RU2813578C2 - Cam machine with adjusting mechanism - Google Patents
Cam machine with adjusting mechanism Download PDFInfo
- Publication number
- RU2813578C2 RU2813578C2 RU2022104863A RU2022104863A RU2813578C2 RU 2813578 C2 RU2813578 C2 RU 2813578C2 RU 2022104863 A RU2022104863 A RU 2022104863A RU 2022104863 A RU2022104863 A RU 2022104863A RU 2813578 C2 RU2813578 C2 RU 2813578C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cam
- dimensional
- bushings
- plungers
- cylinder
- Prior art date
Links
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 title description 25
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 29
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 22
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003245 working effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к кулачковой машине с регулировочным механизмом, которое может быть использовано в различных областях машиностроения, таких как компрессорные машины, двигатели внутреннего сгорания и другие типы двигателей, используемых в различных наземных, морских и воздушных транспортных средствах или в стационарных агрегатах.The invention relates to a cam machine with an adjusting mechanism, which can be used in various fields of mechanical engineering, such as compressor machines, internal combustion engines and other types of engines used in various land, sea and air vehicles or in stationary units.
Предшествующий уровень техникиPrior Art
Кулачковые механизмы являются средством преобразования движений с высокой точностью и простотой. Кулачковые механизмы имеют ограниченное применение, в основном из-за их механического износа. Изнашивание возникает вследствие трения между исполнительными звеньями и кулачком, а также из-за периодических прерываний контакта между исполнительными звеньями и профилем кулачка и последующего ударного восстановления контакта. Cam mechanisms are a means of transforming movements with high precision and simplicity. Cam mechanisms have limited use, mainly due to their mechanical wear. Wear occurs due to friction between the actuators and the cam, as well as due to periodic interruptions in contact between the actuators and the cam profile and subsequent shock restoration of contact.
Известны кулачковые механизмы и машины, в которых частично были устранены причины интенсивного износа кулачковых механизмов, и они представлены в международных заявках РСТ/BG2006/000017 (D1) и РСТ/BG2012/000018 (D2). Cam mechanisms and machines are known in which the causes of intense wear of the cam mechanisms have been partially eliminated, and they are presented in international applications PCT/BG2006/000017 (D1) and PCT/BG2012/000018 (D2).
Эти кулачковые механизмы состоят из двух асинхронно движущихся толкателей, оси которых совпадают с осью трехмерного составного трубчатого кулачка. Кулачок установлен в корпусе машины и на его внутренней цилиндрической поверхности расположен волнообразный паз. Соединения между толкателями и кулачком осуществляются двумя V-образными исполнительными звеньями, которые осуществляют контакт с кулачковыми профилями паза посредством роликов коренных подшипников. Благодаря роликам коренных подшипников уменьшаются силы трения и, соответственно, износ профиля кулачка. Наведение каждого V-образного исполнительного звена осуществляется с помощью колонок, которые расположены параллельно оси трехмерного составного кулачка и соединены с исполнительными звеньями и корпусом толкательной машины. Соединение между колонками и исполнительными звеньями неподвижное, а между корпусом и колонками – подвижное в осевом направлении. These cam mechanisms consist of two asynchronously moving tappets whose axes coincide with the axis of a three-dimensional compound tubular cam. The cam is installed in the machine body and there is a wavy groove on its inner cylindrical surface. The connections between the tappets and the cam are made by two V-shaped actuators, which contact the cam groove profiles through the main bearing rollers. Thanks to the main bearing rollers, friction forces and, accordingly, wear on the cam profile are reduced. The guidance of each V-shaped actuator is carried out using columns that are located parallel to the axis of the three-dimensional compound cam and are connected to the actuators and the body of the pusher machine. The connection between the columns and the actuators is fixed, and between the body and the columns it is movable in the axial direction.
Представлено решение, которое предлагает поменять местами тип этих соединений, а именно: соединение между колонками и исполнительными звеньями – подвижное в осевом направлении, а между корпусом машины и колонками – неподвижное. В некоторых конструктивных решениях представлен профиль кулачка, поперечное сечение которого вогнуто, а ролик имеет выпуклое сечение. При таком контакте износ уменьшается еще больше. Кроме того, для повышения надежности контакта между кулачком и исполнительными звеньями каждое исполнительное звено оснащено дополнительными роликами, которые соприкасаются с кулачковым профилем паза, противоположным кулачковому профилю, с которым соприкасаются их соответствующие коренные ролики. Дополнительные ролики соединяются упругой связью с соответствующим исполнительным звеном таким образом, чтобы каждый дополнительный ролик мог перемещаться в направлении оси соответствующего коренного ролика. Это перемещение позволяет каждому дополнительному ролику сохранять как свой собственный контакт с соответствующим профилем кулачка, так и контакт с соответствующим коренным роликом, независимо от места расположения кулачкового паза, через которое проходит дополнительный ролик. A solution is presented that suggests swapping the type of these connections, namely: the connection between the columns and the actuators is movable in the axial direction, and between the machine body and the columns is fixed. Some designs feature a cam profile whose cross-section is concave and the roller has a convex cross-section. With this contact, wear is reduced even further. In addition, to improve the reliability of contact between the cam and the actuators, each actuator is equipped with additional rollers that contact the cam profile of the groove opposite the cam profile with which their respective main rollers contact. Additional rollers are connected by an elastic connection to the corresponding actuator so that each additional roller can move in the direction of the axis of the corresponding main roller. This movement allows each auxiliary roller to maintain both its own contact with the corresponding cam profile and contact with the corresponding main roller, regardless of the location of the cam groove through which the auxiliary roller passes.
В D2 предлагается переменная ширина паза кулачка, которая минимизирует относительное перемещение дополнительных роликов в направлении осей соответствующих им коренных роликов. Это конструктивное решение помогает улучшить равномерность движения кулачкового механизма. В D2 также предусмотрено дополнительное вращательное движение дополнительных роликов вокруг осей соответствующих им коренных роликов, что позволяет им самостоятельно сориентироваться по отношению к профилю кулачка, по которому они катятся, чтобы их прокатка проходила без скольжения.The D2 offers a variable cam groove width that minimizes the relative movement of the sub rollers towards the axes of their corresponding main rollers. This design solution helps improve the smoothness of the cam mechanism. The D2 also provides additional rotational movement of the additional rollers around the axes of their corresponding main rollers, which allows them to independently orient themselves in relation to the cam profile along which they roll, so that their rolling takes place without slipping.
В D2 предлагается также механизм регулировки кулачковой машины. С помощью указанного регулировочного механизма дополнительные ролики приводятся в контакт с соответствующими профилями кулачков, а контакт между ними сохраняется во время работы кулачковой машины.The D2 also offers a cam adjustment mechanism. By means of said adjusting mechanism, the additional rollers are brought into contact with the corresponding cam profiles, and the contact between them is maintained during operation of the cam machine.
