Опозитна поршнева машина

Винахід відноситься до області машинобудування і може бути використаний в двигунобудуванні при створенні чотирьохциліндрових двигунів вн утрішнього згоряння, а також при створенні поршневих компресорів. Відомо поршнева машина (див. а.с. СРСР №323562, кл. F02В75/26, опублік. у бюл. №1, 1972), що містить силовий перетворюючий плоско-важільний чотирьохланковий прямолінійно-направляючий механізм з колінчастим валом, коромислом, шатуном з трьома шарнірними з'єднаннями, осі яких розташовані у вершинах рівнобедреного трикутника, причому один шарнір шатуна з'єднаний із шатунною шийкою колінчастого вала, інший - з коромислом, а третій - зі штоком, жорстко з'єднаним із двома поршнями, що зворотно-поступально переміщуються в дво х співвісно розташованих циліндрах. Відома поршнева машина має наступні недоліки: великі габарити силового механізму щодо величини ходу поршнів, жорстке з'єднання поршнів зі штоком, що призводить до підвищення вимог до точності виготовлення силового механізму, який не є абсолютно прямолінійно-направляючим. Відомо опозитна поршнева машина (див. деклараційний патент України №44554 А, кл. F02В75/32, F02В33/06, опублік. у бюл. №2, 2002), обрана за прототип, що містить силовий перетворюючий плоско-важільний чотирьохланковий прямолінійно-направляючий механізм з колінчастим валом, коромислом, шатуном з трьома шарнірними з'єднаннями, осі яких розташовані у вершинах рівнобедреного трикутника, бічні сторони якого дорівнюють відстані між осями шарнірів коромисла, причому один шарнір шатуна з'єднаний із шатунною шийкою колінчастого вала, інший - з коромислом, а третій - із двома компенсаційними шатунами, що шарнірно з'єднані з двома поршнями, які поступально переміщуються уздовж однієї осі в дво х нерухомих опозитно розташованих циліндрах. Недоліком відомої опозитної поршневої машини є невисокий ступінь реалізації потенціалу чотирьохланкового прямолінійно-направляючого механізму з погляду механічного коефіцієнта корисної дії машини. Щодо числа циліндрів передавальний механізм містить велику кількість шарнірних з'єднань, які мають істотні втрати на тертя, що знижує ефективність застосування силового прямолінійно-направляючого механізму. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення опозитної поршневої машини шляхом з'єднання центрально розташованого в шарнірі шатуна пальця із двома парами компенсаційних шатунів, шарнірно зв'язаних з чотирма поршнями, що дозволить створити компактну чотирьохциліндрову поршневу машину зі зменшеною кількісно пар тертя, зі зниженою матеріалоємністю і механічними втратами. Поставлена задача досягається тим, що в опозитній поршневій машині, що містить силовий перетворюючий плоско-важільний чотирьохланковий прямолінійно-направляючий механізм з колінчастим валом, коромислом, шатуном з трьома шарнірними з'єднаннями, осі яких розташовані у вершинах рівнобедреного трикутника, бічні сторони якого дорівнюють відстані між осями шарнірів коромисла, причому один шарнір шатуна з'єднаний із шатунною шийкою колінчастого вала, інший - з коромислом, згідно винаходу, третій шарнір шатуна центрально розташованим в ньому пальцем з'єднаний із двома парами компенсаційних шатунів, шарнірно зв'язаних з чотирма поршнями, які зворотно-поступально переміщуються в чотирьох нерухомих, попарно співвісних, опозитно розташованих циліндрах. Сутність винаходу пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображена кінематична схема поздовжнього розрізу запропонованої опозитної поршневої машини, а на фіг.2 - кінематична схема розрізу опозитної поршневої машини в площині, що проходить через осі симетрії циліндрів. Опозитна поршнева машина містить колінчастий вал 1, коромисло 2, шатун 3, який пальцем 4, центральне розташованим в ньому, шарнірно з'єднаний з компенсаційними шатунами 5, 6, 7, 8, шарнірно зв'язаними з поршнями 9, 10,11, 12, які зворотно-поступально переміщуються в циліндрах 13, 14, 15, 16. Круговою стрілкою на фіг.1 показаний напрямок обертання колінчастого вала 1. Цифрами І, ІІ, ІІІ і IV на фіг.1, 2 позначені циліндри 13, 14. 15, 16, відповідно до порядку їхньої роботи, у випадку використання запропонованої опозитної поршневої машини як двигуна внутрішнього згоряння. Опозитна поршнева машина працює наступним чином. Якщо вона працює як чотиритактний двигун внутрішнього згоряння, в циліндрах 13, 14, 15, 16 по черзі, відповідно до порядку роботи (див. фіг.1, 2), протягом двох обертів колінчастого вала 1 відбуваються такти впуску, стиску, згоряння-розширення і випуску відпрацьованих газів. При згорянні паливоповітряної суміші в циліндрах 13, 14, 15, 16 виникає рушійна сила, що надає руху поршням 9, 10, 11, 12. Зворотно-поступальний рух поршнів 9, 10, 11, 12 з компенсаційними шатунами 5, 6, 7, 8, шарнірно з'єднаними між собою пальцем 4, перетворюється в обертальний рух колінчастого вала 1 за допомогою коромисла 2 і шатуна 3, один шарнір якого з'єднаний із шатунною шийкою колінчастого вала 1, інший з коромислом 2, а третій - з пальцем 4. Потужність від колінчастого вала 1 передається споживачу. Якщо опозитна поршнева машина працює як компресор із приводом від стороннього джерела енергії, обертальний рух колінчастого вала 1 за допомогою коромисла 2 і шатуна 3 перетворюється в поступальний рух пальця 4, що передається, шарнірно з'єднаним з ним компенсаційним шатунам 5, 6, 7, 8, які приводять у рух поршні 9, 10, 11, 12. По черзі і попарно в циліндрах 13, 14 (І, ІІ) і 15, 16 (ІІІ, IV) відбуваються такти впуску, стиску і перепуску характерні для об'ємних поршневих компресорів. Запропоноване технічне рішення дозволяє реалізувати роботу чотирьохциліндрової опозитної поршневої машини з колінчастим валом, який містить усього лише дві корінних і одну шатунну шийки, що знижує втрати на тертя, зменшує масу і довжину колінчастого вала, підвищує його жорсткість. Внаслідок практично прямолінійної траєкторії переміщення центра шарніра з'єднання шатуна з пальцем втрати на тертя в шарнірних з'єднаннях компенсаційних ша тунів з пальцем і поршнями близькі до нуля. Зменшення кількості пар тертя, рухомих деталей і маси механізму дозволяє підвищити ефективність застосування силового плоско-важільного чотирьохланкового прямолінійно-направляючого механізму у бага тоциліндрових поршневих машинах. Практична реалізація запропонованого технічного рішення дає можливість створення поршневих машин з високим механічним коефіцієнтом корисної дії.