Поршнева кулісна машина
Номер патенту: 73633
Опубліковано: 15.08.2005
Автори: Шатравка Олексій Муршудович, Мотрюк Анатолій Васильович, Лебедєв Юрій Федорович, Моісєєв Віктор Федорович
Формула / Реферат
Поршнева кулісна машина, що містить корпус з розташованими в двох рівнобіжних площинах блоками робочих циліндрів, осі яких утворюють багатокутник, описаний навколо привідного вала, встановлені в циліндрах поршні з поперечним отвором для привідного пальця, розміщену між блоками циліндрів хрестовину, яка посаджена на кривошип вала і складається з радіально орієнтованих повзунів, розташованих у кулісах, привідні пальці яких вставлені в поперечні отвори поршнів, і компенсаційний вкладиш - сухар, установлений між кулісою і поршнем у прямолінійному пазі, яка відрізняється тим, що пальці куліс розташовані дезаксіально повзуну, дезаксаж (зміщення осі) пальця щодо повзуна складає розмір у межах від половини до трьох величин радіуса кривошипа, привідні пальці, що належать одній кулісі, виконані неспіввісними один одному і знаходяться по різні боки від осі повзуна, а кількість з'єднань, в яких використовують компенсаційний вкладиш у прямолінійному пазі, у загальному випадку становить величину, на одиницю меншу від числа повзунів, при цьому для однієї куліси - не більше одного повзуна, причому один із привідних пальців куліси виготовлений знімним у вигляді стрижня з прямолінійними круглими шипами, в кулісі виконаний прямолінійний паз, в якому розміщений прямолінійний шип знімного пальця.
Текст
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. У плоскому дворядному пристрої [10], що використовує в поршні додатковий компенсаційний вкладиш сухар, за рахунок самоустановлення деталей при зборці, поєднуються велика продуктивність і рівномірність моменту, що крутить, багагопоршневої машини, з високою технологічністю одно-поршневої. Найближчим прототипом до заявленого технічного рішення є механізм поршневої машини, описаний у авторському свідоцтві СРСР № 1627770 [10]. Він містить корпус з розташованими в двох рівнобіжних площинах блоків робочих циліндрів, осі яких утворять багатокутник (трикутник), описаний навколо приводного вала. У циліндрах установлені поршні з поперечним отвором для приводного пальця, рівнобіжним осі вала. Між блоками циліндрів розміщена хрестовина, яка посаджена на кривошип вала і складається з радіально орієнтованих повзунів, розташованих у к улісах. Приводні пальці куліс орієнтовані паралельно кривошипу і вставлені в поперечні отвори поршнів. Причому, у поршнях, розташованих в одному з блоків (задньому), уздовж осей отворів виконані прямолінійні пази, у яких встановлені сухарі з внутрішнім отвором для розміщення пальця куліси. Число сухарів дорівнює числу к уліс. Циліндри розташовані симетрично щодо осі корінних опор вала, а конструкція куліси така, що пальці жорстко" з'єднані з нею як одне ціле, осі пальців збігаються між собою і перетинають вісь повзуна, утворюючи так званий центральний (чи недезаксіальний) механізм приводу поршня. Між одним з поршнів переднього блоку і відповідним пальцем куліси встановлений стопорний пристрій від проворота - шпонка. Однак, через перетинання осей робочих циліндрів і взаємний вплив розмірів торцевих кришок, симетричне розташування циліндрів обумовлює значне видалення осі робочого поршня від приводного вала. Це збільшує навантаження на хрестовину в місці закріплення повзуна, обумовлюючи необхідність збільшення його діаметра і, у результаті, - погіршує масогабаритні характеристики машини. Крім того, виконання спеціального стопорного пристрою від проворота і трьох компенсаційних вкладишів ускладнює конструкцію, знижуючи технологічність. Таким чином, недоліками прототипу є: погана компактність і низька технологічність пристрою. В основу винаходу поставлене завдання створити такий механізм приводу поршневої кулісної машини, в якому нове розміщення робочих циліндрів, а також нова форма виконання куліси і її пальців дозволили б підвищити компактність і технологічність пристрою. Це досягається тим, що пальці куліс розташовані дезаксіально повзуну, дезаксаж (зміщення осі) пальця щодо повзуна складає розмір у межах від половини до трьох величин