Двигатель Горшкова

Совершенствование поршневых машин на базе механизма Горшкова Еще в далеком прошлом появилась необходимость преобразования вращательной энергии в поступательную, и наоборот. Самые ранние свидетельства о появлении на машине рукоятки в сочетании с шатуном относятся к изобретениям античного мира. На древнеримских лесопилках вращательное движение водяного колеса, которое приводилось в действие речным течением, преобразовывалось в возвратно-поступательное движение полотна пилы. В упрощенном виде кривошипно-шатунный механизм использовался с XVI в. в деревенских прялках. В XVIII в. основным принципом преобразования энергии из поступательной во вращательную в паровых машинах стал кривошипный механизм. С тех пор было придумано множество различных передач: зубчатая реечная, винтовая, эксцентриковая, кулачковая, механизм Чебышева и многие другие. Одной из последних инновационных разработок, действующий прототип которой стал механизмом, разработанный и запатентованный Ю.А. Горшковым и реализованный совместно с гендиректором компании ООО «Криамид» В.В. Сербиным. В настоящее время развитие различных отраслей науки и техники предъявляет все более высокие требования к поршневым машинам: большая надежность, высокий коэффициент полезного действия, уменьшение потерь на трение, простота сборки, снижение вибраций и рациональное использование расходных материалов. Во многих случаях существующие поршневые машины не соответствуют новым требованиям, что приводит к поиску их замены. Одним из перспективных механизмов, способных удовлетворить подобные запросы, является механизм Горшкова. В связи с этим была поставлена цель рассмотреть преимущества механизма Горшкова, и в каких современных устройствах он может стать достойной альтернативой. Принцип работы механизма Горшкова отличается от других устройств, связывающих возвратно-поступательное движение с вращательным. Вместо кривошипно-шатунного механизма вал приводит в движение зубчатая шестерня, которую в свою очередь вращает зубчатая рейка с планетарным зацеплением. Тем самым входное и выходное движения остаются такими же, однако меняется метод преобразования. Перспективная конструкция ДВС обладает следующими преимуществами: ▪️ уменьшаются потери на трение (нет трения пальца в поршне и в паре шатун-колено коленвала); ▪️ отсутствует необходимость установки масляного насоса высокого давления для поддержания вращающихся частей двигателя на масляной подушке в подшипниках скольжения (возможна установка подшипников качения); ▪️ вектор силы, действующей со стороны поршня на вал, практически параллелен осевой линии цилиндра поршня (это снижает неравномерность усилия, прикладываемого к стенкам цилиндра); ▪️ значительно улучшается способность смазки подвижных деталей (масло, попадая на шестерню вала и разбрызгиваясь с нее, создает масляный туман); ▪️ двигатель может функционировать без одной из крышек корпуса (для движения рейки достаточно опор с одной стороны); ▪️ благодаря планетарному зацеплению ведущего зубчатого колеса и рейки на дугообразных участках при равномерном вращении ведущего зубчатого колеса поршень двигается вблизи верхней и нижней мертвых точек с большей скоростью, чем кривошип при равномерном вращении вала. График прохождения мертвой точки представлен на рис. 4 [4]. ▪️ упрощается сборка-разборка поршневой группы [3]; ▪️ движение по дуге с одной стороны инициируется корпусом, а с другой стороны корпус воспринимает возникающие силы инерции, поэтому подвижные детали практически не создают вибрацию на частоте ходов поршня. Работа сил инерции в каждой точке движения по дуге стремится к нулю при высокой точности деталей; ▪️ компенсируются различные неточности изготовления и термические деформации благодаря изготовлению шатуна из материалов, обладающих упругими свойствами; ▪️ уменьшается поперечная жесткость сборного шатуна из-за использования тонких плоских пружин, что обеспечивает небольшое радиальное смещение зубьев рейки относительно зубьев шестерни. ▪️ компенсируются ударные реакции при внезапной...