Согласно описанию в D2 и прилагаемым к нему фигурам, ясно, что регулировка кулачковой машины осуществляется индивидуально для каждого дополнительного ролика. При этом каждый плунжер, несущий дополнительный ролик, прижимается к соответствующему профилю кулачка двумя позиционными гайками. Первая гайка завинчивается в соответствующую шейку коренного подшипника до тех пор, пока соответствующий дополнительный ролик не коснется прилегающего к нему профиля кулачка и не деформирует прилегающие пружины до размера, обеспечивающего непрерывный контакт во время работы механизма. Вторая гайка затягивается на первую, чтобы зафиксировать ее от самораскручивания. According to the description in D2 and the accompanying figures, it is clear that the adjustment of the cam machine is carried out individually for each additional roller. In this case, each plunger carrying an additional roller is pressed against the corresponding cam profile with two position nuts. The first nut is screwed into the corresponding journal of the main bearing until the corresponding additional roller contacts the adjacent cam profile and deforms the adjacent springs to a size that provides continuous contact during operation of the mechanism. The second nut is tightened onto the first one to secure it from unscrewing.
Однако в описанной в D2 конструкции кулачкового механизма возникают существенные проблемы. Одной из главных проблем механизма регулировки в этом случае является затрудненный доступ к двум позиционным гайкам, поскольку позиционные гайки расположены в цилиндрических полостях шеек коренных подшипников, а шейки коренных подшипников, в свою очередь, расположены внутри составного кулачка.However, there are significant problems with the cam mechanism design described in D2. One of the main problems of the adjustment mechanism in this case is difficult access to the two position nuts, since the position nuts are located in the cylindrical cavities of the main bearing journals, and the main bearing journals, in turn, are located inside the compound cam.
Другим недостатком механизма регулировки кулачковой машины, представленной в D2, является двухстороннее ограничение, налагаемое на каждый плунжер при его перемещении в направлении оси соответствующей ему шейки коренного подшипника. На практике это ограничение осуществляется путем двустороннего контакта между каждой парой самозажимных позиционных гаек, упомянутых выше, и прилегающим к ним плунжером. С одной стороны, позиционные гайки имеют контакт с примыкающим к ним плунжером посредством осевого подшипника, а, с другой стороны, позиционные гайки так же контактируют с тем же плунжером посредством другого осевого подшипника. Оказывается, однако, что достаточно, если данное соединение будет однонаправленным, поскольку перемещение плунжера ограничено по направлению к профилю кулачка посредством самого профиля кулачка. Двунаправленное соединение требует использования большего количества элементов, чем необходимо для создания механизма регулировки кулачковой машины, которые увеличивают вес исполнительных звеньев и вызывают появление больших сил инерции при работе кулачковой машины. Повышенные силы инерции быстрее изнашивают профили кулачков.Another disadvantage of the cam adjustment mechanism presented in D2 is the two-way restriction imposed on each plunger as it moves in the direction of the axis of its corresponding main bearing journal. In practice, this limitation is achieved by two-way contact between each pair of self-clamping position nuts mentioned above and the adjacent plunger. On the one hand, the position nuts are in contact with the plunger adjacent to them through an axial bearing, and, on the other hand, the position nuts are also in contact with the same plunger through another axial bearing. It turns out, however, that it is sufficient if this connection is unidirectional, since the movement of the plunger is limited towards the cam profile by the cam profile itself. The bidirectional connection requires the use of more elements than are necessary to create the cam adjustment mechanism, which increase the weight of the actuators and cause large inertia forces to occur when the cam machine operates. Increased inertial forces wear out the cam profiles faster.
Техническая сущность изобретенияTechnical essence of the invention
Задачей изобретения является повышение производительности и надежности кулачковых машин путем создания новых, упрощенных и надежных механизмов регулировки кинематики кулачковых машин, а также облегчить доступ к механизму регулировки и способу регулирования кулачковых машин.The objective of the invention is to increase the productivity and reliability of cam machines by creating new, simplified and reliable mechanisms for adjusting the kinematics of cam machines, as well as to facilitate access to the adjustment mechanism and method of adjusting cam machines.
Решение задачи достигнуто путем создания кулачковой машины, которая состоит из корпуса, не менее одного цилиндра, не менее одного толкателя, движущегося внутри цилиндра, цилиндрического трубчатого трехмерного кулачка. Цилиндрический трубчатый трехмерный кулачок имеет кулачковый паз вдоль внутренней цилиндрической поверхности, выполненный таким образом, что линия, образующая его поперечное сечение, представляет собой вогнутую линию, имеющую два кулачковых профиля и дно между ними, расположенное сбоку от оси трехмерного кулачка. Кулачковая машина также включает в себя как минимум два асинхронно движущихся исполнительных блока, расположенных друг против друга, причем каждое исполнительное звено содержит, по меньшей мере, два плеча, соединенных, соответственно, к одному из двух толкателей или к одному толкателю и одному балансировочному элементу. Плечи, стоящие под углом друг к другу, снабжены трубчатыми коренными подшипниковыми шейками с упором основных роликов на свободные края соответствующих плеч. Каждое исполнительное звено содержит цилиндрический плунжер, расположенный в шейках коренных подшипников, а цилиндрические плунжеры содержат дополнительные шейки подшипников, несущие дополнительные ролики. Дополнительные ролики имеют возможность одновременно перемещаться и вращаться по направлению и вокруг осей соответствующих основных роликов так, чтобы каждый основной и дополнительный ролик контактировал соответствующим профилем кулачкового паза. Согласно изобретению трубчатые шейки коренных подшипников имеют резьбовые отверстия, в которых установлены винтовые регуляторы, контактирующие косвенно или непосредственно с плунжерами. Косвенный контакт между плунжерами и прилегающими к ним винтовыми регуляторами осуществляется через эластичные и подшипниковые элементы, а прямой контакт реализуется еще и через штифты, каждый из которых является частью соответствующего винтового регулятора. Максимальный зазор, образующийся при косвенном контакте между штифтами и плунжерами, равняется, по меньшей мере, ходам прямолинейных перемещений плунжеров за один полный оборот трехмерного кулачка. Соединение между каждым плунжером и элементами, находящимися в соответствующей ему шейке подшипника, является односторонним, что позволяет свободно снимать плунжеры с прилежащих им шеек подшипников при разборке кулачковой машины.The solution to the problem was achieved by creating a cam machine, which consists of a body, at least one cylinder, at least one pusher moving inside the cylinder, and a cylindrical tubular three-dimensional cam. The cylindrical tubular three-dimensional cam has a cam groove along the inner cylindrical surface, made in such a way that the line forming its cross section is a concave line having two cam profiles and a bottom between them, located to the side of the axis of the three-dimensional cam. The cam machine also includes at least two asynchronously moving actuator units located opposite each other, with each actuator unit comprising at least two arms connected, respectively, to one of two pushers or to one pusher and one balancing element. The arms, positioned at an angle to each other, are equipped with tubular main bearing journals with the main rollers resting on the free edges of the corresponding arms. Each actuating link contains a cylindrical plunger located in the main bearing journals, and the cylindrical plungers contain additional bearing journals that carry additional rollers. The additional rollers are able to simultaneously move and rotate in the direction and about the axes of the corresponding main rollers so that each main and additional roller contacts the corresponding cam groove profile. According to the invention, the tubular journals of the main bearings have threaded holes in which screw regulators are installed, contacting indirectly or directly with the plungers. Indirect contact between the plungers and the adjacent screw regulators is carried out through elastic and bearing elements, and direct contact is also realized through pins, each of which is part of the corresponding screw regulator. The maximum clearance resulting from indirect contact between the pins and the plungers is equal to at least the linear travel of the plungers for one full revolution of the three-dimensional cam. The connection between each plunger and the elements located in the corresponding bearing journal is one-way, which allows the plungers to be freely removed from the adjacent bearing journals when disassembling the cam machine.
