Патент на изобретение №2272194

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЛАНСИРОВКИ ПРЯМОЛИНЕЙНЫХ ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ СИЛОВОГО АГРЕГАТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания механизмов, например, двигателя внутреннего сгорания. Устройство для балансировки содержит механизм восприятия возвратно-поступательных движений силового агрегата и балансир. Механизм восприятия выполнен в виде штока с поршнем двухстороннего действия. Поршень двухстороннего действия установлен в масляной камере и жестко соединен с рабочими штоками силового агрегата. Балансир выполнен в виде цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня двухстороннего действия механизма восприятия. Балансир также соприкасается с внутренней поверхностью стенки масляной камеры с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направлении, противоположном перемещению штока механизма восприятия под воздействием давления масла. В результате достигается упрощение конструкции и повышение надежности работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для уравновешивания механизмов, например, двигателя внутреннего сгорания.

Известно устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений, например, поршня двигателя внутреннего сгорания, выполненное в виде прилива на коленвале двигателя, движущегося в направлении, противоположном направлению движения поршня. При этом, если поршень движется прямолинейно, то противовес – по кривой траектории и создает дополнительные неуравновешенные силы инерции и вибрацию (А.В.Раннев. «Двигатели внутреннего сгорания строительных и дорожных машин», Москва, «Высшая школа», 1986 г., стр.14-16, рис.4).

Известно устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений поршней двигателя, выполненное в виде дополнительного вала для уравновешивания моментов сил инерции с помощью вращающихся в противоположные стороны противовесов (балансиров) на коленчатом и уравновешивающем валах.

Это устройство сложно по конструкции, требует увеличения габаритов устройства установки дополнительных узлов, создающих дополнительные силы трения, снижающие КПД устройства (Ю.Мацкерле. «Современный экономичный автомобиль», Москва, «Машиностроение», 1987 г., стр.215, рис.99).

Известно устройство для балансировки двигателя внутреннего сгорания путем подбора суммы масс поршней шатунов, лежащих в одной плоскости, проходящей через кривошипы коленчатого вала, равной сумме масс соответственно поршней и шатунов, лежащих в каждой из плоскостей, проходящей через кривошипы коленчатого вала (Авт.св. №1527430, М.кл. 4 F 16 F 15/22, опубл. 07.12.89, Бюл. №45).

Известно наиболее близкое к предложенному устройство для балансировки поршневой машины, например, двигателя, содержащее кривошипно-шатунный механизм восприятия возвратно-поступательного движения поршня и преобразования его во вращательное и балансир.

Балансир выполнен в виде массивного кольца с массой, большей возвратно-поступательно движущихся масс поршневой группы. Кольцо надето на наружную цилиндрическую поверхность юбки цилиндра. На шейке кольца надеты верхние головки шатунов балансира, а нижние их головки установлены на шейках коленчатого вала, смещенных на 180° относительно шейки поршневого шатуна.

При перемещении поршня движение передается на шатун и шатунную шейку, производя поворот кривошипа, вызывая движение шатунов, приводя в поступательное движение балансир, движущийся в противофазе с поршнем (Авт.св. 1439327, М.кл. 4 F 16 F 15/26, опубл. 23.11.88, Бюл. №43, Прототип).

В этом устройстве передача усилия для перемещения балансира осуществляется шатунами, а т.к. сила, передаваемая шатунами, в основном несоосна с направлением движения балансира, это приводит к механическим потерям, нагреву и износу и снижает надежность работы. Использование шатунно-коленчатого механизма усложняет конструкцию, увеличивает затраты на изготовление усложненного коленвала, шатунов, шатунных вкладышей и крепежных пальцев для балансира.

Задачей изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности работы.

