RU2474696C1 - Machine of three-dimensional action - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: machine of three-dimensional action contains pistons mounted with possibility of movement in its cylinders with formation of working chambers, pistons are rigidly connected via rail that performs reciprocating movement and are connected to drive mechanism in a form of crank-and-rocker mechanism containing crank, rod and balancing lever, on the cylinders there are gas distributing elements in a form of valves, toothed sector attached to balancing lever, rail is toothed and is connected to sector via gear mechanism.

EFFECT: lateral forces affecting the piston are eliminated, friction forces arising in cylinder-piston assembly and machine material consumption are reduced.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании поршневых компрессоров и насосов, работающих за счет изменения объема рабочей полости.The invention relates to the field of volumetric action machines and can be used to create reciprocating compressors and pumps working by changing the volume of the working cavity.

Известна машина объемного действия [патент №2334877], содержащая, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим приводной вал, с которым соединен кривошип. Оба двигателя имеют общий единый корпус, вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя.Known machine volumetric action [patent No. 2334877], containing at least one piston and two cranks, which are installed in the groove of the drive mechanism connected to the piston, each crank connected to its own engine having a drive shaft with which the crank is connected. Both engines have a common single body, the shaft of one engine has a through hole through which the shaft of the second engine passes.

К недостаткам аналога относятся:The disadvantages of the analogue include:

- увеличенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием в конструкции второго двигателя и второго кривошипа;- increased overall dimensions, due to the presence in the design of the second engine and the second crank;

- постоянная длина рабочего хода поршней, определяемая двойной длиной кривошипа;- a constant length of the stroke of the pistons, determined by the double length of the crank;

- недостаточное снижение боковых усилий, действующих на поршень и приводящих к его износу, обусловленное невозможностью абсолютной синхронизации двигателей, что приводит к перекосу кулисы.- insufficient reduction of lateral forces acting on the piston and leading to its wear, due to the impossibility of absolute synchronization of the engines, which leads to a warp of the wings.

Известна поршневая машина объемного действия, содержащая корпус, кривошипно-ползунный механизм привода, цилиндр, закрепленный в корпусе, в котором с возможностью перемещения размещен цилиндрический поршень, образующий со стенками цилиндра одну или несколько рабочих камер. Поршень соединен с механизмом привода. На цилиндре расположены органы газораспределения в виде самодействующих клапанов, которые взаимодействуют с газом, находящимся в цилиндре рабочих камер [Поршневые компрессоры: Учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки» / Б.С.Фотин, И.Б.Пирумов, И.К.Прилуцкий, П.И.Пластилин; Под общ. ред. Б.С.Фотина. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - с.4-7].A volumetric reciprocating machine is known, comprising a housing, a slider-crank drive mechanism, a cylinder mounted in a housing in which a cylindrical piston is formed which can move one or more working chambers with cylinder walls. The piston is connected to the drive mechanism. On the cylinder there are gas distribution bodies in the form of self-acting valves that interact with the gas in the cylinder of the working chambers [Reciprocating compressors: Textbook. a manual for students of the specialty "Refrigeration and compressor machines and units" / B. S. Fotin, I. B. Pirumov, I. K. Prilutsky, P. I. Plastilin; Under the total. ed. B.S. Fotina. - L .: Mechanical engineering. Leningra. Department, 1987. - p. 4-7].

Недостатками этой машины объемного действия являются:The disadvantages of this surround machine are:

- увеличенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием кривошипно-ползунного механизма;- increased overall dimensions due to the presence of a crank-slide mechanism;

- постоянная длина рабочего хода поршней, определяемая двойной длиной кривошипа;- a constant length of the stroke of the pistons, determined by the double length of the crank;

- боковые усилия, действующие на поршень и приводящие к его износу, обусловленные конструктивными особенностями кривошипно-ползунного механизма.- lateral forces acting on the piston and leading to its wear, due to the design features of the crank-slide mechanism.

