RU2016201C1

RU2016201C1 - Piston machine with reversible no-connecting-rod mechanism converting movement of piston into rotary motion of operating shaft

Info

Publication number: RU2016201C1
Authority: RU
Inventors: Владимир Семенович Белоенко
Original assignee: Владимир Семенович Белоенко
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1991-09-24
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: made in outlet sections of shaft 5 are holes 8 where bushings 7 are installed. Piston 3 is hinge-connected with bushings by its trunnions 4 by means of pins 9 for rocking in plane perpendicular to axis of cylinder 1. Piston 3 is hollow and has through holes 10 on side surface which at least partially coincide with ports 11 of cylinder. This provides scavenging and cooling of machine. Link of mechanical coupling of piston 3 and shaft 5 is simple in design and adaptable to streamlined production. EFFECT: enlarged operating capabilities. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и касается усовершенствования поршневых машин, в частности двигателей внутреннего сгорания с бесшатунным преобразованием возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение рабочего вала. The invention relates to mechanical engineering and relates to the improvement of piston machines, in particular internal combustion engines with a rodless conversion of reciprocating piston into rotational motion of the working shaft.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является поршневая машина с обращаемым бесшатунным механизмом преобразования движения поршня во вращательное движение рабочего вала, содержащая рабочий цилиндр, поршень, составной рабочий вал с выходными участками, расположенными по разные стороны цилиндра перпендикулярно его оси, и звено кинематического сопряжения поршня с валом. Closest to the invention in technical essence is a piston machine with a reversible rodless mechanism for converting the movement of the piston into rotational motion of the working shaft, comprising a working cylinder, a piston, a composite working shaft with output sections located on opposite sides of the cylinder perpendicular to its axis, and a link of the kinematic interface of the piston with a shaft.

Технический результат изобретения - упрощение механизма преобразования движения поршня во вращательное движение рабочего вала, уменьшение массы и габаритов, повышение технологичности и улучшение эксплуатационных характеристик. The technical result of the invention is the simplification of the mechanism for converting the movement of the piston into the rotational movement of the working shaft, reducing weight and dimensions, improving manufacturability and improving operational characteristics.

Указанный технический результат обеспечивается за счет усовершенствования звена кинематического сопряжения поршня с валом, которое выполнено в виде втулок, расположенных в отверстиях выходных участков вала, и пальцев, шарнирно соединяющих втулки с цапфами поршня, а также за счет усовершенствования конструкции поршня. The specified technical result is ensured by improving the link of the kinematic coupling of the piston with the shaft, which is made in the form of bushings located in the openings of the output sections of the shaft, and fingers pivotally connecting the bushings with the axles of the piston, as well as by improving the design of the piston.

На фиг. 1 схематично изображена описываемая поршневая машина, продольный разрез; на фиг. 2 - поршневая машина, поперечный разрез; на фиг. 3 - фазы кинематического цикла работы машины. In FIG. 1 schematically shows the described piston machine, a longitudinal section; in FIG. 2 - piston machine, cross section; in FIG. 3 - phases of the kinematic cycle of the machine.

Поршневая машина содержит рабочий цилиндр 1, поршень 3, составной рабочий вал 5 с выходными участками, расположенными по разные стороны цилиндра 1 перпендикулярно его оси, и звено кинематического сопряжения поршня 3 с валом 5. В выходных участках последнего на сторонах, обращенных к поршню 3, выполнены цилиндрические отверстия 3, расположенные параллельно и эксцентрично оси вала 5. Звено сопряжения поршня 3 с валом 5 выполнено в виде втулок 7, расположенных в отверстиях 8 его выходных участков с возможностью возвратно-поступательного перемещения в них и с возможностью относительного поворота вокруг своих осей, при этом поршень 3 шарнирно сопряжен со втулками 7 с возможностью качания в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра 1. Машина снабжена подшипниковыми коробками 2 с подшипниками 6, в которых установлены выходные участки вала 5, и пальцами 9. Поршень 3 имеет цапфы 4, расположенные по разные стороны его боковой поверхности, и сопряжен со втулками 7 своими цапфами 4 посредством пальцев 9. Поршень 3 выполнен пустотелым со сквозными отверстиями 10 на боковой поверхности; в цилиндре 1 выполнены окна 11, в одних из которых размещены цапфы 4 поршня 3, а другие расположены с возможностью по меньшей мере частичного совмещения с отверстиями 10 поршня 3 при его повороте вокруг своей оси. The piston machine comprises a working cylinder 1, a piston 3, a composite working shaft 5 with output sections located on opposite sides of the cylinder 1 perpendicular to its axis, and a kinematic link of the piston 3 with the shaft 5. In the output sections of the latter on the sides facing the piston 3, made cylindrical holes 3 located parallel and eccentric to the axis of the shaft 5. Linking the piston 3 with the shaft 5 is made in the form of bushings 7 located in the holes 8 of its output sections with the possibility of reciprocating movement I am in them and with the possibility of relative rotation around their axes, while the piston 3 is articulated with the bushings 7 with the possibility of swinging in a plane perpendicular to the axis of the cylinder 1. The machine is equipped with bearing boxes 2 with bearings 6 in which the output sections of the shaft 5 are installed, and fingers 9. The piston 3 has pins 4 located on opposite sides of its lateral surface, and is connected to the bushings 7 by its pins 4 by means of fingers 9. The piston 3 is hollow with through holes 10 on the side surface; Windows 11 are made in the cylinder 1, in some of which the pins 4 of the piston 3 are placed, while the others are arranged with the possibility of at least partial alignment with the holes 10 of the piston 3 when it is rotated about its axis.

Поршневая машина работает по кинематическому циклу, состоящему из четырех фаз (фиг. 3). The piston machine operates on a kinematic cycle consisting of four phases (Fig. 3).