радіуса кривошипа. Циліндри розміщені асиметрично щодо вала, а асиметрія циліндрів щодо центральної осі корінних опор вала, відповідно, дорівнює дезаксажу. Причому, приводні пальці, що належать одній кулісі, виконані не співвісними один одному, а знаходяться по різні сторони від осі повзуна (щодо площини, проведеної через цю вісь паралельно валу). Кількість з'єднань, що використовують у прямолінійному пазу компенсаційний вкладиш (сухар), у загальному випадку дорівнює величині, на одиницю меншої числа повзунів, при цьому для однієї куліси - не більш одного. Крім того, один із пальців куліси зроблений знімним у вигляді стрижня з прямолінійним і круглим шипами, у кулісі виконаний прямолінійний паз, у якому розміщений прямолінійний шип знімного пальця, причому круглий шип пальця розташований у круглому отворі поршня, а число куліс зі знімним пальцем зазначеної форми в загальному випадку дорівнює величині, на одиницю меншої числа повзунів. Сутність пропозиції пояснюється кресленнями, на яких показаний приклад виконання поршневої кулісної машини, відповідно, на фіг. 1 - вертикальний розріз А-Л по осях циліндрів переднього блоку (у площині, перпендикулярній осі приводного вала), на фіг. 2 - вертикальний розріз Б-Б по осі корінних опор приводного вала, на фіг. З - горизонтальний розріз В-В у площині розташування осей верхньої пари циліндрів, на фіг. 46 - форма виконання деталей механізму із сухарем у вигляді знімного пальця куліси. Заявлена поршнева кулісна машина містить корпус 1 з розташованими в двох рівнобіжних площинах блоками 2, 3 робочих циліндрів. У першому (передньому) блоці 2 циліндри 4 і в другому (задньому) блоці 3 циліндри 5 розташовані таким чином, що їхньої осі утворять багатокутник (трикутник), описаний навколо приводного вала 6. У циліндрах 4 і.5 установлені робочі поршні, відповідно, 7 і 8. Між блоками робочих циліндрів розміщена хрестовина 9, яка посаджена на кривошип 10 вала 6 і складається з радіально орієнтованих повзунів 11, розташованих у кулісах 12. Приводні пальці 13 і 14 куліси 12 вставлені в поперечні отвори поршнів, відповідно, 7 і 8. Пальці 13 і 14 розташовані дезаксіально повзуну 11. Дезаксаж (зміщення осей) "АГ' складає розмір у межах від половини до трьох величин радіуса кривошипа "R". Оптимально - Χ=(1...2)Έ . 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. Зміщення пальців куліси щодо осі повзуна може здійснюватися в двох напрямках: як у ту ж саму сторону, коли вони можуть виконуватися співвісними один одному (дзеркальне виконання блоків 2 і 3 - такий приклад у заявці не розглядається як менш ефективний), так і в протилежні сторони, коли пальці розташовані в різних площинах (рівнобіжних повзуну), а вісь повзуна куліси розміщена між ними (однотипне виконання блоків 2 і 3 фіг. 1-3). Тобто, у розглянутому варіанті реалізації пропозиції, приводні пальці не мають спільну вісь, а знаходяться по різні сторони від осі повзуна (або від рівнобіжної кривошипу площини, що проходить через вісь повзуна). Якщо при співвісному виконанні пальців (через наявність обертальної пари між поршнем і кулісою навколо спільної осі пальця) аналогічно прототипу [10] потрібно стопорний пристрій від провороту, то при виконанні пальців 13 і 14 неспіввісними відбувається фіксація просторової позиції куліси щодо площини, утвореної положенням незбіжних осей її пальців, і, отже, обертальна пара є відсутньою. Тобто, виключається можливість взаємного розвороту куліси і поршня, а значить і відпадає необхідність у стопорному пристрої, чим досягається додатковий позитивний ефект пропозиції. Така форма виконання механізму має перевагу через відносне спрощення конструкції - однотипні, а не дзеркальні блоки циліндрів, простіше обробка пальців куліси (без переналагодження інструмента), не потрібно стопорний пристрій. Циліндри 4 і 5 розміщені асиметрично щодо вала. Асиметрія циліндрів "Е" - зміщення площини симетрії 15 (рівновіддаленої від торцевих кришок опозитних циліндрів) щодо центральної площини 16 (що проходить через вісь корінних опор вала) - дорівнює дезаксажу: Е=Х (див. Додаток 1). При зборці машини з'єднання куліс 12 із трьома поршнями 7 переднього блоку 2 і верхнім поршнем 8 другого (заднього) блоку 3 здійснюється шляхом розміщення пальця куліси (13, 14) безпосередньо в круглому отворі поршня. При цьому для стикування двох нижніх куліс з відповідними нижніми поршнями другого блоку додатково використовується компенсаційний вкладиш - сухар, розташовуваний у прямолінійному пазу. Форми виконання сухаря можуть мати різні варіанти, включаючи той, котрий використаний у прототипі (див. Додаток 1). Відносною перевагою користується конструкція, в якій сухар виконаний у виді знімного стрижня (пальця) 17 (фіг. 4), один кінець якого - круглий шип 18 встановлений у круглому отворі звичайного поршня 8 (фіг. 5), а другий , прямолінійний шип 19, - у прямолінійному пазу 20 куліси 21 (фіг. 6). Таким чином, у даному варіанті реалізації пропозиції всі шість поршнів щільно з'єднані з круглим шипом приводного пальця, а компенсаційний прямолінійний паз виконаний у кулісі. Оскільки з'єднання верхньої пари поршнів при зборці з кулісою самовс-тановлюється і не має потребу в компенсаторі, то в загальному випадку, для механізму з неспіввісними пальцями кількість компенсаційних з'єднань типу сухар-прямолінійний паз - повинно дорівнювати величині, на одиницю меншої числа повзунів куліс, при цьому, для однієї куліси - не більш одного. Заявлена поршнева кулісна машина працює у такий спосіб. При обертанні приводного вала 6 хрестовина 9 пересувається разом із кривошипом 10 і кожен повзун 11, прослизаючи у своїй кулісі 12, рухається плоско-паралельно так, що його вісь переміщається паралельно своєму первісному положенню. Рухаючись в кулісі, повзун штовхає її разом з поршнями 7 і 8 у напрямку, обумовленому осями циліндрів 4 і 5. З метою зниження механічних утрат на тертя, між кулісою 12 і повзуном 11 може бути встановлений лінійний підшипник 22 кочення (фіг. 2), наприклад, із сепаратором, що плаває. Зміщення осей пальців 13, 14 куліси щодо осі повзуна 11 і розміщення циліндрів 4, 5 асиметрично валу дозволило зменшити відстань "L" від осей поршнів 7, 8 до осі корінних опор приводного вала 6 і, таким чином, знизити навантаження на повзун куліси. Зниження навантаження на хрестовину підвищує міцність і поліпшує компактність пристрою. Виконання пальців куліси неспіввісними виключає необхідність у стопорному пристрої і зменшує на один необхідну кількість компенсаційних вкладишів, - у підсумку підвищуючи те хнологічність конструкції. Цій якості також сприяє виконання пальців куліси" знімними і перенесення прямолінійного шипа компенсаційного вкладиша з поршня в кулісу, оскільки дозволяє виготовляти всі шість поршнів однотипними, а кулісу - з набору уніфікованих деталей. Обґрунтування достатності використаної кількості робочих ланок у заявленому пристрої і розрахунок рухливості (числа ступенів свободи) механізмів при різних варіантах реалізації конструкції, а також інші форми виконання компенсаційного вкладиша (сухаря) показані в Додатку 1. Джерела інформації 1. Пат. ФРН № 1171448, кл. 17 а, 16 (F 25В). 2. Пат. Франції № 2055643, кл. F 04В, F 16Н. 3. Заявка Японії №60-85278, кл. F 04В. 4. Пат. США №3695786, кл. 417/437 (F 04В). 5. Пат. США №4373876, кл. 417/534 (F 04В). 6. Заявка Японії № 58-20395, кл. F04B. 7. Пат. США №3093301, кл. 230/206 (F 04В). 8. Пат. США №4352640, кл. 417/273 (F04B). 9. Авт. свідоцтво СРСР № 1566056,' кл. F 01В, F 02В, F 04В. 10. Авт. свідоцтво СРСР № 1627770, кл. F 16Н. 11. Якобсон В.Б. Малые холодильные машины. - Μ.: Пищевая пром., 1977.
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюPiston machine with crank mechanism
Автори англійськоюShatravka Oleksii Murshudovych, Moiseev viktor Fedorovych
Назва патенту російськоюПоршневая кулисная машина
Автори російськоюШатравка Олексий Муршудович, Шатравка Алексей Муршудович, Моисеев Виктор Федорович
МПК / Мітки
МПК: F01B 5/00, F02B 75/26
Мітки: кулісна, поршнева, машина
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/5-73633-porshneva-kulisna-mashina.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Поршнева кулісна машина</a>
Попередній патент: Пристрій для завантажування вугільної шихти в камеру коксової печі
Наступний патент: Коток агрегату грунтообробного
Випадковий патент: Пристрій для визначення екстремумів сигналу