Важільний двигун та привід янцеловського

1. Важільний двигун та привід, що має раму на колесах або стаціонарну раму, двигун внутрішнього згоряння, чотири приводні поршні, які через шатуни попарно приєднані до двосекторного важеля на одній осі, до цього ж важеля приєднано додатковий шатун для приводу в рух маховика, що приводить в рух іскро- та газорозподільний механізми, до подовжень в обидві сторони цього ж важеля за допомогою шатунів приєднані додаткові поршні насоса для рідини, яка через клапани, крани і трубки може надходити до роторних приводів і обертати їх в ту чи іншу сторону та змінювати швидкість обертання осі за рахунок автоматичного C2 2 (19) 1 3 та перетворення цієї енергії в тиск рідини за допомогою додаткових поршнів з шатунами і їх циліндрами до того ж самого важеля. 3. Подачі тиску рідини за допомогою труб до роторних приводів. 4. Перетворення тиску рідини у круговий рух вісі за допомогою роторних приводів. 5. Зміни числа обертів піввісі колеса за допомогою зміни об'ємів у роторних приводів, до яких подається однакова порція рідини (принцип рідинного домкрата з передачею однієї і тієї ж порції рідини у різні об'єми прийомної частини). 6. Управління роторними приводами кожного колеса за допомогою кранів та клапанів так, що ними створюється, зчеплення з колесом без застосування тертя або розчеплення з ним, переднього та заднього ходу, гальма без застосування тертя, незалежного приводу кожного колеса та, при потребі, повороту за рахунок надання різної швидкості колесам, а також блокування обох коліс агрегату при подачі однакової кількості рідини на протилежні роторні приводи. Для досягнення цього технічного результату у двигуні внутрішнього згоряння замість колінчатого вала установлено двосекторний важіль 1 Фіг.1 (показано схематично) 1 Фіг.2 ( показані осі шатунів та маховик ) з використанням ним однієї вісі 2 Фіг.1, 2 Фіг.2. Важіль, зв'язаний попарно, за допомогою шатунів 3 Фіг.1, які розташовані так, як показано на Фіг.1 з поршнями 4 Фіг.1. Шатуни 5 Фіг.1, слугує для зовні розташованих поршнів 6 Фіг.1 по відношенню підшипника важеля, дякуючи кришкам та ущільненню в них, з направляючими 7 Фіг.1. Поршні 6 Фіг.1 - помпують рідину до роторних приводів, які приводять у рух вісь колеса чи вал відбору потужності. З одного із боків вісі важеля під'єднано допоміжний важіль 8 Фіг.1 перпендикулярний вісі, який приводить у рух шатун 9 Фіг.1, за допомогою якого приводиться у круговий рух маховичок 10 Фіг.1. Маховичок приводить у рух іскро- та газорозподільні системи,бере участь у запуску двигуна та запасає енергію двигуна. У важеля відгалужені вниз захвати 11 Фіг.1 для розбризкування мастила, мастило знаходиться нижче двосекторного важеля, у картері з ванночками, куди воно стікає після розбризкування. За допомогою зірочок, закріплених на вісі маховика, приводяться в круговий рух ланцюги. Ланцюги приводять у рух зірочки з осями окремо для кожного циліндра, на яких знаходяться кулачки - випуску та впуску горючої суміші. Вісь маховичка також приводить в рух розподільник іскри для свічок. Подачу рідини у простір під поршні 6 Фіг.1 здійснюється за допомогою забірних трубок впуску -12 Фіг.1, випуск рідини йде трубкою 13 Фіг.1. Впуск рідини йде через клапани 14 Фіг.1, випуск-через клапани 15 Фіг.1. Рідина далі йде через трубки подачі, кулькові чи інші крани, окремо для правого 16 Фіг.3, окремо для лівого 17 Фіг.3 або одночасно обох коліс, чи, при відключені руху, йде злив рідини через крани 18 Фіг.3,18а Фіг.3. Крани 19 Фіг.3, 19а Фіг.3 слугують для подачі рідини при русі назад, крани 20 Фіг.3, 20а Фіг.3 слугують для подачі рідини до роторних приводів при русі вперед. Роторні приводи мають циліндричний статор 21 Фіг.3, 91741 4 21 Фіг.4, з протилежно зробленими виступами 22 Фіг.3, 22 Фіг.4 та боковими кришками. Роторами являються циліндри 23 Фіг.4, які мають широкі вибірки 24 Фіг.4, що розташовані на протилежних сторонах роторів, причому кількість вибірок дорівнює кількості виступів 22 Фіг.4 статорів, а з боків роторів закріплені диски 25 Фіг.5, для ущільнення, на рівні