Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

Предложение относится области конструирования поршневых машин, в частности, поршневых двигателей внутреннего сгорания, а также поршневых компрессоров.
В настоящее время в массовом масштабе применяются поршневые машины, двигатели внутреннего сгорания и компрессоры. В них в основном используется кривошипно-шатунный механизм преобразования движения. Но он создает боковые силы на поршни, что приводит к неравномерному износу цилиндров и снижению технико-экономических показателей поршневой машины.
Известны кривошипно-кулисные механизмы преобразования движения, в которых поршень разгружается от боковых сил, перенося их на кулису при работе ее в хорошо смазываемом масляном картере. В многопоршневых машинах целесообразно применять оппозитную схему, используя одну кулису для крепления к ней двух штоков поршней оппозитно расположенных цилиндров. Какая схема не только разгружает поршни от боковых сил, но и уменьшает негативное проявление сил инерции. Кроме того, появляется возможность изолировать цилиндры от масляного картера. Для этого в стенках картера устанавливаются уплотнения, а чтобы они надежно работали также устанавливаются направляющие втулки.
Это приводит к появлению избыточных кинематических связей, что может нарушать режим работы поршневой машины.
Для устранения этого недостатка предлагается использовать направляющие втулки штоков поршней на боковых стенках картера в качестве направляющих для продольного движения кулисы, исключив специальные направляющие для кулисы.
Увеличение плеча действия для сил, компенсирующих момент, стремящийся повернуть кулису вокруг вала машины снижает потери на трение, повышает эффективность поршневой машины.

