К&М
Меню сайта
Форма входа
Поиск
Наш опрос
Оцените мой сайт
Всего ответов: 81
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz

  • Сайты Поволжья
    Статистика

    Онлайн всего: 1
    Гостей: 1
    Пользователей: 0





    Rambler's Top100




    Четверг, 19.10.2017, 17:21
    Приветствую Вас Гость | RSS
    Главная | Регистрация | Вход
    Патент Украины №61980 "Оппозитный двигатель внутреннего сгорания"
    Мои изобретения

    На основе этого изобретения были выполнены проекты двухцилиндровых дизелей 2ЧН26/27 и 2ЧН14/15,2 показавшие возможность значительного снижения размеров и массы такого двигателя по сравнению двухцилиндровыми рядными двигателями традиционной конструкции, вплоть до уровня многоцилиндровых двигателей вдвое меньшей размерности.


    (54)
    ОПОЗИТНИИ ДВИГУН ВНУТРІШНЬОГО ЗГОРЯННЯ
    (46)
    15122003, Бюл. №12, 2003 р
    (21)
    2000063495
    (72)
    Кирилюк Ігор Олегович
    (22)15062000(73)Кирилюк Ігор Олегович
    (24)15122003(56)ЕР0503842 А1, F01В7/06, F02В5/24, F02F7/00, 16091992


    Изобретение относится к области машиностроения, в частности, к двигателестроению, а именно к конструкциям уравновешенных без специальных механизмов двигателей внутреннего сгорания с оппозитно расположенными цилиндропоршневыми группами. Известно, что уравновешивание двигателей внутреннего сгорания достигается несколькими способами - расположением определенным образом цилиндров и выбором такой кривошипной схемы коленчатого вала, чтобы переменные силы инерции и их моменты взаимно уравновешивались, созданием с помощью дополнительных масс новых сил, в любой момент времени равных по величине, но противоположных по направлению основным силам, которые уравновешиваются, применением первого и второго способов одновременно (кн «Автомобильные и тракторные двигатели», ч 2, Под ред. Проф. И. М. Ленина, М «Высшая школа», 1976, с 34).

    Так, например, известен оппозитный двигатель внутреннего сгорания, который содержит расположенные соосно  и симметрично относительно оси трёхривошипного коленчатого вала первый и второй цилиндры с установленными в них первым и вторым поршнями, которые шарнирно соединены с соответствующими им шатунами, причем первый поршень связан с первым кривошипом посредством первого шатуна, а второй поршень связан с расположенными симметрично относительно оси цилиндров и под углом 180° относительно первого кривошипа вторым и третьим кривошипами посредством второго шатуна, который выполнен вильчатым и охватывающим первый кривошип (патент ФРГ №3132144, опубл. 03 03 83 г., МПК F16F15/24).

    Оппозитный двигатель внутреннего сгорания известной конструкции является сбалансированным не только относительно сил инерции масс двигателя, которые вращаются и поступательно двигаются, но и относительно моментов инерции первого и высших степеней, которые возникают во время работы двигателя вследствие осевого смещения шатунных шеек. Недостаток известного устройства - чрезмерные нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и опоры двигателя, обусловленный тем, что из-за отдаленности второй и третьей шатунных шеек от оси цилиндров требуется большой и тяжёлый  второй, вильчатый, шатун. Кроме того, в случае использования цилиндропоршневых групп с диаметром меньшим чем нужно для размещения вилки шатуна во внутренней полости цилиндра, необходимо использовать шатуны более чем в два раза более длинные чем обычно. Это приводит к еще большему увеличению их массы.

    Для обеспечения уравновешивания двигателя первый, обычный, шатун необходимо выполнить с массой, которая равняется массе вильчатого шатуна, т.е. сознательно утяжелить. При этом, вследствие увеличения силы инерции подвижных масс возрастают и нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и опоры двигателя. Размещение вилки шатуна во внутренней полости цилиндра приводит к увеличению диаметра цилиндропоршневых групп, и, соответственно, к росту как площади поршня так и его массы. А это приводит к увеличению суммы сил от давления газов на поршень и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс, которые действуют на кривошипно-шатунный механизм и опоры двигателя.


