RU2272194C1

RU2272194C1 - Device for balancing rectilinear reciprocation of power plant

Info

Publication number: RU2272194C1
Application number: RU2004129560/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Шаров (RU); Сергей Александрович Шаров
Original assignee: Сергей Александрович Шаров
Priority date: 2004-10-08
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-03-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: device comprises mechanism of carrying the reciprocation of the power plant and balancer. The carrying mechanism is made of a rod with double-action piston. The double-action piston is mounted in the oil chamber and rigidly connected with the working rods of the power plant. The balancer is made of cylindrical bushing set on the side surface of the double-action piston of the carrying mechanism. The balancer is also in a contact with the inner surface of the oil chamber for permitting rectilinear reciprocation under the action of the oil pressure in the direction opposite to that of the rod of the carrying mechanism.

EFFECT: simplified structure and enhanced reliability.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания механизмов, например, двигателя внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering and can be used to balance mechanisms, for example, an internal combustion engine.

Известно устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений, например, поршня двигателя внутреннего сгорания, выполненное в виде прилива на коленвале двигателя, движущегося в направлении, противоположном направлению движения поршня. При этом, если поршень движется прямолинейно, то противовес - по кривой траектории и создает дополнительные неуравновешенные силы инерции и вибрацию (А.В.Раннев. «Двигатели внутреннего сгорания строительных и дорожных машин», Москва, «Высшая школа», 1986 г., стр.14-16, рис.4).A device for balancing rectilinear reciprocating movements, for example, a piston of an internal combustion engine, is made in the form of a tide on the crankshaft of an engine moving in the direction opposite to the direction of movement of the piston. Moreover, if the piston moves in a straight line, then the counterweight moves along a curved path and creates additional unbalanced inertia forces and vibration (A.V. Rannev. “Internal combustion engines of construction and road machines”, Moscow, Vysshaya Shkola, 1986, pg. 14-16, Fig. 4).

Известно устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений поршней двигателя, выполненное в виде дополнительного вала для уравновешивания моментов сил инерции с помощью вращающихся в противоположные стороны противовесов (балансиров) на коленчатом и уравновешивающем валах.A device for balancing the linear reciprocating movements of the pistons of the engine, made in the form of an additional shaft to balance the moments of inertia using rotating counterweights (balancers) on the crankshaft and balancing shafts.

Это устройство сложно по конструкции, требует увеличения габаритов устройства установки дополнительных узлов, создающих дополнительные силы трения, снижающие КПД устройства (Ю.Мацкерле. «Современный экономичный автомобиль», Москва, «Машиностроение», 1987 г., стр.215, рис.99).This device is complex in design, requires an increase in the dimensions of the device for installing additional units that create additional friction forces that reduce the efficiency of the device (J. Matskerle. "Modern economical car", Moscow, "Engineering", 1987, p. 215, Fig. 99 )

Известно устройство для балансировки двигателя внутреннего сгорания путем подбора суммы масс поршней шатунов, лежащих в одной плоскости, проходящей через кривошипы коленчатого вала, равной сумме масс соответственно поршней и шатунов, лежащих в каждой из плоскостей, проходящей через кривошипы коленчатого вала (Авт.св. №1527430, М.кл. 4 F 16 F 15/22, опубл. 07.12.89, Бюл. №45).A device is known for balancing an internal combustion engine by selecting the sum of the masses of the pistons of the connecting rods lying in one plane passing through the cranks of the crankshaft equal to the sum of the masses of the pistons and connecting rods lying in each of the planes passing through the cranks of the crankshaft (Aut. St. No. 1527430, M.C. 4 F 16 F 15/22, publ. 07.12.89, Bull. No. 45).

Известно наиболее близкое к предложенному устройство для балансировки поршневой машины, например, двигателя, содержащее кривошипно-шатунный механизм восприятия возвратно-поступательного движения поршня и преобразования его во вращательное и балансир.Known closest to the proposed device for balancing a piston machine, for example, an engine, containing a crank mechanism for sensing the reciprocating movement of the piston and converting it into a rotary and balancer.

Балансир выполнен в виде массивного кольца с массой, большей возвратно-поступательно движущихся масс поршневой группы. Кольцо надето на наружную цилиндрическую поверхность юбки цилиндра. На шейке кольца надеты верхние головки шатунов балансира, а нижние их головки установлены на шейках коленчатого вала, смещенных на 180° относительно шейки поршневого шатуна.The balancer is made in the form of a massive ring with a mass greater than the reciprocating moving masses of the piston group. The ring is worn on the outer cylindrical surface of the cylinder skirt. The upper heads of the balancer rods are put on the neck of the ring, and their lower heads are mounted on the necks of the crankshaft displaced 180 ° relative to the neck of the piston rod.

