Аксиально-поршневой двигатель

(12) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(73) Патентообладатель Лепешко Иосиф Иосифович(57) Аксиально-поршневой двигатель, содержащий блок, внутри которого по окружности аксиально с проточными полостями для охлаждающей жидкости расположены гильзы цилиндров с поршнями, главный сферический шатун, прицепные шатуны, шарнирно соединенные с поршнями и главным сферическим шатуном,коническую зубчатую передачу, двухопорный коленчатый вал с одним кривошипом, отличающийся тем,что коленчатый вал выполнен с одним наклонным к оси вала кривошипом, на шейке которого с возможностью плоского вращения установлен главный сферический шатун, соединенный с блоком конической зубчатой передачей. 2. Аксиально-поршневой двигатель по п. 1, отличающийся тем, что коленчатый вал снабжен одним противовесом, расположенным с осевым смещением на диаметрально противоположной стороне относительно шейки кривошипа. Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное и наоборот. Известна конструкция двигателя с наклонной шайбой 1, содержащая двигательный блок со смещенным опорным узлом, расположенным между наклонной шайбой и шатунами, которые соединены с поршнями. Линия действия шатуна на наклонную шайбу имеет центростремительную и тангенциальную составляющие. Тем самым уменьшена компонента силы, направленная через наклонную шайбу и максимально увеличена 175 компонента, направленная вдоль шайбы. Устройство для соединения шатунов наклонной шайбы с поршнями снабжено сферическими подшипниками. К недостаткам устройства относится то, что установка смещенного опорного узла на валу двигателя приводит к увеличению подшипникового узла и, как следствие, к увеличению окружной скорости подшипника. Одновременно воздействие шатунов на наклонную шайбу не совпадает с центром подшипника, что приводит к значительным опрокидывающим моментам и вызывает необходимость увеличения опорного узла. При возвратно-поступательном движении поршней, шатунов и качании наклонной шайбы имеют место инерционные моменты, что приводит к внутренней и внешней неуравновешенности всего двигателя. В приведенной конструкции отсутствуют устройства, устраняющие вышеприведенный недостаток. В качестве ближайшего аналога служит поршневой двигатель с качающимся диском 2, который содержит фланец с распределенными в окружном направлении цилиндрами, узел, обеспечивающий опору главному валу, и картер с укрепленным в нем центральным шарнирным узлом, вокруг которого совершает качательное движение диск. Торец вала качающегося диска обеспечивает вращение главного вала через подшипниковый узел. Качающийся диск соединен со штоками поршней, расположенных в цилиндрах. Соосно с главным валом в двигателе размещен распределительный диск с кулачками, управляющими клапанами,расположенными в головках цилиндров. Недостатком устройства является то, что происходит нагружение центрального шарнирного узла (карданова шарнира) осевыми силами поршней, моментами этих сил относительно центра шарнира, а также реактивным моментом, развиваемым двигателем. Консольная установка главного вала приводит к необходимости увеличивать базу между опорами. Шарнирное, консольное соединение главного вала и торца вала качающегося диска вызывает необходимость увеличения жесткости вала качающегося диска. Отсутствие динамической уравновешенности главного вала, качающегося диска, поршней и штоков приводит к внутренней и внешней неуравновешенности всего двигателя. При шарнирном соединении главного вала и вала качающегося диска обеспечить динамическое уравновешивание затруднительно. Задача, решаемая полезной моделью, состоит в улучшении потребительских свойств аксиальнопоршневого двигателя путем устранения консольного сочленения главного вала и вала качающегося диска, а также введения динамического уравновешивания двигателя. Для решения поставленной задачи аксиально-поршневой двигатель содержит блок, внутри которого по окружности аксиально с проточными полостями для охлаждающей жидкости расположены гильзы цилиндров с поршнями, главный сферический шатун, прицепные шатуны, шарнирно соединенные с поршнями и главным сферическим шатуном, коническую зубчатую передачу, двухопорный коленчатый вал с одним кривошипом, при этом коленчатый вал выполнен с одним наклонным к оси вращения вала кривошипом, на шейке которого с возможностью плоского вращения установлен главный сферический шатун, соединенный с блоком конической зубчатой передачей, коленчатый вал снабжен одним противовесом, расположенным с осевым смещением на диаметрально противоположной стороне относительно шейки кривошипа. Сущность полезной модели поясняется чертежом. Аксиально-поршневой двигатель состоит из блока 1, внутри которого по окружности аксиально с проточными полостями для охлаждающей жидкости расположены гильзы цилиндров 2 с поршнями 3. Поршни шарнирно посредством прицепных шатунов 4 соединены с главным сферическим шатуном 5. Шарниры прицепных шатунов, соединенные с главным сферическим шатуном, расположены в экваториальной плоскости. Главный сферический шатун соединен с блоком посредством конической зубчатой передачи 6. Главный сферический шатун установлен на шейке кривошипа 7 с возможностью плоского вращения. Шейка кривошипа выполнена под плоским углом к оси вращения коленчатого вала 8. Коленчатый вал установлен на двух подшипниках, расположенных по обе стороны кривошипа, в блоке. Коленчатый вал снабжен одним противовесом 9, расположенным с осевым смещением относительно шейки кривошипа на диаметрально противоположной стороне относительно шейки кривошипа. На одном конце коленчатого вала установлен маховик 10. На коленчатом валу между маховиком и шейкой кривошипа установлена шестерня 11 редуктора 12 привода вспомогательных агрегатов. На втором конце коленчатого вала установлен редуктор 13, соединенный с полумуфтой 14, имеющей на торце два ряда профилированных кулачков 15, контактирующих с коромыслами 16 управления впускными 17 и выпускными 18 клапанами, расположенными в головке блока 19. Внутри головки блока выполнена кольцевая полость 20, охватывающая впускные каналы всех цилиндров. Устройство работает следующим образом при вращении коленчатого вала 8 ось шейки кривошипа 7 совершает движение конического маятника, а главный сферический шатун 5 удерживается от совместного вращения конической зубчатой передачей 6. В результате совместного движения главного сферического шатуна с осью кривошипа и обкатывания конической зубчатой передачей все точки в экваториальной плоскости совершают меридианное возвратно-поступательное движение. При этом шарниры прицепных шатунов 4,расположенные в экваториальной плоскости, совершают плоское меридианное движение, а поршни 3 под действием прицепных шатунов совершают возвратно-поступательное движение в гильзах цилиндров 2. Возвратно-поступательное движение поршней, прицепных шатунов и качательное движение сферического ша 2 175 туна создают инерционный циркулирующий момент, который уравновешивается инерционным циркулирующим моментом от действия центробежных сил инерции противовеса 9 и центра приведенных масс кривошипа, главного сферического шатуна и прицепных шатунов. Вращение коленчатого вала через редуктор 13 передается на полумуфту 14, кулачки 15 которой через коромысла 16 осуществляют открытие и закрытие в заданной последовательности впускных 17 и выпускных 18 клапанов, при этом наполнение цилиндров осуществляется из кольцевой полости 20, охватывающей все впускные каналы. Привод вспомогательного оборудования осуществляется от редуктора 12, соединенного с коленчатым валом шестерней 11. Таким образом, обеспечивается преобразование возвратно-поступательного в динамически уравновешенное вращательное движение. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.