RU2329421C1 - Motion converter - Google Patents
Motion converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329421C1 RU2329421C1 RU2006134307/11A RU2006134307A RU2329421C1 RU 2329421 C1 RU2329421 C1 RU 2329421C1 RU 2006134307/11 A RU2006134307/11 A RU 2006134307/11A RU 2006134307 A RU2006134307 A RU 2006134307A RU 2329421 C1 RU2329421 C1 RU 2329421C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crank
- shaft
- slider
- converter according
- motion
- Prior art date
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 title claims abstract description 82
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 40
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005555 metalworking Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- 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
- F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
- F01B9/02—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with crankshaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H21/00—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
- F16H21/10—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
- F16H21/16—Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
- F16H21/18—Crank gearings; Eccentric gearings
- F16H21/22—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric
- F16H21/32—Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric with additional members comprising only pivoted links or arms
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к механизмам для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот и может быть использовано в поршневых двигателях, поршневых насосах и компрессорах.The invention relates to mechanisms for converting reciprocating motion into rotational motion and vice versa and can be used in piston engines, piston pumps and compressors.
Известны некоторые конструкции бесшатунных механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, различные варианты которых описаны и проанализированы, в частности, в монографии Баландина С.С.«Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания», М.: Машиностроение, 1972, стр.14 [1]. Практическая конструкция была защищена авторским свидетельством СССР №118471 [2], в котором описан бесшатунный механизм, содержащий коленчатый вал, две опорные шейки которого находятся в подшипниках кривошипов, а штоковые шейки расположены в подшипниках ползунов.Some designs of rodless mechanisms for converting reciprocating motion into rotational and vice versa are known, various versions of which are described and analyzed, in particular, in the monograph by SS Balandin "Rodless piston internal combustion engines", M .: Mashinostroenie, 1972, p. 14 [one]. The practical design was protected by USSR author's certificate No. 118471 [2], which describes a rodless mechanism containing a crankshaft, two support journals of which are located in crank bearings and rod shafts are located in slide bearings.
Известно также техническое решение, защищенное патентом Российской Федерации №2094679 [3], в котором описан бесщатунный механизм, содержащий коленчатый вал, имеющий опорные шейки, расположенные в подшипниках кривошипов, и штоковые шейки, расположенные в подшипниках ползунов, характерно, что коленчатый вал имеет четыре опорные шейки, попарно расположенные в подшипниках кривошипов для исключения перекосов системы.A technical solution is also known, protected by the patent of the Russian Federation No. 2094679 [3], which describes a rodless mechanism containing a crankshaft having support journals located in the bearings of the cranks and rod necks located in the bearings of the sliders, it is typical that the crankshaft has four supporting necks, arranged in pairs in the bearings of the cranks to prevent distortions of the system.
Принципиальным недостатком известных бесшатунных механизмов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот является конструктивная невозможность управления преобразованием для остановки, изменения направления движения деталей механизма и т.д. при сохранении у вала способности вращаться, например, за счет других приводов.The fundamental disadvantage of the known rodless mechanisms for converting reciprocating motion into rotational and vice versa is the constructive inability to control the transformation to stop, change the direction of movement of the parts of the mechanism, etc. while maintaining the ability of the shaft to rotate, for example, due to other drives.
Устранение этих недостатков обеспечило бы возможность блокировки отдельных механизмов, приводимых одним валом или приводящих один вал, что позволило бы значительно расширить сферу применения механизма.The elimination of these shortcomings would provide the possibility of blocking individual mechanisms driven by a single shaft or leading a single shaft, which would significantly expand the scope of the mechanism.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является решение, описанное в патенте РФ №2212552 [4], в котором предложена модульная конструкция бесшатунного двигателя со звездообразным расположением цилиндров. Каждый модуль состоит из двух картер-цилиндров, скрепленных стяжными болтами. В цилиндрах размещены две пары связанных штоками поршней, которые установлены попарно перпендикулярно друг другу. На цилиндрах укреплены стяжными хомутами крышки под системы газораспределения золотникового типа. Каждая пара поршней, связанных со штоками, выполнена за одно целое в виде шток-поршня. Подшипники качения коленчатого вала установлены в картер-цилиндрах и взаимодействуют своими подвижными обоймами с противовесом силового механизма, выполненным из двух частей. На штоковой шейке коленчатого вала на подшипниках скольжения размещена пара эксцентриков с разнонаправленным эксцентриситетом и противовесами к ним. Эксцентрики размещены в отверстиях, обрамленных ступицей, в средней части шток-поршней. Направляющей для шток-поршней служат внутренние поверхности средней части картер-цилиндров. Перечисленные составляющие образуют модуль двигателя, причем двигатель можно снабжать одним или несколькими модулями. Двигатель снабжен редуктором, который помещен в секционном корпусе управления системами газораспределения и связан с ними кинематически.Closest to the claimed invention is the solution described in RF patent No. 2212552 [4], which proposed a modular design of a rodless motor with a star-shaped arrangement of cylinders. Each module consists of two crankcase cylinders fastened with tie bolts. Two pairs of pistons connected by rods are placed in the cylinders, which are mounted in pairs perpendicular to each other. On the cylinders are secured with coupling clamps of the cover for the valve-type gas distribution systems. Each pair of pistons associated with the rods, made in one piece in the form of a rod piston. Rolling bearings of the crankshaft are installed in the crankcase-cylinders and interact with their movable cages with a counterweight of the power mechanism made of two parts. A pair of eccentrics with multidirectional eccentricity and counterweights to them are placed on the rod neck of the crankshaft on sliding bearings. The eccentrics are located in the holes framed by the hub in the middle of the piston rods. Guide for the piston rods are the inner surface of the middle part of the crankcase. The listed components form an engine module, and the engine can be equipped with one or more modules. The engine is equipped with a gearbox, which is placed in a sectional control housing for gas distribution systems and is kinematically connected with them.
