RU2194163C1

RU2194163C1 - Adjustable displacement piston machine

Info

Publication number: RU2194163C1
Application number: RU2001117114A
Authority: RU
Inventors: В.Г. Сидоров; Б.В. Пылаев; А.В. Богатырев
Original assignee: Сидоров Виктор Григорьевич; Пылаев Борис Васильевич; Богатырев Александр Венедиктович
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2002-12-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: invention is designed for use in internal combustion engines, positive displacement hydraulic machines and compressors. Piston machine has housing, control mechanism and cylinders with pistons. They are coupled with each piston by lever, piston and lever connecting rods. It has single-throw crankshaft coupled by lever connected rod with positively displaced joint. Extreme joint of lever is connected with piston connecting rod. Middle joint is made for positive displacement along lever by means of control mechanism. Vibrating shaft installed in housing bearings carries lever and rockers. Control, mechanism is provided with nut on positively displacement joint and screw arranged along lever for rotation relative to lever and forming screw pair with nut. Worm pair has worm wheel secured on screw and worm of zero entry installed coaxially with vibrating shaft for movement in axial direction with possibility of positive axial displacement under action of hydraulic cylinder. EFFECT: enlarged operating capabilities. 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, объемных гидромашинах и компрессорах. The invention relates to mechanical engineering and can be used in internal combustion engines, volumetric hydraulic machines and compressors.

Известна поршневая машина с регулируемым вытесняемым объемом при работающей машине, что существенно улучшает ее эксплутационные характеристики. В известных устройствах это достигается введением рычага с рычажным шатуном в кинематическую связь поршневого шатуна с коленчатым валом, при этом рычаг выполнен с принудительно изменяемыми плечами механизмом регулирования, что позволяет изменять ход поршня и, следовательно, вытесняемый объем (US 5335632 А, 09.08.1994). Known piston machine with adjustable displaced volume when the machine is running, which significantly improves its operational characteristics. In known devices, this is achieved by introducing a lever with a connecting rod into the kinematic connection of the piston connecting rod with the crankshaft, and the lever is made with forcibly changed shoulders by a control mechanism that allows you to change the piston stroke and, therefore, the displaced volume (US 5335632 A, 08/09/1994) .

Известна поршневая машина с регулируемым вытесняемым объемом, содержащая корпус, механизм регулирования, цилиндры с поршнями, кинематически связанный с каждым поршнем посредством рычага, поршневого и рычажного шатунов одноколенный коленчатый вал, связанный рычажным шатуном с принудительно перемещаемым шарниром, при этом крайний шарнир рычага соединен с поршневым шатуном, средний выполнен принудительно перемещаемым вдоль рычага механизмом регулирования, колебательный вал установлен в подшипниках корпуса, и на нем закреплен рычаг и коромысла (см. DE 3521626 A1, 18.12.1986). Known piston machine with adjustable displaced volume, comprising a housing, a control mechanism, cylinders with pistons, kinematically connected to each piston by means of a lever, piston and lever rods, a single-crankshaft connected by a lever rod with a forced hinge, while the extreme hinge of the lever is connected to the piston connecting rod, the middle is made by a control mechanism forcibly moved along the lever, the oscillating shaft is installed in the bearings of the housing, and the lever is fixed to it and Oromys (see DE 3521626 A1, 12/18/1986).

Задачей, поставленной в настоящем изобретении, является расширение эксплутационной характеристики. The objective of the present invention is to expand operational performance.

Эта задача достигается тем, что механизм регулирования снабжен гайкой на принудительно перемещаемом шарнире и винтом, установленным с гайкой в винтовую пару, а также червячной парой с закрепленным на винте червячным колесом и с нулевым заходом червяком, установленным соосно с колебательным валом, подвижно в осевом относительно него направлении, с возможностью принудительного осевого перемещения, например гидроцилиндром. This task is achieved in that the control mechanism is equipped with a nut on a forcibly moved hinge and a screw installed with a nut in a screw pair, as well as a worm pair with a worm wheel fixed to the screw and with a zero entry of the worm mounted coaxially with the oscillating shaft, axially movable direction, with the possibility of forced axial movement, such as a hydraulic cylinder.

На фиг.1 изображена схема поршневой машины; на фиг.2 - механизм регулирования; на фиг. 3 - разрез А-А фиг.2; на фиг.4 и на фиг.5 - кинематические схемы. Figure 1 shows a diagram of a piston machine; figure 2 - regulatory mechanism; in FIG. 3 - section aa of figure 2; figure 4 and figure 5 is a kinematic diagram.

