RU2046199C1 - Converting mechanism for piston engine - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: mechanism has housing 1. Shaft 2 and disk 7 are mounted inside the housing. The disk is coupled with the pistons and has bearing side 10 from the side opposite to the pistons and gear 11 engaging bearing side 12 and gear 13 rigidly secured in the housing of cylinder 14. The axis of the cylinder is coincident with the axis of the shaft. Inclined crank 3 is received in the cylinder. The crank is mounted on shaft 2. Crank disk 7 is mounted on the crank 3 via caps 4 and 5. EFFECT: improved design. 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, в том числе к двигателям внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine building, including internal combustion engines.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий установленный в корпусе вал, имеющий один или несколько кривошипов, на которых по скользящей посадке установлены шатуны, механически связанные с поршнями [1]
Однако в известном устройстве для передачи движения от вала к поршням при барабанном расположении цилиндров требуется сложная кинематическая схема с большим числом передаточных звеньев, что делает механизм громоздким и приводит к снижению КПД из-за большого числа трущихся пар.A known reciprocating engine of a reciprocating engine, comprising a shaft mounted in the housing, having one or more cranks, on which rods are installed along a sliding fit, mechanically connected to the pistons [1]
However, in the known device for transmitting movement from the shaft to the pistons with a drum arrangement of cylinders, a complex kinematic scheme with a large number of transmission links is required, which makes the mechanism cumbersome and reduces efficiency due to the large number of friction pairs.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий установленный в корпусе вал и направляющую шайбу, контактирующую с косой шайбой, с которой механически связаны поршни [2]
В этом устройстве велики потери на трение в косой шайбе, поскольку момент сил трения скользящих деталей в таком механизме имеет относительно большую величину.A known reciprocating piston engine mechanism comprising a shaft installed in the housing and a guide washer in contact with an oblique washer to which the pistons are mechanically connected [2]
In this device, friction losses in the oblique washer are large, since the moment of friction forces of the sliding parts in such a mechanism is relatively large.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий размещенные в корпусе вал и кривошип, ось которого под углом пересекает ось вала, и установленный на опоре с регулируемым положением кривошипный диск, к которому шарнирно прикреплены поршни, при этом кривошипный диск через зубчатую передачу зацеплен с блоком цилиндров [3]
В таком устройстве относительно велики потери на трение из-за значительного момента сил трения при скольжении кривошипного диска по торцевой части кривошипа.A converting mechanism of a piston engine is known, comprising a shaft and a crank located in the housing, the axis of which intersects the axis of the shaft at an angle, and a crank disk mounted to a support with an adjustable position, to which the pistons are pivotally attached, while the crank disk is engaged with the cylinder block through a gear transmission [ 3]
In such a device, friction losses are relatively large due to a significant moment of friction forces when the crank disk is sliding along the end part of the crank.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий закрепленный в корпусе вал, имеющий наклонный кривошип, на котором по скользящей посадке через колпаки с отверстиями установлен кривошипный диск, механически связанный с поршнями [4]
Устранение продольного перемещения кривошипного диска в таком устройстве обеспечивается механизмом Кардано. Однако в этом механизме при наличии значительных осевых усилий возникают большие силы трения, что уменьшает механический КПД. Кроме того, известный преобразующий механизм не обладает достаточной нагрузочной способностью и не позволяет работать с большим количеством поршней, что необходимо для двигателей с барабанным блоком цилиндров.A converting piston engine mechanism is known, comprising a shaft fixed in the housing having an inclined crank, on which a crank disk mechanically connected to the pistons is mounted through a sliding fit through caps with holes [4]
Elimination of the longitudinal movement of the crank disk in such a device is provided by the Cardano mechanism. However, in this mechanism, in the presence of significant axial forces, large friction forces arise, which reduces the mechanical efficiency. In addition, the known conversion mechanism does not have sufficient load capacity and does not allow working with a large number of pistons, which is necessary for engines with a drum cylinder block.

Известен преобразующий механизм поршневого двигателя, содержащий корпус, внутри которого размещены вал и механически связанный с поршнями кривошипный диск, имеющий с противоположной от поршней стороны опорную поверхность и зубчатое зацепление, входящее в контакт соответственно с опорной поверхностью и зубчатым зацеплением опорной подставки, жестко связанной с корпусом. A transforming mechanism of a piston engine is known, comprising a housing, inside which a shaft is arranged and a crank disk mechanically connected to the pistons, having a support surface and gear engagement on the opposite side of the pistons, coming into contact with the support surface and gear, respectively, of the support stand rigidly connected to the housing .