Первая фаза (начальная позиция I) - поршень 3 из исходного положения в цилиндре 1 в верхней мертвой точке движется вниз в среднее положение, разворачиваясь по часовой стрелке вокруг своей оси. При этом втулки 7 перемещаются встречно-поступательно и проворачиваются в отверстиях 8 соответственно; левая втулка 7 против, а правая втулка 7 по часовой стрелке. При этом втулки 7 поворачивают выходные участки вала 5 соответственно: левый по часовой и правый против часовой стрелки. При достижении поршнем 3 своего среднего положения в цилиндре 1, каждый участок вала 5 совершает четверть оборота в противоположных направлениях, поршень 3 достигает максимального угла поворота вокруг своей оси, а втулки 7 - максимального хода в отверстиях 8. The first phase (initial position I) - the piston 3 from the initial position in the cylinder 1 at the top dead center moves down to the middle position, turning clockwise around its axis. In this case, the bushings 7 move in a reciprocal and rotate in the holes 8, respectively; the left sleeve 7 is against, and the right sleeve 7 is clockwise. In this case, the bushings 7 rotate the output sections of the shaft 5, respectively: left clockwise and right counterclockwise. When the piston 3 reaches its middle position in the cylinder 1, each section of the shaft 5 makes a quarter of a revolution in opposite directions, the piston 3 reaches a maximum angle of rotation around its axis, and the sleeve 7 reaches its maximum stroke in the holes 8.

Вторая фаза (начальная позиция II) - поршень 3 продолжает движение из среднего положения в нижнюю мертвую точку, поменяв направление своего поворота на противоположное, а втулки 7 продолжают непрерывно проворачиваться в отверстиях 8 в указанных ранее направлениях, повернув участки вала 5 еще на четверть оборота при достижении поршнем 3 нижней мертвой точки. При этом поршень 3 разворачивается в исходное угловое положение, а втулки 7 - в свое исходное положение в отверстиях 8. The second phase (starting position II) - the piston 3 continues to move from the middle position to the bottom dead center, changing the direction of its rotation to the opposite, and the bushings 7 continue to continuously rotate in the holes 8 in the previously indicated directions, turning sections of the shaft 5 another quarter of a turn at reaching piston 3 bottom dead center. When this piston 3 is deployed in the initial angular position, and the sleeve 7 - in its original position in the holes 8.

Третья фаза (начальная позиция III) - поршень 3 меняет направление поступательного движения и своего разворота, втулки 7 продолжают непрерывное проворачивание в отверстиях 8 выходных участков вала 5, повернув их при достижении поршнем 3 среднего положения еще на четверть оборота. При этом поршень 3 разворачивается на максимальный угол, а втулки 7, перемещаясь встречно-поступательно, максимально выдвигаются в отверстиях 8. The third phase (initial position III) - the piston 3 changes the direction of translational motion and its turn, the bushings 7 continue to continuously rotate in the holes 8 of the output sections of the shaft 5, turning them when the piston 3 reaches its middle position for another quarter of a turn. In this case, the piston 3 is rotated at the maximum angle, and the bushings 7, moving counter-translationally, extend as much as possible in the holes 8.

Четвертая фаза (начальная позиция IV) - поршень 3 продолжает движение из среднего положения в исходную верхнюю мертвую точку, поменяв направление своего разворота на противоположное. Втулки 7 продолжают непрерывно проворачиваться в отверстиях 8, поворачивая выходные участки вала 5 при достижении поршнем 3 верхней мертвой точки еще на четверть оборота. При этом поршень 3 разворачивается, а втулки 7 перемещаются в отверстиях 8 в свое исходное положение, завершив непрерывный полный оборот вала 5. Далее цикл повторяется. The fourth phase (initial position IV) - the piston 3 continues to move from the middle position to the initial top dead center, changing the direction of its turn to the opposite. The bushings 7 continue to continuously rotate in the holes 8, turning the output sections of the shaft 5 when the piston 3 reaches the top dead center another quarter of a turn. In this case, the piston 3 rotates, and the bushings 7 move in the holes 8 to their initial position, completing a continuous full revolution of the shaft 5. Then the cycle repeats.

При любом рабочем положении поршня 3 в цилиндре 1 его сквозное боковое отверстие 10 по меньшей мере частично совпадает с окнами 11 цилиндра 1. Это позволяет производить непрерывную вентиляционную продувку внутренней полости поршня 3. For any working position of the piston 3 in the cylinder 1, its through lateral hole 10 at least partially coincides with the windows 11 of the cylinder 1. This allows continuous ventilation blowing of the internal cavity of the piston 3.

Claims

1. PISTON MACHINE WITH A REVERSABLE FIXED MECHANISM FOR TRANSFORMING PISTON MOTION TO A ROTARY SHAFT MOTION, containing a working cylinder, a piston, a composite working shaft with output sections located on different sides of the cylinder axis of the axis that in the output sections of the shaft on the sides facing the piston, there are cylindrical holes located parallel and eccentric to the axis of the shaft, and the link of the piston to the last but in the form of bushings located in the openings of its output sections with the possibility of reciprocating movement in them and relative rotation around their axes, while the piston is articulated with the bushings with the possibility of rolling in a plane perpendicular to the axis of the cylinder.

2. The machine according to claim 1, characterized in that it is equipped with fingers, and the piston with pins located on opposite sides of its side surface, the piston being coupled to the bushings with its pins by fingers.

3. The machine according to claim 1, characterized in that the piston is made hollow with through holes on the side surface, windows are made in the cylinder, in some of which piston trunnions are placed, and others are located with the possibility of at least partial alignment with the piston holes turning around its axis.