Двигун внутрішнього згоряння

1. Двигун внутрішнього згоряння, переважно рядний 4-х циліндровий, що містить блок циліндрів, підмоторну раму, розподільний вал, колінчастий вал, на обох кінцях якого встановлені шестерні, механізм зрівноважування сил інерції другого C2 2 (19) 1 3 77194 4 розрахункове дослідження зрівноважування 4-х вання сил інерції другого порядку дуже близька до тактного 4-х циліндрового рядного дизеля с класичного виконання «підвісної конструкції», що є Дц=260, S=270, n=1000об./хв. показало, що неврігарантом високої надійності. вноважена сила інерції другого порядку перевиДо недоліків такої конструкції варто віднести: щує вагу двигуна на 12% [див. «Розрахункове дос- підвищений габарит двигуна за довжиною, лідження зрівноважування дизеля типу 11Д80» тому що привід допоміжних агрегатів не сполучеХарків, 2003р.]. ний конструктивно з установкою механізму зрівноЗрівноважити інерційну силу такої величини важування; можливо класичним методом по «системі Ланчес- виконання опори механізму зрівноважування тера», приведеної в цілому ряді першоджерел: в підмоторній рамі дуже недоцільно, тому що під[див. И.Ш.Нейман «Динамика авиационных двигамоторна рама кріпиться до блоку циліндрів через телей». Издательство Москва-Ленинград, прокладку і, як наслідок, порушується точність 1940г.,стр.319. А.И.Заикин и др. «Авиационные регулювання. двигатели». Конструкция и расчет деталей, МоскВідомо технічне рішення по [пат. США ва, 1941г., стр.51. Е.Д.Львов «Динамика поршне№5253547 кл. МКИ5 F16F15/10, заявл. 20.04.92г., вых двигателей», Москва-Ленинград, 1936г., опубл. 19.10.93г. «Спосіб установки зрівноважуюстр.56-59. В.Ф.Сегаль «Динамические расчеты чого вала»]. ДВС»., Ленинград, 1974г., стр.100-109], однак, гаЗазначене технічне рішення містить блок цибарит такого 4-х циліндрового двигуна складає ліндрів, врівноважуючи вали з противагами. Блок трохи менш того ж двигуна в 6-ти циліндровому циліндрів виконаний з відсіками на торцях, при виконанні. Особливу складність представляє зацьому одна опора для валів, що врівноважують, кріплення на блоці циліндрів двигуна механізму виконана безпосередньо в блоці, інша в стінці, що зрівноважування. Вирішується ця задача двома утворює цей відсік. Таке конструктивне рішення методами: дуже надійне, однак є істотний недолік, що поля- перший, це на обох торцях блоку циліндрів гає в тім, що в зазначеному відсіку неможливо двигуна виконуються відсіки для установки валиків виконати привод допоміжних агрегатів двигуна, що із противагами механізму зрівноважування - таке негативно відбивається на подовжньому габариті конструктивне рішення забезпечує високу надійдвигуна. ність, але збільшує габарит двигуна по довжині, Найбільш близьким за технічною суттю є що неприйнятно для двигунів із жорсткими обме["Двигун внутрішнього згоряння" по пат. України женнями за габаритом; №51915А кл. F02B67/04, F16F15/26 заяв. 21.08.01 - другий, це установка механізму зрівноважуопубл. 16.12.02.]. вання в комплексі з приводом агрегатів і допоміжЗазначений двигун містить блок циліндрів, коних механізмів двигуна - таке рішення прийнятне лінчастий і розподільний вали, коробку привода за габаритами, але механізм зрівноважування крідопоміжних агрегатів, механізм зрівноважування питься до блоку циліндрів консольно, наскрізними сил інерції другого порядку, виконаний у вигляді болтами, що негативно відбивається на надійності двох агрегатів, закріплених консольно на обох тодвигуна. рцях блоку циліндрів. На обох кінцях колінчастого Відомо технічне рішення по [пат. США вала встановлені шестірні, одночасно зв'язані з №6205970 МПК7 F02B75/06, заявл. 