Таким образом, в этом техническом решении предусматривается управление преобразователями движения за счет добавление или снятие отдельных блоков многоцилиндрового двигателя (по типу модульного конструктора) для достижения необходимой мощности двигателя. Но такая процедура возможна только в мастерской, требует специального оборудования и участия квалифицированных специалистов, что делает конструкцию весьма неудобной для практического применения, например, в автомобиле.Thus, this technical solution provides for the control of motion converters by adding or removing individual blocks of a multi-cylinder engine (as a modular designer) to achieve the required engine power. But such a procedure is possible only in the workshop, requires special equipment and the participation of qualified specialists, which makes the design very inconvenient for practical use, for example, in a car.
Кроме того, как отмечено в монографии [1] при применении в подобных механизмах эксцентриков значительно возрастают диаметры штоковых подшипников и в месте с этим скорости скольжения их трущихся поверхностей, а также отношения диаметров штоковых подшипников к их длине. Поэтому механизмы с эксцентриками наиболее эффективно могут быть использованы только в двигателях малой мощности с коротким ходом поршней. Для других типов двигателей целесообразно применение кривошипов.In addition, as noted in the monograph [1], when eccentrics are used in such mechanisms, the diameters of rod bearings increase significantly and in this place the sliding speeds of their friction surfaces, as well as the ratio of the diameters of rod bearings to their length. Therefore, mechanisms with eccentrics can most effectively be used only in low power engines with short piston strokes. For other types of engines it is advisable to use cranks.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в том, чтобы, используя известные принципы конструирования преобразователей движения, разработать конструкцию управляемого механизма, т.е. механизма способного, в частности, останавливать преобразование или изменять направления движения деталей при сохранении у вала способности вращаться, например за счет других приводов без применения эксцентриков.The task to which the claimed invention is directed is to, using the well-known principles of designing motion converters, develop the design of a controlled mechanism, i.e. a mechanism capable, in particular, of stopping the transformation or changing the direction of movement of parts while maintaining the ability of the shaft to rotate, for example, due to other drives without the use of eccentrics.
Технический результат достигается за счет того, что бесшатунный механизм на основе кривошипов снабжен устройством, обеспечивающим передачу движения между элементами вращательного и поступательного движения, и приспособлением, способным в одном режиме работы - блокировать возвратно-поступательное движение, в частности - зафиксировать ползун в неподвижном положении, при сохранении у вала возможности вращаться, во втором режиме работы - обеспечивать вышеуказанную передачу движения.The technical result is achieved due to the fact that the crank-free mechanism based on cranks is equipped with a device that provides transmission of movement between the elements of rotational and translational motion, and a device capable of blocking the reciprocating motion in one operation mode, in particular, to fix the slider in a fixed position, while maintaining the ability of the shaft to rotate, in the second mode of operation - to provide the above transmission of motion.
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Управляемый кривошипный преобразователь движения, т.е. механизм для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот, включает в себя, по меньшей мере, два кривошипа, имеющих одинаковый радиус, причем шип одного кривошипа служит осью вращения второму кривошипу, шарнирно связанному с ползуном, отличающийся тем, что дополнительно содержит управляемое стопорное устройство, выполненное с возможностью при его активации фиксировать привод возвратно-поступательного движения, в частном случае - путем фиксации ползуна механическим штырем-задвижкой или сердечником соленоида при сохранении у вала возможности вращения.Controlled crank motion converter, i.e. the mechanism for converting the reciprocating motion into rotational and vice versa includes at least two cranks having the same radius, the tenon of one crank serving as the axis of rotation of the second crank pivotally connected to the slider, characterized in that it further comprises a controlled locking a device made with the possibility, when activated, to fix the reciprocating drive, in the particular case - by fixing the slide with a mechanical pin-valve or core salt noida while maintaining the possibility of rotation at the shaft.
Далее существо изобретения поясняется с привлечением графических материалов. На фигурах 1-12 цифрами обозначены:Further, the invention is illustrated with the use of graphic materials. In figures 1-12, the numbers denote:
1 - кривошип;1 - crank;
2 - кривошип;2 - crank;
3 - шип кривошипа 1;3 -
4 - шип кривошипа 2;4 -
5 - ползун;5 - slider;
6 - направляющие;6 - guides;
7 - вал;7 - shaft;
8 - шток;8 - stock;
9 - поршень;9 - a piston;
10 - механический элемент, отключающий привод возвратно-поступательного движения, в частном случае - путем фиксации ползуна;10 - a mechanical element that disables the drive of the reciprocating movement, in the particular case - by fixing the slider;
11 - соединительный вал с зубчатой передачей;11 - a connecting shaft with a gear;
12 - кулачковый вал;12 - cam shaft;
13 - шип ползуна;13 - thorn of the slider;
14 - стержень-толкатель.14 - pusher rod.