внутрішньої поверхні статорів 21 Фіг.4. Виступи 22 Фіг.4 та диски зроблені так, що своїми вершинами досягають внутрішньої поверхні роторів та статорів з мінімальним зазором, для ущільнення між ними. В циліндрах роторів розташовані заслінки 26 Фіг.4, під які можуть бути вставлені пружини 27 Фіг.4. Заслінки герметично перекривають простір між ротором та статором. Для створення герметичності у дисках 25 Фіг.5 створені канавки 28 Фіг.5, для установки у них ущільнюючих кілець. Виступи та їх боковини мають стрілоподібні канавки 29 Фіг.6, 30 Фіг.6, в які установлюютьздвоєні ущільнюючі планки. Статори періодично, при русі, управляють утопленням заслінок 26 Фіг.4 виступами 22 Фіг.4. Заслінки 26 Фіг.4 набрані із пакета пластин, в яких зроблені надпили так, щоб тиском рідини суміжні пластини розходились у різні сторони, чим створювали чітке ущільнення. Тиск рідини на заслінку утворюється за рахунок того, що по отворах 31 Фіг.4, у центрах осей роторів, подається рідина, самі ж заслінки виконують функцію помп. Трубкою 32 Фіг.3 рідина подається, в нашому прикладі, до чотирьох роторних приводів,установлених паралельно на вісі одного колеса, причому до першого роторного приводу рідина йде через відкриту трубку, без клапана. Якщо тиск рідини поступає лише в один привід, це зумовлює найбільшу швидкість, тому що тиск однієї порції рідини може, наприклад, заставити провернутись ротор чотири рази, при проходженні тиску рідини цієї ж порції одночасно у чотирьох приводах - один раз. До трьох інших тиск рідини поступає після того, як переборе тиск пружини 33 Фіг.3 клапана 34 Фіг.3. Тиск пружин розрахований так, що другий роторний привід відкриється при швидкості відповідній третій швидкості, при цьому остаються відкритими перший та другий привід, третій привід відкриється при швидкості відповідній другій швидкості, четвертий привід відкриється при швидкості відповідній першій швидкості, при цьому остаються відкритими та працюють перший, другий, третій та четвертий приводи. Випуск рідини йде через трубки з клапанами 35 Фіг.3, які слугують для захисту приводів від тиску рідини інших приводів. Задній хід працює аналогічно передньому з одним потужним приводом та з подачею тиску рідини по трубці 19 Фіг.3, 19а Фіг.3, тобто управління швидкістю відбувається автоматично, за рахунок подачі палива та залежить від опору коліс. При роботі приводів б, в, г, коли не подається рідина до них, у приводи подається повітря по трубках 36 Фіг.3 через клапани 37 Фіг.3. Гальма працюють без тертя за рахунок закриття, чи часткового прикриття, вихідного отвору для рідини краном 38 Фіг.3, одночасно з цим відкривається подача рідини замість повітря по трубах 36 Фіг.3, для одержання потужного гальмування, при цьому заслінки упираються у загальмовану рідину та гальмують рух 5 роторів. За допомогою кранів можливо подавати на правий та лівий приводи коліс як однакову кількість рідини, так і різну її кількість, чим забезпечувати блокування та розблокування коліс, тобто їх диференціацію, та можливо ввести дублювання кермового механізму,так як колеса можуть рухатись із різною швидкістю, за рахунок подачі кранами різної кількості рідини на різні приводи. Принцип роботи двигуна зберігається таким самим, як для двигунів внутрішнього згоряння, за виключенням того, що замість колінчатого валу встановлено двосекторний важіль, який об'єднує по кінцям секторів попарно поршні між собою за допомогою шатунів. Передача сили тиску згоряючих газів на поршні за допомогою важеля йде безпосередньо на поршні тиску на рідину. Виходячи із формули для одержання моменту сили двигуна з колінчатим валом М=Fcosa rcosв, де F - сила тиску згоряючих газів, r - величина плеча колінчатого валу, а - кут між центральною віссю поршня і напрямом шатуна в русі, в - кут між перпендикуляром до центральної вісі і направленням плеча колінчатого валу в русі, Фіг.7, тобто момент сили двигуна з колінчатим валом при cosв рівному 90 градусів рівняється нулю, хоча cosa в цей час дорівнює 1, передача сили тиску газів F на плече залежить від кута cosa і в процесі руху періодично