Изобретение относится к поршневым машинам, в частности к машинам с бесшатунным механизмом преобразования возвратно- поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала и может быть использовано как в двигателях, например, внутреннего и внешнего сгорания, паровых, гидравлических и др, так и насосах различного типа.

Известен двигатель внутреннего сгорания с бесшатунным механизмом преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение рабочего вала, известный как «двигатель Баландина» [С.С. Баландин. Бесштунные двигатели внутреннего сгорания. М.: Машиностроение, 1968. - С. 41-42]. Этот двигатель содержит корпус с цилиндрами, поршни которых попарно жестко связаны между собой штоками, сочлененными через подшипники со средними шейками коленчатого вала, имеющего планетарное вращение крайних шеек. Поршневые системы и связывающие их штоки перемещаются по оси противолежащих цилиндров.

Усовершенствованный вариант известного двигателя описан в авт. свид. СССР Ш 118471 [МПК F01B 9/02, опубл. 10.12.1973, бюл. _\ь 47] и выбран в качестве прототипа. Известная машина содержит корпус с цилиндрами, поршни которых попарно жестко связаны между собой штоками, сочлененными через подшипники с шейками планетарно вращающегося коленчатого вала, находящегося в корпусе, вал отвода мощности с устройством синхронизации его движения, установленные в корпусе. При этом вал отвода мощности выполнен из двух частей с кривошипами, несущими подшипники для закрепления в них крайних шеек коленчатого вала, а устройство синхронизации движения представляет собой соединительный вал с шестеренчатым зацеплением венцов кривошипов. Механизм указанной машины можно применять не только для двигателей внутреннего сгорания, но и для приводных компрессоров, насосов, поршневых генераторов газа и других поршневых машин.

Недостатками известной машины являются:

- сложность сборки ее механизма при установке штоков с ползунами на коленчатый вал, требующая высокой точности;

- сложность балансировки движущихся деталей из-за их общего вращения в одну сторону;

- относительно большой вес и габариты.

Задачей заявляемого изобретения является усовершенствование поршневой машины с бесшатунным механизмом путем изменения конструкции коленчатого вала и вала отвода мощности для обеспечения упрощения сборки и балансировки движущихся деталей при одновременном уменьшении ее веса и габаритов и увеличении удельной мощности, снимаемой с вала отвода мощности.

Поставленная задача решается тем, что в поршневой машине с бесшатунным механизмом, содержащей корпус с цилиндрами, поршни которых попарно жестко связаны между собой штоками, сочлененными через подшипники с шейками планетарно вращающегося коленчатого вала, находящегося в корпусе, вал отвода мощности с устройством синхронизации движения, установленные в корпусе, согласно изобретению, коленчатый вал выполнен из двух шарнирно сочлененных двойных кривошипов, размещенных в эксцентрично расположенных отверстиях втулок, имеющих венцы, вал отвода мощности с устройством синхронизации движения втулок выполнен из двух частей, каждая из которых имеет шестерни, входящие в зацепление между собой и венцами втулок. При этом машина может содержать два цилиндра, поршни которых жестко связаны между собой штоками, установленные между втулками коленчатого вала, или четыре цилиндра, поршни которых жестко связаны между собой штоками, установленные по краям втулок коленчатого вала, или два цилиндра, поршни которых жестко связаны между собой штоками, установленные между втулками, и четыре цилиндра, поршни которых жестко связаны между собой штоками, установленные по краям втулок коленчатого вала. Эксцентриситет коленчатого вала и отверстий под него во втулках составляет 1/4 хода поршней. Двойные кривошипы коленчатого вала и втулки имеют противоположное направление вращения, при этом кривошип коленчатого вала и соответствующая ему втулка также имеют противоположное направление вращения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами: на фиг. 1 представлен изометрический схематический вид поршневой машины с двумя цилиндрами; на фиг. 2 - изометрический схематический вид поршневой машины с четырьмя цилиндрами; на фиг. 3 - изометрический схематический вид спереди поршневой машины с шестью цилиндрами; на фиг. 4 - изометрический схематический вид сзади поршневой машины с шестью цилиндрами; на фиг. 5 - изометрический вид коленчатого вала из двойных кривошипов: а - раздельно, б - в собранном виде.

Заявляемая поршневая машина с бесшатунным механизмом содержит корпус 1, состоящий из двух симметричных частей, с цилиндрами 2, поршни 3 которых попарно жестко связаны между собой штоками 4, сочлененными через подшипники 5 с боковыми 6 и центральной 7 шейками планетарно вращающегося коленчатого вала (фиг. 5), находящегося в корпусе 1 и выполненного из двух шарнирно сочлененных центральной шейкой 7 двойных кривошипов 8, 9, размещенных в эксцентрично расположенных отверстиях 10 втулок 11, имеющих венцы 12, вал отвода мощности 13 с устройством синхронизации его движения выполненным из двух частей, каждая из которых имеет шестерни 14, входящие в зацепление между собой и венцами 12 втулок 11.

Сборку поршневой машины (на примере машины с двумя цилиндрами) осуществляют следующим образом: в одну из частей корпуса 1 устанавливают втулку 11 и в нее кривошип 8 с центральной шейкой 7, с которой совмещают подшипник 5 штока поршней 3 цилиндров 2, при этом ползун штока (на фиг. не показан) совмещают с направляющими (на фиг. не показан). Одну из частей вала отвода мощности 13 устанавливают в эту часть корпуса 1, совмещая ее шестерню 14 с венцом 12 втулки 11. Во вторую часть корпуса 1 устанавливают втулку 11 и в нее кривошип 9 с отверстием 15 под центральную шейку 7 и вторую часть вала отвода мощности 13 устанавливают в эту часть корпуса 1, совмещая ее шестерню 14 с венцом 12 втулки 11. При соединении обеих собранных частей корпуса 1 втулки 1 1 ориентируют отверстиями 10 со сдвигом на 180°, а шейку 7 и отверстие 15 располагают в центре корпуса 1.

Таким образом, выполнение коленчатого вала из двух шарнирно сочлененных двойных кривошипов позволяет упростить его сборку. Размещение двойных кривошипов в эксцентрично расположенных отверстиях втулок и их попарно противоположное вращение облегчает балансировку движущихся деталей поршневой машины. Размеры и вес движущихся деталей существенно снижены, вследствие чего уменьшается мощность, расходуемая на их движение, и увеличивается удельная мощность, снимаемая с вала отвода мощности.

Вне зависимости от количества цилиндров заявляемая поршневая машина работает следующим образом.

В процессе выполнения рабочего цикла поршни 3 возвратно- поступательно перемещаются в соответствующем цилиндре 2. Вместе с поршнями 3 перемещаются поршневые штоки 4 с ползунами в направляющих (на фиг. не показано), закрепленных в корпусе 1, которые и убирают возникающие боковые нагрузки. Поршневой шток 4, находясь в шарнирном соединении с центральной шейкой 7 коленчатого вала, приводит его в планетарное вращение во втулках 11 и вокруг собственной оси. Синхронизацию противоположного вращения втулок 11 осуществляют шестерни 14 вала отвода мощности 13, входящие в зацепление между собой и венцами 12 втулок 1 1. Мощность поршневой машины снимают с любой части вала отвода мощности 13. При работе поршневой машины в режиме двигателя происходит преобразование энергии рабочего тела, подаваемого в цилиндры 2, в механическую энергию. При работе поршневой машины в режиме насоса при принудительном вращении вала отвода мощности 13 происходит нагнетание или сжатие текучих сред поршнями.