В каждом плунжере установлен функциональный вкладыш, контактирующий со штифтом при прямом контакте между соответствующим винтовым регулятором и плунжером. Толщина каждого функционального вкладыша может регулироваться за счет толщины соответствующего тестового вкладыша, который является монолитным или состоит из нескольких элементов. По крайней мере, один элемент тестового вкладыша легко деформируется, а контрольная толщина тестового вкладыша получается путем его сминания в результате рабочего воздействия кулачковой машины.Each plunger contains a functional liner that contacts the pin with direct contact between the corresponding adjuster screw and the plunger. The thickness of each functional liner can be adjusted by the thickness of the corresponding test liner, which is monolithic or consists of several elements. At least one element of the test liner is easily deformed, and the control thickness of the test liner is obtained by crushing it as a result of the working action of the cam machine.
В предпочтительном варианте каждый винтовой регулятор состоит из трубчатого цилиндрического корпуса, на наружной и внутренней цилиндрических поверхностях которого нарезана наружная и внутренняя резьба, соответственно, при этом во внутреннюю резьбу закручены регулируемый штифт и фиксирующий элемент, а зазор между каждым регулируемым штифтом и прилежащим к нему плунжером должен быть не меньше осевого хода плунжера при полном обороте трехмерного составного кулачка.In the preferred embodiment, each screw regulator consists of a tubular cylindrical body, on the outer and inner cylindrical surfaces of which external and internal threads are cut, respectively, while an adjustable pin and a locking element are screwed into the internal thread, and the gap between each adjustable pin and the adjacent plunger must be no less than the axial stroke of the plunger during a full revolution of the three-dimensional compound cam.
Формирование кулачкового паза трехмерного кулачка осуществляется двумя кулачковыми втулками, каждая из которых имеет волнообразный профиль кулачка с одной стороны, при этом кулачковые втулки расположены соосно и разнесены одна относительно другой своими рифлеными краями, которые обращены друг к другу так, что выпуклые части профиля кулачка одной из втулок противопоставляются вогнутым частям профиля кулачка другой втулки. Трехмерный кулачок выполняет вращательное движение и устанавливается в корпус кулачковой машины.The formation of the cam groove of a three-dimensional cam is carried out by two cam bushings, each of which has a wavy cam profile on one side, while the cam bushings are located coaxially and spaced apart relative to each other by their grooved edges, which face each other so that the convex parts of the cam profile of one of the bushings are opposed to the concave portions of the cam profile of the other bushing. The three-dimensional cam performs a rotational movement and is installed in the body of the cam machine.
Кулачковая машина содержит еще, по крайней мере, две направляющие колонки для возвратно-поступательного линейного перемещения каждого исполнительного звена, при этом колонки параллельны и равноудалены от оси трехмерного кулачка. Колонки соединены с исполнительными звеньями и корпусом кулачковой машины. Соединение между колонками и исполнительными звеньями неподвижное, а между корпусом и колонками – подвижное в осевом направлении. Также применяется решение, при котором соединение между колонками и исполнительными звеньями является подвижным в осевом направлении, а между корпусом машины и колонками – неподвижным.The cam machine also contains at least two guide columns for reciprocating linear movement of each actuator, the columns being parallel and equidistant from the axis of the three-dimensional cam. The columns are connected to the actuators and the body of the cam machine. The connection between the columns and the actuators is fixed, and between the body and the columns it is movable in the axial direction. A solution is also used in which the connection between the columns and the actuators is movable in the axial direction, and between the machine body and the columns is stationary.
Кулачковый паз выполнен таким образом, что в верхних и нижних мертвых точках расстояние между кулачковыми профилями паза трехмерного составного кулачка в поперечном сечении является наибольшим. Расстояние в поперечном сечении между кулачковыми профилями паза трехмерного составного кулачка между любыми двумя соседними мертвыми точками является наименьшим, так что перемещение роликов дополнительных подшипников по осям роликов коренных подшипников сведено к минимуму.The cam groove is designed in such a way that at the top and bottom dead centers the distance between the cam groove profiles of the three-dimensional compound cam in cross section is greatest. The cross-sectional distance between the cam profiles of the three-dimensional compound cam groove between any two adjacent dead centers is the smallest, so that the movement of the auxiliary bearing rollers along the axes of the main bearing rollers is minimized.
В одном из вариантов реализации изобретения кулачковый паз выполнен таким образом, что по линиям прокатки роликов дополнительных подшипников образуются узкие пазы, имеющие наибольшую глубину в верхней и нижней мертвых точках, а их глубина между любыми двумя соседними мертвыми точками минимальна, благодаря чему перемещение роликов дополнительных подшипников по осям роликов коренных подшипников сведено к минимуму.In one embodiment of the invention, the cam groove is designed in such a way that narrow grooves are formed along the rolling lines of the rollers of additional bearings, having the greatest depth at the top and bottom dead centers, and their depth between any two adjacent dead centers is minimal, due to which the movement of the rollers of additional bearings along the axes of the main bearing rollers is reduced to a minimum.
В альтернативном варианте реализации изобретения кулачковый паз выполнен таким образом, что по линиям прокатки роликов дополнительных подшипников имеются узкие выпуклые дорожки, имеющие наибольшую высоту между любыми двумя соседними мертвыми точками, а их высота в верхней и нижней мертвых точках минимальна, благодаря чему перемещение роликов дополнительных подшипников по осям роликов коренных подшипников сведено к минимуму.In an alternative embodiment of the invention, the cam groove is designed in such a way that along the rolling lines of the additional bearing rollers there are narrow convex tracks having the greatest height between any two adjacent dead centers, and their height at the top and bottom dead centers is minimal, due to which the movement of the additional bearing rollers along the axes of the main bearing rollers is reduced to a minimum.
Каждая из двух кулачковых втулок составного трехмерного кулачка фиксирована и соединяется соосно с трубчатым элементом, расположенным между ними. Each of the two cam bushings of the three-dimensional composite cam is fixed and connected coaxially to a tubular element located between them.
В одном предпочтительном варианте соединение и ориентация двух кулачковых втулок трехмерного составного кулачка осуществляется посредством трубчатого элемента, представляющего собой ротор электрической машины, а передача крутящего момента между кулачковыми втулками осуществляется посредством зубьев и гнезд, расположенных на контактных торцах кулачковых втулок, а статор электрической машины закреплен стационарно к элементам корпуса кулачковой машины. In one preferred embodiment, the connection and orientation of the two cam bushings of a three-dimensional composite cam is carried out by means of a tubular element representing the rotor of the electric machine, and the transmission of torque between the cam bushings is carried out through teeth and sockets located on the contact ends of the cam bushings, and the stator of the electric machine is fixed permanently to the elements of the cam machine body.
В другом предпочтительном варианте соединение и ориентация двух кулачковых втулок трехмерного составного кулачка осуществляется двумя фланцами, по одному фланцу на каждую из втулок, фланцы расположены по бокам волнообразных профилей кулачка, при этом соединение между фланцами является неподвижным и зафиксировано крепежными элементами.In another preferred embodiment, the connection and orientation of the two cam bushings of a three-dimensional compound cam is carried out by two flanges, one flange for each of the bushings, the flanges are located on the sides of the wave-shaped profiles of the cam, while the connection between the flanges is fixed and secured by fasteners.