Кривошипы 3 и 4 имеют одинаковый радиус, который на фигуре 1 обозначен буквой R.
Управляемый кривошипный преобразователь движения (см. фигуру 1) включает в себя ползун 5, способный совершать возвратно-поступательные движения по направляющим 6 и имеющий шарнирное соединение с кривошипом 1. Шип 4 кривошипа 2 служит осью вращения кривошипу 1. Кривошипы 1 и 2 имеют одинаковый радиус R. Кривошип 2 жестко закреплен на валу 7.The controlled crank motion transducer (see Figure 1) includes a
Управляемый кривошипный преобразователь движения отличается от прототипа тем, что содержит управляемое стопорное устройство 10, выполненное с возможностью в одном режиме работы фиксировать привод возвратно-поступательного движения, в частном случае - путем фиксации ползуна (см. фигуру 4) при сохранении у вала возможности вращения, во втором режиме работы - не влиять на функционирование ползуна и соответственно на преобразование движения (см. фигуру 2), и при этом механизм не содержит эксцентриков.The controlled crank motion converter differs from the prototype in that it contains a controlled
В рассматриваемом варианте реализации изобретения ползун 5 и поршень 9 представлены как отдельные элементы, соединенные штоком 8, однако не имеется препятствий для объединения их в единый блок, устраняющий шток 8.In the present embodiment, the
Кроме того, для уменьшения сил трения и соответственно увеличения коэффициента полезного действия при взаимодействии деталей могут быть применены дополнительные элементы, например подшипники, заменяющие трение скольжения трением качения, в том числе при взаимодействии ползуна с направляющими.In addition, to reduce friction forces and, accordingly, increase the efficiency during the interaction of parts, additional elements can be used, for example, bearings, which replace sliding friction by rolling friction, including when the slide interacts with the guides.
В качестве примера на фигурах 1-4 изображен механизм в вертикальном положении поршня 9 на штоке 8, но работа механизма, в частности, возможна и в горизонтальном положении и с оппозитно расположенными поршнями.As an example, figures 1-4 depict the mechanism in the vertical position of the
Характерной особенностью конструкции управляемого кривошипного преобразователя является наличие устройства, предназначенного для отключения/включения преобразования движения механизмом с сохранением у вала возможности вращения за счет других приводов, преимущественно аналогичной конструкции.A characteristic design feature of the controlled crank transducer is the presence of a device designed to disable / enable motion conversion by the mechanism while maintaining the possibility of rotation of the shaft due to other drives, mainly of a similar design.
При этом фиксирующее устройство, а в данном примере это устройство, фиксирующее ползун в неподвижном положении, может работать за счет взаимодействия механических, электрических, пневматических, гидравлических, магнитных элементов или их комбинаций и иметь ручную, полуавтоматическую или автоматическую систему управления, т.е. привод.In this case, the fixing device, and in this example this device, fixing the slider in a fixed position, can work due to the interaction of mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic, magnetic elements or their combinations and have a manual, semi-automatic or automatic control system, i.e. drive unit.
В качестве одного из возможных вариантов выполнения такого устройства на фигурах 2, 4, 7, 8 показан механический элемент 10, способный зафиксировать ползун в неподвижном положении.As one of the possible embodiments of such a device, figures 2, 4, 7, 8 show a
На фигуре 1 показан вид механизма сбоку с разрезом по центру.The figure 1 shows a side view of the mechanism with a cut in the center.
На фигуре 2 изображен управляемый кривошипный преобразователь, при этом дается вид спереди с разрезом по центру. На фигуре 2 элемент 10 не фиксирует ползун 5, и тот способен совершать возвратно-поступательные движения по направляющим 6.The figure 2 shows a controlled crank transducer, while giving a front view with a cut in the center. In figure 2, the
На фигуре 3 изображен разрез, показывающий положение кривошипов.The figure 3 shows a section showing the position of the cranks.
На фигуре 4 также изображен управляемый кривошипный преобразователь движения (вид спереди с разрезом по центру), но элемент 10 в данном случае фиксирует ползун 5 в неподвижном положении, однако кривошип 2 и соответственно вал 7 на котором он жестко закреплен (виден на фигуре 5) сохраняет способность совершать вращательные движения за счет других приводов.Figure 4 also shows a controlled crank motion converter (front view with a cut in the center), but
На фигуре 5 показан вид механизма сбоку с разрезом по центру в положении, когда оси вращения шипов 3 и 4 кривошипов 1 и 2 совпадают.The figure 5 shows a side view of the mechanism with a cut in the center in the position when the axis of rotation of the
Управляемый кривошипный преобразователь движения, показанный на фигурах 1-9, работает следующим образом.The controlled crank motion converter shown in figures 1-9, operates as follows.