11.08.99г., одним з агрегатів механізму зрівноважування і з опубл. 27.03.01. «Опора для зрівноважуючих ваприводом допоміжних агрегатів і механізмів двигуликів двигуна»]. на. Таке конструктивне рішення дозволяє практичЗазначена конструкція містить блок-картер, но не збільшити габарит двигуна при установці на колінчастий вал, валики механізму зрівноважуваннього механізму зрівноважування. ня, зв'язані кінематично з колінчастим валом і Дуже оригінально вирішена проблема комповстановлені в корпусі з подовжнім розніманням. нування механізму зрівноважування, а саме: Корпус механізму зрівноважування кріпиться до - кожний з агрегатів механізму зрівноважуваннижньої площини блок - картера двигуна наскрізня виконаний по ширині на габарит підмоторної ними болтами. рами, за рахунок чого збільшений радіус розташуТаке конструктивне рішення має істотний невання противаг, і як наслідок, зменшується їхня долік, а саме - консольне кріплення корпуса мехавага і габарит; нізму зрівноважування до блок - картеру дуже не- противаги виконані у вигляді сегментів, розбажано з огляду надійності. міщених усередині шестірень, що зв'язують кінеВідомо технічне рішення по [пат. СРСР матично вали агрегату механізму зрівноважування №1061701А кл. F02B31/04, заявл. 08.11.77р., - таке рішення дозволяє значно зменшити габарит опубл. 04.11.78р. «Дизельний двигун внутрішнього агрегату механізму зрівноважування. У цілому, ці згоряння»]. дві ознаки дозволяють вирішити проблему устаноЗазначений двигун містить блок циліндрів, фувки механізму зрівноважування практично без збіндаментну раму, колінчастий вал із установленильшення габариту двигуна. ми на його обох кінцях шестірнями, зв'язаними з До недоліків цього технічного рішення варто механізмом зрівноважування сил інерції другого віднести консольну установку кожного з агрегатів порядку; останній містить по дві опори з установмеханізму зрівноважування на обох торцях блоку леними на них валиками, на яких жорстко закріпциліндрів. лені противаги; валики кінематично зв'язані між В основу винаходу поставлена задача - при собою й обертаються в протилежні боки. У привевикористанні позитивних ознак [пат. України деній конструкції установка механізму зрівноважу№51915А] - максимальне використання попереч 5 77194 6 ного габариту підмоторної рами для збільшення на Фіг.9 представлений вид А згідно Фіг.8; радіуса установки противаг і установка останніх на Фіг.10 представлений перетин К-К згідно усередині шестірень, кінематично єднаючих вали Фіг.1; механізму зрівноважування між собою і з колінчасна Фіг.11 представлений перетин ABC згідно тим валом, а також конструктивне сполучення меФіг.10; ханізму зрівноважування і привода допоміжних на Фіг.12 представлений перетин Д-Д згідно агрегатів двигуна, але при цьому виконати більш Фіг.10; надійну установку агрегатів механізму зрівноважуна Фіг.13 представлений перетин Л-Л згідно вання сил інерції другого порядку, наприклад, «піФіг.12; двісну конструкцію». Поставлена задача вирішуДвигун внутрішнього згоряння, наприклад, 4-х ється таким чином, що: корпуса механізму циліндровий рядний (див. Фіг.1) містить блок цилізрівноважування виконані підвісної конструкції і ндрів 1, установлений на підмоторній рамі 2, колізакріплені на торцях блоку циліндрів за допомогою нчастий вал 3, на обох кінцях якого встановлені спеціальних кронштейнів, виконаних у вигляді пошестірні 5 і 6. На двигуні встановлений механізм довжених нижніх подовжніх опорних листів блоку зрівноважування сил інерції другого порядку, що циліндрів, зв'язаних з корінними опорами колінчаскладається з двох агрегатів 7 і 8, кінематично