По периферии фланцев выполнен зубчатый венец для передачи механической энергии на внешнюю рабочую машину или для приема энергии из внешнего источника механической энергии.Along the periphery of the flanges there is a gear ring for transmitting mechanical energy to an external working machine or for receiving energy from an external source of mechanical energy.
В другом предпочтительном варианте реализации изобретения соединение и ориентация двух кулачковых втулок трехмерного составного кулачка осуществляется, по меньшей мере, двумя проушинами, расположенными по бокам каждой из втулок, имеющих волнообразные кулачковые профили, при этом соединение между проушинами противоположных кулачковых втулок является неподвижным и зафиксировано крепежными элементами.In another preferred embodiment of the invention, the connection and orientation of the two cam bushings of a three-dimensional compound cam is carried out by at least two lugs located on the sides of each of the bushings having wave-shaped cam profiles, while the connection between the lugs of the opposing cam bushings is fixed and secured by fasteners .
Созданная кулачковая машина может работать как компрессор или гидронасос, в состав которого входит как минимум одна головка цилиндра, закрывающая герметически цилиндр или один из цилиндров, выполняя в нем рабочий цикл, при котором обмен жидкостей, сопровождающий процессы наполнения и опорожнения цилиндра или цилиндров, осуществляется посредством открытия и закрытия камеры компрессора.The created cam machine can operate as a compressor or hydraulic pump , which includes at least one cylinder head that hermetically closes the cylinder or one of the cylinders, performing a working cycle in it, in which the exchange of fluids accompanying the processes of filling and emptying the cylinder or cylinders is carried out through opening and closing the compressor chamber.
Возможна реализация кулачковой машины в виде кулачкового двигателя хотя бы с одной головкой цилиндра, герметически закрывающей цилиндр или один из цилиндров, выполняя в нем рабочий цикл, при этом обмен жидкостей, сопровождающий рабочие циклы в цилиндре или цилиндрах, осуществляется посредством хотя бы одной кинематической цепи, состоящей из двухмерного кулачка, которая закреплена стационарно к ближайшей прилежащей стороне трехмерного составного кулачка. Кулачковый двигатель включает в себя и коромысло с возможностью вращения вокруг оси под воздействием двухмерного кулачка, по крайней мере, один впускной или выпускной клапан, выполняющий возвратно-поступательное движение под воздействием коромысла, и, по крайней мере, одну пружину обратного действия, которая удерживает впускной или выпускной клапан в закрытом положении.It is possible to implement a cam machine in the form of a cam engine with at least one cylinder head that hermetically seals the cylinder or one of the cylinders, performing a working cycle in it, while the exchange of fluids accompanying the working cycles in the cylinder or cylinders is carried out through at least one kinematic chain, consisting of a two-dimensional cam, which is fixedly attached to the nearest adjacent side of the three-dimensional composite cam. The cam engine includes a rocker arm rotatable about an axis under the influence of a two-dimensional cam, at least one intake or exhaust valve that reciprocates under the influence of the rocker arm, and at least one reverse spring that retains the intake or exhaust valve in closed position.
Преимуществом созданной кулачковой машины является улучшенный контакт между профилем кулачка и исполнительными звеньями, что обеспечивает снижение износа, а это является необходимым условием для продления ее срока службы. Кроме того, машина имеет встроенные регулировочные механизмы с упрощенной конструкцией, что, в свою очередь, является предпосылкой для облегчения процесса регулировки кулачковой машины.The advantage of the created cam machine is improved contact between the cam profile and the actuators, which ensures reduced wear, which is a necessary condition for extending its service life. In addition, the machine has built-in adjustment mechanisms with a simplified design, which in turn is a prerequisite for facilitating the adjustment process of the cam machine.
Перечень прилагаемых фигурList of attached figures
Настоящее изобретение иллюстрируется прилагаемыми фигурами чертежей, а именно:The present invention is illustrated by the accompanying drawings, namely:
Фиг. 1 изображает в разрезе кулачковую машину с двумя толкателями;Fig. 1 shows a cross-section of a cam machine with two pushers;
На Фиг. 2a изображен общий вид узла для регулировки кулачкового механизма;In FIG. 2a shows a general view of the unit for adjusting the cam mechanism;
На Фиг. 2б изображен разрез узла для регулировки кулачковой машины, представленной в Фиг. 2а;In FIG. 2b shows a cross-section of the unit for adjusting the cam machine shown in FIG. 2a;
Фиг. 2в изображает косвенный контакт между винтовым регулятором и плунжером;Fig. 2c shows indirect contact between the screw regulator and the plunger;
На Фиг. 2г представлено изображение прямого контакта между винтовым регулятором и плунжером;In FIG. Figure 2d shows an image of direct contact between the screw regulator and the plunger;
Фиг. 3 представляет собой аксонометрическую проекцию механизма регулировки кулачковой машины в разобранном виде;Fig. 3 is an axonometric view of the cam machine adjustment mechanism in disassembled form;
Фиг. 4а, 4б и 5 изображают набор тестовых вкладышей до и после их использования для наладки кулачковой машины и функционального вкладыша;Fig. 4a, 4b and 5 show a set of test pads before and after they were used to adjust the cam machine and the functional pad;
На Фиг. 6а представлено изображение винтового регулятора с регулируемым штифтом в разрезе;In FIG. Figure 6a shows a cross-sectional image of a screw regulator with an adjustable pin;
На Фиг. 6б представлена аксонометрическая проекция монтажной схемы винтового регулятора с регулируемым штифтом;In FIG. Figure 6b shows an axonometric projection of the mounting diagram of a screw regulator with an adjustable pin;
На Фиг. 7 изображен разрез кулачковых втулок в рабочем положении;In FIG. 7 shows a section of the cam bushings in the working position;
Фиг. 8 изображает развернутый вид внутренних краев кулачкового паза с переменной шириной;Fig. 8 is an expanded view of the inner edges of a variable width cam slot;
Фиг. 9 изображает поперечное сечение кулачкового паза между соседними мертвыми положениями толкателей в варианте кулачкового паза с изменяющейся шириной;Fig. 9 shows a cross-section of a cam groove between adjacent dead positions of the tappets in a variant of the variable width cam groove;
Фиг. 10 изображает поперечное сечение кулачкового паза через мертвое положение толкателей в варианте кулачкового паза с изменяющейся шириной;Fig. 10 shows a cross-section of the cam groove through the dead position of the tappets in the variable width cam groove embodiment;
На Фиг. 11 представлено изображение в развернутом виде внутренних краев кулачкового паза с постоянной шириной;In FIG. 11 is an expanded view of the inner edges of a cam groove with a constant width;
На Фиг. 12 изображено поперечное сечение кулачкового паза через мертвое положение толкателей в варианте кулачковых профилей с узкими пазами;In FIG. 12 shows a cross-section of the cam groove through the dead position of the pushers in the variant of cam profiles with narrow grooves;
На Фиг. 13 представлено поперечное сечение кулачкового паза между соседними мертвыми положениями толкателей в варианте кулачковых профилей с дорожками;In FIG. 13 shows a cross-section of the cam groove between adjacent dead positions of the pushers in the version of cam profiles with tracks;
Фиг. 14 изображает трехмерный составной кулачок с ориентирующим трубчатым элементом, объединенным с ротором электрической машины;Fig. 14 shows a three-dimensional composite cam with an orienting tubular element integrated with the rotor of an electrical machine;
На Фиг. 15 представлено изображение кулачковой втулки с фланцем для крепления к противоположной ей кулачковой втулке и зубчатому венцу, выполненному по периферии фланца;In FIG. 15 shows an image of a cam bushing with a flange for attaching to the opposite cam bushing and a gear ring made along the periphery of the flange;
Фиг. 16 демонстрирует кулачковую втулку с проушинами для крепления к противоположной ей кулачковой втулке;Fig. 16 shows a cam bushing with lugs for attachment to an opposing cam bushing;
Фиг. 17 демонстрирует в разрезе двухцилиндровую кулачковую машину, реализованную в виде компрессора или гидравлического насоса; а такжеFig. 17 shows a cross-section of a two-cylinder cam machine implemented as a compressor or hydraulic pump; and
На Фиг. 18 представлен разрез кулачковой машины, реализованной в виде одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания в сочетании с электрическим генератором.In FIG. 18 shows a cross-section of a cam machine implemented in the form of a single-cylinder internal combustion engine in combination with an electric generator.
