SU1744289A1 - Аксиально-поршневой двигатель - Google Patents

Abstract

Использование: двигателестроение. Сущность изобретени : аксиально-поршневой двигатель содержит корпус 2 с неподвижным блоком цилиндров, поршни 6 шатуны 7, коленчатый вал с наклонным кривошипом 5, качающуюс  шайбу 9, установ

Description

Изобретение относитс  к двигателест- роению, а именно к двигател м внутреннего сгорани  с бзрабанной компоновкой цилиндров и сферическим поиводным механизмом с качающейс  шайбой Кооме того изобретение может использоватьс  в компрессоре- и ьасосос гроении а также в даиг тэл х СтмргиН а

Дл  преоброзовл-ш  движени  поршней во ьрацение выходного вала в двигате ле барабанное типа (ДБТ) необходим сферический приводной механизм

l/ijseciHbi сферические приводные ме- с всащ юи.имис  и качающимис  шайбами Меха низ иы с качающимис  шай- бами обладзо гармоническим или почти гармоническим згко ом движени  поршней в Mexahi/i j iax с i ./ащаюл.имис  шайбами возможна осуществление практически любого закона движени  поршней

Дл  повышени  эффективности рабогь1 в ДБТ с вращающим 4с  шайбами примен ют такое их профилирование, при котором величина хода иориль  при расшиоеник больше -епичимы хода поршн при сжатии (и, соо йстственно степень сжати ) Термо- д нам/неск й цккл г такой особенности называют F ui1cn/ijHce-ia (К циклом) В L/кле- -рист-id.-ir-PH:1 в т i-ei-че длительности тез .иДы . , О ци1 л мен етс  МГНОРС т е значение u.n-nt ™п/ы и возможно осуществление счдержкп поршн  в области верхней i epivo/ точки

Однако двигатели : вращающимис  шайбами отличаютс  сравнительно низкой надежь остою v технолог чес /IMM трудност ми в изготовлении

Наиболее близким по техни1 еской су ности к изобреюнию  ь тотс  экс чльнг поршневой ДВИГР гель

Дзигатель-прототип содержит непод- зл НУ блок цилиндров с поршн ми и ша- lyi.dMi- в каждом расположенных на кор вокр т коленчаюго вала и парал- ienL,iO ему голеччагыи вл с наклонным КОПЕОШИП.М, качающуюс  шайбу кинема- очески св занну-о с дополнительными шз- ciivi|/i и лрп ом тьи1ател  В п..ы JAHC.V, лучаь кинематическа  в«зь luawobi и корпуса осуществл етс  при помощи кардано- го подвеса На наклонном кривошиге оте,, вал:) ПОАЬИЖНО по г .чошеы/ис к чему ус|ЭпОзлена втулка, обоазуюид.эч Ьокозой поверхности ксторпй не попал шпьча оси наклопчого кр вошипа з продольные симметрии последнего и втулки пересекалс  а оцнси с осью вращени  вала 4epco3i ле г ку чрохсд : ос, / кардан .ого псдвагг

Дополни iе тьные шатуны цвигател - г роготилр подвижно сочлен ютс  с качающимис  рыча1ами опирающимис  н корпус двигетол  1очки опоры рьмагов на коопусу двигател  могу г перемещатос , в | Wnb ате чб1 о из.мспг.зтсь значение степени сжати  двигаге/н вне зависимости oi °ел1/н 1Ы Лиды i оршг-  Посуюдн   оегули- i ри перелоде с одного с оростного 1 и нзфузочиою режима роботы t а другой На с1.иг ловооога ьт  ки отнсс-итечьис на- лончо1 о зошипа вала в результате мы и згченйет. величина наклоча качаю щейгр J.J I lbi к сси вращени  зала Поворо том втулки управл ет гидравлический механизм

Неюстч i ком коне i ру i дрм( гтел   ьЛЯ КГ JThOCMIujIj-ir Н1/./ОЯ 3qj .

,боч го процесса зие г югочнстЬ

к ко -.ом режиме работ дьмате.1, значе

1 ени ,  . /о/.г порън  L

результате чего расширение рабочего тела не осуществл етс .

Цель изобретени  - повышение эффективности рабочего процесса аксиально-поршневого двигател .