Известна машина объемного действия [Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие. - М.: ИНФРА-М; Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006 - с.244-245], содержащая шарнирный четырехзвенник (кривошипно-коромысловый механизм), к коромыслу которого присоединен коромыслово-ползунный механизм с поршнями, которые движутся в цилиндрах, являющихся одновременно направляющими.Known machine volumetric action [Smelyagin A.I. Theory of mechanisms and machines. Course design: Textbook. - M .: INFRA-M; Novosibirsk: NSTU Publishing House, 2006 - p. 244-245], containing a four-link articulated (crank-rocker mechanism), to the beam of which is connected a rocker-slide mechanism with pistons that move in cylinders that are simultaneously guiding.

По наибольшему количеству сходных признаков эта машина объемного действия является прототипом. К недостаткам прототипа относятся:By the greatest number of similar features, this volumetric action machine is a prototype. The disadvantages of the prototype include:

- увеличенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием в конструкции дополнительного коромыслово-ползунного механизма;- increased weight and size indicators, due to the presence in the design of an additional rocker-slide mechanism;

- наличие боковых усилий, действующих на поршни и приводящих к их износу, обусловленных конструктивными особенностями коромыслово-шатунного механизма.- the presence of lateral forces acting on the pistons and leading to their wear, due to the structural features of the rocker-connecting rod mechanism.

Задачей изобретения является создание машины объемного действия с улучшенными характеристиками.The objective of the invention is to provide a volumetric machine with improved characteristics.

Техническим результатом является устранение боковых усилий, действующих на поршень, снижение сил трения, возникающих в цилиндропоршневой группе, снижение материалоемкости машины.The technical result is the elimination of lateral forces acting on the piston, the reduction of the friction forces arising in the piston-cylinder group, and the reduction in the material consumption of the machine.

Технический результат достигается машиной объемного действия, содержащей поршни, установленные с возможностью перемещения в своих цилиндрах с образованием рабочих камер, поршни жестко связаны между собой рейкой, совершающей возвратно-поступательное движение, и соединены с механизмом привода в виде кривошипно-коромыслового механизма, содержащего кривошип, шатун и коромысло, а на цилиндрах расположены органы газораспределения в виде клапанов, зубчатый сектор закреплен на коромысле, рейка выполнена зубчатой и соединена с сектором посредством зубчатой передачи. Зубчатая передача выполнена в виде передачи Новикова. Зубчатый сектор выполнен съемным.The technical result is achieved by a volumetric action machine containing pistons mounted to move in their cylinders with the formation of working chambers, the pistons are rigidly interconnected by a rack, making a reciprocating movement, and connected to the drive mechanism in the form of a crank-beam mechanism containing a crank, the connecting rod and rocker arm, and on the cylinders are the gas distribution bodies in the form of valves, the gear sector is fixed to the rocker arm, the rack is gear and connected to the sector dstvom gear. The gear transmission is made in the form of a Novikov gear. The gear sector is removable.

Предлагаемая машина объемного действия компактна за счет замены дополнительного коромыслово-ползунного механизма на коромысло с закрепленным зубчатым сектором, соединенным с зубчатой рейкой. Применение зубчатой цилиндрической передачи при соединении зубчатого сектора с зубчатой рейкой позволит устранить боковые усилия, действующие на поршень и приводящие к его износу. Снижение сил трения происходит за счет замены дополнительного коромыслово-ползунного механизма на коромысло с закрепленным зубчатым сектором, соединенным с зубчатой рейкой. Изменения длины рабочего хода поршня достигается за счет возможности изготовления зубчатого сектора с различными радиусами.The proposed volumetric action machine is compact by replacing an additional rocker-slide mechanism with a rocker with a fixed gear sector connected to the gear rack. The use of a gear cylindrical gear when connecting the gear sector to the gear rack will eliminate lateral forces acting on the piston and leading to its wear. The reduction of friction forces occurs due to the replacement of an additional rocker-slide mechanism with a rocker with a fixed gear sector connected to the gear rack. Changes in the length of the piston stroke are achieved due to the possibility of manufacturing a gear sector with different radii.