Машина содержит корпус 1, цилиндры 2 с поршнями 3, установленные в подшипниках корпуса одноколенный коленчатый вал 4 и колебательный вал 5, с закрепленными на нем рычагом 6 и коромыслами 7. Каждое коромысло связано с поршнем посредством поршневого шатуна 8. На рычаге смонтирован принудительно перемещаемый механизм регулирования шарнира 9, связанный с одноколенным коленчатым валом рычажным шатуном 10, образуя с этим шатуном вращательную, а с рычагом - поступательную пары. Механизм регулирования включает в себя смонтированный на рычаге с возможностью вращения винт 11 с закрепленным червячным колесом 12, которое сцеплено с червяком 13, установленным подвижно в осевом направлении внутри колебательного вала, а на подвижном шарнире нарезана гайка 14, образующая пару винт-гайка с винтом 11. Червяк 13 выполнен с нулевым заходом на штоке 15 гидроцилиндра 16; 17 - поршень гидроцилиндра, 18 и 19 - подводящие рабочую жидкость патрубки. The machine comprises a housing 1, cylinders 2 with pistons 3, a single-crankshaft 4 and an oscillating shaft 5 installed in the bearings of the housing, with a lever 6 and rocker arms fixed to it 7. Each rocker is connected to the piston by means of a piston rod 8. A forcedly movable mechanism is mounted on the lever regulation of the hinge 9, connected with a single-crankshaft by a connecting rod 10, forming with this connecting rod a rotary, and with a lever - translational pair. The control mechanism includes a rotary screw 11 mounted on a lever with a fixed worm wheel 12, which is engaged with a worm 13 mounted axially movably inside the oscillating shaft, and a nut 14 is cut on a movable hinge, forming a screw-nut pair with screw 11 The worm 13 is made with zero entry on the rod 15 of the hydraulic cylinder 16; 17 - the piston of the hydraulic cylinder, 18 and 19 - nozzles supplying the working fluid.

Работа поршневой машины рассмотрена на примере использования ее в качестве двигателя внутреннего сгорания. The operation of the piston machine is considered on the example of its use as an internal combustion engine.

Поршень 17 гидроцилиндра перемещается в конкретное положение системой управления двигателем (не показана), при этом червяк поворачивает червячное колесо с винтом, который перемещает подвижный шарнир, позицируя его относительно рычага, х - регулируемое плечо рычага. При движении поршней их линейное перемещение преобразуется в колебательное движение колебательного вала и посредством рычага в однонаправленное вращение одноколенного коленчатого вала, с которого снимается полезная мощность. Вытесняемый объем цилиндра V - объем между верхней и нижней мертвыми точками (в.м.т. и н.м.т.), а также объем камеры сгорания V_кс зависит от х. На фиг.4 и 5 пунктирной и штрихпунктирной линиями показаны положения механизма соответственно для в.м. т. и н.м.т. При x₁<x₂ имеем V₁>V₂, V_кс1<V_кс2.The piston 17 of the hydraulic cylinder is moved to a specific position by the engine control system (not shown), while the worm rotates the worm wheel with a screw that moves the movable hinge, positioning it relative to the lever, x is the adjustable lever arm. When the pistons move, their linear movement is converted into an oscillatory motion of the oscillating shaft and, by means of a lever, into unidirectional rotation of the one-cranked crankshaft, from which the useful power is removed. The displaced volume of the cylinder V is the volume between the upper and lower dead points (bmw and bwm), as well as the volume of the combustion chamber V _kc depends on x. Figures 4 and 5 by dotted and dash-dotted lines show the positions of the mechanism, respectively, for VM T. and N.M.T. For x ₁ <x ₂ we have V ₁ > V ₂ , V _ks1 <V _ks2 .

Таким образом, описываемое устройство значительно расширяет эксплутационные характеристики двигателя, с одновременным упрощением и удешевлением конструкции по сравнению с аналогами. Применение червяка с нулевым заходом позволяет применить червячную пару по функциональному назначению как пару шестерня-рейка, но при этом имеет место возможность свободного поворота червяка относительно червячного колеса при поворотах колебательного вала. Thus, the described device significantly expands the operational characteristics of the engine, while at the same time simplifying and cheapening the design in comparison with analogues. The use of a worm with zero entry allows the worm pair to be used for its intended purpose as a gear-rack pair, but at the same time there is the possibility of a free rotation of the worm relative to the worm wheel when the oscillating shaft rotates.

Claims

A piston machine with an adjustable displaced volume, comprising a housing, a control mechanism, cylinders with pistons, kinematically connected to each piston by a lever, a piston and lever rods, a single-crankshaft connected by a lever rod with a forced hinge, while the extreme hinge of the lever is connected to the piston rod , the middle is made by a control mechanism forcibly moved along the lever, the oscillating shaft is installed in the bearings of the housing and the lever and rocker arms are fixed on it, characterized in that the control mechanism is equipped with a nut on a forcibly movable hinge and a screw mounted along the lever with the possibility of rotation relative to it and forming a screw pair with the nut, as well as a worm pair with a worm wheel mounted on the screw and with a zero entry of the worm mounted coaxially with the oscillatory a shaft, movable in an axial direction relative to it, with the possibility of forced axial movement, for example by a hydraulic cylinder.