Поршнева кулісна машина

Пропонуємий винахід відноситься до техніки загального та холодильного машинобудування, зокрема, до двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) та компресорів з кулісним приводом. Відомі об'ємні поршневі машини: компресори та ДВЗ, які мають куліси, жорстко з'єднані з поршнями, розташованими в робочих циліндрах, та повзуни куліс, кінематично зв'язані з кривошипом приводного валу, див. наприклад [1]-[11]. Однопоршневі кулісні машини [1]-[3] компактні та за рахунок само-установлення деталей при зборці високотехнологічні, однак мають низьку рівномірність моменту, що крути ть, і погану врівноваженість. Відомі також багатопоршневі кулісні машини [4]-[10]. При послідовному розташуванні повзунів куліс на кривошипі та розміщенні циліндрів у паралельних площинах [4]-[6] менші радіальні габарити, проте збільшена довжина машини вздовж осі вала. В пласких механізмах поршневих кулісних машин [7]-[9] - менша довжина вздовж осі вала, однак збільшені радіальні габарити. Найближчим прототипом до заявленого технічного рішення є механізм перетворення руху, описаний у авторському свідоцтві СРСР № 1566056 [9]. Він містить корпус з робочими циліндрами, осі яких утворюють багатокутник (трикутник), описаний навколо приводного валу, розташовані в циліндрах поршні, жорстко з'єднані з кулісами, розгорненими осями убік кривошипу валу, посаджену на кривошип хрестовину, утворену радіально орієнтованими повзунами куліс. Циліндри з поршнями двосторонньої дії розташовані симетрично щодо центральної осі (корінних опор) вала, а хрестовина виконана у такий спосіб, що повзуни куліс жорстко з'єднані між собою за допомогою загальної маточини в єдину деталь і їхні осі перетинають вісь кривошипа, утворюючи так називаний центральний (чи недезаксіальний) механізм приводу (з осями повзунів і кривошипа, що перетинаються). Однак, через перетинання осей робочих циліндрів і взаємний вплив розмірів торцевих кришок, симетричне розташування циліндрів спричиняє значне віддалення осі робочого циліндра від приводного вала. Це підвищує навантаження на хрестовину в місці закріплення повзуна, обумовлюючи необхідність збільшення його діаметра і, у результаті, - погіршує масогабаритні характеристики машини. Крім того, жорстке з'єднання маточини хрестовини з усіма трьома повзунами виключає можливість компенсування ймовірних неточностей виготовлення за рахунок самоустановлення деталей при зборці механізму (див. Додаток 1). Це обумовлює пред'явлення підвищених вимог до точності виготовлення деталей механізму, знижуючи те хнологічність його конструкції. Таким чином, недоліками прототипу є: погана компактність і низька технологічність машини. В основу винаходу поставлене завдання створити такий механізм приводу поршневої кулісної машини, у якому нове розміщення робочих циліндрів і повзунів куліс, а також нова форма виконання хрестовини (що використовує шарнірні зчленування повзунів із маточиною) дозволили б підвищити компактність і технологічність пристрою. Це досягається тим, що повзуни куліс розташовані дезаксіально кривошипу, дезаксаж (зміщення осі) повзуна щодо осі кривошипа становить розмір у межах від половини до двох величин радіуса кривошипа, у маточині хрестовини виконані отвори, рівнобіжні осі кривошипа, в отворах закріплені пальці, повзуни куліс рухливо встановлені на останніх із можливістю відносного повороту й осьового зміщення, а кількість рухливи х зчленувань повзунів із маточиною в загальному випадку дорівнює величині, на одиницю меншої числа повзунів. Причому, для поршнів однобічної дії дезаксаж здійснений у напрямку, протилежному розташуванню робочого циліндра. Для поршнів двосторонньої дії циліндри розміщені асиметрично відносно валу, а асиметрія циліндрів щодо центральної осі корінних опор вала дорівнює дезаксажу. Сутність пропозиції пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 показаний приклад виконання герметичного компресора з поршнями однобічної дії, на фіг.2 - ДВЗ із поршнями двосторонньої дії. Заявлена поршнева кулісна машина містить корпус 1 з робочими циліндрами 2, осі яких утворюють багатокутник (зокрема трикутник), описаний навколо приводного вала 3. У циліндрах 2 розташовані поршні 4, жорстко з'єднані з кулісами 5. Осі куліс