На чертеже показан общий вид машины объемного действия (компрессора, насоса). Машина содержит: шарнирный четырехзвенник, состоящий из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, на котором закреплен зубчатый сектор 4, соединенный посредством зубчатой цилиндрической передачи (передачи Новикова) с зубчатой рейкой 5, на концах которой закреплены поршни 6 и 7, совершающие возвратно-поступательное движение в цилиндрах 8 и 9, в которых установлены нагнетательные клапана 10, 11 и всасывающие клапана 12, 13.The drawing shows a General view of the machine volumetric action (compressor, pump). The machine contains: a four-link articulated joint consisting of a crank 1, a connecting rod 2, a rocker 3, on which a gear sector 4 is fixed, connected by means of a gear cylindrical gear (Novikov gear) with a gear rack 5, at the ends of which pistons 6 and 7 are fixed, which make reciprocating translational motion in cylinders 8 and 9, in which discharge valves 10, 11 and suction valves 12, 13 are installed.

Изменение размера съемного зубчатого сегмента позволяет изменять рабочий ход предлагаемой машины объемного действия.Changing the size of the removable gear segment allows you to change the stroke of the proposed machine volumetric action.

Предлагаемая машина объемного действия работает следующим образом.The proposed machine surround action works as follows.

При вращении кривошипа 1 звенья 2 и 3 шарнирного четырехзвенника приходят в движение. При этом коромысло 3 с закрепленным на нем зубчатым сектором 4 совершает возвратно-вращательное движение, которое передается на зубчатую рейку 5, заставляя ее совершать возвратно-поступательное движение. Зубчатая рейка 5, совершая возвратно-поступательное движение, приводит в движение поршни 6 и 7, движущиеся в цилиндрах 8 и 9. Движение поршней 6 и 7 соответственно в цилиндрах 8 и 9 изменяет объем газа в рабочей камере, что приводит к открытию (закрытию) нагнетательных клапанов 10 и 11 и всасывающих клапанов 12 и 13 соответственно.When the crank 1 rotates, the links 2 and 3 of the articulated four link come into motion. In this case, the rocker 3 with the gear sector 4 fixed on it makes a reciprocating motion, which is transmitted to the gear rack 5, forcing it to make a reciprocating motion. The gear rack 5, making a reciprocating motion, drives the pistons 6 and 7, moving in the cylinders 8 and 9. The movement of the pistons 6 and 7, respectively, in the cylinders 8 and 9 changes the volume of gas in the working chamber, which leads to opening (closing) discharge valves 10 and 11 and suction valves 12 and 13, respectively.

Claims (3)

1. Машина объемного действия, содержащая поршни, установленные с возможностью перемещения в своих цилиндрах с образованием рабочих камер, поршни жестко связаны между собой рейкой, совершающей возвратно-поступательное движение, и соединены с механизмом привода в виде кривошипно-корамыслового механизма, содержащего кривошип, шатун и коромысло, а на цилиндрах расположены органы газораспределения в виде клапанов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит зубчатый сектор, закрепленный на коромысле, рейка выполнена зубчатой и соединена с сектором посредством зубчатой передачи.1. A volumetric machine containing pistons mounted to move in their cylinders with the formation of working chambers, the pistons are rigidly connected to each other by a rail making a reciprocating movement, and are connected to the drive mechanism in the form of a crank-coradic mechanism containing a crank, a connecting rod and a rocker, and on the cylinders are gas distribution bodies in the form of valves, characterized in that it further comprises a gear sector, mounted on the rocker, the rack is gear and connected to sector through gearing. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что зубчатая передача выполнена в виде передачи Новикова.2. The machine according to claim 1, characterized in that the gear transmission is made in the form of a Novikov gear. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что зубчатый сектор выполнен съемным. 3. The machine according to claim 1, characterized in that the gear sector is removable.

Images