Указанна  цель достигаетс  за счет того , что цилиндрическа  втулка имеет зубчатый конический венец, установленный соосно оси наклонного кривошипа, и установлена на кривошипе с возможностью относительного вращательного, колебательного движени  относительно оси кривошипа; одна коренна  шейка коленчатого вала выполнена полой; приводной механизм изменени  угла наклона качающейс  шайбы содержит первую ось с двум  коническими шестерн ми и торцовым кулачком , установленным между коническими шестерн ми; вторую ось с цилиндрической и третьей конической шестерн ми; зубчатую рейку с толкателем; перва  ось установлена внутри полой коренной шейки коленчатого вала, причем одна из конических шестерен первой оси входит в зацепление с коническим венцом на цилиндрической втулке; втора  коническа  шестерн  входит в зацепление с третьей конической шестерней; зубчата  рейка зацеплена о цилиндрической шестерней на второй оси, а толкатель взаимодействует с торцовым кулачком.

При работе механизма благодар  возвратно-поступательному , колебательному движению втулки измен етс  мгновенное значение степени сжати  в пределах термодинамического цикла, а величина хода поршн  при сжатии становитс  отличной от таковой при расширении.

На чертеже показана кинематическа  схема аксиально-поршневого двигател .

В конкретном случае исполнени  двигатель содержит цилиндры 1, установленные на неподвижном корпусе 2 в блоке по окружности вокруг коленчатого вала и параллельно ему. Коленчатый вал содержит коренные шейки 3 и 4 и наклонную шейку кривошипа 5. Одна из коренных шеек 3 выполнена полой и содержит центральное, со- осное оси вращени  вала сквозное отверстие.

В цилиндрах 1 движутс  поршни 6, подвижно сочлененные с шатунами 7. Указанное подвижное соединение осуществл етс  посредством сферического шарнира. Шатуны 7 на противоположном конце содержат также сферические шарниры 8 дл  подвижного соединени  с качающейс  шайбой 9.

Качающа с  шайба 9 подвижно опираетс  на корпус 2 двигател  при помощи карданного подвеса, состо щего из крестовины 10 и двух пар цапф 11 и 12. Кажда 

пара цапф имеет общую продольную ось и обе эти оси лежат в одной плоскости. Посредством одной пары цапф 11 крестовина подвижно соедин етс  с качающейс  шайбой , а посредством цапф 10, ось которых перпендикул рна оси цапф 11, крестовина подвижно сочлен етс  с корпусом двигател .

На наклонном кривошипе 5 коленчатого

0 вала подвижно установлена цилиндрическа  втулка 13, имеюща  возможность вращени  относительно оси кривошипа. Цилиндрическа  втулка 13 выполнена с цилиндрической наружной поверхностью, об5 разующа  которой непараллельна оси наклонного кривошипа 5. Ось цилиндрической втулки 13 проходит через центр карданного подвеса (точку пересечени  осей цапф 11 и 12 и оси вращени  вала). На одном

0 из торцов цилиндрической втулки 13 неподвижно по отношению к ней установлен конический зубчатый венец 14.

Ось конического зубчатого венца 14 совпадает с осью наклонной кривошипной

5 шейки 5, а плоскость втулки, на которой расположен конический зубчатый венец 14, перпендикул рна продольной оси кривошипа 5. Конический зубчатый венец 14 находитс  в зацеплении с первой конической

0 шестерней 15, жестко насаженной на первую ось 16, котора  проходит соосно валу в полости его коренной шейки 3. На противоположном конце первой оси 16 жестко установлена втора  коническа  шестерн  17.

5На торце полой шейки 3 вала жестко

установлен торцовой кулачок 18с профилем 19. В центре кулачка 18 имеетс  сквозное отверстие дл  прохода первой оси 16. Профиль кулачка обегает толкатель 20 с наконеч0 ником 21 и пружиной 22, движущийс  относительно неподвижного корпуса двигател . С толкателем 20 жестко св зана зубчата  рейка 23, сцепленна  с цилиндрической шестерней 24, насаженной на вто5 рую ось 25. Последн   вращаетс  в опоре 26, св занной с корпусом 2. На второй оси 25 также жестко установлена треть  коническа  шестерн  27. сцепленна  с второй конической шестерней 17.

