Кривошипно-шатунний механізм поршневої машини

Кривошипно-шатунний механізм поршневої машини, що включає корпус з циліндром, поршень, розташований у циліндрі з можливістю зворотно-поступального руху, шатун, верхньою головкою шарнірно з'єднаний з поршнем, криво шипний вал, установлении в корпусі, жорстко звязану з корпусом циліндричну шестірню з внутрішнім зубчатим вінцем і шестірню-сателіт з ЗОВНІШНІМ зубчатим вінцем, зчепленим з внутрішнім зубчатим вінцем циліндричної шестірні з відношенням діаметра ділильного кола шестірнісателіта до діаметра ділильного кола циліндричної шестірні 1 2, сполучену шарнірно з кривошипом, який відрізняється тим, що шатун нижньою головкою шарнірно з'єднаний з шестірнею-сателітом у точці перетину ділильних кіл циліндричної шестірні і шестірні-сателіта з прямою, що проходить через центр циліндричної шестірні перпендикулярно осі циліндра Винахід відноситься до поршневих машин, зокрема до кривошипно - шатунних механізмів перетворення зворотно - поступального переміщення поршнів в обертальний рух вихідного валу, і може бути використано як у двигунобудуванні, так і у насособудуванні Під терміном «машина» у дійсному випадку розуміється пристрій, що може виконувані функції як двигуна,, так і насоса Під терміном «двигун» припускається пристрій для перетворення енергії робочого тіла в механічну енергію Терміном «двигун» охоплюються, наприклад, двигуни внутрішнього горіння, парові двигуни, гідравлічні двигуни Під терміном «насос» припускається пристрій для нагнітання або стиск}7 текучих середовищ механічними засобами Цим терміном охоплюються як насоси для рідин, так і компресори для нагнітання стисливих середовищ, тобто газів або парів Рішення, що заявляється, відноситься до поршневої машини в загальному и понятті і може використовуватися як у двигунах, так і в насосах Широко ВІДОМІ в практиці двигонобудування і насособудування кривошипно-шатунні механізми, в основу яких покладена відома кінематична схема кривошипно-повзунного механізму Схема включає встановлений у циліндрі поршень, що виконує в кінематичній схемі функцію повзуна, колінчатий вал, шатун, верхня голівка якого шарнірно сполучена з поршнем за допомогою порш невого пальця, а нижня голівка шатуна шарнірно сполучена з шатунною шийкою колінчатого валу Корінні шийки колінчатого валу встановлені в підшипникових вузлах у корпусі, (І І Артоболевський, «Механізми в сучасній техніці», у 7 томах, Довідковий посібник для інженерів, конструкторів і винахідників, Москва, «Наука», Головна редакція фізико-математичної літератури, 1979, 2-ий том, с 436, 481) Кривошипно-шатунний механізм працює таким чином, Поршень зворотно-поступально рухається в циліндрі Колінчатий вал обертається навколо осі його корінних шийок Перетворення зворотнопоступального руху поршня в обертальний рух колінчатого валу забезпечується шарнірним взаємозв'язком поршня, колінчатого валу і кривошипа, який виконує складний плоско-рівнобіжний рух, а також формою виконання колінчатого валу Загальними ознаками рішення, що заявляється, і зазначених кривошипно-шатунних механізмів поршневих машин є встановлений у циліндрі поршень, вихідний вал, встановлений в корпусі, шатун, верхня голівка якого шарнірно сполучена з поршнем за допомогою поршневого пальця, а нижня голівка шатуна шарнірно сполучена з вихідним валом У такому механізмі один оборот колінчатого валу відповідає одному циклу зворотнопоступального руху поршня, тобто за один оборот О 00 о ю 50789 колінчатого валу поршень, наприклад, з крайнього верхнього положення повертається знову ж у верхнє положення Це значить, що в чотиритактному двигуні внутрішнього горіння повний робочий цикл поршень виконує за два обороти вала Для збільшення потужності двигуна при заданій швидкості обертання вихідного валу в такій схемі необхідно збільшувати об'єм циліндра або збільшувати КІЛЬКІСТЬ циліндрів, тобто переходити до багатоциліндрових двигунів, що прийнятно в більшості випадків Проте збільшення КІЛЬКОСТІ циліндрів неминуче приводить до збільшення габаритів і ваги двигуна, а отже до зниження питомої потужності двигуна Відомий кривошипно-шатунний механізм двигуна внутрішнього горіння по опису винаходу до патенту України № 7354, МКВ 5 F02B 75/32, пріоритет від 03 04 95, який містить циліндр з розміщеним у ньому поршнем з двома поршневими пальцями, два колінчатих вали, пов'язаних між собою зубчатими шестернями, і два шатуни Верхні голівки шатунів шарнірно пов'язані з ВІДПОВІДНИМИ поршневими пальцями, а нижні голівки шарнірно пов'язані з шатунними шийками ВІДПОВІДНИХ кривошипних валів Крім того верхні голівки шатунів пов'язані між собою зубчатим зачепленням, що виконано у виді