ВАЖНЫЕ НОВОСТИ
В Казани на Международном форуме Kazan Digital Week стартует финал «Битвы роботов»!

Сегодня, 31 октября, состоится финал четвёртого сезона международного чемпионата «Битва роботов», где определятся победители главного инженерного шоу года. Сильнейшие изобретатели из России, Китая, Индии, Бразилии и Эквадора сойдутся на арене, чтобы выяснить, чьи машины окажутся самыми прочными, быстрыми и технологичными. Призовой фонд составляет 6,6 млн руб. За главный приз чемпионата сраз...

Госдума приняла закон об аттракционах

Государственная Дума приняла во втором и третьем чтениях закон «Об аттракционах», разработанный депутатами «Единой России». Документ, подготовка которого велась более трех лет при активном участии Комитета Госдумы по промышленности и торговле под руководством Владимира Гутенева, впервые формирует единую федеральную правовую основу для регулирования отрасли. Закон устанавливает порядок регистрац...

Никита Стасишин: «За шесть лет по программе «Стимул» построено 67 млн кв. метров жилья»

Государственные меры поддержки застройщиков позволили ввести за последние 6 лет 67 млн квадратных метров жилья. Об этом заявил Никита Стасишин, замминистра строительства РФ на пленарной дискуссии «Жилье и инфраструктура» в рамках Отраслевого Дня Минстроя в НЦ «Россия». 22 октября 2026 года в Москве в Национальном центре «Россия» в рамках Отраслевого дня Минстроя России состоялась пленарная диск...

Ростех построил и оснастил областной родильный дом в Магадане: доля отечественного оборудования превысила 82%

Госкорпорация Ростех завершила строительство и оснащение областного родильного дома в Магадане. Новый центр площадью более 20 тыс. кв. метров на 80 стационарных мест объединит основные службы родовспоможения региона, ранее располагавшиеся в разных точках города. Теперь женщины смогут получать всю необходимую помощь во время беременности и родов в одном месте, а врачи — оперативнее действоват...

Сегодня завершается приём заявок на гранты для особо значимых проектов

Успейте подать заявку на гранты РФРИТ для особо значимых проектов (ОЗП) до 19:00 по мск сегодняшнего дня. Участвовать в отборе могут заказчики, которые дорабатывают и внедряют отечественные ИТ-решения для замещения зарубежного прoграммного oбеспечения. Отбор проходит по обновлённым правилам, утверждённым Правительством. Они предусматривают разные условия финансирования в зависимости от категори...

Росатом выступит партнёром московского – инвестиционного форума

С 20 по 25 октября 2026 года в рамках месяца московской промышленности состоится II Московский Инвестиционно-промышленный форум (МИПФ). Партнером мероприятия в блоке аддитивных технологий выступит бизнес-направление «Аддитивные технологии» Топливного дивизиона «Росатома». Организатор – Правительство Москвы, Департамент инвестиционной и промышленной политики города Москвы и АНО «Моспром». Стр...

17 Марта 2011

Повышение экономичности двигателя за счет уменьшения трения поршней о стенки цилиндра.

Повышение экономичности двигателя за счет уменьшения трения поршней о стенки цилиндра.
Пoршневoй, беcшатунный двигатель
Пoршневoй, беcшатунный двигатель внутреннегo cгoрания (варианты)

Автoр: Неклюдoв Алекcандр Афанаcьевич

Изoбретение oтнocитcя к машинocтрoению, в чаcтнocти к двигателеcтрoению. Техничеcким результатoм являетcя пoвышение экoнoмичнocти и реcурcа двигателя за cчет уменьшения трения поршней о cтенки цилиндра. Сущноcть изобретения заключаетcя в том, что двигатель содержит коленвал с радиусом кривошипа, равным четверти хода поршня, размещенный на кривошипе эксцентрик с эксцентриситетом, равным четверти хода поршня, и ползун, надетый на эксцентрик и опирающийся на боковые поверхности картера. Ползун соединен с поршнем при помощи штока. Для прохождения «мертвых» точек механизм оснащен фиксаторами в виде подпружиненных роликов, которые позволяют вращаться коленвалу только в одну сторону, а эксцентрику - в противоположную. Например, на эксцентрике устанавливается упор в виде эвольвентного зуба или цилиндрического штифта, а на картере выполняются ответные впадины. 13 ил.

Аналогом предлагаемому двигателю являются бесшатунные двигатели Баландина (Баландин С.С. Бесшатунные двигатели внутреннего сгорания, 1972).

В бесшатунных двигателях Баландина в несколько раз снижаются потери на трение, значительно увеличивается КПД, повышается надежность и создаются условия для увеличения ресурса двигателей за счет снижения трения поршней о цилиндры вследствие применения бесшатунного механизма преобразования движения.

Механический КПД опытных бесшатунных моторов Баландина равен 94% против 7585% двигателей с кривошипно-шатунными механизмами.