При преобразовании возвратно-поступательного движения во вращательное возвратно-поступательное движение ползуна 5 сообщает кривошипу 1 вращательное движение, кривошип 1, вращаясь вокруг оси шипа 3, передает кривошипу 2 вращательное движение противоположного направления. В свою очередь кривошип 2 передает валу 7 вращательное движение.When converting the reciprocating motion into a rotational reciprocating motion, the
При преобразовании вращательного движения в возвратно-поступательное вращательное движение вала 7, связанного с кривошипом 2, передает через шип 3 кривошипу 1 вращательное движение противоположного вращению вала 6 направления. Вращение кривошипа 1 относительно оси шипа 3 сообщает ползуну 5 возвратно-поступательное движение.When converting the rotational motion into the reciprocating rotational motion of the
В качестве примера управляемое стопорное устройство 10 выполнено с возможностью, при его активации, фиксировать привод возвратно-поступательного движения путем фиксации ползуна 5. Как показано на фигуре 4, ползун не способен совершать возвратно-поступательные движения. При этом вал 7 может совершать вращательное движение за счет внешних приводов, т.к. этому не препятствует шарнирное соединение кривошипа 1 и ползуна 4.As an example, the controlled locking
Управляемое стопорное устройство, которое на фигуре 4 в качестве примера показано как механический элемент 10, способно фиксировать привод возвратно-поступательного движения, в частном случае - путем фиксации ползуна при сохранении у вала возможности вращения, когда оси вращения шипов 3 и 4 кривошипов 1 и 2 совпадают.A controlled locking device, which is shown in FIG. 4 as an example of a
Как показано на фигурах 4 и 5 ползун 5 не способен совершать возвратно-поступательные движения. При этом вал 7 может совершать вращательное движение в шарнирном соединении между кривошипом 1 и ползуном 5 за счет внешних приводов.As shown in figures 4 and 5, the
Таким образом, может происходить выключение привода возвратно-поступательного движения в управляемом кривошипном преобразователе движения.Thus, the drive of the reciprocating motion in the controlled crank motion converter can be turned off.
Для включения привода возвратно-поступательного движения необходимо, чтобы механический элемент 10 перестал фиксировать ползун 5, т.е. занял положение, не препятствующее движению ползуна (см. механический элемент 10 на фигуре 2). Кроме того, ползуну 5 должно быть сообщено поступательное движение, выводящее его из статического состояния. Такое движение может быть сообщено ползуну за счет действия, например, силы тяжести при его вертикальном положении, внешнего привода, например, с использованием толкателя.To enable the reciprocating drive, it is necessary that the
Согласно определению, данному в Большой Советской энциклопедии, электронная версия, М: научное издательство «Большая Российская энциклопедия», 2002 [5], толкатель - это деталь, служащая для сообщения поступательного движения другим деталям или механизмам машины.According to the definition given in the Great Soviet Encyclopedia, the electronic version, M: the scientific publishing house “Big Russian Encyclopedia”, 2002 [5], the pusher is a part that serves to communicate the forward movement to other parts or mechanisms of the machine.
В качестве примера на фигуре 11 показан процесс вывода ползуна 5 из статического положения при помощи толкателя 12 в виде кулачкового вала. Работает данный механизм следующим образом. Кулачковый вал 12 способен вращаться как по часовой стрелке, так и в противоположном направлении за счет внешнего привода (см. вид 11.1). При этом ползун 5 снабжен шипом 13, который служит ответной частью кулачковому валу 5. Вращаясь против часовой стрелки, кулачковый вал 12 упирается в шип 13 ползуна 5 (см. вид 11.2). Поскольку ползун 5 не зафиксирован, ему сообщается поступательное движение (см. вид 11.3), которое будет продолжено за счет взаимодействия других деталей преобразователя движения, которые на фигуре 11 не видны. Кулачковый вал 12 после сообщения ползуну 5 поступательного движения занимает положение, не препятствующее возвратно-поступательному движению ползуна (см. вид 11.4).As an example, figure 11 shows the process of removing the
При вращении кулачкового вала 12 по часовой стрелке ползуну может быть сообщено возвратно-поступательное движение противоположного направления. Варианты работы толкателя зависят от особенности того устройства, в состав которого входит управляемый кривошипный преобразователь движения.When the
На фигуре 12 показаны толкатели с рабочим органом в виде стержня 14. Стержни 14 способны совершать возвратно-поступательные движения за счет внешних приводов (см. вид 12.1). При этом при сообщении нижнему стержню 14 поступательного движения он способен, касаясь нижней части ползуна, сообщить тому поступательное движение (см. вид 12.2). Стержень 14 после сообщения ползуну 5 поступательного движения занимает положение, не препятствующее возвратно-поступательному движению ползуна.The figure 12 shows the pushers with a working body in the form of a
Аналогичным образом при сообщении верхнему стержню поступательного движения ползуну 5 будет сообщено возвратно-поступательное движение противоположного направления.Similarly, when the upper rod of the translational motion is communicated to the
Для данного варианта исполнения с двумя толкателями характерно, что стержни 14 способны не только выводить ползун 5 из статического положения, но и фиксировать его (см. вид 12.3). При этом толкатели, взаимодействуя с ползуном, одновременно выполняют функцию механического фиксатора аналогично механическому элементу 10, показанному на фигурах 2, 4, 7, 8.For this embodiment with two pushers, it is characteristic that the
Таким образом, при помощи толкателей можно выполнять функции как фиксации ползуна для отключения привода возвратно-поступательного движения, так и функцию вывода ползуна из статического состояния, т.е. включения соответствующего привода.Thus, using the pushers, it is possible to perform the functions of both fixing the slider to disable the reciprocating drive and the function of removing the slider from a static state, i.e. turning on the corresponding drive.