Возможные осуществления изобретенияPossible embodiments of the invention
В соответствии с изобретением могут быть реализованы различные кулачковые машины с одним или двумя толкателями для выполнения различных рабочих циклов в зависимости от потребности пользователя, и такими кулачковыми машинами могут быть компрессоры, насосы, двигатели внутреннего сгорания или сочетания перечисленных.According to the invention, various cam machines with one or two tappets can be implemented to perform different operating cycles depending on the need of the user, and such cam machines can be compressors, pumps, internal combustion engines, or combinations thereof.
Созданная кулачковая машина с регулировочным механизмом, как показано на Фиг. 1, состоит из трубчатого трехмерного составного кулачка 20, который имеет кулачковые втулки 16а и 16б и трубчатый элемент 19, который ориентирует кулачковые втулки 16а и 16б таким образом, что их кулачковые профили 15а, 15б и днище 59, являющееся частью трубчатого элемента 19, образуют кулачковый паз на внутренней цилиндрической поверхности трехмерного составного кулачка 20. Кулачковая машина также имеет два идентичных исполнительных блока 1а и 1б, каждый из которых имеет по два плеча 37. К свободным краям плеч 37 крепятся шейки коренных подшипников 2 и ролики коренных подшипников 3. Шейки коренных подшипников 2 имеют трубчатую геометрию, а в их цилиндрических полостях расположены шейки дополнительных подшипников 4, на которых установлены ролики дополнительных подшипников 5. Ролики коренных подшипников 3 исполнительных звеньев 1а и 1б контактируют с кулачковыми профилями 15а и 15б кулачковых втулок 16а и 16б, соответственно. Трехмерный составной кулачок 20 упирается с обеих сторон в цилиндровые блоки 21 и 22 посредством одного осевого 23 и одного радиального 24 подшипника с каждой стороны. Каждое исполнительное звено 1а и 1б соединено с одним толкателем 25, который расположен в соответствующем цилиндре 26. Оси цилиндров 26 совпадают с осью трехмерного составного кулачка 20. Осевое наведение исполнительных звеньев 1а и 1б осуществляется направляющими колонками 27, установленными в цилиндровых блоках 21 и 22. Возвратно-поступательное движение исполнительных звеньев 1а и 1б преобразуется во вращение трехмерного составного кулачка 20, который передает вращательное движение на зубчатое колесо 28, закрепленное неподвижно к трехмерному составному кулачку 20. Зубчатое колесо 28 сцепляется с другим зубчатым колесом 29, которое приводит в движение выходной вал 30. Вал 30 установлен в блоке цилиндров 21 и картере 31 (корпусе двигателя).The constructed cam machine with adjusting mechanism as shown in FIG. 1, consists of a tubular three-dimensional composite cam 20, which has cam bushings 16a and 16b and a tubular element 19, which orients the cam bushings 16a and 16b in such a way that their cam profiles 15a, 15b and the bottom 59, which is part of the tubular element 19, form a cam groove on the inner cylindrical surface of a three-dimensional compound cam 20. The cam machine also has two identical actuating blocks 1a and 1b, each of which has two arms 37. The main bearing journals 2 and the main bearing rollers 3 are attached to the free edges of the arms 37. The main bearing journals 3 are attached to the free edges of the arms 37. The bearings 2 have a tubular geometry, and in their cylindrical cavities there are necks of additional bearings 4, on which the rollers of additional bearings 5 are mounted. The rollers of the main bearings 3 of the executive links 1a and 1b are in contact with the cam profiles 15a and 15b of the cam bushings 16a and 16b, respectively. The three-dimensional compound cam 20 rests on both sides of the cylinder blocks 21 and 22 by means of one axial 23 and one radial 24 bearing on each side. Each actuator link 1a and 1b is connected to one pusher 25, which is located in the corresponding cylinder 26. The axes of the cylinders 26 coincide with the axis of the three-dimensional compound cam 20. Axial guidance of the actuator links 1a and 1b is carried out by guide columns 27 installed in the cylinder blocks 21 and 22. The reciprocating motion of the actuators 1a and 1b is converted into rotation of a three-dimensional compound cam 20, which transmits rotational motion to a gear 28 fixedly fixed to the three-dimensional compound cam 20. The gear 28 meshes with another gear 29, which drives the output shaft 30. Shaft 30 is installed in the cylinder block 21 and the crankcase 31 (engine housing).
Конструкционный узел, представляющий собой механизм регулировки кулачковой машины, показан на Фиг. 2а, 2б, 2в и 3. The structural unit, which is the adjustment mechanism of the cam machine, is shown in Fig. 2a, 2b, 2c and 3.
На Фиг. 2а, 2б и Фиг. 3 видно, что шейки дополнительных подшипников 4 установлены в отверстиях, расположенных в проушинах 32 цилиндрических плунжеров 6. С противоположной стороны проушин 32 на каждом плунжере 6 выполнена цилиндрическая полость 33, которая видна на Фиг. 3 и в которой размещаются набор дисковых пружин 8 и осевой подшипник 10, закрепленные на штифте 11 винтового регулятора 7. Винтовой регулятор 7 имеет резьбовой стержень 34, через который он ввинчивается в резьбовое отверстие 13, расположенное в днище 14 каждой шейки корневого подшипника 2. Резьбовое отверстие 13 и днище 14 видны на Фиг. 3. С помощью гайки 12 фиксируется винтовой регулятор 7 при наладке кулачкового механизма. Каждый плунжер 6 упирается радиально в цилиндрическую полость 33 соответствующей ему шейки коренного подшипника 2 с помощью радиального подшипника 35, который не ограничивает перемещение 17 плунжера 6 в направлении оси прилежащей к нему шейки коренного подшипника 2. На Фиг. 2б также видно, что плунжер 6 может выполнять вращательное движение 18 вокруг оси прилежащей к нему шейки коренного подшипника 2 одновременно с перемещением 17 в направлении той же оси. Перемещение 17 обеспечивает постоянный контакт между каждым дополнительным роликом 5 и соответствующим ему кулачковым профилем 15а или 15б, а вращение 18 позволяет дополнительным роликам 5 сориентироваться относительно соответствующего им кулачкового профиля, основываясь на принципе наименьшего сопротивления, устраняя таким образом скольжение дополнительных роликов 5 при их прокатке по соответствующим кулачковым профилям 15а или 15б.In FIG. 2a, 2b and Fig. 3 it can be seen that the necks of additional bearings 4 are installed in holes located in the eyes 32 of the cylindrical plungers 6. On the opposite side of the eyes 32 on each plunger 6 there is a cylindrical cavity 33, which is visible in Fig. 3 and in which a set of disk springs 8 and an axial bearing 10 are located, mounted on the pin 11 of the screw adjuster 7. The screw adjuster 7 has a threaded rod 34, through which it is screwed into a threaded hole 13 located in the bottom 14 of each journal of the root bearing 2. Threaded hole 13 and bottom 14 are visible in FIG. 3. Using nut 12, screw regulator 7 is fixed when adjusting the cam mechanism. Each plunger 6 abuts radially into the cylindrical cavity 33 of the corresponding journal of the main bearing 2 using a radial bearing 35, which does not limit the movement 17 of the plunger 6 in the direction of the axis of the journal of the main bearing 2 adjacent to it. In FIG. 2b also shows that the plunger 6 can perform a rotational movement 18 around the axis of the main bearing journal 2 adjacent to it simultaneously with movement 17 in the direction of the same axis. The movement 17 ensures constant contact between each additional roller 5 and its corresponding cam profile 15a or 15b, and the rotation 18 allows the additional rollers 5 to orient themselves relative to their corresponding cam profile, based on the principle of least resistance, thus eliminating the sliding of the additional rollers 5 as they roll along corresponding cam profiles 15a or 15b.