При перемещении поршня движение передается на шатун и шатунную шейку, производя поворот кривошипа, вызывая движение шатунов, приводя в поступательное движение балансир, движущийся в противофазе с поршнем (Авт.св. 1439327, М.кл. 4 F 16 F 15/26, опубл. 23.11.88, Бюл. №43, Прототип).When moving the piston, the movement is transmitted to the connecting rod and connecting rod journal, making a crank rotation, causing the connecting rods to move, translating into motion a balancer moving in antiphase with the piston (Aut. St. 1439327, M.cl. 4 F 16 F 15/26, publ. 23.11.88, Bull. No. 43, Prototype).

В этом устройстве передача усилия для перемещения балансира осуществляется шатунами, а т.к. сила, передаваемая шатунами, в основном несоосна с направлением движения балансира, это приводит к механическим потерям, нагреву и износу и снижает надежность работы. Использование шатунно-коленчатого механизма усложняет конструкцию, увеличивает затраты на изготовление усложненного коленвала, шатунов, шатунных вкладышей и крепежных пальцев для балансира.In this device, the transmission of force to move the balancer is carried out by connecting rods, and since the force transmitted by the connecting rods is mainly misaligned with the direction of movement of the balancer, this leads to mechanical losses, heating and wear and reduces the reliability. The use of a crank-crank mechanism complicates the design, increases the cost of manufacturing a complicated crankshaft, connecting rods, connecting rod bearings and mounting fingers for the balancer.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности работы.The objective of the invention is to simplify the design, increase reliability.

Эта задача достигается тем, что в устройстве для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений силового агрегата, содержащем механизм восприятия движения силового агрегата и балансир, механизм восприятия движения силового агрегата выполнен в виде штока с поршнем двухстороннего действия, установленного в масляной камере и соединенного с рабочим поршнем силового агрегата, а балансир выполнен в виде цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня механизма восприятия движения и соприкасающейся с внутренней поверхностью стенки масляной камеры с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, противоположном перемещению штока с поршнем под воздействием давления.This task is achieved by the fact that in the device for balancing the rectilinear reciprocating movements of the power unit, containing the mechanism for sensing the movement of the power unit and the balancer, the mechanism for sensing the movement of the power unit is made in the form of a rod with a double-acting piston mounted in an oil chamber and connected to the working piston power unit, and the balancer is made in the form of a cylindrical sleeve, worn on the side surface of the piston of the mechanism for sensing movement and in contact with the inside wall surface of the oil chamber with the possibility of reciprocating movement in a direction opposite the movement of the piston rod under the influence of pressure.

Возможна установка между внутренней поверхностью балансира и боковой поверхностью поршня перегородки.Installation between the inner surface of the balancer and the side surface of the piston of the partition is possible.

На чертежах изображено: фиг.1 - общий вид устройства (продольный разрез), фиг.2 - то же, с установкой перегородки.The drawings show: figure 1 is a General view of the device (longitudinal section), figure 2 is the same with the installation of the partition.

Устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений силового агрегата, например поршневого двигателя, содержит механизм 1 восприятия возвратно-поступательного движения от силового агрегата 2 (фиг.1), например двухпоршневого двигателя, и балансир 3.A device for balancing the rectilinear reciprocating movements of a power unit, for example a piston engine, comprises a mechanism 1 for sensing reciprocating motion from a power unit 2 (Fig. 1), for example a two-piston engine, and a balancer 3.

Механизм восприятия возвратно-поступательного движения 1 выполнен в виде штока 4 с поршнем 5 двухстороннего действия, установленного в масляной камере 6. Шток 4 жестко соединен с рабочими штоками 7, 8 силового агрегата 2 непосредственно, являясь продолжением один другого, или с их поршнями 9, 10.The mechanism of perception of reciprocating movement 1 is made in the form of a rod 4 with a double-acting piston 5 installed in the oil chamber 6. The rod 4 is rigidly connected to the working rods 7, 8 of the power unit 2 directly, being a continuation of one another, or with their pistons 9, 10.

Масляная камера 6 разделена поршнем 5 на две части.The oil chamber 6 is divided into two parts by the piston 5.