Прототипом является двигатель внутреннего сгорания Баландина, выполненный по схеме со спаренным эксцентриком (То же, стр.14. Рис. 11в).

Коленчатый вал этого двигателя аналогичен коленчатому валу кривошипно-шатунного двигателя, но имеет в два раза меньший радиус кривошипа. На шатунной шейке коленвала установлен спаренный эксцентрик. На эксцентрики устанавливаются ползуны, которые через штоки соединены с поршнями. Ползуны относительно друг друга расположены под углом 90°, поэтому двигатель может быть выполнен по Х и V-образным схемам.

Этот двигатель имеет недостатки. Так как эксцентрик спаренный, то двигатель невозможно выполнить рядным, расположить цилиндры в одной плоскости, что для автомобилестроения немаловажно. На коленвале невозможно выполнить среднюю опору между цилиндрами из-за спаренного эксцентрика, поэтому двигатель имеет небольшой ресурс. Двигатель сложен в изготовлении.

Изобретение направлено на устранение перечисленных недостатков.

Техническим результатом для всех трех вариантов является повышение экономичности и ресурса двигателя за счет уменьшения трения поршней о стенки цилиндра. Сущность изобретения заключается в том, что каждый цилиндр двигателя оснащен своим эксцентриком, расположенным на кривошипе коленвала, а также оснащен фиксаторами для прохождения средних «мертвых» точек. Для недопустимости обратного вращения коленвала на его коренной шейке также установлен фиксатор. Как вариант, для прохождения «мертвых» точек на эксцентрике устанавливается упор в форме эвольвентного зуба или в форме штифта, а в картере выполнены ответные впадины. Сущность изобретения поясняется при помощи чертежей.
бесшатунный двигатель
На фиг.1 показан описываемый бесшатунный двигатель;
бесшатунный двигатель
на фиг.2 - то же, разрез по А-А фиг.1;
бесшатунный двигатель
на фиг.3 - то же, при положении поршня в средней правой «мертвой» точке;
бесшатунный двигатель
на фиг.4 - то же, при положении поршня в средней левой «мертвой» точке;
бесшатунный двигатель
на фиг.5 - то же, момент прохождения поршнем средней правой «мертвой» точки по инерции;
бесшатунный двигатель
на фиг.6 - двигатель, разрез по Б-Б фиг.1;
бесшатунный двигатель
на фиг.7 показаны силы, действующие при пуске двигателя в момент прохождения поршнем средней правой «мертвой» точки;
бесшатунный двигатель
на фиг.8 показаны силы, действующие при пуске двигателя в момент прохождения поршнем средней левой «мертвой» точки;
бесшатунный двигатель
на фиг.9 показано прохождение средней «мертвой» точки эксцентриком с упором в форме эвольвентного зуба;
бесшатунный двигатель
на фиг.10 показано взаимное расположение зубьев и впадин:
  • - а - 15° до средней «мертвой» точки;
  • - 6 - 30° после средней «мертвой» точки;
бесшатунный двигатель
на фиг.11 - показан пример выполнения упора эксцентрика в форме штифта;
бесшатунный двигатель
Фиг.12 - поршень с ползуном и штоком, выполненные одной деталью;
бесшатунный двигатель
Фиг.13 - четырехцилиндровый поршневой, бесшатунный двигатель.

Двигатель состоит из картера 1 (см. Фиг.1 и 2), в котором находится механизм преобразования движения, состоящий из коленвала 2, эксцентрика 3, ползуна 4, штока 5. Шток соединен с ползуном через палец 6. К картеру крепится цилиндр 7, в котором установлен поршень 8 с поршневыми кольцами 9. Поршень соединен со штоком поршневым пальцем 10. К цилиндру крепится головка цилиндра 11, на который установлена свеча зажигания 12, впускной и выпускной клапаны 13, 14. На картере выполнены направляющие поверхности 15 для ползуна. В ползуне установлены ролики 16, фиксируемые пружинами 17. На двигателе установлены система охлаждения, система смазки, система топливопитания, система пуска, механизм газораспределения, как на обычных поршневых двигателях внутреннего сгорания.

Особенностью предлагаемого двигателя является то, что он имеет четыре «мертвые» точки. Верхняя «мертвая» точка - при положении поршня в крайнем верхнем положении. Нижняя «мертвая» точка - при положении поршня в крайнем нижнем положении. Средняя-правая «мертвая» точка - при положении поршня в середине между крайними положениями, при этом кривошип коленвала повернут вправо на 90° от оси цилиндра. Средняя-левая «мертвая» точка при положении поршня в середине между крайними положениями, при этом кривошип коленвала повернут влево на 90° от оси цилиндра. Средние правая и левая «мертвые» точки показаны на Фиг.3 и 4. Прохождение «мертвых» точек работающего двигателя происходит за счет инерционных сил. На Фиг.5 показан момент прохождения средней-правой «мертвой» точки. Поршень двигается вниз, коленвал вращается вправо, эксцентрик вращается влево и проходит среднюю «мертвую» точку за счет инерционной силы 18 от поршня, ползуна, штока и эксцентрика.

