Двигун внутрішнього згоряння

1 Двигун внутрішнього згоряння, наприклад чотирициліндровий рядний, який розміщений на фундаментній плиті з піддоном і містить блок циліндрів з циліндро-поршневою групою, колінчастий і розподільний вали, приводи допоміжних агрегатів та механізмів двигуна, механізми врівноваження сил інерції другого порядку, виконані у вигляді двох пар валів, розміщених в підшипниках, на валах закріплені противаги, вали зв'язані колінчастим валом за допомогою шестерень, розміщених на його кінцях, який відрізняється тим, що механізми врівноваження розташовані на виступах переднього та заднього торців блока циліндрів в розбірних ізольованих від двигуна порожнинах, утворених з одного боку переднім торцем блока циліндрів і корпусом коробки приводу допоміжних агрегатів двигуна, з другого боку - заднім торцем блока циліндрів та складаною знімною кришкою, причому обидві порожнини по периферії обмежені внутрішнім контуром фундаментної плити з масляним піддоном, а ваги механізмів врівноваження розташовані в заплечиках шестерень, виконаних на ЗОВНІШНІЙ поверхні, ВІДПОВІДНІЙ периферійній частині ваг, які жорстко закріплені на валах механізму врівноваження, один із пари однойменних валів має допоміжну шестірню, кінематично зв'язану з шестірнею колінчастого вала, одна з яких водночас знаходиться в зачепленні за допомогою проміжної шестірні з розподільчим валом 2 Двигун внутрішнього згоряння за п 1, який відрізняється тим, що корпус коробки приводу допоміжних агрегатів та складана знімна кришка жорстко закріплені на фундаментній плиті та масляному ПІДДОНІ ю Винахід стосується галузі машинобудування, зокрема, двигунобудування і може бути використаний для врівноваження чотирьохцилшдрового рядного двигуна внутрішнього згоряння з жорсткими обмеженнями по вібрації та габариту Використання чотирьохцилшдрових рядних двигунів, особливо середньооборотних, надто обмежено в зв'язку з тим, що - на обох торцях блоку циліндрів повинні бути виконані ВІДСІКИ для приводів допоміжних агрегатів (водяних і масляних насосів, регулятора паливного насосу та ш) та приводи механізмів двигуна (розподільчого валу та ш ), які складають 35 40% загальної довжини двигуна, - повинен бути установлений механізм врівноваження сил інерції другого порядку для виключення вібрацій, які потребують збільшення загальної довжини двигуна на 19 2 1 % Такі ВІДОМІ фірми як General Motors, General Electric (США), SEMT-pielstick (Франція), MTU (Германія), Bombardier (Канада), Bergen (Норвегія), Sulzer (Швейцарія), Wartsila (ФІНЛЯНДІЯ) чотирьохциліндрові двигуни на світовий ринок не поставляють із-за все зростаючих розмірів габаритів на приводи допоміжних агрегатів по відношенню до довжини блоку циліндрів Класичне виконання механізмів врівноваження сил інерції другого порядку, відомих в СВІТОВІЙ практиці як "метод Ланчестера", описані в цілому ряді першоджерел, наприклад, В Ф Сегаль "Динамические расчеты ДВС", изд Ленинград, 1974г С 100 109 У відомих чотирьохцилшдрових двигунах внутрішнього згоряння моменти сил інерції другого порядку можна врівноважити за допомогою противаг, розміщених на додаткових валах по методу Ланчестера, описаному в книзі "Двигатели внутреннего сгорания Конструкция и расчет на проч ю 51915 ность поршневых и комбинированных двигателей" цей двигун має збільшені габарити по довжині, так под ред А С Орлина, М Г Круглова, ИЗД 4-е, М , як не використані потенційні можливості двигуна Машиностроение, 1974г, С 70 82, фиг 36,38,42 по ширині Для врівноваження моменту сил інерції другоНайбільш близьким по технічній суті є "Дизего порядку ваги розміщують на кожному торці двильний двигун внутрішнього згоряння" по патенту гуна на двох валиках, які обертаються з подвійною СРСР №1061701, кл F02 В 31/04 від 04 11 1978р , кутовою швидкістю відносно колінчатого валу, а який розміщений на фундаментній плиті з піддопротиваги повинні бути розміщені по різних боках ном і містить блок циліндрів з циліндро - поршневід