міняється, що зменшує відбір енергії в двигуна з колінчатим валом, при цьому сила тиску газів F, в основному, відбирається на першому участку (0-90 градусів) при русі від 0 до 180 градусів, коли камера згорання ще мала і тиск згоряючої горючої суміші досягає максимальної сили. Для двигуна з колінчатим валом хід поршня від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки складає відстань 2r, тобто дорівнює діаметру круга з радіусом r, задамо хід поршня для двигуна з важелем теж такий самий - 2r, задаючи малі кути (менші половини його сектору, сектор вибираємо меншим 35 градусів) значення його cosв процесі руху складуть величини рівні або більші від 0,9537 (із-за малих кутів), так як його кут між центральною віссю поршня і напрямом шатуна в русі та кут, який проходить поршень від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки вибираємо рівним половині кута сектору, який дорівнює 17 градусів 30сек., тобто формула для двигуна з важелем прагне (ізза малих кутів) до вигляду M=F R, де R - величина плеча важеля. При однакових параметрах циліндрів та поршнів,як для двигуна із колінчатим валом, так і важільного двигуна із прямокутного трикутника Фіг.1, при збережені величини ходу поршня рівному стільки же як для двигуна з колінчатим валом, тобто 2r, знаходимо, що їх плечі співвідносяться як R=2r/sin 17 градусів 30сек де R - плече важеля, r - плече колінчатого вала. Зрівняємо їх середні значення, розглянувши із формули М=Fcosa rcosв її складові cosa cosв. При розрахунку середнього значення кутів для двигунів із колінчатим валом, Фіг.7, вибираємо, що кут його "а" між центральною віссю поршня і напрямом шатуна має розмах від 0 до 35 градусів, (значення cos0=1, міняється при русі поршня до cos35 градусів, який дорівнює 0, 8192), середнє значення їх суми за прохід 90 градусів (1+0,8192)/2=0,9096, 91741 6 середня величина кута "в", Фіг.7, між перпендикуляром до центральної вісі і направленням плеча колінчатого вала має розмах від 0 до 90 градусів і середнє значення його cos при повороті на 90 градусів складе =(1+0)/2=0,5, перемножимо ці дві величини cos із формули cosa cosв, одержимо 0,9096 0,5=0,4548, тоді середнє значення моменту сили для двигунів із колінчатим валом набирає значення М=0,4548 F r, з розрахунку, що колінвал проходить шлях від 0 до 90 градусів в основному та буде менше двох його значень, так як основний момент відбирається на першому участку (0-90 градусів) при русі від 0 до 180 градусів. Тепер розглянемо середнє значення для важільного двигуна, при ході поршня рівному тій же величині ходу поршня - 2r, при вибраному секторі в 35 градусів і вибраному ході поршнів від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки рівному ½ сектора - 17 градусів 30сек. і їх мінімальний cos дорівнює 0,9537, так як у формулі два cos, то беремо, що обидві величини кутів однакові і змінюються вони при русі від 1 до 0,9537, тобто середні значення їх cos за один хід поршнів від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки дорівнюють (1+0,9537)/2=0,9768, при перемножені обох cos із формули одержимо (0,9768 0,9768)=0,9542. Знаходимо величину плеча важеля із трикутника Фіг.1 з кутом 17 градусах 30сек. та катетом, який дорівнює 2r (так як ми вибрали, що хід поршнів у обох двигунів однаковий) із формули R=2r/sin17°30сек.=2r/0,3007=6,65r. Підставляємо в формулу для моменту замість R його значення 6,65r. Тоді момент сили важільного двигуна складе М=0,9542F 6,65r=6,34F r, при русі від 0 до 180 градусів (хоча для одержання менших кутів для важільного двигуна можемо вибрати направлення його циліндрів, поршнів та шатунів, відійшовши від перпендикулярності шатунів до плеча R у верхній мертвій точці, зміщеними, з лівої сторони вліво, з правої сторони вправо, на середину вибраного нами кута в 17 градусах 30сек., тобто на 8 градусів 45сек., тоді кути нахилу будуть ще меншими). Робота систем агрегатів. Принцип роботи двигуна зберігається таким самим, як для двигунів внутрішнього згоряння, за виключенням того, що замість колінчатого валу встановлено двосекторний важіль, який