На Фиг. 2б и 2г показано, что между каждым винтовым регулятором 7 и соответствующим ему плунжером 6 осуществляются два типа контакта – косвенный и прямой. Косвенный контакт, представленный на Фиг. 2в, реализуется через набор дисковых пружин 8 и осевой подшипник 10. Прямой контакт, представленный на Фиг. 2г, осуществляется только в случаях, когда силы инерции от возвратно-поступательного движения исполнительных звеньев 1а и 1б являются достаточно большими, чтобы преодолеть сопротивление дисковых пружин 8 и передвинуть плунжер 6 до касания штифта 11 винтового регулятора 7. Прямой контакт осуществляется с помощью функционального вкладыша 56б.In FIG. 2b and 2d show that between each screw regulator 7 and the corresponding plunger 6 there are two types of contact - indirect and direct. The indirect contact shown in FIG. 2c, is implemented through a set of disk springs 8 and an axial bearing 10. Direct contact, shown in Fig. 2d, is carried out only in cases where the inertial forces from the reciprocating movement of the executive links 1a and 1b are large enough to overcome the resistance of the disk springs 8 and move the plunger 6 until it touches the pin 11 of the screw regulator 7. Direct contact is made using the functional insert 56b .
Фиг. 3 представляет изображение монтажной схемы узла для регулировки кулачковой машины. Из нее становится ясно, что плунжер 6 свободно, без каких-либо ограничений, снимается с шейки коренного подшипника 2 в направлении от винтового регулятора 7 к дополнительному ролику 5. Перемещение плунжера 6 ограничено в этом направлении только профилем кулачка 15а или 15б, когда узел для регулировки монтирован в узел кулачковой машины.Fig. 3 is a representation of the wiring diagram of the unit for adjusting the cam machine. From it it becomes clear that the plunger 6 is freely, without any restrictions, removed from the journal of the main bearing 2 in the direction from the screw adjuster 7 to the additional roller 5. The movement of the plunger 6 is limited in this direction only by the profile of the cam 15a or 15b, when the unit for adjustment is mounted in the cam machine assembly.
На Фиг. 4а показан набор тестовых вставок 9а, 9б и 9а перед регулировкой кулачковой машины, а на Фиг. 4б – тот же набор, но после регулировки. Деформация набора тестовых вставок 9а, 9в и 9а отражает влияние производственных допусков на перемещение 17. Вкладыш 9б/9в является легко деформируемым, и легко деформируемый вкладыш обозначен как 9б до сминания, и как 9в после этого. На Фиг. 5 сопоставлена высота трансформированного составного тестового вкладыша с высотой функционального вкладыша 56б. In FIG. 4a shows a set of test inserts 9a, 9b and 9a before adjusting the cam machine, and FIG. 4b – the same set, but after adjustment. The deformation of the set of test inserts 9a, 9b and 9a reflects the effect of manufacturing tolerances on the movement 17. The insert 9b/9c is easily deformable, and the easily deformable insert is designated 9b before creasing, and 9c thereafter. In FIG. 5 compares the height of the transformed composite test insert with the height of the functional insert 56b.
На Фиг. 6а и 6б показан винтовой регулятор 7, состоящий из трех частей: корпуса 46, регулируемого штифта 47 и фиксирующего винта 48. Посредством составного винтового регулятора 7 можно добиться более точной наладки кулачкового механизма, как с использованием вставок, так и без них.In FIG. 6a and 6b show a screw adjuster 7, consisting of three parts: a housing 46, an adjustable pin 47 and a fixing screw 48. Using the composite screw adjuster 7, more precise adjustment of the cam mechanism can be achieved, both with and without inserts.
Фиг. 7, 8, 9 и 10 иллюстрируют один из способов минимизации реляционного перемещения 17 дополнительных роликов 5 в направлении осей коренных роликов 3. Для этого на Фиг. 7 изображены два поперечных сечения профилей кулачков 15а и 15б кулачковых втулок 16а и 16б трехмерного составного кулачка 20. Одно из сечений, показанное на Фиг. 10, также проходит через мертвое положение 49/50 толкателей 25, а другое, которое видно на Фиг. 9, проходит через промежуточное положение 55, которое находится между двумя соседними мертвыми положениями 49/50. При сравнении контура сечения на Фиг. 9 и контура сечения на Фиг. 10 видно, что ширина кулачкового паза трехмерного составного кулачка 20 сжимается в промежуточных положениях 55 и расширяется в мертвых положениях 49/50. На Фиг. 8 видно, что переход от сжатия к расширению кулачкового паза и обратно осуществляется постепенно, где 53 и 54 – это края профилей кулаков 15а и 15б.Fig. 7, 8, 9 and 10 illustrate one method for minimizing the relational movement of 17 additional rollers 5 in the direction of the axes of the main rollers 3. To do this, in FIG. 7 shows two cross sections of the profiles of the cams 15a and 15b of the cam bushings 16a and 16b of the three-dimensional composite cam 20. One of the sections shown in FIG. 10 also passes through the dead position 49/50 of the pushers 25, and the other, which is visible in FIG. 9 passes through an intermediate position 55, which is located between two adjacent dead positions 49/50. When comparing the sectional contour in Fig. 9 and the sectional contour in Fig. 10, it can be seen that the width of the cam groove of the three-dimensional compound cam 20 is compressed in the intermediate positions 55 and expanded in the dead positions 49/50. In FIG. 8 it can be seen that the transition from compression to expansion of the cam groove and back is carried out gradually, where 53 and 54 are the edges of the profiles of the cams 15a and 15b.
Фиг. 11, 12 и 13 иллюстрируют два дополнительных способа минимизации реляционного перемещения 17 роликов дополнительных подшипников 5 по направлению осей роликов коренных подшипников 3.Fig. 11, 12 and 13 illustrate two additional methods of minimizing the relational movement 17 of the rollers of the additional bearings 5 in the direction of the axes of the rollers of the main bearings 3.