Текст

Смотреть все

(51) 02 11/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Известны кривошипно-кулисные механизмы преобразования движения, в которых поршень разгружается от боковых сил, перенося их на кулису при работе ее в хорошо смазываемом масляном картере. В многопоршневых машинах целесообразно применять оппозитную схему,используя одну кулису для крепления к ней двух штоков поршней оппозитно расположенных цилиндров. Такая схема не только разгружает поршни от боковых сил, но и уменьшает негативное проявление сил инерции. Кроме того, появляется возможность изолировать цилиндры от масляного картера. Для этого в стенках картера устанавливаются уплотнения, а чтобы они надежно работали также устанавливаются направляющие втулки. Это приводит к появлению избыточных кинематических связей, что может нарушать режим работы поршневой машины. Для устранения этого недостатка предлагается использовать направляющие втулки штоков поршней на боковых стенках картера в качестве направляющих для продольного движения кулисы,исключив специальные направляющие для кулисы. Увеличение плеча действия для сил,компенсирующих момент, стремящийся повернуть кулису вокруг вала машины снижает потери на трение, повышает эффективность поршневой машины.(72) Мухтаров Абзал Танжарбаевич Некрасов Вадим Георгиевич Мурзагалиев Ахмет Жакиевич Куанышев Мурат Кулынтаевич Каукаров Алтынбек Кубашевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Актюбинский государственный университет им. К. Жубанова Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) Некрасов В.Г., Механизм преобразования движения поршневого двигателя - М. 2006, с.83-86(54) МЕХАНИЗМ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ДВИЖЕНИЯ ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ(57) Предложение относится к области конструирования поршневых машин, в частности,поршневых двигателей внутреннего сгорания, а также поршневых компрессоров. В настоящее время в массовом масштабе применяются поршневые машины, двигатели внутреннего сгорания и компрессоры. В них в основном используется кривошипно-шатунный механизм преобразования движения. Но он создает боковые силы на поршни, что приводит к неравномерному износу цилиндров и снижению технико-экономических показателей поршневой машины. Предложение относится области конструирования поршневых машин,в частности, поршневых двигателей внутреннего сгорания, а также поршневых компрессоров. В настоящее время в промышленной практике широко используются поршневые машины. В них вращательное движение вала преобразуется при помощи кинематического механизма в возвратно-поступательное движение поршня. В большинстве случаев в качестве кинематического механизма используется кривошипно-шатунный механизм. В настоящее время в большинстве моделей поршневых двигателей и поршневых компрессоров используется тронковый механизм. В нем направляющей для линейного возвратно-поступательного движения поршня используется гильза цилиндра. А в качестве ползуна используется юбка (тронк) поршня. Смазка гильзы цилиндра производится капельным маслом из картера двигателя. Особенностью такого механизма является то,что в процессе преобразования движения на поршень передается боковая (нормальная, т.е. действующая перпендикулярно поверхности гильзы) сила, что особенно проявляется в двигателях внутреннего сгорания, где давление газов в цилиндре имеет импульсный характер. Боковая сила вызывает неравномерный износ гильзы,что приводит к нарушению герметичности контакта поршня с цилиндром и снижению технико-экономических показателей поршневой машины. Известно применение для этих целей кривошипно-кулисного механизма преобразования движения. Так, в двухвальном кривошипно-кулисном механизме 1 кулиса воспринимает движение от двух ползунов,связанных с кривошипными подшипниками кривошипов двух валов, вращающихся валов в противоположных направлениях при наличие синхронизации вращения валов при помощи зубчатой передачи. Недостатком такого механизма является требование иметь два вала с кривошипами и ползунами, что приводит к увеличению числа деталей, усложнению конструкции. Наиболее близким решением является одновальный кривошипно-кулисный механизм преобразования движения 2,3. В нем движение кулисы задается направляющими для продольного движения кулисы вдоль оси цилиндра. Одновальный кривошипнокулисный механизм этого типа имеет то же число кинематических узлов,что и классический кривошипно-шатунный механизм. Только вместо двух вращающихся узлов и одного узла скольжения в кривошипношатунном механизме применены два узла скольжения и один узел вращения. Кривошипно-кулисный механизм этого типа позволяет сократить габариты поршня. Он полностью разгружает поршень от боковых сил, перенося действия боковых сил на кулису,которая движется по направляющим в хорошо смазываемых условиях в масляном картере. Кривошипно-кулисный механизм позволяет выполнить оппозитный вариант поршневой машины, используя одну кулису при креплении штоков поршней с противоположных сторон кулисы. При применении двух кулисных модулей компонуется четырехцилиндровый вариант поршневой машины при полной балансировке сил за счет работы двух кулисных модулей в противофазе. При применении оппозитного модуля для двигателя внутреннего сгорания или компрессора происходит разгрузка кривошипного подшипника от инерционных сил при их импульсном воздействии. Это связано с тем, что когда поршень в одном цилиндре движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке,в оппозитно расположенном цилиндре происходит процесс сжатия (в двухтактном двигателе внутреннего сгорания или компрессоре), либо чередование выпуска и сжатие в четырехтактном варианте двигателя. Во всех случаях инерционные силы при прохождении нижней мертвой точки компенсируются полностью или частично силами на сжатие газа. Кривошипно-кулисный механизм позволяет изолировать картер машины от цилиндров. Для этого в местах прохода штоков через боковые стенки картера устанавливаются уплотнительные устройства. Это исключает угар и загрязнения масла продуктами сгорания,устраняет потерю маслом смазывающих свойств за счет его нагрева от горячей гильзы цилиндра. Это в свою очередь позволят использовать подпоршневой объем цилиндров в качестве дополнительной поршневой машины для получения продувочного воздуха в двухтактных двигателях, либо сжатого воздуха для наддува двигателей. Установка уплотнений штоков требует