Балансир 3 выполнен в виде подвижной в продольном (осевом) направлении цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня 5 механизма 1 и соприкасающейся с внутренней поверхностью 11 стенки корпуса 12 масляной камеры 6.The balancer 3 is made in the form of a cylindrical sleeve movable in the longitudinal (axial) direction, worn on the side surface of the piston 5 of the mechanism 1 and in contact with the inner surface 11 of the wall of the housing 12 of the oil chamber 6.

В случае необходимости для расширения возможности увеличения длины хода возвратно-поступательного движения поршня 5 и балансира 3 при меньших габаритах устройства возможна установка перегородки 13 (фиг.2) между внутренней поверхностью балансира 3 и боковой поверхностью поршня 5. Перегородка 13 жестко соединена с корпусом 12 масляной камеры 6, например, упорами 14.If necessary, to expand the possibility of increasing the stroke length of the reciprocating movement of the piston 5 and the balancer 3 with smaller dimensions of the device, it is possible to install a partition 13 (Fig. 2) between the inner surface of the balancer 3 and the side surface of the piston 5. The partition 13 is rigidly connected to the oil casing 12 chambers 6, for example, with stops 14.

Устройство работает следующим образом. Возвратно-поступательное движение рабочих штоков 7, 8 силового агрегата 2 передается на шток 4 и поршень 5, например, в направлении AA₁ (слева направо). При этом перемещении возрастает давление масла в правой части масляной камеры 6. Давление, создаваемое поршнем 5, передается на торцевую поверхность балансира 3 и производит ее перемещение в направлении, противоположном направлению перемещения штока 4, то есть в направлении A₁A, при этом произведение массы и длины пути балансира 3 равно произведению суммарной массы всех движущихся возвратно-поступательно деталей силового агрегата (поршней 9, 10 со штоками 7, 8) и соединенного с ним механизма 1 восприятия возвратно-поступательного движения (штока 4 с поршнем 5) на длину их хода, то есть их импульсы равны, чем достигается балансировка хода силового агрегата.The device operates as follows. The reciprocating movement of the working rods 7, 8 of the power unit 2 is transmitted to the rod 4 and the piston 5, for example, in the direction AA ₁ (from left to right). With this movement, the oil pressure in the right part of the oil chamber 6 increases. The pressure created by the piston 5 is transmitted to the end surface of the balancer 3 and makes its movement in the direction opposite to the direction of movement of the rod 4, that is, in the direction A ₁ A, while the mass product and the length of the path of the balancer 3 is equal to the product of the total mass of all moving reciprocating parts of the power unit (pistons 9, 10 with rods 7, 8) and the mechanism 1 for reciprocating the reciprocating movement connected to it (one 4 with a piston 5) for the length of their stroke, that is, their impulses are equal, which achieves the balancing of the stroke of the power unit.

Выполнение устройства для балансировки с механизмом восприятия возвратно-поступательного движения в виде штока с поршнем двухстороннего действия, установленного в масляной камере и жестко соединенного с рабочими штоками силового агрегата, и выполнение балансира в виде цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня механизма восприятия движения с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направлении, противоположном перемещению штока, позволяет обойтись без кривошипно-шатунных механизмов, ликвидировать передачи усилий под углом, сократить дополнительные механические потери и износ деталей.The implementation of the balancing device with the mechanism of perception of reciprocating motion in the form of a rod with a double-acting piston installed in the oil chamber and rigidly connected to the working rods of the power unit, and the implementation of the balancer in the form of a cylindrical sleeve worn on the side surface of the piston of the motion sensing mechanism with the possibility rectilinear reciprocating movement in the direction opposite to the movement of the rod, allows you to do without crank mechanisms, ikvidirovat transmission of forces at an angle to reduce the additional mechanical losses and wear.

Claims

1. A device for balancing rectilinear reciprocating movements of a power unit, for example a piston engine, comprising a mechanism for sensing reciprocating movements of a power unit and a balancer, characterized in that the mechanism for sensing reciprocating movements of a power unit is made in the form of a rod with a double-acting piston, installed in the oil chamber and rigidly connected to the working rods of the power unit, and the balancer is made in the form of a cylindrical sleeve worn on the side double-acting piston surface perception mechanism of reciprocating movements of the power unit and in contact with the inner wall surface of the oil chamber, with a rectilinear reciprocating movement in the direction opposite to the movement of the rod perception mechanism of reciprocating movements of the power unit under the influence of oil pressure.

2. The device according to claim 1, characterized in that a partition is installed between the inner surface of the balancer and the lateral surface of the double-acting piston.