В первом альтернативном способе, показанном на Фиг. 12, на кулачковых профилях 15а и 15б кулачковых втулках 16а и 16б изготовлены узкие пазы 51 для роликов дополнительных подшипников 5. Глубина пазов 51 максимальна в мертвых положениях 49/50 толкателей 25, а глубина пазов 51 постепенно доходит до своего минимума в промежуточных положениях 55 на Фиг. 11. В тех случаях, когда минимальная глубина пазов 51 равна 0, поперечные сечения в промежуточных положениях 55 на Фиг.11 выглядят так, как показано на Фиг. 9.In the first alternative method shown in FIG. 12, on the cam profiles 15a and 15b, cam bushings 16a and 16b, narrow grooves 51 are made for the rollers of additional bearings 5. The depth of the grooves 51 is maximum in the dead positions 49/50 of the pushers 25, and the depth of the grooves 51 gradually reaches its minimum in intermediate positions 55 on Fig. 11. In cases where the minimum depth of the slots 51 is 0, the cross sections at the intermediate positions 55 in FIG. 11 appear as shown in FIG. 9.
Во втором альтернативном способе, показанном на Фиг. 13, на кулачковых профилях 15а и 15б кулачковых втулках 16а и 16б изготовлены узкие дорожки 52 для роликов дополнительных подшипников 5. Они достигают максимальной высоты в промежуточных положениях 55 толкателей 25 на Фиг. 11, а высота дорожек 52 постепенно достигает своего минимума в мертвых положениях 49/50. В тех случаях, когда минимальная высота дорожек 52 равна 0, поперечные сечения кулачкового паза в мертвых положениях 49/50 на Фиг. 11 выглядят так, как показано на Фиг. 10.In a second alternative method, shown in FIG. 13, on the cam profiles 15a and 15b, cam bushings 16a and 16b, narrow tracks 52 are made for the rollers of additional bearings 5. They reach their maximum height in intermediate positions 55 of the pushers 25 in FIG. 11, and the height of the tracks 52 gradually reaches its minimum in the dead positions 49/50. In cases where the minimum height of the tracks 52 is 0, the cross sections of the cam groove at dead positions 49/50 in FIG. 11 look like that shown in FIG. 10.
На Фиг. 14 показана монтажная схема трехмерного составного кулачка 20. В этом случае соосное ориентирование между кулачковыми втулками 16а и 16б обеспечивается за счет трубчатого элемента 41. Трубчатый элемент 41 также является ротором электрической машины. На внешней цилиндрической поверхности трубчатого элемента 41 закреплены неподвижно постоянные магниты 44. Угловое ориентирование и передача крутящего момента между кулачковыми втулками 16а и 16б осуществляется посредством зубцов 43 и гнезд 42. Они расположены на контактных торцах кулачковых втулок 16а и 16б. На Фиг. 14 также показаны двухмерные кулачки 40а и 40б, которые управляют клапанами газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания.In FIG. 14 shows a mounting diagram of a three-dimensional compound cam 20. In this case, coaxial alignment between the cam bushings 16a and 16b is provided by a tubular member 41. The tubular member 41 is also a rotor of the electrical machine. On the outer cylindrical surface of the tubular element 41, permanent magnets 44 are fixedly fixed. Angular orientation and transmission of torque between the cam bushings 16a and 16b is carried out by means of teeth 43 and sockets 42. They are located at the contact ends of the cam bushings 16a and 16b. In FIG. 14 also shows two-dimensional cams 40a and 40b that control the timing valves of the internal combustion engine.
Фиг. 15 изображает кулачковую втулку 16а или 16б, имеющую фланец 36 вокруг стороны кулачковой втулки с волнообразным профилем кулачка 15а/15б. Фланец 36 используется для осуществления соединения между кулачковыми втулками 16б и 16а. На торцевой поверхности фланца 36 выполнены отверстия 38 для крепежных и/или ориентирующих элементов, которые обеспечивают неподвижное соединение и ориентацию между двумя кулачковыми втулками 16а и 16б. По периферии фланца 36 выполнен зубчатый венец 45, посредством которого передается или принимается вращательное движение выходного или входного вала 30.Fig. 15 depicts a cam bushing 16a or 16b having a flange 36 around the wave-shaped side of the cam bushing 15a/15b. A flange 36 is used to make a connection between the cam bushings 16b and 16a. On the end surface of the flange 36 there are holes 38 for fastening and/or orienting elements that provide fixed connection and orientation between the two cam bushings 16a and 16b. Along the periphery of the flange 36 there is a gear ring 45, through which the rotational movement of the output or input shaft 30 is transmitted or received.
На Фиг. 16 изображена одна кулачковая втулка 16а или 16б, которая имеет проушины 39 для закрепления к противоположной кулачковой втулке 16б или 16а. В проушинах 39 выполнены отверстия 58, которые используются для таких элементов как резьбовые соединения и/или штифты, которые обеспечивают неподвижное соединение и угловую ориентацию между двумя кулачковыми втулками 16а и 16б.In FIG. 16 shows one cam bushing 16a or 16b which has lugs 39 for attachment to an opposing cam bushing 16b or 16a. The lugs 39 are provided with holes 58 that are used for components such as threaded connections and/or pins that provide a fixed connection and angular orientation between the two cam bushings 16a and 16b.
На Фиг. 17 представлена кулачковая машина, реализованная в виде двухцилиндрового компрессора. Цилиндры 26 компрессора герметически закрыты цилиндровыми головками 61, в которых имеются компрессорные камеры 73. Доступ атмосферного воздуха к каждому цилиндру 26 осуществляется через обратный клапан низкого давления 71, а сжатый воздух отводится через другой обратный клапан высокого давления 72. При движении толкателей 25 к нижней мертвой точке создается давление ниже атмосферного, и атмосферный воздух поступает в цилиндры 26. При движении толкателей к верхней мертвой точке воздух сжимается в цилиндрах 26 и компрессорной камере 73 и преодолевает усилие пружины обратных клапанов 72. Таким образом, клапаны 72 открываются, а сжатый воздух выводится из цилиндров 26.In FIG. 17 shows a cam machine implemented in the form of a two-cylinder compressor. The compressor cylinders 26 are hermetically sealed by cylinder heads 61, which contain compressor chambers 73. Atmospheric air is accessed to each cylinder 26 through a low-pressure check valve 71, and compressed air is discharged through another high-pressure check valve 72. When the pushers 25 move to the bottom dead point, a pressure below atmospheric is created, and atmospheric air enters the cylinders 26. When the pushers move to the top dead center, the air is compressed in the cylinders 26 and the compressor chamber 73 and overcomes the spring force of the check valves 72. Thus, the valves 72 open, and the compressed air is removed from 26 cylinders.