При этом толкатель может работать за счет взаимодействия механических, электрических, пневматических, гидравлических, магнитных элементов или их комбинаций и иметь ручную, полуавтоматическую или автоматическую систему управления.In this case, the pusher can work due to the interaction of mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic, magnetic elements or their combinations and have a manual, semi-automatic or automatic control system.
Включение привода возвратно-поступательного движения, также как и его выключение должно происходить, когда оси вращения шипов 3 и 4 кривошипов 1 и 2 совпадают (см., например, фигуру 5).Turning on the reciprocating drive, as well as turning it off should occur when the axis of rotation of the
Для обеспечения центрирования осей кривошипов механический фиксирующий элемент может иметь в сечении более сложную форму, например иметь фаску на внутренней поверхности той части фиксирующего элемента, которая первой вступает в контакт с ползуном при его фиксации. Ползун также может быть снабжен аналогичными встречными фасками. Кроме того, клиновидные или конические поверхности, которые позволяют получить необходимую точность соединений при увеличенных допусках деталей или их износе в процессе эксплуатации, также могут быть использованы в конструкции фиксирующего элемента. Пример фиксации ползуна посредством клиновидных поверхностей механического элемента 10 изображен на фигуре 10.To ensure centering of the crank axes, the mechanical locking element may have a more complex cross-sectional shape, for example, having a chamfer on the inner surface of that part of the locking element that first comes into contact with the slider when it is fixed. The slider can also be equipped with similar counter chamfers. In addition, wedge-shaped or conical surfaces, which allow to obtain the necessary accuracy of the joints with increased tolerances of the parts or their wear during operation, can also be used in the design of the fixing element. An example of fixing the slider by means of the wedge-shaped surfaces of the
Следует отметить, что в механизме, изображенном на фигурах 1-5, ползун 5 во время преобразования движения пересекает ось вращения вала 7, что затрудняет последовательную установку данных механизмов, например в многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания. Для решения данной проблемы может быть использован соединительный вал, фиксирующий с помощью шестерен положение кривошипов, аналогично решению, использованному в двигателе, защищенном авторским свидетельством [2]. Таких валов может быть несколько, и они могут соединять отдельные преобразователи движения.It should be noted that in the mechanism depicted in figures 1-5, the
Аналогично зубчатой передаче для этой цели могут быть использованы другие виды передач, например цепная передача, червячная передача, ременная передача, в том числе зубчатая ременная передача, фрикционная передача и т.д.Similarly to a gear train, other types of gears can be used for this purpose, for example a chain gear, a worm gear, a belt gear, including a gear belt gear, a friction gear, etc.
При этом детали приведенных выше механических передач могут составлять с валом единое целое или иметь с валом разъемное соединение, исключающее возможность их поворота относительно вала, как, например, шпоночное или шлицевое соединение. Кроме того, для исключения возможности поворота данных деталей может быть применен вал с сечением, отличным от круглого. Например, вал может быть квадратного сечения или иметь более сложную форму сечения.The details of the above mechanical gears can be integral with the shaft or have a detachable connection with the shaft, eliminating the possibility of their rotation relative to the shaft, such as a key or splined connection. In addition, to exclude the possibility of rotation of these parts, a shaft with a cross-section other than round can be used. For example, the shaft may be square in cross-section or have a more complex cross-sectional shape.
В качестве примера на фигуре 6 показан управляемый кривошипный преобразователь движения с соединительным валом 11, который связан с кривошипом 2 зубчатой передачей. Вид с боку с разрезом по центру.As an example, figure 6 shows a controlled crank motion converter with a connecting
На фигуре 7 изображен управляемый кривошипный преобразователь с соединительным валом 11, вид спереди с разрезом по центру. При этом элемент 10 не фиксирует ползун 5, и тот способен совершать возвратно-поступательные движения по направляющим 6.The figure 7 shows a controlled crank transducer with a connecting
На фигуре 8 также изображен управляемый кривошипный преобразователь движения с соединительным валом 11 (вид спереди с разрезом по центру), но элемент 10 в данном случае фиксирует ползун 5 в неподвижном положении, однако кривошипы 1 и 2 и соответственно валы 7 и 11 сохраняют способность совершать вращательные движения за счет других приводов.Figure 8 also shows a controlled crank motion converter with a connecting shaft 11 (front view with a cut in the center), but the
К соединительному валу 11 могут быть подобным образом подключены и другие аналогичные устройства для совместного привода вала (например, в двигателе внутреннего сгорания) или снятия с него мощности (например, в насосе). При этом в показанном на фигуре 7 механизме мощность может сниматься или прикладываться через вал 7 или вал 11. Таким образом, могут быть созданы поршневые машины и, в частности, поршневые двигатели с отключаемыми цилиндрами.Other similar devices for joint drive of the shaft (for example, in an internal combustion engine) or removal of power from it (for example, in a pump) can be similarly connected to the connecting
В иллюстративном примере, изображенном на фигуре 7, вал 11 расположен в нижней части механизма, однако нет никаких препятствий для расположения его выше и в стороне от ползуна. Такое решение может быть необходимо при применении оппозитно расположенных поршней.In the illustrative example shown in figure 7, the
Кроме того, для исключения перекосов в деталях управляемого кривошипного преобразователя движения может быть применено решение, изображенное на фигуре 9. В данном устройстве два кривошипа 1, соединенные общим шипом, образуют коленчатый вал, концевые шейками которому служат шипы кривошипов 2, жестко укрепленные на валах 7. Пара кривошипов 1 (коленчатый вал) имеет шарнирное соединение с ползуном 5. Механизм имеет соединительный вал 11, который посредством зубчатых колес закрепляет положение кривошипов 2 друг относительно друга. Данный управляемый кривошипный преобразователь отличается тем, что содержит управляемое стопорное устройство 10, выполненное с возможностью в одном режиме работы фиксировать привод возвратно-поступательного движения, в частном случае - путем фиксации ползуна (см. фигуру 8) при сохранении у вала возможности вращения, во втором режиме работы - не влиять на функционирование ползуна и соответственно на преобразование движения (см. фигуру 7), и при этом механизм не содержит эксцентриков.In addition, to avoid distortions in the details of the controlled crank motion sensor, the solution shown in figure 9 can be applied. In this device, two
Для устройства, изображенного на фигуре 9, вид слева с разрезом по центру также изображен на фигуре 7.For the device shown in figure 9, the left side view with a cut in the center is also shown in figure 7.