розгорнуті в сторону кривошипа. На кривошип 6 вала 3 посаджена хрестовина 7, що складається з радіально орієнтованих повзунів 8, 9, 10, об'єднаних загальною маточиною 11 і розміщених у к улісах 5. Повзуни куліс розташовані дезаксіально кривошипу. Дезаксаж "X” (зміщення осі повзуна щодо осі кривошипа) складає розмір у межах від половини до двох величин радіуса кривошипа "R". Оптимально X={1...2)'R. Подальше збільшення обмежене впливом конкретних кінцевих розмірів деталей механізму (траєкторія руху кривошипа наближається до осі циліндра і, у свою чергу, може приводити до збільшення габаритів), зменшення - знижує ефективність пропозиції. У маточині 11 виконані отвори, рівнобіжні осі кривошипу, в о творах закріплені пальці 12, на яких рухливо встановлені повзуни 9, 10 з можливостями повороту й осьового зміщення щодо маточини по осі пальця. При цьому повзун 8 закріплений на хрестовині 7 жорстко, без можливості відносного розвороту чи зміщення. Таким чином, відповідно до запропонованої конструкції, у процесі зборки механізму верхній повзун 8 може зайняти положення, строго визначене віссю верхньої куліси, задаючи просторову позицію маточині, а при цьому нижні повзуни 9, 10 мають здатність самоустановлення у своїх куліса х в умовах реально отриманих положень їхніх осей, використовуючи також можливість відносного лінійного зміщення по осі пальця 12. В механізмі з поршнями однобічної дії дезаксаж здійснений у напрямку, протилежному розташуванню робочого циліндра. У механізму з поршнями двосторонньої дії циліндри 2 розміщені асиметрично щодо вала 3 (див. фіг.2). Асиметрія циліндрів "Е" - зміщення площини симетрії 13 (рівновіддаленої від торцевих кришок опозитних циліндрів) щодо центральної площини 14 (яка проходить через вісь корінних опор вала) - дорівнює дезаксажу: Е=Х (див. Додаток 1). З метою зниження механічних утрат на тертя, між кулісою 5 і повзуном 9 можна установити лінійний підшипник 15 кочення, наприклад, із сепаратором, що плаває, (див. фі г.2). Заявлена поршнева кулісна машина працює у такий спосіб. При обертанні приводного вала 3 хрестовина 7 пересувається разом із кривошипом 6 і кожен повзун (8, 9, 10), прослизаючи у своїй кулісі 5, р ухається плоско-паралельно так, що його вісь переміщується паралельно своєму первісному положенню. Відхиленню повзунів від зазначеної форми переміщення перешкоджає жорстке з'єднання повзуна 8 з маточиною 11 хрестовини. Рухаючись у своїй кулісі, кожен повзун штовхає її разом з поршнем 4 у напрямку, обумовленому віссю циліндра 2. Розташування повзунів куліс дезаксіально кривошипу і розміщення циліндрів асиметрично валу дозволило зменшити відстань "L" від осі поршня до осі корінних опор приводного вала і, таким чином, знизити навантаження на повзун куліси і хрестовину в цілому. Зниження навантаження на хрестовину підвищує її міцність і поліпшує компактність машини. Виконання дезаксажа в напрямку, протилежному расположению робочого циліндра, зменшує радіальні габарити пристрою. Виконання шарнірних з'єднань нижніх повзунів 9, 10 із хрестовиною забезпечило самоустановлення деталей при зборці і, за рахунок цього, підвищилася технологічність конструкції (див. Додаток 1). Крім того, на відміну від прототипу, завдяки дезаксіальному розташуванню, використання шарнірних зчленувань нижніх повзунів із хрестовиною не спричиняє ріст габаритів пристрою, оскільки шарніри розташовуються в тій частині хрестовини, що знаходиться на бічних ділянках маточини, а не навряд із кривошипом. Будучи зміщеним щодо площини, що перетинає вісь кривошипа, шарнірна ділянка займає бічний простір маточини паралельно кривошипу, а не послідовно з ним. У прототипі (з центральним розташуванням повзунів щодо кривошипа) для розміщення шарнірів треба було б розсовувати циліндри, що обумовить ріст габаритів. Отже, використання дезаксіального повзуна створює додатковий позитивний ефект: підвищення компактності механізму приводу із самоустанов-лювальними повзунами куліс (який застосовує шарнірні зчленування повзунів із маточиною). Обгрунтування достатності використованої кількості робочих ланок в заявленому пристрої, а також розрахунок рухливості (кількості ступеней свободи) механізмів при різних варіантах реалізації конструкції показані у Додатку 1.