0 Профиль 19 торцового кулачка 18 имеет число идентичных участков подьема-спускз толкател , равное числу цилиндров двигател 

Двигатель работает следующим обра5 зом.

При расширении продуктов сгорани  топлива в цилиндрах 1 поршни 6 движутс  к нижним мертвым точкам. При этом движущие силы со стороны поршней передаютс  через шатуны 7 со сферическими шарнирами 8 на качающуюс  шайбу 9, Шайба 9 суммирует усили  всех поршней и, соверша  сферическое движение, приводит во вращение коленчатый вал. Сферическое движение шайбы складываетс  из двух конечных вра- щений вокруг осей цапф 11 и 12.

На цапфах 11 шайба поворачиваетс  относительно крестовины 10. На цапфах 12 вместе с крестовиной шайба вращаетс  относительно корпуса двигател . При сфери- ческом движении шайбы ее точки, св занные с цилиндрической втулкой 13, движутс  по окружности, вследствие чего вал через цилиндрическую втулку 13 приводитс  во вращение.

При вращении вала вращаетс  св занный с ним торцовой кулачок 18 с профилем 19. Последний воздействует на толкатель 20 и приводит его в движение. При этом через зубчатую рейку 23 возбуждаетс  вращение шестерни 24 и второй оси 25 с третьей конической шестерней 27. При вращении колеса через вторую коническую шестерню 17 привод тс  во вращение перва  ось 16 и св занна  с ней перва  коническа  шестерн  15, а также цилиндрическа  втулка 13. Последн   при этом получает относительное движение вокруг кривошипа, благодар  чему шайба 9 приобретает угловую скорость отличную от угловой скорости вала. Измене- ние указанной угловой скорости определ етс  профилем кулачка. В частности, профиль может быть выбран таким, что при прохождении каждым поршнем верхней мертвой точки его углова  скорость шайбы уменьшаетс  и поршень проходит ВМТ с малой скоростью. Далее цилиндрическа  втулка 13 движетс  с большей скоростью, так что средн   углова  скорость втулки равна угловой скорости вала. Профиль кулачка может быть выбран таким, что оптимизируютс  услови  тепловыделени  при сгорании топлива при посто нном объеме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Аксиально-поршневой двигатель, со- держащий корпус с неподвижным блоком

   цилиндров, поршни, шатуны, коленчатый вал с наклонным кривошипом, качающуюс  шайбу, установленную в корпусе при помощи карданного подвеса и кинематически св занную с шатунами и наклонным кривошипом , цилиндрическую втулку, размещенную с возможностью поворота относительно качающейс  шайбы и наклонного кривошипа так, что ось отверсти  цилиндрической втулки совпадает с осью наклонного кривошипа и пересекаетс  с осью симметрии цилиндрической втулки и качающейс  шайбы в центре карданного подвеса, причем цилиндрическа  втулка соединена с приводным механизмом изменени  угла наклона качающейс  шайбы, а шатуны шарнирно св заны с поршн ми и качающейс  шайбой, отличающеес  тем. чго, с целью повышени  эффективности рабочего процесса, приводной механизм изменени  угла наклона качающейс  шайбы содержит первую ось с двум  коническими шестерн ми и торцевым кулачком, свободно установленным на первой оси между коническими шестерн ми и жестко св занным с валом, вторую ось с цилиндрической и третьей конической шестерней, зубчатую рейку с толкателем, конический зубчатый венец, установленный на цилиндрической втулка соосно с осью наклонного кривоши па, коренна  шейка коленчатого вала выполнена полой, перва  ось расположена внутри полой коренной шейки коленчатого вала, причем одна из конических шестерней первой оси входит в зацепление с коническим зубчатым венцом цилиндрической втулки, втора  коническа  шестерн  входит в зацепление с третьей конической шестерней , зубчата  рейка входит в зацепление с цилиндрической шестерней, толкатель зубчатой рейки установлен с возможностью взаимодействи  с торцевым кулачком, а цилиндрическа  втулка установлена с возможностью колебательного движени  относительно оси наклонного кривошипа .