Фиг. 18 иллюстрирует одну из многих возможных вариантов комбинирования кулачковой машины, электрической машины, компрессора и гидравлического насоса. В данном случае кулачковая машина представляет собой одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, к которому подключена электрическая машина. Исполнительное звено 1а связано с балансировочным элементом 60 вместо толкателя 25, чтобы уравновесить силы инерции от возвратно-поступательного движения двух исполнительных звеньев 1а и 1б вместе со всеми элементами, которые они несут. Единственный цилиндр 2б герметически закрыт головкой цилиндра 61, как в компрессоре, показанном на Фиг. 17. Ротор 41 электрической машины выполнен, как показано на Фиг. 14, а статор 67 неподвижно соединен с корпусным элементом 31, который в данном случае является неотъемлемой частью блока цилиндров 22. Генерируемая выходная энергия получается в виде электричества, отводимого через провода 69 и механический крутящий момент, который передается через зубчатые колеса 28 и 29 и выходной вал 30. Газораспределительный механизм представленного двигателя состоит из двух кинематических цепей. Одна из них контролирует доступ свежего рабочего вещества в цилиндр 26, а другая контролирует выход отработанного рабочего вещества. Каждая из кинематических цепей состоит из двухмерного кулачка 40а или 40б, который неподвижно связан с трехмерным составным кулачком 20 и дополнительно приводит в движение коромысло 64а или 64б. Коромысла вращаются вокруг неподвижной оси 62, и контакт каждого коромысла с приводящим его в движении двумерным кулачком 40а или 40б осуществляется посредством ролика 63. На другом своем конце каждое коромысло осуществляет контакт с впускным или выпускным клапаном 65а или 65б, которые последовательно открывают и закрывают отверстия камеры сгорания 70 под действием давления, поступающего от коромысла 64а или 64б или пружин 67.Fig. 18 illustrates one of many possible combinations of a cam machine, an electric machine, a compressor and a hydraulic pump. In this case, the cam machine is a single-cylinder spark-ignition internal combustion engine to which an electric machine is connected. The actuator 1a is connected to a balancing element 60 instead of a pusher 25 in order to balance the inertial forces from the reciprocating motion of the two actuators 1a and 1b together with all the elements that they carry. The single cylinder 2b is hermetically sealed by a cylinder head 61, as in the compressor shown in FIG. 17. The rotor 41 of the electric machine is configured as shown in FIG. 14, and the stator 67 is fixedly connected to the housing element 31, which in this case is an integral part of the cylinder block 22. The generated output energy is obtained in the form of electricity, removed through the wires 69 and mechanical torque, which is transmitted through the gears 28 and 29 and the output shaft 30. The gas distribution mechanism of the presented engine consists of two kinematic chains. One of them controls the access of fresh working substance to cylinder 26, and the other controls the output of spent working substance. Each of the kinematic chains consists of a two-dimensional cam 40a or 40b, which is fixedly connected to a three-dimensional composite cam 20 and additionally drives a rocker arm 64a or 64b. The rocker arms rotate around a fixed axis 62, and the contact of each rocker arm with the two-dimensional cam 40a or 40b that drives it is carried out by means of a roller 63. At its other end, each rocker arm makes contact with an inlet or outlet valve 65a or 65b, which sequentially open and close the chamber openings combustion 70 under the influence of pressure coming from the rocker arm 64a or 64b or springs 67.
Созданная кулачковая машина может быть частью кулачкового гибридного агрегата. В этом случае в его цилиндре 26 или в одном из его цилиндров 26 реализуется один из следующих трех циклов, а именно: двигателя внутреннего сгорания, гидравлического или пневматического станка. В противоположно расположенном цилиндре 26, если противоположный толкатель 25 не заменен балансировочным элементом 60, реализуется идентичный цикл или другой цикл, отличный от цикла в первом цилиндре, при котором агрегат работает в одном из следующих трех режимов: как источник, как потребитель или одновременно как источник и потребитель электрической, механической, гидравлической, пневматической или любой возможной комбинации энергий, перечисленных выше.The created cam machine can be part of a cam hybrid unit. In this case, one of the following three cycles is implemented in its cylinder 26 or in one of its cylinders 26, namely: an internal combustion engine, a hydraulic or a pneumatic machine. In the oppositely located cylinder 26, if the opposite pusher 25 is not replaced by a balancing element 60, an identical cycle or a different cycle is implemented, different from the cycle in the first cylinder, in which the unit operates in one of the following three modes: as a source, as a consumer, or simultaneously as a source and a consumer of electrical, mechanical, hydraulic, pneumatic or any possible combination of energies listed above.
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG112972 | 2019-07-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2022104863A RU2022104863A (en) | 2023-08-28 |
| RU2813578C2 true RU2813578C2 (en) | 2024-02-13 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073092C1 (en) * | 1992-03-30 | 1997-02-10 | Александр Григорьевич Соколов | Piston machine |
| RU2089733C1 (en) * | 1993-12-21 | 1997-09-10 | Альмир Вагисович Адельшин | Opposite internal combustion engine |
| RU2110691C1 (en) * | 1996-06-13 | 1998-05-10 | Челябинский государственный технический университет | Axial internal combustion engine |
| WO2007036007A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Boyan Kirilov Bahnev | Piston cam engine |
| WO2013016780A2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Boyan Kirilov Bahnev | Cam engine |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2073092C1 (en) * | 1992-03-30 | 1997-02-10 | Александр Григорьевич Соколов | Piston machine |
| RU2089733C1 (en) * | 1993-12-21 | 1997-09-10 | Альмир Вагисович Адельшин | Opposite internal combustion engine |
| RU2110691C1 (en) * | 1996-06-13 | 1998-05-10 | Челябинский государственный технический университет | Axial internal combustion engine |
| WO2007036007A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Boyan Kirilov Bahnev | Piston cam engine |
| WO2013016780A2 (en) * | 2011-08-02 | 2013-02-07 | Boyan Kirilov Bahnev | Cam engine |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111566314B (en) | Mechanism for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa and use thereof | |
| EP2625393B1 (en) | Positive control (desmodromic) valve systems for internal combustion engines | |
| US6976467B2 (en) | Reciprocating internal combustion engine | |
| WO2001065072A1 (en) | Internal-combustion engine with improved reciprocating action | |
| US7793623B2 (en) | Piston cam engine | |
| RU2455500C2 (en) | Decompression braking device in endothermic engines | |
| WO2003100231A1 (en) | Overload protection mecanism | |
| US4716862A (en) | Oleodynamic distribution system, with separate control of the suction and exhaust valves, with continuous timing setting with running engine, for all four-stroke cycle engines | |
| US11274552B2 (en) | Engine crank and connecting rod mechanism | |
| RU2813578C2 (en) | Cam machine with adjusting mechanism | |
| CA2074941A1 (en) | System for reversibly transforming rotary motion into self-guided rectilinear motion | |
| EP4004342B1 (en) | Cam machine with adjustment mechanism | |
| RU2022104863A (en) | Cam machine with adjusting mechanism | |
| CN100338336C (en) | Ball shape rotary engine | |
| EP2739826B1 (en) | Cam engine | |
| US3431894A (en) | Rotary device | |
| JP5843184B1 (en) | Drive device having XY separation crank mechanism | |
| US11945019B2 (en) | Behnam engine | |
| WO2003040525A1 (en) | A grooved-cam valve drive mechanism for internal combustion engines | |
| US20070079790A1 (en) | Cam drive mechanism | |
| RU2298107C1 (en) | Internls combustion radial piston engine | |
| WO2022018627A1 (en) | Reciprocating mechanism | |
| WO2005040558A1 (en) | Cam drive mechanism | |
| CN87107662A (en) | Reform of Crank Linkage Mechanism | |
| EP0247034A1 (en) | Arrangements for converting rotary motion to linear motion |