Для прохождения средних «мертвых» точек неработающего двигателя, например в момент пуска двигателя, в ползуне установлены фиксаторы, которые состоят из роликов и пружин. Фиксаторы позволяют вращаться эксцентрику только в одну сторону. Для недопущения вращения коленвала в обратную сторону на картере в опоре коренной шейки коленвала установлены фиксаторы (см. Фиг.6), состоящие из роликов 19 и пружин 20.

Действие сил при прохождении средней-правой «мертвой» точки при пуске двигателя показано на Фиг.7. При пуске двигателя пусковое устройство сообщает коленвалу угловую скорость , при этом кривошип коленвала действует в точке А на эксцентрик с силой Р. Ролик 16 фиксирующего устройства, находящийся справа, тормозит эксцентрик 4 в точке В. Сила Р на плече L создает момент М, который вращает эксцентрик. Эксцентрик, вращаясь, двигается вниз, тянет за собой ползун, который через шток двигает поршень со скоростью v.

Действие сил при прохождении средней-левой «мертвой» точки при пуске двигателя показано на Фиг.8. При пуске двигателя пусковое устройство сообщает коленвалу угловую скорость , при этом кривошип коленвала действует в точке А на эксцентрик с силой Р. Ролик 16 фиксирующего устройства, находящийся слева, тормозит эксцентрик 4 в точке В. Сила Р на плече L создает момент М, который вращает эксцентрик. Эксцентрик, вращаясь, двигается вверх, тянет за собой ползун, который через шток двигает поршень со скоростью v.

Для прохождения средних «мертвых» точек в момент пуска двигателя (как вариант) на эксцентрике можно установить упор в виде зуба или штифта, а на картере сделать упор в виде выемки. Прохождение средней «мертвой» точки эксцентрика с упором, выполненным в форме зуба, показано на Фиг.9. Эвольвентный зуб 21 выполняется за одно целое с эксцентриком или изготавливается отдельной деталью и закрепляется на эксцентрике со стороны кривошипа. На картере выполнены напротив кривошипа в средней левой и правой «мертвых» точках две выемки 22 в форме впадин шестерен с внутренним зубчатым зацеплением. Д1 - делительный диаметр для зуба. Д2 - делительный диаметр впадин. Делительный диаметр зуба Д1 равен половине диаметра Д2 впадин.

На Фиг.10,а показано положение зуба эксцентрика в момент 15° до средней «мертвой» точки. На Фиг.10,б показано положение зуба эксцентрика в момент - 30° после средней мертвой точки поворота кривошипа коленвала.

На Фиг.11 упор эксцентрика выполнен в форме штифта 23, диаметр Д1 равен половине диаметра Д2, поэтому впадина 24 имеет форму цилиндрической галтели. При любом другом отношении диаметров Д1 к Д2 впадина будет иметь вид циклоиды.

Упоры в виде зубьев или штифтов можно разместить на картере, а впадины выполнить на эксцентрике.

Детали - поршень, поршневой палец, шток, палец штока, ползун - можно выполнить одной целой деталью, как у двигателей Баландина. Такая деталь показана на Фиг.12.

Работа предлагаемого двигателя не отличается от работы поршневого двигателя внутреннего сгорания с кривошипно-шатунным механизмом.

Двигатель может быть двухтактным или четырехтактным, может быть бензиновым или дизельным.

Отличительной особенностью предлагаемого бесшатунного двигателя является то, что он может быть рядным или оппозитным, а при выполнении двигателя четырехцилиндровым двигатель полностью уравновешен. Инерционные силы поршней, эксцентриков, ползунов соответственно попарно направлены друг к другу, поэтому взаимно компенсируются. Возникающий момент пары сил M1 от поршней П1 и П2 компенсируется моментом М2 от поршней П3 и П4 (см. Фиг.13).

Преимущество предлагаемого двигателя перед двигателем с кривошипно-шатунным механизмом - в уменьшении трения поршней о стенки цилиндров, в результате чего в несколько раз снижаются суммарные потери мощности на трение, значительно увеличивается коэффициент полезного действия, улучшается экономичность, повышается моторесурс.

Предлагаемый двигатель можно легко построить из автомобильного двигателя. Необходимо заменить коленвал автомобиля на коленвал с кривошипами с уменьшенным в два раза радиусами, в картере необходимо выполнить направляющие плоскости для ползунов. Установить ползуны с эксцентриками на кривошипы. В ползуны и в опору коленвала установить фиксаторы (шарики или ролики с пружинами).

Увеличение себестоимости изготовления двигателя окупается экономией топлива и увеличением ресурса по предварительным расчетам в два-три раза.

Кол-во просмотров: 21853
Яндекс.Метрика