осі валика вою групою, колінчастий і розподільний вали, приводи допоміжних агрегатів та механізмів двигуна, По конструктивному виконанню механізму врімеханізми зрівноваження сил інерції другого повноваження сил інерції другого порядку в чотирядку, виконаних у вигляді двох пар валів, розмірьохцилшдрових рядних двигунах ВІДОМІ два нащених в підшипниках, на валах закріплені протипрямки ваги і зв'язані з колінчатим валом за допомогою - перший - це розміщення механізму врівновашестірень ження під колінчатим валом двигуна, використовуючи його щоки для приводу цього механізму, Конструктивною особливістю цього винаходу є - розміщення одного з ПІДШИПНИКІВ кожного валу, - другий - це розміщення механізму зрівнованесучого ваги (противаги), в фундаментній плиті, ження на торцях блоку циліндрів двигуна що дозволяє скоротити габарити двигуна по довПо першому напрямку відомо, наприклад, техжині (в зрівнянні з раніше запатентованими конснічне рішення по заявці ФРГ №40108565, кл F16F трукціями) 15/26 від 04 04 1990р згідно якому запропонований механізм врівноваження сил інерції другого Таке рішення промислово виконане і дає реапорядку поворотно-поступально рухаючих мас льний шанс для практичного використання чотипоршневого двигуна, який містить дві врівноважурьохцилшдрових рядних двигунів підвищеної розючі ваги, які обертаються в протилежних напряммірності, у яких габарит ВІДСІКІВ передач сумірний з ках з подвійною кутовою швидкістю колінчатого габаритом блоку циліндрів валу Ваги виконані у вигляді циліндрів, із внутріДо недоліків можна віднести шніх частин яких з одного боку від діаметральної - передача зусиль механізму зрівноваження площини вибрана частина металу Циліндри крувід вала - через підшипник, розміщений в фундатяться в отворах планки, закріпленої до картера ментній плиті до блоку циліндрів буде декілька двигуна впоперек його осі, під колінчатим валом, перекручене, так як блок циліндрів з'єднаний з посередині його довжини Зубчасті ВІНЦІ на продофундаментною плитою, як правило, через паронівженні циліндричної поверхні вапв мають зчептову або іншу м'яку прокладку, із-за чого також лення між собою і ведучим колесом на щоці колінприсутній спотворений фактор, чатого валу двигуна В ТІЛІ ваг виконані виїмки, які - неповне використання потенціальних можлизаповнені матеріалом з більш високою питомою востей габариту двигуна, для чого доцільно було б масою, чим матеріал ваги (наприклад, свинець) центр тяжіння ваг (противаг) віднести на максимаКонструкція противаг забезпечує розміщення їх на льний радіус, - тобто габарит грузу обмежений мінімальній відстані від середини колінчатого вапериферією фундаментної плити, блоку і маслянолу, між двома суміжними циліндрами го піддону, тоді ваги будуть значно менші по довжині, що, в кінцевому підсумку, дозволить зменшиДостоїнство цього технічного рішення є те, що ти габарит двигуна по довжині механізм врівноваження поршневого двигуна розташований в існуючих габаритах двигуна Таким чином, незважаючи на ВІДОМІСТЬ великої Проте він обладає істотним недоліком по його КІЛЬКОСТІ оригінальних винаходів по врівноваженконструктивному виконанню відносно ДВЗ із-за ню чотирьохцилшдрового рядного двигуна, поки закріплення механізму зрівноваження до масляноне створено досить просте і, в той же час, ефектиго картера, який, в свою чергу, з'єднаний через вне рішення проблеми зменшення габариту двигум'яку прокладку з блоком циліндрів Із-за цієї м'якої на з системою зрівноваження сил інерції другого прокладки присутній спотворений фактор при репорядку гулюванні механізму зрівноваження по "методу В основу винаходу поставлена задача - ствоЛанчестера" для зрівноваження сил інерції другого рення чотирьохцилшдрового рядного двигуна з порядку в ДВЗ механізмом врівноваження сил терції другого порядку без збільшення габариту двигуна при умові Другим напрямком конструктивного виконання забезпечення технологічності складання, регулюмеханізму зрівноваження сил інерції другого