об'єднує по кінцям секторів попарно поршні між собою за допомогою шатунів. Передача сили тиску згоряючих газів на поршні йде за допомогою того ж важеля безпосередньо на поршні тиску на рідину, причому, виходячи із формули одержання моменту сили двигуна з колінчатим валом М=Fcosa r cosв, де F - сила тиску згоряючих газів, а - кут між центральною віссю поршня і напрямом шатуна в русі, r - величина плеча колінчатого валу, в - кут між перпендикуляром до центральної вісі і направленням плеча колінчатого валу Фіг.7, одержимо для двигуна з важелем те, що задаючи кути руху важеля менші 17 градусів 30сек., формула прагне (із-за малих кутів) до вигляду M=F R, де R - величина плеча важеля. При однакових параметрах циліндрів та поршнів, як для двигуна із колінчатим валом, так і важільного двигуна із прямокутного трикутника Фіг.1, при збережені величини ходу поршня від верхньої ме 7 ртвої точки до нижньої точки рівній 2r для обох двигунів, знаходимо, що плечі на які діє однакова сила F, співвідносяться як R=2r/sin17 градусів 30сек., де R - плече важеля, r - плече колінчатого вала. До вісі двосекторного важеля під'єднано допоміжний шатун, для приводу маховичка, який приводить в рух іскро- та газорозподільну системи та бере участь у запуску двигуна і запасає енергію двигуна. При запуску двигуна горюча суміш, заготовлена у карбюраторі, подається в циліндр, стискається та запалюється свічкою в одному із циліндрів. Енергія горючої суміші приводить в рух поршень, який через шатун та загальний важіль приводить в рух всю систему. Один із додаткових поршнів, рухаючись, засмоктує рідину, другий додатковий поршень, рухаючись, витискує рідину в труби, для подачі її до роторного приводу транспорту чи до роторного приводу вісі відбору потужності. При відкритті одного із кранів руху вперед або назад рідина потрапляє до роторних приводів. Управляють роторними приводами крани. При відкритому крані руху вперед чи назад, тиск рідини рухає ротори приводів,забезпечуючи передачу енергії від двигуна до вісі відбору енергії, що в аналогах виконує зчеплення включно з трансмісією, при відкритому же крані витоку рідини, рідина витікає в резервуар, не діючи на роторний привід. Зміна швидкості руху виконується за допомогою подачі однієї і тієї ж порції рідини у різні об'єми, які залежать від кількості підключених роторних приводів,наприклад, з однаковими об'ємами, які діють по принципу рідинного домкрата для різних об'є 91741 8 мів. Відкриття роторних приводів залежить від опору, наприклад, коліс, чим більший їх опір, тим більший створюється тиск рідини, тим більше відкриваються клапанів роторних приводів, які налаштовані на різний тиск, тим більшим утворюється об'єм для прийому тієї ж порції рідини, при цьому автоматично зменшується швидкість коліс. Зміна напрямку руху виконується за рахунок зміни подачі рідини на роторні приводи відкриттям кранів певного напрямку. Роторні приводи також слугують гальмами без тертя, за рахунок прикриття або повного закриття випускного крана, при цьому заслінки ротора упираються у нерухому рідину та гальмують рух ротора. Роторні приводи для приводу різних коліс залежні від одночасної подачі тиску рідини до них і незалежні один від одного механічно, при подачі різного тиску рідини за допомогою кранів на роторні приводи різних коліс, колеса обертаються із різною швидкістю, що використано для зміни напрямку руху, для чого їх об'єднано з кермом в одну систему за допомогою трубок та кранів. Для утримання коліс зблокованими встановлено кран регулятор одночасної подачі рідини на протилежні приводи з можливістю грубого та точного їх регулювання кранами. Роторні приводи дають можливість робити агрегат маневреним (розворот майже на місці за рахунок руху коліс в різні сторони), та комфортним, дякуючи автоматичній безступеневій зміні швидкості, використання зчеплення та гальм без застосування тертя, блокуванню та розблокуванню коліс та дублюванню кермового механізму. 9 91741 10 11 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 91741 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