зубчатих секторів, що жорстко пов'язані з верхніми голівками шатунів і знаходяться в зачепленні один з другим Кривошипно-шатунний механізм двигуна працює таким чином При переміщенні поршня в циліндрі його рух передасться через поршневі пальці на голівки шатунів і далі через шатуни і нижні голівки шатунів на колінчаті вали, які синхронно обертаються в різних напрямках Загальними ознаками рішення, що заявляється, і указанного кривошипно-шатунного механізму поршневої машин є встановлений у циліндрі поршень, вихідний вал, встановлений у корпусі, шатун, верхня голівка якого шарнірно сполучена з поршнем за допомогою поршневого пальця, а нижня голівка шатуна шарнірно сполучена з вихідним валом Таке виконання кривошипно-шатунного механізму запобігає бічним навантаженням поршня на циліндр, виключає перекіс поршня в циліндрі, що дозволяє зменшити довжину поршня, тим самим зменшити габарити двигуна і підвищити його питому потужність, проте, як і у вище указанного аналога, для збільшення потужності двигуна при заданій швидкості обертання вихідного валу необхідно збільшувати об'єм циліндра або збільшувати КІЛЬКІСТЬ циліндрів, що призводить до збільшення габаритів і ваги двигуна, а отже до зниження питомої потужності двигуна У якості прототип вибрано кривошипношатунний механізм по опису винаходу до патенту Російської Федерації № 2042039, МКВ 6 F02B 57/00, 59/00, пріоритет від 18 06 92, що може застосовуватися як у двигунах, так і в поршневих насосах Кривошипно-шатунний механізм містить корпус із циліндрами, поршні розташовані в циліндрах з можливістю зворотно-поступального руху, кривошипні вали, встановлені в корпусі, циліндричні шестерні з внутрішнім зачепленням, жорстко пов'язані з корпусом, шестерні-сателіти з ЗОВНІШНІМИ зубчатими віденцями, що установлені з мож ливістю зачеплення з внутрішніми зубчатими віденцями циліндричних шестерень Кожна із шестерень-сателітів сполучена шарнірно з поршнем і кривошипом Співвідношення діаметрів ділильних окружностей шестерень-сателітів і циліндричних шестерень складає 1 2 Вісь шарнірного з'єднання кожної шестерні-сателіта з поршнем і ДІЛИЛЬНІ окружності шестерень у крайніх верхньому і нижньому положеннях збігаються Механізм працює таким чином При виникненні тиску на поршень він рухається поступально, передаючи зусилля через шарніри на шестернісателіти У свою чергу за рахунок зачеплення шестерень-сателітів з внутрішніми зубчатими віденцями циліндричних шестерень і шарнірних з'єднань шестерень-сателітів з кривошипними валами зусилля передається на кривошипні вали, що обертаються в підшипникових вузлах, встановлених в корпусі Загальними ознаками рішення, що заявляється, і прототипу є корпус з циліндром, поршень, розташований у циліндрі з можливістю зворотно поступального руху, кривошипний вал, встановлений у корпусі, жорстко пов'язану з корпусом циліндричну шестерню з внутрішнім зубчатим віденцем, шестерню - сателіт з ЗОВНІШНІМ зубцюватим віденцем, установлену з можливістю зачеплення з внутрішнім зубчатим віденцем циліндричної шестерні і сполучену шарнірно з кривошипом з співвідношенням діаметра ділильної окружності шестерні сателіта до діаметра ділильної окружності циліндричної шестерні 1 2, а також засоби шарнірного з'єднання шестерні-сателіта з поршнем У прототипі, як і у вище указаному аналогу, для збільшення потужності поршневої машини при заданій швидкості обертання вихідного валу необхідно збільшувати об'єм циліндра або збільшувати КІЛЬКІСТЬ циліндрів, що призводить до збільшення габаритів і ваги поршневої машини, а отже до зниження и питомої потужності У основу винаходу поставлена задача удосконалення кривошипно - шатунного механізму поршневої машини, у якому за рахунок конструктивного виконання забезпечується збільшення КІЛЬКОСТІ робочих циклів поршня на один оборот вихідного валу, що дозволяє підвищити питому потужність поршневої машини Поставлена задача вирішується тим, що кривошипно - шатунний механізм поршневої машини, який включає корпус з циліндром, поршень, розташований у циліндрі з можливістю зворотно поступального руху, кривошипний вал, встановлений у корпусі, жорстко пов'язану з корпусом циліндричну шестерню з внутрішнім зубчатим віденцем, шестерню - сателіт з ЗОВНІШНІМ зубчатим віденцем, установлену з можливістю зачеплення з внутрішнім зубчатим віденцем циліндричної шестерні і сполучену шарнірно з кривошипом з співвідношенням діаметра ділильної окружності шестерні сателіта до діаметра ділильної окружності циліндричної шестерні 1 2, а також засоби шарнірного з'єднання шестерні-сателіта з поршнем, ВІДПОВІДНО до винаходу, засоби шарнірного з'єднання шестерні-сателіта з поршнем виконані у виді