    Прототипом заявляемого устройства, является оппозитный двигатель внутреннего сгорания, который содержит расположенные соосно и симметрично относительно оси трёхкривошипного коленчатого вала первый и второй цилиндры с установленными в них первым и вторым поршнями, которые шарнирно соединены с соответствующими им шатунами с помощью поршневых пальцев, установленных в отверстиях стенки тронка каждого поршня, причем первый поршень связан с первым кривошипом посредством первого шатуна, соединенным с поршневым пальцем во внутренней полости первого поршня, а второй поршень связан с расположенными симметрично относительно оси цилиндров и под углом 180° относительно первого кривошипа вторым и третьим кривошипами посредством второго и третьего шатунов соответственно, масса каждого из которых вдвое меньше, чем масса первого шатуна (заявка ЕПВ №0503842А1, F02F7/00).

    Второй и третий шатуны, согласно прототипу, соединены с поршневым пальцем второго поршня во внутренней полости последнего, а поршневой палец закреплен концами в стенках тронка поршня. В оппозитном двигателе внутреннего сгорания данной конструкции, как и в вышеупомянутом устройстве, массы и моменты инерции движущихся элементов, которые относятся к первому и второму цилиндрам, одинаковы, благодаря чему обеспечивается их взаимная компенсация при вращении коленчатого вала. Тем не менее, отдаленность второй и третьей шатунных шеек от оси цилиндров и необходимость размещения второго и третьего шатунов во внутренней полости второго поршня предопределяют использование цилиндропоршневых групп большого диаметра, что ведет к увеличению массы и площади поршней, и, соответственно к росту как сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс, так и силы давления газов на поршень, вследствие чего возрастают суммарные силы, которые действуют на кривошипно-шатунный механизм и опоры двигателя.

    Итак, чрезмерная нагрузка на кривошипно-шатунный механизм и опоры известных оппозитных двигателей внутреннего сгорания с трёхкривошипным коленчатым валом, которая отрицательно влияет на показатели надежности и ресурс двигателя, объясняется тем, что следствием мероприятий, направленных на обеспечение уравновешивания моментов и сил инерции движущихся масс, становилось увеличение этих же самых масс (массы шатунов или массы поршней), и увеличение силы давления газов на поршни. В основу изобретение поставлена задача усовершенствования оппозитного двигателя внутреннего сгорания с трёхкривошипним коленчатым валом, в котором благодаря новому крейцкопфному механизму уменьшалась бы сумма силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, и силы давления газов на поршень при соблюдении условий уравновешенности двигателя, благодаря чему уменьшатся нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и опоры двигателя и возрастут его показатели надежности и ресурса.

    Для решения поставленной задачи, в оппозитном двигателе внутреннего сгорания, который содержит расположенные соосно и симметрично относительно оси трёхкривошипного коленчатого вала первый и второй цилиндры с установленными в них первым и вторым поршнями, которые, согласно изобретению, посредством штоков и крейцкопфов шарнирно соединены с соответствующими им шатунами с помощью пальцев, установленных в отверстиях стенок крейцкопфов, причем первый крейцкопф связан с первым кривошипом посредством первого шатуна, соединенного с пальцем во внутренней полости первого крейцкопфа, а второй крейцкопф связан с расположенными симметрично относительно оси цилиндров и под углом 180° относительно первого кривошипа вторым и третьим кривошипами посредством второго и третьего шатунов соответственно, масса каждого из которых вдвое меньше, чем масса первого шатуна, стенки каждого крейцкопфа выполнены со смещенными относительно внутренней поверхности направляющих участками, которые расположены симметрично относительно условной плоскости, пересекающей крейцкопф по оси направляющих перпендикулярно к оси отверстий под палец, концы которого выведены в полости, образованные внешней поверхностью крейцкопфа и внутренней поверхностью направляющей, причем второй и третий шатуны соединены с концами пальца второго крейцкопфа. Совокупность существенных признаков заявляемого изобретения, по сравнению с прототипом, обеспечивает уменьшение суммы силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс, и силы давления газов на поршень при соблюдении условий уравновешенности двигателя. Это достигается путём создания условий для уменьшения диаметра цилиндропоршневых групп благодаря соединению поршней с шатунами посредством штоков и крейцкопфов, что исключило связь между размерами, необходимыми для размещения второго и третьего шатунов, и диаметром соответствующего поршня. И тем, что второй и третий шатуны связаны с пальцем второго крейцкопфа в полостях, образованных внешней поверхностью крейцкопфа и внутренней поверхностью направляющей, что позволило уменьшить размеры и, соответственно, массу крейцкопфов. Таким образом уменьшаются и суммарные силы от сил давления газов на поршни и сил инерции возвратно-поступательно движущихся масс (кн Автомобильные и тракторные двигатели 4 2, Под ред. Проф. И. М. Ленина, М. ≪Высшая школа≫, 1976, С 17-19). Уменьшение нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и опоры (подшипники) двигателя оказывает положительное влияние на показатели надежности и ресурс двигателя. Кроме того, унификация крейцкопфно-поршневых комплектов заявляемого оппозитного двигателя внутреннего сгорания, содействует не только его уравновешенности, но и технологичности при изготовлении.