Необходимо отметить, что изображенные в качестве примера на фигурах 6-9 механизмы имеют кривошип 2 в виде зубчатого колеса, однако зубчатое колесо может быть установлено на вал 7 отдельно от кривошипа, и кривошип 2 может иметь форму рычага аналогично кривошипу 1.It should be noted that the mechanisms depicted as an example in figures 6-9 have a
Другим техническим решением, которое может быть применено для исключения перекоса в деталях управляемого кривошипного преобразователя движения без применения соединительного вала и зубчатой передачи, может быть увеличение числа опорных шеек кривошипов, данное техническое решение подробно описано в описании к патенту [3].Another technical solution that can be applied to avoid distortion in the details of a controlled crank motion converter without using a connecting shaft and gear transmission can be an increase in the number of crank support journals; this technical solution is described in detail in the patent description [3].
Как видно из вышеприведенного описания, заявляемый управляемый кривошипный преобразователь движения может изготавливаться на существующей производственной базе.As can be seen from the above description, the inventive controlled crank motion converter can be manufactured on an existing production base.
Принципиально новым элементом, отличающим заявляемую конструкцию от аналогов и прототипа, является отсутствие эксцентриков и возможность управления преобразованием движения для остановки или изменения направления движения деталей механизма при сохранении у вала способности вращаться, например за счет других приводов. Что дает возможность, например, блокировки и подключения отдельных механизмов, приводимых одним валом или приводящих один вал.A fundamentally new element that distinguishes the claimed design from analogues and prototype is the lack of eccentrics and the ability to control the conversion of motion to stop or change the direction of movement of the parts of the mechanism while maintaining the shaft's ability to rotate, for example, due to other drives. That makes it possible, for example, to lock and connect individual mechanisms driven by a single shaft or leading a single shaft.
Привод, т.е. система управления стопорным устройством преобразователя может быть ручной, полуавтоматической и автоматической, построенной, например, с использованием микропроцессорных технологий. Представляется целесообразным при использовании управляемого преобразователя движения, например в поршневом двигателе, чтобы устройство управления преобразователем движения имело управление логически взаимосвязанное с работой других систем поршневого двигателя или транспортного средства, в котором данный двигатель установлен в качестве привода.Drive i.e. the control system of the locking device of the converter can be manual, semi-automatic and automatic, built, for example, using microprocessor technologies. It seems appropriate when using a controlled motion converter, for example in a piston engine, so that the motion converter control device has control logically interconnected with the operation of other piston engine or vehicle systems in which the engine is installed as a drive.
При этом в управляемый кривошипный преобразователь движения может быть встроена система технической диагностики для обнаружения и локализации дефектов деталей механизма, для предсказания возможных отклонений в режимах их работы или состояниях. Систему диагностики предпочтительно конструировать с использованием микропроцессорных технологий и измерительных преобразователей, т.е. датчиков, различной природы.At the same time, a technical diagnostic system can be built into a controlled crank motion transducer to detect and localize defects in mechanism parts, to predict possible deviations in their operating modes or conditions. The diagnostic system is preferably constructed using microprocessor technology and measuring transducers, i.e. sensors of various nature.
При этом нет никаких препятствий для организации управления и диагностики как преобразователя движения, так и поршневого двигателя посредством телекоммуникационной системы с использованием информационных технологий.At the same time, there are no obstacles to the organization of control and diagnostics of both the motion transducer and the piston engine through a telecommunication system using information technology.
Как отмечается в [1], «построенные бесшатунные двигатели по сравнению с аналогичными кривошипно-шатунными двигателями равной мощности имеют в несколько раз меньшие габариты», следовательно, создается возможность, применив заявляемое изобретение, создать двигатель, минимизировав один из трех его размеров: или высоту, или длину, или ширину. Таким образом, можно создать, например, плоский двигатель, который можно было бы разместить, например, под днищем автомобиля.As noted in [1], "the constructed rodless motors compared to similar crank motors of equal power have several times smaller dimensions", therefore, it is possible, using the claimed invention, to create an engine by minimizing one of its three dimensions: or height , or length, or width. Thus, it is possible to create, for example, a flat engine, which could be placed, for example, under the bottom of the car.