повання та обслуговування в процесі експлуатації за рядку в ДВЗ - це розміщення указаного механізму рахунок спрощення конструкції, раціонального на обох торцях блоку циліндрів двигуна Прикларозташування та нового взаємозв'язку між вузладом такого виконання є технічне рішення по патеми та елементами нту США №5253547, кл F16F 15/10 від 20 04 92р по розміщенню зрівноваженого вала в ДВЗ В Поставлена задача вирішується тим, що в віцьому рішенні механізм зрівноваження розташодомому двигуні внутрішнього згоряння, який має ваний на обох торцях блоку циліндрів двигуна блок циліндрів з поршнем і розподільчим валом і Зрівноважений вал з противагами має дві опори з розташований на фундаментній плиті, виконаній підшипниками ковзання Одна опора меншого діаза одне ціле з масляним піддоном, циліндрометра розташована в передній СТІНЦІ двигуна Біля поршневу групу, колінчатий та розподільчий вали, цієї опори на валу розташовані противаги приводи допоміжних агрегатів та механізмів двигуна, механізм врівноваження сил інерції другого Недоліком цього технічного рішення є те, що 51915 порядку, виконаний у вигляді двох пар кінематично зв'язаних між собою валів з противагами, з'єднаних з колінчатим валом через шестірні, які розташовані на кінцях колінчатого валу, згідно винаходу, механізми врівноваження розташовані на виступах переднього та заднього торцях блоку циліндрів в розбірних ізольованих від двигуна порожнинах, утворених, з одного боку, переднім торцем блоку циліндрів і корпусом коробки приводу допоміжних агрегатів ДВЗ, з другого боку - заднім торцем блоку циліндрів та складовою змінною кришкою, причому обидві порожнини по периферії обмежені внутрішнім контуром фундаментної плити з масляним піддоном, а ваги механізмів врівноваження розташовані в заплечиках шестірней, виконаних на ЗОВНІШНІЙ їх поверхні ВІДПОВІДНИХ периферійній частині ваг, які жорстко закріплені на валах механізму врівноваження, один із пари однойменних валів має допоміжну шестірню, кінематично зв'язаною з шестірнею колінчатого валу, одна з яких водночас знаходиться в зачепленні за допомогою проміжної шестірні з розподільчим валом Додатковою ВІДМІННОЮ особливістю є те, що корпус коробки приводу допоміжних агрегатів та складова знімна кришка жорстко закріплені на фундаментній плиті та масляному ПІДДОНІ В двигуні внутрішнього згоряння, який заявляється, реалізована компоновка, що не потребує великих конструктивних змін і одержаний технічний результат якого можна досягнути при реалізації винаходу - зменшений габарит механізму зрівноваження по довжині за рахунок того, що розміщення його в ізольованих порожнинах, обмежених по периферії фундаментною плитою і масляним піддоном, дозволило збільшити радіус центра мас ваг, за рахунок чого зменшена їх ширина, - спрощена конструкція двигуна за рахунок того, що шестірня колінчастого валу з боку відбору потужності зв'язана як з механізмом зрівноваження, так і з приводом розподільчого механізму, - спрощена конструкція двигуна за рахунок того, що шестірня колінчастого валу з боку відбору потужності зв'язана як з механізмом зрівноваження, так і з приводом розподільчого механізму, - спрощена конструкція механізму зрівноваження за рахунок виконання заплечиків шестірен по ЗОВНІШНІЙ поверхні ваг, що дозволить сполучити функції взаємозв'язаних шестірен механізму зрівноваження з їх вагами, - спрощено виготовлення блоку циліндрів двигуна за рахунок того, що кріплення до його блоку механізму зрівноваження і корпусу приводу допоміжних агрегатів та складової знімної кришки виконується разом, - спрощена зборка і регулювання механізму зрівноваження, так як ці роботи виконуються до розміщення його в ізольовану порожнину двигуна Суть винаходу пояснюється кресленнями, де - на фіг 1 - зображена кінематична схема чотирьохцилшдрового рядного двигуна, - на фіг 2 - поперечний розріз А-А з боку переднього торця блоку циліндрів ДВЗ згідно фіг 1, - на фіг 3 - поперечний розріз В-В з боку заднього торця блоку