизм содержит эксцентриковый вал 7 соединенный шарнирно с коромыслом 6.In order to change the stroke of the pistons, the mechanism contains an
Работа предложенной в полезной модели объемной поршневой машины, применительно к двигателю внутреннего сгорания, происходит следующим образом. На тактах впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска при движении поршней 2, каждый из которых шарнирно сочленен со штоками 3, в цилиндре 1 кинематика механизма изменяется таким образом, что коромысло 6 обеспечивает удержание шарнирного сочленения шатуна 4 со штоками 3 на приближенно-прямолинейной траектории, концентричной оси цилиндра 11, т.е. обеспечивается минимальное отклонение траектории шарнирного сочленения шатуна 4 со штоками 3 от прямой линии. Также обеспечивается минимальное угловое отклонение осей штоков 3 от оси цилиндра 11. За счет того, что штоки 3 сочленяется с поршнями 2 и шатуном 4 шарнирно, исключается возможность заклинивания механизма. При этом полный ход поршней 2 (от крайнего верхнего до крайнего нижнего положения) обеспечивается за угол поворота коленчатого вала равный 240°, что позволяет осуществлять продолженное расширение рабочего тела и значительно более эффективный такт рабочего хода.The work of the volumetric piston machine proposed in the utility model, as applied to an internal combustion engine, is as follows. On the intake, compression, stroke and exhaust strokes during the movement of the
На фиг. 3 представлена продолжительность рабочего хода, применительно к двигателю внутреннего сгорания, выраженная в углах поворота коленчатого вала.In FIG. 3 shows the duration of the stroke, in relation to the internal combustion engine, expressed in the angles of rotation of the crankshaft.
Изменение хода поршней происходит следующим образом. При повороте эксцентрикового вала 7 (см. фиг. 1) с эксцентриситетом е на определенный угол изменяется положение оси качания коромысла 9, что, в свою очередь, приводит к изменению кинематики шатуна 4, штоков 3 и поршней 2 (см. фиг. 2). При этом изменяется ход ΔS поршней 2 (в сравнении с начальным положением). На фиг. 2 показаны положения звеньев механизма в начальном положении и в положении при изменении хода поршней. При этом изменение хода поршней позволяет изменять степень сжатия и расширения и осуществлять более эффективный термодинамический цикл с продолженным расширением рабочего тела.The change in piston stroke occurs as follows. When the
Предложенная в полезной модели объемная поршневая машина с конструкцией механизма для преобразования возвратно - поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала с возможностью изменения хода поршней позволяет повысить технико-экономическую эффективность объемных поршневых машин.The volumetric piston machine proposed in the utility model with the design of the mechanism for converting the reciprocating movement of the piston into the rotational movement of the crankshaft with the possibility of changing the stroke of the pistons makes it possible to increase the technical and economic efficiency of volumetric piston machines.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021132328U RU209665U1 (en) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | Volumetric piston machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021132328U RU209665U1 (en) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | Volumetric piston machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU209665U1 true RU209665U1 (en) | 2022-03-17 |
Family
ID=80737711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021132328U RU209665U1 (en) | 2021-11-08 | 2021-11-08 | Volumetric piston machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU209665U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR414767A (en) * | 1910-04-13 | 1910-09-10 | John Henry Hamilton | Improvements to internal combustion engines |
US2909164A (en) * | 1955-07-01 | 1959-10-20 | Arnold E Biermann | Multi-cylinder internal combustion engines |
RU2028477C1 (en) * | 1989-11-21 | 1995-02-09 | Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Piston machine |
US5595146A (en) * | 1994-10-18 | 1997-01-21 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft | Combustion engine having a variable compression ratio |
RU2256085C2 (en) * | 2000-08-08 | 2005-07-10 | Даймлеркрайслер Аг | Internal combustion piston engine with variable compression ratio |
-
2021
- 2021-11-08 RU RU2021132328U patent/RU209665U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR414767A (en) * | 1910-04-13 | 1910-09-10 | John Henry Hamilton | Improvements to internal combustion engines |
US2909164A (en) * | 1955-07-01 | 1959-10-20 | Arnold E Biermann | Multi-cylinder internal combustion engines |
RU2028477C1 (en) * | 1989-11-21 | 1995-02-09 | Научно-Исследовательский Институт Автоматики И Электромеханики При Томском Институте Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Piston machine |
US5595146A (en) * | 1994-10-18 | 1997-01-21 | Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft | Combustion engine having a variable compression ratio |
RU2256085C2 (en) * | 2000-08-08 | 2005-07-10 | Даймлеркрайслер Аг | Internal combustion piston engine with variable compression ratio |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7552707B2 (en) | Efficiencies for cam-drive piston engines or machines | |
US20110146601A1 (en) | Self-Aspirated Reciprocating Internal Combustion Engine | |
US4011842A (en) | Piston machine | |
US6976467B2 (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
US20010017122A1 (en) | Internal-combustion engine with improved reciprocating action | |
RU95115545A (en) | Crank system for converting reciprocating linear motion into rotational motion, suitable in particular for reciprocating endothermic motors | |
US4301695A (en) | Reciprocating piston machine | |
RU209665U1 (en) | Volumetric piston machine | |
US8960150B2 (en) | Piston arrangement and engine | |
CN110185539A (en) | A kind of double cylinder IC engine | |
RU226062U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU2784514C1 (en) | Two-stroke reciprocating internal combustion engine with variable compression and expansion ratios | |
RU2776460C1 (en) | Two-stroke piston internal combustion engine | |
RU2704510C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2744797C1 (en) | Two-stroke two-piston internal combustion engine | |
RU49911U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION PISTON FUEL FOUR STROKE | |
RU2800201C1 (en) | Two-stroke piston internal combustion engine | |
RU60140U1 (en) | CRANK MECHANISM | |
RU2035603C1 (en) | Internal combustion engine | |
RU2221925C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU192253U1 (en) | Four-stroke ball six-section internal combustion engine | |
CN104481680A (en) | Double-cylinder two-stroke cylinder engine | |
RU45473U1 (en) | ICE TRANSMISSION MECHANISM | |
RU2177556C2 (en) | Internal combustion engine | |
RU2085791C1 (en) | Opposite crank-slider mechanism |