Отмечаем также, что управляемый преобразователь движения заявляемой конструкции может быть применен, например:We also note that the controlled motion converter of the claimed design can be applied, for example:
- в поршневых двигателях, за счет отключения и включения преобразования движения, отдельными механизмами можно изменять количество работающих поршней, меняя тем самым другие характеристики двигателя, например его мощность. Таким образом, появляется возможность создания унифицированных двигателей для различных классов транспортных средств;- in piston engines, by turning the motion conversion off and on, using individual mechanisms, the number of working pistons can be changed, thereby changing other characteristics of the engine, for example, its power. Thus, it becomes possible to create unified engines for various classes of vehicles;
- в поршневых насосах и компрессорах для изменения производительности при работе от одного привода вращения, например от одного двигателя;- in piston pumps and compressors for changing performance when working from a single rotation drive, for example from one engine;
- в деревообрабатывающих и металлообрабатывающих станках для получения возможности отключения отдельных режущих инструментов при сохранении вращения приводящего вала с целью изменения способа обработки заготовки, например для привода резцов в фанерострогальных станках, привода лесопильных станков, привода долбежных станков;- in woodworking and metalworking machines in order to be able to turn off individual cutting tools while maintaining the rotation of the drive shaft in order to change the processing method of the workpiece, for example, to drive cutters in plywood machines, drive sawmills, drive mortising machines;
- в сельскохозяйственном оборудовании в качестве привода с возможностью отключения для рабочих органов механизмов. Например, в брикетировщике кормов данный механизм может быть применен для привода штемпеля брикетных камер;- in agricultural equipment as a drive with the ability to disable mechanisms for working bodies. For example, in a feed briquetter, this mechanism can be used to drive the stamp of briquette chambers;
- в оборудовании текстильной промышленности для привода механизмов формирования материала, например для отключения не используемых в работе нитеводителей ткацкого станка;- in the equipment of the textile industry to drive the mechanisms of material formation, for example, to turn off the looms of the loom that are not used in the work;
- для привода рабочих органов машин, применяемых в горном деле, например для привода бара во врубовых машинах;- to drive the working bodies of machines used in mining, for example, to drive a bar in cutting machines;
- в гидравлических и пневматических приводах машин, гидравлических и пневматических двигателях, в устройствах преобразования энергии, например для снятия мощности с поршней машины, преобразующей энергию потока жидкости в механическую энергию ведомого звена типа вала или штока;- in hydraulic and pneumatic drives of machines, hydraulic and pneumatic engines, in energy conversion devices, for example, for removing power from the pistons of a machine that converts the energy of a fluid flow into the mechanical energy of a driven unit such as a shaft or rod;
- в кузнечно-штамповочном производстве для привода рабочих органов машин, например для приводов штампов кривошипного пресса, с возможностью отключения отдельных приводов.- in the forging industry for the drive of the working bodies of machines, for example, for drives of dies of a crank press, with the possibility of disconnecting individual drives.
Следует также отметить, что в экспериментальных образцах заявляемого устройства в некоторых случаях отмечался эффект нестабильности преобразования движения, который выражался в том, что в процессе работы механизма при включенном приводе возвратно-поступательного движения в момент, когда оси вращения шипов 3 и 4 кривошипов 1 и 2 совпадают, возникала вероятность непредсказуемого продолжения движения кривошипов, а именно, после прохождения точки совпадения осей отмечалось, в частности, самопроизвольное отключение преобразования движения при отключенном механическом элементе 10. Для преодоления таких моментов неопределенности, которые можно расценивать в качестве паразитных явлений, в заявляемый преобразователь движения целесообразно включать дополнительные механические связи известной конструкции, налагающие определенные ограничения, например допускающие вращение кривошипов 1 и 2 только во взаимно противоположных направлениях при незафиксированном приводе возвратно-поступательного движения (см. фигуру 13). Соответственно при фиксации привода возвратно-поступательного движения, т.е. активации элемента 10, такие связи (далее упоминаемые как «ограничитель») должны отключаться и не препятствовать вращению кривошипов 1 и 2 в одном направлении. Конструктивно такой ограничитель выполняется из хорошо известных элементов, например в виде каретки (на фигуре 13 не показана) или дополнительного шипа 132, жестко закрепленного на кривошипе 1 и способного, перемещаясь по направляющей поверхности 133, в момент совпадения осей кривошипов 1 и 2 допустить вращение кривошипа 1 только в направлении, противоположном вращению кривошипа 2. Соответственно при необходимости отключения преобразования движения ограничения, налагаемые направляющей поверхностью 133, должны исключаться, например путем перемещения направляющей поверхности 133 и вывода ее из контакта с кареткой или шипом 132.It should also be noted that in the experimental samples of the claimed device in some cases there was an effect of instability of the motion conversion, which was expressed in the fact that during the operation of the mechanism when the reciprocating drive is turned on at the moment when the axis of rotation of the
На фигуре 13 показан один из возможных вариантов встраивания такого ограничителя, где направляющая поверхность 133 через дополнительный шип 132 (или каретку) не дает кривошипу 1 повернуться по часовой стрелке.The figure 13 shows one of the possible options for embedding such a limiter, where the
Кривошипы находятся в том положении, когда оси их шипов совпадают. Ползун 5 на фигуре 13 не показан, но направление его движения указано стрелкой 131. Направляющая поверхность 133 может перемещаться (например, влево или вправо) и выходить из контакта с дополнительным шипом 132.Cranks are in the position when the axes of their spikes coincide. The
Вышеописанные примеры реализации заявляемого изобретения приведены в качестве иллюстрации, и специалистам должно быть понятно, что настоящим заявляется также охрана и иных вариантов реализации, предусматривающих дополнение или замену отдельных элементов механизма, в той мере, в какой такая охрана не превышает объема раскрытия изобретения в формуле изобретения, в описании и чертежах.The above examples of the implementation of the claimed invention are given by way of illustration, and it should be understood by those skilled in the art that protection is also claimed for other embodiments providing for the addition or replacement of individual elements of the mechanism, insofar as such protection does not exceed the scope of the invention in the claims , in the description and drawings.