шатуна, верхня голівка якого шарнірно сполучена з поршнем, а нижня голівка шатуна шарнірно сполучена з 50789 шестернею - сателітом у точці перетинання ділильних окружностей циліндричної шестерні і шестерні-сателіта з віссю, що проходить через центр циліндричної шестерні і розташована перпендикулярно до осі циліндра в крайньому нижньому положенні поршня Зазначені ознаки складають сутність винахоДУ Ознаки, що складають сутність винаходу, знаходяться в причинно-слідчому зв'язку з технічним результатом, що досягається, (збільшення КІЛЬКОСТІ робочих циклів поршня на один оборот вихідного вала), тому що виконання засобів шарнірного з'єднання шестерні-сателіта з поршнем у виді шатуна, верхня голівка якого шарнірно сполучена з поршнем, а нижня голівка шатуна шарнірно сполучена з шестернею - сателітом у точці перетинання ділильних окружностей циліндричної шестерні і шестерні-сателіта з віссю, що проходить через центр циліндричної шестерні і розташована перпендикулярно до осі циліндра в крайньому нижньому положенні поршня в кривошипношатунному механізмі поршневої машини, що включає корпус з циліндром, поршень, розташований у циліндрі з можливістю зворотно - поступального руху, кривошипний вал, встановлений у корпусі, жорстко пов'язану з корпусом циліндричну шестерню з внутрішнім зубчатим віденцем, шестерню -сателіт з ЗОВНІШНІМ зубчатим віденцем, установлену з можливістю зачеплення з внутрішнім зубчатим віденцем циліндричної шестерні і сполучену шарнірно з кривошипом з співвідношенням діаметра ділильної окружності шестерні сателіта до діаметра ділильної окружності циліндричної шестерні 1 2, забезпечує кінематику механізму, при якій поршень виконує чотири цикли руху між крайніми верхнім і нижнім положеннями поршня за один оборот колінчатого (вихідного) валу, що перевищує в два рази КІЛЬКІСТЬ робочих циклів поршня на один оборот вихідного валу в порівнянні з аналогами і прототипом Нижче приводиться докладний опис кривошипно-шатунного механізму поршневої машини, що заявляється, з посиланнями на креслення, на яких подано Фіг 1 - Схематичне зображення кривошипношатунного механізму поршневої машини в крайньому нижньому розташуванні поршня Фіг 2 - Схематичне зображення кривошипношатунного механізму поршневої машини при повороті кривошипного валу на 90 градусів Фіг 3 - Схематичне зображення кривошипно шатунного механізму поршневої машини при повороті кривошипного валуна 180 градусів Фіг 4 - Схематичне зображення кривошипношатунного механізму поршневої машини при повороті кривошипного валу на 270 градусів Фіг 5 - Конструкція кривошипно-шатунного механізму поршневої машини в подовжньому розтині Фіг 6 - Розтин по А - А на фіг 5 Кривошипно-шатунний механізм поршневої машини містить корпус 1 із циліндром 2, поршень З, розташований у циліндрі 2 з можливістю зворотно-поступального руху, кривошипний вал 4, встановлений у корпусі 1, жорстко пов'язану з корпусом 1 циліндричну шестерню 5 із внутрішнім зубчатим віденцем 6, шестерню-сателіт 7 з ЗОВНІШНІМ зубчатим віденцем 8, установлену з можливістю зачеплення з внутрішнім зубчатим віденцем 6 циліндричної шестерні 5 і сполучену шарнірно з кривошипним валом 4 Співвідношення діаметра ділильної окружності 9 шестерні-сателіта 7 до діаметра ділильної окружності 10 циліндричної шестерні 5 дорівнює 1 2 Поршень 3 сполучений шарнірно з шестернею-сателітом 7 Засоби шарнірного з'єднання поршня 3 з шестернеюсателітом 7 виконані у виді шатуна 11, верхня голівка 12 якого шарнірно сполучена з поршнем 3, а нижня голівка 13 шатуна 11 шарнірно сполучена з шестернею-сателітом 7 у точці перетинання ділильних окружностей циліндричної шестерні 5 і шестерні-сателіта 7 з віссю 14, що проходить через центр циліндричної шестерні 5 і розташована перпендикулярно до осі 15 циліндра 2 у крайньому нижньому положенні поршня З Кривошипно-шатунний механізм поршневої машини працює таким чином При виникненні тиску на поршень 3 він рухається поступально, передаючи зусилля на шестерню-сателіт 7 через шатун 11 У свою чергу за рахунок зачеплення шестерні-сателіта 7 з внутрішнім зубчатим віденцем 6 циліндричної шестерні 5 і шарнірних з'єднань шестерні-сателіта 7 з кривошипним валом 4 зусилля передається на кривошипний вал 4, що обертається в підшипникових вузлах, встановлених у корпусі 1 Кривошипно-шатунний механізм поршневої машини, що заявляється, забезпечує збільшення КІЛЬКОСТІ робочих циклів поршня на один оборот вихідного вала в порівнянні з прототипом у 2 разу, у результаті чого досягається підвищення питомої потужності поршневої машини 50789 ФІГ. 1 Верт Фіг. 2 50789 ФІГ. З Верт Фіг. 4 10 Фіг. 5 A-rA 2 ФІГ. 6 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71