Эта задача достигается тем, что в устройстве для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений силового агрегата, содержащем механизм восприятия движения силового агрегата и балансир, механизм восприятия движения силового агрегата выполнен в виде штока с поршнем двухстороннего действия, установленного в масляной камере и соединенного с рабочим поршнем силового агрегата, а балансир выполнен в виде цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня механизма восприятия движения и соприкасающейся с внутренней поверхностью стенки масляной камеры с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, противоположном перемещению штока с поршнем под воздействием давления.

Возможна установка между внутренней поверхностью балансира и боковой поверхностью поршня перегородки.

На чертежах изображено: фиг.1 – общий вид устройства (продольный разрез), фиг.2 – то же, с установкой перегородки.

Устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений силового агрегата, например поршневого двигателя, содержит механизм 1 восприятия возвратно-поступательного движения от силового агрегата 2 (фиг.1), например двухпоршневого двигателя, и балансир 3.

Механизм восприятия возвратно-поступательного движения 1 выполнен в виде штока 4 с поршнем 5 двухстороннего действия, установленного в масляной камере 6. Шток 4 жестко соединен с рабочими штоками 7, 8 силового агрегата 2 непосредственно, являясь продолжением один другого, или с их поршнями 9, 10.

Масляная камера 6 разделена поршнем 5 на две части.

Балансир 3 выполнен в виде подвижной в продольном (осевом) направлении цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня 5 механизма 1 и соприкасающейся с внутренней поверхностью 11 стенки корпуса 12 масляной камеры 6.

В случае необходимости для расширения возможности увеличения длины хода возвратно-поступательного движения поршня 5 и балансира 3 при меньших габаритах устройства возможна установка перегородки 13 (фиг.2) между внутренней поверхностью балансира 3 и боковой поверхностью поршня 5. Перегородка 13 жестко соединена с корпусом 12 масляной камеры 6, например, упорами 14.

Устройство работает следующим образом. Возвратно-поступательное движение рабочих штоков 7, 8 силового агрегата 2 передается на шток 4 и поршень 5, например, в направлении AA₁ (слева направо). При этом перемещении возрастает давление масла в правой части масляной камеры 6. Давление, создаваемое поршнем 5, передается на торцевую поверхность балансира 3 и производит ее перемещение в направлении, противоположном направлению перемещения штока 4, то есть в направлении A₁A, при этом произведение массы и длины пути балансира 3 равно произведению суммарной массы всех движущихся возвратно-поступательно деталей силового агрегата (поршней 9, 10 со штоками 7, 8) и соединенного с ним механизма 1 восприятия возвратно-поступательного движения (штока 4 с поршнем 5) на длину их хода, то есть их импульсы равны, чем достигается балансировка хода силового агрегата.

Выполнение устройства для балансировки с механизмом восприятия возвратно-поступательного движения в виде штока с поршнем двухстороннего действия, установленного в масляной камере и жестко соединенного с рабочими штоками силового агрегата, и выполнение балансира в виде цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня механизма восприятия движения с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направлении, противоположном перемещению штока, позволяет обойтись без кривошипно-шатунных механизмов, ликвидировать передачи усилий под углом, сократить дополнительные механические потери и износ деталей.

Формула изобретения

1. Устройство для балансировки прямолинейных возвратно-поступательных движений силового агрегата, например поршневого двигателя, содержащее механизм восприятия возвратно-поступательных движений силового агрегата и балансир, отличающееся тем, что механизм восприятия возвратно-поступательных движений силового агрегата выполнен в виде штока с поршнем двухстороннего действия, установленного в масляной камере и жестко соединенного с рабочими штоками силового агрегата, а балансир выполнен в виде цилиндрической втулки, надетой на боковую поверхность поршня двухстороннего действия механизма восприятия возвратно-поступательных движений силового агрегата и соприкасающейся с внутренней поверхностью стенки масляной камеры с возможностью прямолинейного возвратно-поступательного перемещения в направлении, противоположном перемещению штока механизма восприятия возвратно-поступательных движений силового агрегата под воздействием давления масла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что между внутренней поверхностью балансира и боковой поверхностью поршня двухстороннего действия установлена перегородка.

РИСУНКИ