стого вала, подовження спеціальних кронштейнів зв'язаних з відповідними шестірнями 5 і 6 колінчавідповідає величині подовжнього габариту корпуса стого вала 3 і встановлених на протилежних тормеханізму зрівноважування, причому спеціальний цях блоку циліндрів 1. Шестірня 5 виконана збіркронштейн із боку привода допоміжних агрегатів ною і багатофункціональною - за допомогою додатково зв'язаний вертикальними листами з стакану 9 і зубчастого зовнішнього колеса 10 припереднім листом блоку циліндрів і опорним буртом водить через шестірні 11 і 12 цілий ряд допоміждля кріплення корпуса коробки привода допоміжних агрегатів - водяні і масляні насоси, паливопідних агрегатів, а спеціальний кронштейн із боку качуваючу помпу, регулятор (на кресленні не основного добору потужності зв'язаний з вертикапоказані), за допомогою зубчастого колеса внутрільним листом упорного підшипника блоку циліндшнього зачеплення 13 і шестірні 14 приводить рів і відповідним торцевим листом, у якому викокомпресор 15 (див. Фіг.1). Шестірня 6 також баганане вікно на ширину корпуса механізму тофункціональна, тому що приводить і агрегат 8 і зрівноважування, а величини опорних буртів для через шестірні 16,17,18 - розподільний вал 19 кріплення корпусів закриття механізму зрівноважу(Фіг.1, 3). вання менше установочної відстані від корпуса Механізм зрівноважування сил інерції другого механізму зрівноважування до крайнього листа порядку, виконаний у вигляді двох агрегатів 7 і 8 блоку циліндрів, що несе корінний підшипник коліскладається з корпуса 20 підвісної конструкції, у нчастого вала. Крім того, у корпусі механізму зрівякому установлені вали 21, 22, кінематично зв'язановажування, установлюваного з боку основного ні за допомогою шестірень 23 між собою (див. добору потужності, виконані фігурні пази паралеФіг.2, 4, 5 для агрегату 7 і Фіг.3, 10, 11 для агрегату льно профілю шестірні, установленої на колінчас8). На валу 21 додатково встановлена шестірня тому валу. 24, за допомогою якої агрегати 7 і 8 зв'язані кінеУ двигуні внутрішнього згоряння, що заявляматично з колінчастим валом 3 і забезпечує частоється, реалізовано: ту обертання валів 21 і 22 у два рази вищу, ніж - агрегати механізму зрівноважування, устаноколінчастого вала 3. На валах 21 і 22 закріплені влені на торцях блоку виконані «підвісної конструпротиваги 25, виконані у вигляді сегментів, встакції», що забезпечує високу надійність; новлені і закріплені усередині шестірень 23 (див. - зручність монтажу й обслуговування; Фіг.5, 11). Жорсткість корпуса 20 підвісної констру- конструктивне рішення по гармонічному спокції забезпечується Т-подібним розташуванням лученню агрегату механізму зрівноважування і силових листів 26, 27, ребрами жорсткості 28, 29, приводу допоміжних агрегатів, що забезпечує а також кришками 30 , зв'язаними з корпусом 20 зменшення габариту по довжині. призонними болтами 31 (див. Фіг.4, 10). Для кріпСуть винаходу пояснюється кресленнями, де лення агрегатів 7 і 8 до блоку циліндрів 1, на торзображені: цях останнього 1 виконані спеціальні кронштейни на Фіг.1 представлена кінематична схема 4-х 32 і 33 (див. Фіг.4, 6, 10). циліндрового рядного двигуна, що має механізм На блоці циліндрів 1, з боку коробки привода зрівноважування сил інерції другого порядку; допоміжних агрегатів 34, виконаний спеціальний на Фіг.2 - представлений перетин А-А згідно підвісний кронштейн 32. Кронштейн 32 (див. Фіг.1, Фіг.1; 4, 8,9) виконаний на базі подовжнього опорного на Фіг.3 - представлений перетин В-В згідно листа 35 блоку циліндрів 1, зв'язаного з корінними Фіг.1; опорами 36 колінчастого вала З (див.