RU2380543C2 - Поршневая машина - Google Patents

Abstract

Машина может быть использована в двигателестроении при изготовлении двигателей внутреннего сгорания. Машина содержит, по меньшей мере, один модуль с двумя оппозитно расположенными секциями, содержащими цилиндры с камерами сгорания, в которых расположены поршни, кинематически связанные с шатунами и кривошипами. Оси кривошипно-шатунных механизмов секций установлены параллельно валу отбора мощности, кинематически связанному с механизмом синхронизации, зубчатые колеса которого закреплены на кривошипах и находятся в зацеплении друг с другом. Для упрощения конструкции кинематическая связь механизма синхронизации с валом отбора мощности может быть выполнена в виде зубчатого колеса, установленного на валу отбора мощности с возможностью взаимодействия с любым из зубчатых колес механизма синхронизации. Расположение секций модуля оппозитно, установка и соединение кривошипов каждого последующего модуля соосно кривошипам предыдущего позволяют упростить конструкцию и повысить ее надежность. 2 з.п ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателе- и компрессоростроению, и может быть использовано при изготовлении двигателей внутреннего сгорания для автомобилей, самолетов малой авиации, малогабаритного водного транспорта, а также энергетических установок.

Известна поршневая машина, содержащая, по меньшей мере, две секции, каждая из которых содержит поршень, соединенный с кривошипно-шатунным механизмом. Поршни секций попарно расположены в общих цилиндрах с общими камерами сгорания. Кривошипы кривошипно-шатунных механизмов жестко соединены с коническими шестернями, находящимися в зацеплении с двумя центральными зубчатыми колесами, закрепленными на валу отбора мощности (полезная модель РФ №3785, F02B 75/26, опубл. 16.03.97 г.).

Недостатком известного устройства является наличие большого количества кинематических пар, усложняющих конструкцию. Наличие конических зубчатых колес обусловливает возникновение в процессе работы осевой составляющей силы, в связи с чем предъявляются более жесткие требования к кинематическим опорам и подшипникам, что также усложняет конструкцию и снижает надежность устройства.

Наиболее близким предлагаемому изобретению является поршневая машина, приводящая во вращение два соосных вала пропеллеров, скомпонованная с механизмом привода винтов. Поршневая машина содержит два оппозитно расположенных модуля, каждый из которых включает две параллельно расположенные секции. Каждая секция модуля имеет цилиндр с поршнем, соединенным с кривошипно-шатунным механизмом, причем кривошипы секций расположены параллельно друг другу и концентрическим валам пропеллеров. Для передачи вращающего момента концентрическим валам пропеллеров в противоположные стороны машина имеет два механизма синхронизации, кинематически связанные с концентрическими валами пропеллеров. Каждый механизм синхронизации выполнен в виде двух взаимодействующих зубчатых колес, установленных на кривошипах секций модуля. Как следует из описания, известное техническое решение позволяет регулировать положение валов пропеллеров, обеспечивая многочисленные вариации передаточного числа между коленвалами и валами пропеллеров (патент GB №544055, опубл. 25.03.1942 г.).

Недостатком известной поршневой машины является то, что она имеет большое количество взаимодействующих зубчатых пар, что усложняет конструкцию и снижает надежность устройства.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение ее надежности.

Поставленная задача решается тем, что в поршневой машине, содержащей вал отбора мощности, по меньшей мере, один модуль, включающий две секции, каждая из которых имеет цилиндр с поршнем, соединенным с кривошипно-шатунным механизмом, причем кривошипы секций расположены параллельно друг другу и валу отбора мощности, по меньшей мере, один механизм синхронизации, кинематически связанный с валом отбора мощности и выполненный в виде двух взаимодействующих зубчатых колес, установленных на кривошипах секций модуля, секции модуля расположены оппозитно.

Кроме того, кривошипы каждого последующего модуля установлены соосно кривошипам предыдущего модуля и соединены с ними.

Кроме того, кинематическая связь механизма синхронизации и вала отбора мощности выполнена в виде зубчатого колеса, установленного на валу отбора мощности с возможностью взаимодействия с любым из зубчатых колес механизма синхронизации.

Расположение секций модуля оппозитно позволяет значительно сократить количество зубчатых пар, необходимых для обеспечения вращения вала отбора мощности, и тем самым упростить конструкцию машины и повысить ее надежность. Это обеспечивается тем, что зубчатые колеса механизма синхронизации, установленные на кривошипах оппозитно расположенных секций модуля и взаимодействующие между собой, позволяют синхронизировать работу секций без дополнительных кинематических пар и преобразовать их работу в работу машины. При этом передаточное число зубчатой пары механизма синхронизации является величиной постоянной.