циліндрів ДВЗ згідно фіг 1, - на фіг 4 - розріз С-С по механізму врівноваження згідно фіг 2 і фіг З, - на фіг 3 - вид А на механізм врівноваження згідно фіг 4, - на фіг 6 - розріз Д-Д по приводу механізму врівноваження з боку переднього торця блоку циліндрів ДВЗ згідно фіг 2, - на фіг 7 - розріз Е-Е по приводу механізму врівноваження з боку заднього торця блоку циліндрів ДВЗ згідно фігЗ, - на фіг 8 - розріз К-К по кріпленню корпусу механізму врівноваження до блоку циліндрів ДВЗ згідно фіг З Двигун внутрішнього згоряння, наприклад, чотирьохцилшдровий рядний дизель, (див фіг 1), який має блок циліндрів 1, розміщений на фундаментній плиті 2, масляний піддон 3, поршні 4, колінчастий вал 5, один кінець якого зв'язаний з коробкою передач 6 приводу допоміжних агрегатів ДВЗ водяних та масляних насосів, паливнопідкачуючої помпи, регулятор (на малюнках не показані), другий кінець - з розподільчим валом 7 На передньому 8 і задньому 9 торцях блоку циліндрів 1, які є несучими крайніх корінних опор, виконані виступи 10, до яких закріплені жорстко корпуси механізмів врівноваження 11 сил інерції другого порядку Механізми врівноваження 11 розташовані в ізольованих порожнинах 12 і 13, обмежених по периферії внутрішнім контуром фундаментної плити 2 і масляного піддону 3 Порожнина 12 утворена переднім торцем 8 блоку циліндрів 1, фундаментною плитою 2, масляним піддоном 3 і корпусом 14 коробки передач 6 приводу допоміжних агрегатів двигуна Порожнина 13 утворена заднім торцем 9 блоку циліндрів 1, фундаментною плитою 2, масляним піддоном 3 та складовою знімною кришкою 15 з роз'єднанням по осі колінчастого валу (див фіг 1 і 7) Механізм врівноваження 11 складається із двох однакових агрегатів, виконаних у вигляді двох пар кінематичне зв'язаних між собою валів з противагами і розташовані на передньому 8 і задньому 9 торцях блоку циліндрів 1 на опорному виступі 10 (див фіг 4), на якому через ущільнювальні прокладки 16 закріплені корпус 14 коробки 6 приводу допоміжних агрегатів ДВЗ і складовою знімною кришкою 15, закриваючі порожнини 12 і 13 (див Фіг 4 і 8) Ваги (противаги) 17 механізму врівноваження 11 (див фіг 4) розташовані в заплечиках 18 шестірней 19, які знаходяться в зачепленні між собою Заплечики 18 виконані тільки по ЗОВНІШНІЙ поверхні шестірней, ВІДПОВІДНИХ периферійній частині ваг 17, які жорстко закріплені на валах 20 і 21 механізму врівноваження 11 за допомогою болтів 22 та штифтів 23 (див фіг 4) Вали 20 і 21 механізму врівноваження 11 споряджені однаковими додатковими шестірнями 24, які знаходяться в зачепленні з кінцевими шестірнями 25 колінчастого валу 5, одна із яких одночасно знаходиться в зачепленні через проміжні шестірні 26 і 27 з розподільчим валом 7 (див фіг 2 і 3) Механізм врівноваження 11 сил інерції другого порядку розташовують на виступи 10 передньої 8 і задньої 9 кришок блоку циліндрів 1, регулюють бокові зазори шестірней 24 і 25, після чого закріплюють болтами 28 і ставлять штифти 29 (див фіг 8) установлюють механізм приводу роз подільчого валу 7 Закривають порожнину 13 складовою знімною кришкою 15, а порожнину 12 корпусом коробки передач 6 приводу допоміжних агрегатів ДВЗ Працює двигун внутрішнього згоряння з механізмом врівноваження наступним чином Після запуску двигуна колінчастий вал 5 за допомогою кінцевих шестірен 25 через шестірні 24 приводить в обертання вали 20 і 21 механізмів врівноваження 11 в протилежних напрямках, на яких розміщені 51915 8 шестірні 19 з вагами (противагами) 17 Вали 20 і 21 крутяться з подвійною кутовою швидкістю відносно колінчастого валу 5 Ваги 17 при обертанні валів механізмів 20 і 21 врівноважують сили інерції другого порядку Таким чином розроблений двигун внутрішнього згоряння, чотирьохциліндровии, рядний дизель, в якому в існуючих об'ємах удалось розмістити механізм врівноваження сил інерції другого порядку без збільшення габаритів двигуна Фіг З Фіг 2 Фіг 4 10 25 Фіг.7 11 12 Фіг.8 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