Фіг.8, на Фіг.4 - представлений перетин С-С згідно 9).Довжину кронштейна 32 визначає подовжній Фіг.1; габарит корпуса 20 механізму зрівноважування. на Фіг.5 представлений перетин ABC згідно Жорсткість кронштейна 32 забезпечена вертикаФіг.4; льними листами 37 і 38 (Фіг.6), зв'язаними з пена Фіг.6 представлений перетин Д-Д згідно реднім листом 39 блоку циліндрів 1 і опорним бурФіг.4; том 40, призначеним для кріплення корпуса 41 на Фіг.7 представлений вид А згідно Фіг.4; коробки привода допоміжних агрегатів 34 (див. 1, на Фіг.8 представлений перетин Д-Д згідно 4, 5, 6, 8, 9). Величина опорного бурту 40 «В» меФіг.1; нше установочної відстані від корпуса механізму 7 77194 8 зрівноважування 20 до переднього листа 39 несуЗборка двигуна. щого корінний підшипник 36 «А», така умова доУ блок циліндрів 1 установлюється колінчасзволяє, при знятому з двигуна корпусі 41 коробки тий вал 3 з попередньо закріпленими на ньому привода допоміжних агрегатів, монтаж і демонтаж шестірнями 5, 6 і, за допомогою стакана 9, шестірагрегату 7 - для того, щоб шестірню 24 ввести в ні 10 і 13; зачеплення із шестірнею 5 колінчастого вала 3, окремо від двигуна збираються агрегати 7, 8 необхідно опустити агрегат 7 униз до того, щоб (складові механізму зрівноважування), коробка корпус 20 пройшов під шестірнею 5, - цією умовою привода допоміжних агрегатів 34. Блок циліндрів 1 досягається зменшення габариту двигуна за довустановлюється на підмоторну раму 2, при цьому жиною (див. Фіг.5). корпус 48 знятий; На блоці циліндрів 1, з боку основного добору на блок циліндрів 1 установлюється механізм потужності, виконаний спеціальний кронштейн 33. привода розподільного вала 16, 17, 18; Кронштейн 33 дозволяє здійснити установку агрена обох торцях блоку встановлюються агрегагату 8 підвісної конструкції, що забезпечує при ти 7 і 8 - механізм зрівноважування сил інерції друмінімальному габариті високу надійність у роботі. гого порядку, і закривається кришкою 48 і корпуКронштейн 33 (див. Фіг.1, 10, 11, 12, 13) виконаний сом 41, у якому змонтовані всі допоміжні агрегати на базі подовжнього опорного листа 35 блоку цидвигуна. ліндрів 1, зв'язаного з корінними опорами 3 6 коліПри роботі двигуна, колінчастий вал обертає нчастого вала 3. Жорсткість кронштейна 33 забеззв'язані жорстко з ним шестірні 5,6, 10 і 13, при печена зв'язком листа 35 з вертикальним листом цьому: 42 блоку 1 упорного підшипника і відповідним тор- шестірня 5 приводить через шестірню 24 агцевим листом 43 блоку циліндрів 1, у якому викорегат 7, як складову механізму зрівноважування; нане вікно 44 на ширину корпуса 45 агрегату 8 - шестірня 10 через шестірні 11 і 12 приводить (Фіг.1, 10). У корпусі 45 виконані фігурні пази 46 допоміжні агрегати двигуна - водяні і масляні на(див. Фіг.11, 12, 13) паралельно профілю шестірні соси, паливопідкачуваючу помпу, регулятор; 6, установленої на колінчастому валу 3; таке конс- шестірня 13 через шестірню 14 приводить труктивне рішення дозволяє зменшити габарит по компресор 15 гальмової системи; довжині агрегату 8. Ідентично виконаний опорний - шестірня 6: бурт 47 кріплення корпуса 48, що забезпечує оде- через шестірню 24 приводить агрегат 8, як ржання порожнини 49; величина опорного бурту складову механізму зрівноважування; 47 «В» менше відстані від корпуса 45 агрегату 8 до - через шестірні 16, 17, 18 приводить розподікрайнього листа 50 «А»: така умова дозволяє вильний вал 19. конати монтаж і демонтаж агрегату 8 без від'єднання рами 2 від блоку циліндрів 1. 9 77194 10 11 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 77194 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601