Недостатком этого устройства является низкий КПД из-за большого момента сил трения в выполненной на валу наклонной шайбе. The disadvantage of this device is the low efficiency due to the large moment of friction in the inclined washer made on the shaft.

Цель изобретения снижение потерь на трение в процессе преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращение вала, т.е. увеличение механического КПД, и повышение нагрузочной способности преобразующего механизма поршневого двигателя. The purpose of the invention is the reduction of friction losses in the process of converting the reciprocating motion of the pistons into shaft rotation, i.e. an increase in mechanical efficiency, and an increase in the load capacity of the transforming mechanism of the piston engine.

Это достигается тем, что в преобразующем механизме поршневого двигателя, содержащем корпус, размещенный в корпусе вал и кривошипный диск, механически связанный с поршнями, на кривошипном диске с противоположной от поршней стороны выполнены опорная поверхность и зубчатое зацепление, входящие в контакт соответственно с опорной поверхностью и зубчатым зацеплением опорной подставки, жестко связанной с корпусом. Опорная подставка выполнена в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью вала, и внутрь этого цилиндра введен выполненный на валу наклонный кривошип, на котором по скользящей посадке через колпаки с отверстиями установлен кривошипный диск. This is achieved by the fact that in the conversion mechanism of the reciprocating engine, comprising a housing, a shaft located in the housing and a crank disk mechanically connected to the pistons, a support surface and gear engaging in contact with the support surface and respectively are made on the crank disk on the opposite side of the pistons gearing of the support stand rigidly connected to the body. The support stand is made in the form of a cylinder, the axis of which coincides with the axis of the shaft, and an inclined crank made on the shaft is introduced into this cylinder, on which a crank disk is mounted through a sliding fit through caps with holes.

На фиг. 1 изображен преобразующий механизм, поперечный разрез; на фиг. 2 преобразующий механизм с дополнительной опорной поверхностью. In FIG. 1 shows a conversion mechanism, a cross section; in FIG. 2 transforming mechanism with an additional supporting surface.

Преобразующий механизм поршневого двигателя (см. фиг. 1) содержит установленный в корпусе 1 вал 2, имеющий наклонный кривошип 3, на котором через нижний колпак 4 и верхний колпак 5 на подшипниках 6 установленн кривошипный диск 7, связанный с поршнями 8, размещенными в барабанном блоке цилиндров 9. На кривошипном диске 7 выполнены опорная поверхность 10 и зубчатое зацепление 11, входящие в контакт с торцевой опорной поверхностью 12 и зубчатым зацеплением 13 жестко установленного в корпусе цилиндра 14, ось которого совпадает с осью вала 2, поршни 8 крепятся к кривошипному диску 7 с помощью штоков 15 с шаровыми опорами, которые фиксируются шайбами 16 и 17 соответственно на поршнях 8 и кривошипном диске 7. The converting mechanism of the piston engine (see Fig. 1) contains a shaft 2 installed in the housing 1, having an inclined crank 3, on which a crank disk 7 is installed on the bearings 6 through the lower cap 4 and the upper cap 5, connected to the pistons 8 located in the drum cylinder block 9. On the crank disk 7 there is made a support surface 10 and a gear 11 engaged in contact with an end support surface 12 and a gear 13 rigidly mounted in the cylinder body 14, the axis of which coincides with the axis of the shaft 2, the pistons 8 are attached I have to crank disk 7 with the rods 15 with ball bearings, which are fixed washers 16 and 17, respectively, on the piston 8 and the crank drive 7.

Механизм может быть выполнен с дополнительной опорной поверхностью (см. фиг. 2). Преобразующий механизм поршневого двигателя содержит также дополнительную опорную поверхность 18, выполненную по ободу кривошипного диска 7, и дополнительный цилиндр 19, внутренняя поверхность которого имеет контакт с опорной поверхностью 18. The mechanism can be performed with an additional supporting surface (see Fig. 2). The conversion mechanism of the piston engine also contains an additional supporting surface 18, made along the rim of the crank disk 7, and an additional cylinder 19, the inner surface of which is in contact with the supporting surface 18.

Преобразующий механизм работает следующим образом. The conversion mechanism operates as follows.