Установка кривошипов каждого последующего модуля соосно кривошипам предыдущего модуля и их соединение позволяет обеспечивать связь модулей между собой с минимальным количеством кинематических пар за счет минимального количества механизмов синхронизации, т.е., например, позволяет обеспечить связь двух модулей посредством только одного механизма синхронизации, трех модулей - посредством одного или двух механизмов синхронизации и т.д., что упрощает конструкцию и повышает надежность машины. Кроме того, установка кривошипов последующих модулей соосно с предыдущими позволяет установить механизм синхронизации между модулями и снизить крутильные колебания валов кривошипов секций модулей за счет их минимальной длины, что повышает надежность поршневой машины.

Выполнение кинематической связи механизма синхронизации с валом отбора мощности в виде зубчатого колеса, установленного на валу отбора мощности с возможностью взаимодействия с любым из зубчатых колес механизма синхронизации, позволяет также уменьшить количество кинематических пар и упростить конструкцию машины за счет минимального количества деталей.

На фиг.1 изображен поперечный разрез модуля поршневой машины с двумя оппозитно расположенными секциями; на фиг.2 представлена кинематическая схема движения поршней и вращения кривошипно-шатунных механизмов поршневой машины, изображенной на фиг.1; на фиг.3 - кинематическая схема поршневой машины на фиг.1; на фиг.4 - кинематическая схема поршневой машины с отбором мощности непосредственно от колеса механизма синхронизации; на фиг.5 - кинематическая схема поршневой машины с двумя модулями; на фиг.6 - кинематическая схема поршневой машины с тремя модулями.

Для пояснения предлагаемого изобретения приведено описание конструкции машины, содержащей один модуль с двумя оппозитно расположенными секциями и представленной на фиг.1, фиг.2 и фиг.3.

Поршневая машина имеет модуль с двумя оппозитно расположенными секциями, содержащими цилиндры 1, в которых расположены поршни 2, кинематически связанные с шатунами 3, и кривошипы 4. Цилиндры 1 имеют камеры сгорания 5 со свечами зажигания 6. Оси кривошипно-шатунных механизмов секций установлены параллельно друг другу и валу отбора мощности 7. На кривошипах 4 закреплены зубчатые колеса 8 и 9 механизма синхронизации, находящиеся в зацеплении друг с другом. Вал отбора мощности 7 кинематически связан с механизмом синхронизации посредством зубчатого колеса 10, закрепленного на валу отбора мощности и взаимодействующего с зубчатым колесом 11, установленным на кривошипе одной из секций.

Отбор мощности может быть осуществлен также зубчатым колесом 10 от любого зубчатого колеса 8 или 9 механизма синхронизации (см. фиг.4).

Работа поршневой машины осуществляется следующим образом.

Оба поршня 2 оппозитно расположенных секций модуля из нижнего крайнего положения двигаются одновременно в цилиндрах 1 в верхнее крайнее положение. Происходит такт сжатия. При этом объем в камерах сгорания 5 становится минимальным. В такте сжатия топливно-воздушная смесь воспламеняется от электрической искры свечей зажигания 6 (или от сжатия - при дизельном цикле). Далее поршни 2 двигаются в такте рабочего хода к своим крайним нижним положениям, преобразуя свое возвратно-поступательное движение во вращательное движение кривошипов 4, передаваемое при помощи шатунов 3. Кривошипы 4 передают вращение зубчатым колесам механизма синхронизации 8 и 9, от которых вращение передается зубчатыми колесами 10 и 11 валу отбора мощности 7 и далее - к потребителю.

При необходимости увеличения мощности поршневой машины возможна компоновка с любым количеством модулей и механизмов синхронизации (см. фиг.5, 6). Наиболее оптимальным конструктивным решением является использование парного количества модулей.

Claims (3)

1. Поршневая машина, содержащая вал отбора мощности, по меньшей мере, один модуль, включающий две оппозитно расположенные секции, каждая из которых имеет цилиндр с поршнем, соединенным с кривошипно-шатунным механизмом, причем кривошипы секций расположены параллельно друг другу и валу отбора мощности, по меньшей мере, один кинематически связанный с валом отбора мощности механизм синхронизации, содержащий два зубчатых колеса, установленных на кривошипах секций модуля, отличающаяся тем, что зубчатые колеса механизма синхронизации находятся в зацеплении друг с другом.

2. Поршневая машина по п.1, отличающаяся тем, что кривошипы каждого последующего модуля установлены соосно кривошипам предыдущего модуля и соединены с ними.

3. Поршневая машина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что кинематическая связь механизма синхронизации и вала отбора мощности выполнена в виде зубчатого колеса, установленного на валу отбора мощности с возможностью взаимодействия с любым из зубчатых колес механизма синхронизации.

Images