машина объемного действия
| Классы МПК: | F01B1/10 с более чем одним коренным валом, например с общим выходным валом |
| Автор(ы): | Смелягин Анатолий Игоревич (RU), Бабенко Елена Владимировна (RU) |
| Патентообладатель(и): | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "КубГТУ") (RU) |
| Приоритеты: |
подача заявки:
2011-05-24 публикация патента:
10.02.2013 |
Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании поршневых компрессоров и насосов, работающих за счет изменения объема рабочей полости. Содержит поршни, установленные с возможностью перемещения в своих цилиндрах с образованием рабочих камер, поршни жестко связаны между собой рейкой, совершающей возвратно-поступательное движение, и соединены с механизмом привода в виде кривошипно-коромыслового механизма, содержащего кривошип, шатун и коромысло, а на цилиндрах расположены органы газораспределения в виде клапанов, зубчатый сектор закреплен на коромысле, рейка выполнена зубчатой и соединена с сектором посредством зубчатой передачи. Устраняются боковые усилия, действующие на поршень, снижаются силы трения, возникающие в цилиндропоршневой группе и материалоемкость машины. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Формула изобретения
1. Машина объемного действия, содержащая поршни, установленные с возможностью перемещения в своих цилиндрах с образованием рабочих камер, поршни жестко связаны между собой рейкой, совершающей возвратно-поступательное движение, и соединены с механизмом привода в виде кривошипно-корамыслового механизма, содержащего кривошип, шатун и коромысло, а на цилиндрах расположены органы газораспределения в виде клапанов, отличающаяся тем, что дополнительно содержит зубчатый сектор, закрепленный на коромысле, рейка выполнена зубчатой и соединена с сектором посредством зубчатой передачи.
2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что зубчатая передача выполнена в виде передачи Новикова.
3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что зубчатый сектор выполнен съемным.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области машин объемного действия и может быть использовано при создании поршневых компрессоров и насосов, работающих за счет изменения объема рабочей полости.
Известна машина объемного действия [патент № 2334877], содержащая, по крайней мере, один поршень и два кривошипа, которые установлены в пазу механизма привода, соединенного с поршнем, причем каждый кривошип соединен со своим двигателем, имеющим приводной вал, с которым соединен кривошип. Оба двигателя имеют общий единый корпус, вал одного двигателя имеет сквозное отверстие, через которое проходит вал второго двигателя.
К недостаткам аналога относятся:
- увеличенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием в конструкции второго двигателя и второго кривошипа;
- постоянная длина рабочего хода поршней, определяемая двойной длиной кривошипа;
- недостаточное снижение боковых усилий, действующих на поршень и приводящих к его износу, обусловленное невозможностью абсолютной синхронизации двигателей, что приводит к перекосу кулисы.
Известна поршневая машина объемного действия, содержащая корпус, кривошипно-ползунный механизм привода, цилиндр, закрепленный в корпусе, в котором с возможностью перемещения размещен цилиндрический поршень, образующий со стенками цилиндра одну или несколько рабочих камер. Поршень соединен с механизмом привода. На цилиндре расположены органы газораспределения в виде самодействующих клапанов, которые взаимодействуют с газом, находящимся в цилиндре рабочих камер [Поршневые компрессоры: Учеб. пособие для студентов, обучающихся по специальности «Холодильные и компрессорные машины и установки» / Б.С.Фотин, И.Б.Пирумов, И.К.Прилуцкий, П.И.Пластилин; Под общ. ред. Б.С.Фотина. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - с.4-7].
Недостатками этой машины объемного действия являются:
- увеличенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием кривошипно-ползунного механизма;
- постоянная длина рабочего хода поршней, определяемая двойной длиной кривошипа;
- боковые усилия, действующие на поршень и приводящие к его износу, обусловленные конструктивными особенностями кривошипно-ползунного механизма.
Известна машина объемного действия [Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: Учебное пособие. - М.: ИНФРА-М; Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2006 - с.244-245], содержащая шарнирный четырехзвенник (кривошипно-коромысловый механизм), к коромыслу которого присоединен коромыслово-ползунный механизм с поршнями, которые движутся в цилиндрах, являющихся одновременно направляющими.
По наибольшему количеству сходных признаков эта машина объемного действия является прототипом. К недостаткам прототипа относятся:
- увеличенные массогабаритные показатели, обусловленные наличием в конструкции дополнительного коромыслово-ползунного механизма;
- наличие боковых усилий, действующих на поршни и приводящих к их износу, обусловленных конструктивными особенностями коромыслово-шатунного механизма.
Задачей изобретения является создание машины объемного действия с улучшенными характеристиками.
Техническим результатом является устранение боковых усилий, действующих на поршень, снижение сил трения, возникающих в цилиндропоршневой группе, снижение материалоемкости машины.
Технический результат достигается машиной объемного действия, содержащей поршни, установленные с возможностью перемещения в своих цилиндрах с образованием рабочих камер, поршни жестко связаны между собой рейкой, совершающей возвратно-поступательное движение, и соединены с механизмом привода в виде кривошипно-коромыслового механизма, содержащего кривошип, шатун и коромысло, а на цилиндрах расположены органы газораспределения в виде клапанов, зубчатый сектор закреплен на коромысле, рейка выполнена зубчатой и соединена с сектором посредством зубчатой передачи. Зубчатая передача выполнена в виде передачи Новикова. Зубчатый сектор выполнен съемным.
Предлагаемая машина объемного действия компактна за счет замены дополнительного коромыслово-ползунного механизма на коромысло с закрепленным зубчатым сектором, соединенным с зубчатой рейкой. Применение зубчатой цилиндрической передачи при соединении зубчатого сектора с зубчатой рейкой позволит устранить боковые усилия, действующие на поршень и приводящие к его износу. Снижение сил трения происходит за счет замены дополнительного коромыслово-ползунного механизма на коромысло с закрепленным зубчатым сектором, соединенным с зубчатой рейкой. Изменения длины рабочего хода поршня достигается за счет возможности изготовления зубчатого сектора с различными радиусами.
На чертеже показан общий вид машины объемного действия (компрессора, насоса). Машина содержит: шарнирный четырехзвенник, состоящий из кривошипа 1, шатуна 2, коромысла 3, на котором закреплен зубчатый сектор 4, соединенный посредством зубчатой цилиндрической передачи (передачи Новикова) с зубчатой рейкой 5, на концах которой закреплены поршни 6 и 7, совершающие возвратно-поступательное движение в цилиндрах 8 и 9, в которых установлены нагнетательные клапана 10, 11 и всасывающие клапана 12, 13.
Изменение размера съемного зубчатого сегмента позволяет изменять рабочий ход предлагаемой машины объемного действия.
Предлагаемая машина объемного действия работает следующим образом.
При вращении кривошипа 1 звенья 2 и 3 шарнирного четырехзвенника приходят в движение. При этом коромысло 3 с закрепленным на нем зубчатым сектором 4 совершает возвратно-вращательное движение, которое передается на зубчатую рейку 5, заставляя ее совершать возвратно-поступательное движение. Зубчатая рейка 5, совершая возвратно-поступательное движение, приводит в движение поршни 6 и 7, движущиеся в цилиндрах 8 и 9. Движение поршней 6 и 7 соответственно в цилиндрах 8 и 9 изменяет объем газа в рабочей камере, что приводит к открытию (закрытию) нагнетательных клапанов 10 и 11 и всасывающих клапанов 12 и 13 соответственно.