При вращении вала 2 (см. фиг. 1), установленного в корпусе 1, наклонный кривошип 3, воздействуя через подшипники 6 и колпаки 4 и 5 на кривошипный диск 7, заставляет его совершать прецессию по отношению к оси вала 2, при которой благодаря зубчатым зацеплениям 11 и 13 углового вращения кривошипного диска 7 не происходит. Фактически кривошипный диск 7 перекатывается по торцу цилиндра 14, опираясь на него посредством контакта опорных поверхностей 10 и 12. Благодаря этому периферийные части кривошипного диска 7, в том числе и в области шайб 17, совершают возвратно-поступательное движение, которое передается поршням 8 через штоки 15, шарнирно прикрепленные к поршням с помощью шайб 16. When rotating the shaft 2 (see Fig. 1) installed in the housing 1, the inclined crank 3, acting through the bearings 6 and caps 4 and 5 on the crank disk 7, forces it to precess with respect to the axis of the shaft 2, in which due to the gear the gears 11 and 13 of the angular rotation of the crank disk 7 does not occur. In fact, the crank disk 7 rolls along the end of the cylinder 14, resting on it by contact of the supporting surfaces 10 and 12. Due to this, the peripheral parts of the crank disk 7, including in the area of the washers 17, perform a reciprocating movement, which is transmitted to the pistons 8 through the rods 15 pivotally attached to the pistons with washers 16.

В рассматриваемом преобразующем механизме поршневого двигателя основные усилия со стороны поршней 8 воспринимаются опорными поверхностями 10 и 12 и поскольку поверхность 10 перекатывается по поверхности 12 без проскальзывания, потери на трение в механизме относительно малы. Меньшая часть усилий со стороны поршней 8 передается на наклонный кривошип 3, но благодаря относительно небольшому диаметру кривошипа 3 момент сил трения имеет относительно малую величину. In the conversion mechanism of the piston engine under consideration, the main forces from the pistons 8 are received by the supporting surfaces 10 and 12, and since the surface 10 rolls over the surface 12 without slipping, the friction losses in the mechanism are relatively small. A smaller part of the forces from the side of the pistons 8 is transmitted to the inclined crank 3, but due to the relatively small diameter of the crank 3, the moment of friction forces is relatively small.

Усилия, воздействующие на наклонный кривошип 3, могут быть ослаблены путем передачи определенной их части на корпус 1 через дополнительный цилиндр 19 (см. фиг. 2). При этом дополнительная опорная поверхность 18 на ободе кривошипного диска 7 перекатывается по внутренней поверхности дополнительного цилиндра 19. При таком выполнении преобразующего механизма допустимо отсутствие одного из колпаков 4 или 5, особенно в случае небольших передаваемых усилий со стороны поршней. Некоторая разгрузка кривошипа 3 за счет использования дополнительного цилиндра 19 может способствовать повышению КПД механизма. The forces acting on the inclined crank 3 can be weakened by transferring a certain part of them to the housing 1 through an additional cylinder 19 (see Fig. 2). In this case, the additional supporting surface 18 on the rim of the crank disk 7 rolls along the inner surface of the additional cylinder 19. With this embodiment of the conversion mechanism, the absence of one of the caps 4 or 5 is permissible, especially in the case of small transmitted forces from the pistons. Some unloading of the crank 3 due to the use of an additional cylinder 19 can help increase the efficiency of the mechanism.

Claims (1)

ПРЕОБРАЗУЮЩИЙ МЕХАНИЗМ ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащий корпус, внутри которого размещены вал и механически связанный с поршнями кривошипный диск, имеющий с противоположной от поршней стороны опорную поверхность и зубчатое зацепление, входящие в контакт соответственно с опорной поверхностью и зубчатым зацеплением опорной подставки, жестко связанной с корпусом, отличающийся тем, что опорная подставка выполнена в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью вала, и внутрь этого цилиндра введен выполненный на валу наклонный кривошип, на котором по скользящей посадке через колпаки с отверстиями установлен кривошипный диск. A PISTON ENGINE TRANSFORMING MECHANISM, comprising a housing inside which a shaft is arranged and a crank disk mechanically connected to the pistons, having a support surface and gear engaging from the opposite side of the pistons and coming into contact with the support surface and the gear of the support stand, rigidly connected to the housing characterized in that the support stand is made in the form of a cylinder, the axis of which coincides with the axis of the shaft, and an inclined crank made on the shaft is inserted into the cylinder, on which on a sliding fit through the caps with holes installed a crank disk.

Images