исключения больших и радиальных перемещений штоков двигателей. Для этого дополнительно к уплотнениям в местах прохода штоков через картер целесообразно установка втулок, центрирующих штоки и исключающих их радиальное перемещение. Но при этом в механизме возникают избыточные кинематические связи. Как отмечалось выше, в 2 конструкции кривошипно-кулисного механизма линейное движение кулисы задается специальными направляющими в картере двигателя 2,3. Следовательно, линейное движение штоков поршней задается направляющими кулисы. Кроме того, эту же задачу выполняют направляющие втулки штоков на боковых стенках картера. Появляется даже не дублирование, а тройная кинематическая связь с одной функцией. Согласно теории механизмов и машин такой вариант представляет избыточные кинематические связи, которые при некотором рассогласовании могут способствовать нарушению работы механизма. Техническая задача, которая ставится в рассматриваемом предложении, заключается в исключении избыточных кинематических связей. Технический результат достигается тем, что в для устранения избыточных кинематических связей все функции задания линейного возвратно-поступательного движения возлагаются на втулки штоков на боковых стенках картера. Отдельные направляющие для кулисы в картере исключаются полностью. Предложение поясняется рисунком. На рисунке обозначено 1 - цилиндр (с системой газораспределения) 2 - надпоршневой объем цилиндра 3 - поршень 4 - подпоршневой объем 5 - шток поршня 6 - клапаны подпоршневого воздушного компрессора 7 уплотнение штока 8 - кулиса 9 направляющие кулисы во втулках на стенках картера 10 - ползун поперечного движения 11- кривошипный подшипник 12 - картер 13 траектория вращения оси кривошипного подшипника 14 - коренная шейка вала 15 щеки кривошипа- дезаксиал установки цилиндров по отношению к валу двигателя пп , пп- плечо сил, противодействующих моменту сил, стремящихся повернуть кулису вокруг кривошипного подшипника в различных вариантах выполнения направляющих кулисы. Механизм выполнятся следующим образом. На боковых стенках картера 12 установлены цилиндры 1. В цилиндрах расположены поршни тарельчатой формы 3. Поршень разделяет цилиндр на надпоршневой объем 2 и подпоршневой объем 4. На стенках картера имеются направляющие втулки 9, а также уплотнения штоков 7. Поршни связаны с кулисой 8 штоками 5. В картере 12 расположен собственно механизм преобразования движения. На валу двигателя или компрессора (на рисунке не показано),вращающегося в коренных подшипниках 14 располагаются щеки кривошипа 15. На них имеется кривошипный подшипник вращения 11, ось которого совершает вращательное движение по траектории 13. Наружная обойма кривошипного подшипника 11 расположена в ползуне поперечного движения 10. Штоки поршней крепятся к кулисе 8, которая внутри себя имеет направляющие для ползуна 11 поперечного движения. Цилиндры на своих головках имеют газораспределительный механизм (клапаны),подпоршневой объем также может использоваться в качестве поршневой машины,для этого в области крепления цилиндров к картеру располагается клапанный механизм 6. Механизм работает следующим образом. При вращении вала в коренных подшипниках 14 кривошипный подшипник 11 совершает движение по круговой траектории 13. За счет этого ползун поперечного движения 10 перемещается в двух направлениях, как вдоль оси цилиндров, так и поперек них. Продольное движение обеспечивается тем, что подшипник 11 расположен в ползуне 10, который имеет возможность поперечного движения по направляющим кулисы 9. Продольное движение обеспечивается тем, что кулиса 8 имеет возможность перемещения вдоль оси цилиндров 2 за счет скольжения штоков 5 по направляющим втулкам 9 в боковых стенках картера 12. Линейное возвратнопоступательное движение кулисы 8 передается поршням 3, которые двигаясь в цилиндрах 1 взаимодействуют с газами в надпоршневом объеме 2, а также в подпошневом объеме 4. Отличительной особенностью предлагаемого механизма является то, что линейное возвратно-поступательное движение кулисы обеспечивается направляющими втулками 9 на боковых стенках картера. В этих втулках происходит противодействие повороту кулисы вокруг оси вала двигателя при ее несимметричном нагружении от штоков в начальном и конечном движении поршней от верхней мертвой до нижней точек. В связи с тем, что расстояние между направляющими втулки достаточно большое и равно ходу поршней в цилиндрах, плюс размер кулисы и технологических зазоров(на момент,стремящийся повернуть кулису вокруг оси,будет небольшой за счет большого плеча приложения компенсирующих сил (на рисунке плечо сил показано как пп ) оно значительно больше, чем плечо сил для компенсации момента при помощи направляющих кулисы(на рисунке показанном как пп ). При использовании механизма в качестве двигателя внутреннего сгорания, в котором максимальное давление газов возникает при повороте кривошипа на 15-18 после верхней мертвой точки, штоки поршней могут быть установлены не по оси механизма, а с некоторым дезаксиалом, показанным на рисунке как . Эффект от применения рассмотренного механизма преобразования возвратнопоступательного движения поршней во вращательное движение вала в поршневой машине заключается в повышении надежности за счет уменьшения компенсирующих сил,увеличении ресурса при снижении трения в направляющих, а также общем повышении эффективности поршневой машины, двигателя внутреннего сгорания или компрессора. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Механизм преобразования движения поршневой машины, двигателя внутреннего сгорания или компрессора кривошипно-кулисного типа,преимущественно с оппозитным расположением цилиндров, включающий кулису,имеющую направляющие для продольного движения вдоль оси цилиндров, а внутри кулисы направляющие для ползуна поперечного движения, кривошипный подшипник на щеке коленчатого вала двигателя,связанного с ползуном поперечного движения,отличающийся тем, что в качестве направляющих для движения кулисы вдоль оси цилиндров используются втулки, через которые проходят штоки, связывающие кулису с поршнями поршневой машины.

МПК / Метки

МПК: F02F 11/00

Метки: механизм, поршневой, преобразования, машины, движения

Код ссылки

<a href="http://kzpatents.com/4-ip27179-mehanizm-preobrazovaniya-dvizheniya-porshnevojj-mashiny.html" rel="bookmark" title="База патентов Казахстана">Механизм преобразования движения поршневой машины</a>

Похожие патенты