    На чертеже представлен разрез оппозитного двигателя внутреннего сгорания по оси цилиндров. Оппозитный двигатель внутреннего сгорания содержит первый 1 и второй 2 цилиндры, и соответствующие им направляющие 3 и 4, расположенные на одной оси 5 и симметрично относительно оси 6 трёхкривошипного коленчатого вала 7. Коленчатый вал 7 установлен с помощью подшипников 8 в картере двигателя 9. В цилиндрах 1 и 2 установлены поршни 10 и 11 соответственно. Поршни связанны с соответствующими крейцкопфами 12 и 13 посредством штоков 14 и 15 соответственно. Кривошипно-шатунный механизм двигателя включает первый, второй и третий кривошипы 16, 17 и 18 соответственно, первый, второй и третий шатуны 19, 20 и 21 соответственно. Крейцкопфно-поршневые комплекты двигателя выполнены идентично. Стенки крейцкопфов 12 и 13 имеют смещенные относительно внутренней поверхности направляющих 3 и 4 участка 22, которые расположены симметрично относительно условной плоскости, пересекающей крейцкопфы по оси 5 направляющих перпендикулярно к оси 23 отверстий 24 под палец 25. Концы пальцев 25 выведенные в полости 26, образованные внешней поверхностью крейцкопфов 2 и 13 и внутренней поверхностью направляющих 3 и 4. Шатуны 19, 20 и 21 шарнирно связанны с соответствующими им крейцкопфами с помощью пальцев 25, установленных в отверстиях 24 стенок крейцкопфов. Первый крейцкопф 12 связан с первым кривошипом 16 с помощью первого шатуна 19, соединенного с пальцем 25 во внутренней полости 27 первого крейцкопфа 12. Второй крейцкопф 13 связан со вторым кривошипом 17 с помощью второго шатуна 20, а с третьим кривошипом 18-с помощью третьего шатуна 21. Причем шатуны 20 и 21 соединены с концами пальца 25. Второй и третий кривошипы 17 и 18, соответственно, расположены симметрично относительно оси 5 направляющих. Масса каждого из шатунов 20 и 21 вдвое меньше, чем масса шатуна 19. Во время работы оппозитного двигателя внутреннего сгорания поршни 10 и 11, которые воспринимают силу давления газов в цилиндрах, двигаются возвратно-поступательно вдоль осы 5 направляющих по направлению к оси 6 коленчатого вала 7, установленного в подшипниках 8 в картере 9 двигателя. Поступательное движение поршней превращается во вращательное движение коленчатого вала с помощью шатунов 19, 20 и 21, соединенных как с поршнями 10 и 11 с помощью штоков 14 и 15 и крейцкопфов 12 и 13 через поршневые пальцы 25, установленные в отверстиях 24 стенок крейцкопфов, так и с соответствующими кривошипами коленчатого вала 16, 17 и 18. Учитывая, что центры масс шатуна 19 и обоих шатунов 20 и 21 находятся в одной плоскости и расположены симметрично относительно оси 6 коленчатого вала 7 и со сдвигом на 180° поворота коленчатого вала, силы инерции масс шатунов, которые осуществляют возвратно-поступательное и вращательное движение, взаимно компенсируются при вращении коленчатого вала. Массы крейцкопфно-поршневых комплектов одинаковы, а центры масс расположены на одной оси, что способствует уравновешиванию сил инерции поступательно движущихся масс. Причем сумма силы инерции масс крейцкопфно-поршневых комплектов, и сил давления газов на поршни, вследствие уменьшения их массы и площади головок последних, значительно меньше, чем у прототипа, благодаря чему уменьшаются нагрузки на кривошипно-шатунный механизм и опоры двигателя (подшипники 8, 28, 29,30,31).
    Кирилюк © 2017