Поверхностный вибратор-двигатель

ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ к ПАТЕНТУ(71) Заявитель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет (ВУ)(72) Авторы Кузнецов Евгений Владимирович Лесковец Игорь Вадимович Роговцева Вероника Александровна (ВУ)(73) Патентообладатель Государственное учреждение высшего профессионального образования Белорусско-Российский университет (ВУ)Поверхностный вибратор-двигатель, содержащий головку цилиндра, цилиндр с впускным, выпускным и продувочным окнами, крышку с отверстием для штока, поршень с поршневыми кольцами и штоком, системы охлаждения, зажигания, запуска и питания с топливным баком, трубопроводами и фильтрами, отличающийся тем, что снабжен пружиной, надетой на шток, система питания снабжена топливным насосом, кинематически связанным и синхронизированным со штоком, и форсункой, которые соединены непосредственно с цилиндром.1. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов Учебник / Под редакцией В.А. Баумана, И.И. Быховского и Б.Г. Гольдштейна. - М. Машиностроение, 1970. - 548 с. ил., стр. 274.2. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей Учебник / Под редакцией А.С.Орлина и М.Г.Круглова. М. Машино строение, 1990. - 288 с. ил., стр. 13-22, 140-151.Полезная модель относится К малогабаритной дорожно-строительной технике, а именно К поверхностному вибратору для уплотнения грунта, построенному на основе поршневого двухтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси без вращающихся деталей кривощипно-щатунного механизма.Известны поверхностные вибраторы с использованием либо электродвигателей, либо двухтактных или четырехтактных двигателей внутреннего сгорания как с принудительным воспламенением топливовоздушной смеси, так и дизелей. В таких вибраторах уплотнение поверхности грунта достигается за счет вибрации при вращении одного или более валов со смещенными относительно оси вращения центрами масс (эксцентриковыми валами) 1.Такие вибраторы, во-первых, конструктивно сложны, во-вторых, имеют значительные нагрузки на подщипники валов.Наиболее близким аналогом является двухтактный дизель-молот для забивания свай,который не имеет вращающихся деталей кривощипно-щатунного механизма (шатуна,кривощипа и валов). Его основные элементы головка, цилиндр с впускным, выпускным и продувочным окнами, порщень с порщневыми кольцами и щтоком, система питания с топливным баком, фильтрами и топливным насосом высокого давления 2.Однако дизель-молоту свойственны 1) больщая материалоемкость, что связано с обеспечением сжатия свежего заряда в цилиндре силами тяжести щтока и порщня 2) значительная стоимость топливной аппаратуры, что связано с наличием прецизионных пар в топливном насосе высокого давления для обеспечения впрыска топлива в цилиндр в конце такта сжатия.Задачами настоящей полезной модели являются снижение материалоемкости и увеличение надежности поверхностного вибратора.Указанные выще задачи достигаются тем, что в поверхностном вибраторе-двигателе,содержащем головку цилиндра, цилиндр с впускным, выпускным и продувочным окнами,крыщку с отверстием для щтока, порщень с порщневыми кольцами и щтоком, системы охлаждения, зажигания, запуска и питания с топливным баком, трубопроводами и фильтрами, согласно полезной модели, снабжен пружиной, надетой на Шток, система питания снабжена топливным насосом, кинематически связанным и синхронизированным со щтоком, и форсункой, которые соединены непосредственно с цилиндром.Достижение задач обеспечивается за счет использования для сжатия свежего заряда упругих сил сжатой пружины, а не сил тяжести порщня со щтоком, как в дизель-молоте, а также за счет использования непосредственного впрыска топлива в цилиндр в конце процесса продувки и начале сжатия, то есть без применения топливного насоса высокого давления, как в дизеле. Смазка трущихся пар КШМ осуществляется маслом, заливаемым в щтоковую полость. За счет продувки цилиндра воздухом, а не топливо-масло-воздущной смесью, как в обычных двухтактных карбюраторных ДВС, достигается экономия топлива. Запуск вибратора осуществляется сжатием пружины (вытягиванием щтока из цилиндра),например, с помощью рычага и последующим резким его отпусканием.Сущность полезной модели поясняется рисунком.На фигуре приведена функциональная схема поверхностного вибратора на основе двухтактного двигателя без вращающихся деталей кривощипно-щатунного механизма и с системой подачи топлива в цилиндр.Вибратор-двигатель содержит головку 1, выполняющую также функции уплотнительной платформы, цилиндр 2, который жестко и герметично соединен с головкой 1 и имеет выпускное окно 3 и продувочное окно 4, порщень 5 со щтоком 6, который выходит из крыщки 8, имеющей впускной клапан 9, пружину 7, систему подачи топлива с топливным насосом 10, топливным фильтром 11, топливным баком 12, нагнетательным клапаном 13,форсункой 14 и соединительными трубопроводами, систему охлаждения и зажигания (не показаны).Поверхностный вибратор-двигатель работает согласно рабочему циклу двухтактного ДВС с кривошипно-камерной продувкой. А именно, при движении поршня 5 со штоком 6 вверх (первый такт - рабочий ход) осуществляется расширение горючих газов, находящихся в поршневой полости, то есть ниже поршня 5, и преобразование их энергии в механическую работу - перемещение поршня 5. Когда кромка поршня 5 откроет выпускное окно 3, начинается выпуск отработавших газов в атмосферу за счет их избыточного давления. При этом впускной клапан 9 закрыт и штоковая полость (выше поршня 5) становится изолирована от атмосферы. В ней создается избыточное давление воздуха. При дальнейшем движении вверх поршень 5 открывает продувочное окно 4, через которое поршневая полость цилиндра 2 соединяется со штоковой полостью. При этом свежий заряд из нее поступает в поршневую полость цилиндра 2 и вытесняет остатки отработавших газов. Движение поршня 5 вниз (второй такт - сжатие) осуществляется под действием пружины 7. При этом сначала (пока открыты выпускное и продувочное окна) заканчивается процесс продувки за счет сил инерции воздуха. Как только поршень 5 закроет продувочное 4 и выпускное 3 окна, топливный насос 10, синхронизированный со штоком 6,например, с помощью выступа на штоке 6, забрав топливо из бака 12, прокачав его через фильтр 11, подает через нагнетательный клапан 13 и форсунку 14 в поршневую полость цилиндра 2. При движении поршня 5 вниз открывается впускной клапан 9 и осуществляет засасывание в штоковую полость воздуха для следующего цикла. В это время в поршневой полости цилиндра 2 происходит сжатие и перемешивание топлива и воздуха, что создает благоприятные условия для быстрого (взрывного) сгорания. В конце такта сжатия посредством системы зажигания осуществляется воспламенение топливовоздушной смеси. Уплотнение грунта производится посредством вибрирования головки (платформы) 1 за счет разных масс, а значит сил инерции, с одной стороны, поршня 5 со штоком 6, а с другой - головки 1 с цилиндром 2 и другими, закрепленными на них деталями.Исключая из конструкции вибратора вращающиеся детали, при прочих равных условиях уменьшается его материалоемкость и увеличивается надежность.Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.