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134307/11A RU2329421C1 (en) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | Motion converter |
PCT/RU2007/000487 WO2008039105A1 (en) | 2006-09-27 | 2007-09-12 | Motion converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134307/11A RU2329421C1 (en) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | Motion converter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006134307A RU2006134307A (en) | 2008-04-20 |
RU2329421C1 true RU2329421C1 (en) | 2008-07-20 |
Family
ID=39230425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006134307/11A RU2329421C1 (en) | 2006-09-27 | 2006-09-27 | Motion converter |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2329421C1 (en) |
WO (1) | WO2008039105A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466284C1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота" | Opposed internal combustion engine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ITMO20090114A1 (en) * | 2009-05-05 | 2010-11-05 | Davide Madrigali | MACHINE THAT MAKES A USEFUL WORK WITH A NEW MECHANICAL DEVICE THAT INCREASES THE TORQUE MOMENT IN A RELEVANT WAY. |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2107204C1 (en) * | 1995-10-04 | 1998-03-20 | Леонид Павлович Белкин | Axial mechanism for converting reciprocating motion into rotary motion of piston machine |
UA50790C2 (en) * | 1999-03-09 | 2002-11-15 | Олексій Феліксович Вуль | Piston machine with rod-less mechanism |
RU2212552C1 (en) * | 2002-02-21 | 2003-09-20 | Голубков Евгений Петрович | Radial modular internal combustion piston engine with eccentric- type power mechanism |
DE10242228A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Daimlerchrysler Ag | Compact piston crank drive has a drive shaft with cranked drive with a pinion with gear teeth meshing with an outer ring attached to a piston |
-
2006
- 2006-09-27 RU RU2006134307/11A patent/RU2329421C1/en not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-09-12 WO PCT/RU2007/000487 patent/WO2008039105A1/en active Application Filing
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466284C1 (en) * | 2011-03-15 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота" | Opposed internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006134307A (en) | 2008-04-20 |
WO2008039105A1 (en) | 2008-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2008048133A1 (en) | Controllable motion converter (variants) | |
US8375919B2 (en) | Motion translation mechanism | |
CN101529065A (en) | Improved opposed piston combustion engine | |
CN104500667A (en) | Engine transmission mechanism capable of replacing crankshafts and connecting rods and linkage power transmission mechanism | |
CN105569843A (en) | Engine transmission device for replacing crankshaft-connecting rod mechanism | |
WO1995013459A2 (en) | Lubrication system for a conjugate drive mechanism | |
CN107725712B (en) | Reciprocating-rotary motion conversion mechanism and water pump thereof | |
RU2329421C1 (en) | Motion converter | |
CN110118250B (en) | Chain-crankshaft linkage conversion mechanism | |
CN102230423B (en) | Gear transmission internal combustion engine | |
WO2009120715A1 (en) | Motion translation mechanism | |
CA2074941A1 (en) | System for reversibly transforming rotary motion into self-guided rectilinear motion | |
RU2299371C1 (en) | Controlled motion converter | |
EP0628709B1 (en) | Internal combustion engine | |
EP0188462B1 (en) | A piston-operated machine | |
US10781903B2 (en) | Slider-crank mechanism for eliminating side forces | |
CN210264918U (en) | Four-stroke in-line crankless internal combustion engine | |
RU139346U1 (en) | MODULAR AIRCRAFT UNLOADED PISTON ENGINE | |
DE4428338A1 (en) | Piston cooling system for a rotary piston machine | |
RU2212552C1 (en) | Radial modular internal combustion piston engine with eccentric- type power mechanism | |
WO2008062190A2 (en) | A rectilinear drive mechanism providing counter-rotation, speed ratio changes and reciprocating rectilinear motion | |
GB2525213A (en) | OSP with rectilinear drive mechanism | |
RU2341709C2 (en) | Toothed converter of reciprocation into rotation and visa versam gear pair, idler shaft and linkage assembly for idler shaft and its counterweight | |
WO2012015373A1 (en) | Piston engine having a mechanism with no connecting rods | |
RU2020333C1 (en) | Mechanism for converting reciprocating motion into rotary motion and vice versa |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160928 |