RU2128774C1

RU2128774C1 - Two-stroke axial diesel engine

Info

Publication number: RU2128774C1
Application number: RU97105232A
Authority: RU
Inventors: С.Д. Мозоров; И.Д. Мозоров
Original assignee: Мозоров Сергей Дмитриевич
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 1999-04-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: diesel engine has cylinder block to end faces of which spatial mechanism housing and cylinder block head are connected. Right-hand and left-hand direction torus-arc profiles with even number of movement half-periods t are made on front and rear end face surfaces of spatial mechanism flywheel rim. Each half-period of right-hand direction is conjugated successively with half-period of left-hand direction. Each elliptical bending point is top dead center of piston stroke, and hyperbolic bending point is bottom dead center of piston stroke, respectively. EFFECT: simplified design, increased effective power and efficiency. 7 cl, 19 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к поршневым двигателям внутреннего сгорания, которые принадлежат к распространенному и многочисленному классу тепловых двигателей, в которых тепловая энергия, выделяющаяся при сгорании топлива, преобразуется в механическую полезную работу. В этих двигателях процессы сгорания топлива, выделение теплоты и преобразование ее в механическую работу происходят непосредственно внутри двигателя. The invention relates to the field of mechanical engineering, and more particularly to reciprocating internal combustion engines, which belong to the widespread and numerous class of heat engines, in which the thermal energy generated by the combustion of fuel is converted into mechanical useful work. In these engines, the processes of fuel combustion, heat generation and its conversion into mechanical work occur directly inside the engine.

Из литературных источников известен двухтактный, дизель например, автомобильный двухтактный дизель типа Д 10,8/12,7, ЯАЗ-М204 с нераздельной камерой сгорания и прямоточной клапанно-щелевой схемой газораспределения /см. книгу А.С. Орлин и др. "Двигатели внутреннего сгорания", изд. "Машиностроение", М., 1970, с. 315 - 319, рис. 167 - 168/. A two-stroke diesel engine is known from literature, for example, an automotive two-stroke diesel engine of type D 10.8 / 12.7, YaAZ-M204 with an inseparable combustion chamber and a direct-flow valve-slotted gas distribution scheme / cm. book by A.S. Orlin et al. “Internal combustion engines”, ed. "Engineering", M., 1970, p. 315 - 319, fig. 167 - 168 /.

Дизель, содержащий блок цилиндров, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного движения поршни, кривошипно-шатунный механизм, установленный в картере, преобразующий возвратно-поступательные движения поршней во вращательное движение коленчатого вала, головку блока цилиндров с выпускными клапанами, распределительный вал с устройством привода клапанов. A diesel engine comprising a cylinder block in which reciprocating pistons are mounted, a crank mechanism installed in the crankcase that converts reciprocating piston movements into rotational motion of the crankshaft, cylinder head with exhaust valves, camshaft with drive device valves.

Недостатком этого дизеля является наличие кривошипно-шатунного механизма, преобразующего возвратно-поступательные движения поршней во вращение коленчатого вала и передающего усилия от поршней к валу, создавая полезный крутящий момент. Коленчатый вал кривошипно-шатунного механизма относится к числу наиболее ответственных и дорогостоящих деталей дизеля. Стоимость изготовления коленчатого вала достигает 25 - 30% стоимости изготовления всего дизеля. The disadvantage of this diesel engine is the presence of a crank mechanism that converts the reciprocating motion of the pistons into the rotation of the crankshaft and transfers force from the pistons to the shaft, creating useful torque. The crankshaft of the crank mechanism is one of the most critical and expensive parts of a diesel engine. The cost of manufacturing a crankshaft reaches 25 - 30% of the cost of manufacturing the entire diesel engine.

При работе дизеля коленчатый вал нагружается силами давления газов и силами инерции движущихся масс /возвратно-поступательных и вращающихся деталей/. Эти силы создают значительные скручивающие и изгибающие напряжения. Периодически изменяющиеся крутящие моменты вызывают крутильные колебания коленчатого вала, которые при определенных условиях значительно повышают напряжения кручения. When the engine is running, the crankshaft is loaded with gas pressure and inertia forces of moving masses (reciprocating and rotating parts). These forces create significant torsional and bending stresses. Periodically changing torques cause torsional vibrations of the crankshaft, which under certain conditions significantly increase torsion stresses.

Установка и изготовление коленчатого вала требуют высокой соосности коренных опор блока и коренных шеек. При несоосности коренных опор блока и биения коренных шеек при эксцентриситете, равном 0,1 - 0,15 мм, прочность коленчатого вала снижается на 30 - 50%, а следовательно, снижается и надежность дизеля. Installation and manufacture of the crankshaft require high alignment of the main bearings of the block and the main necks. In case of misalignment of the main bearings of the block and beating of the main necks with an eccentricity of 0.1 - 0.15 mm, the strength of the crankshaft decreases by 30 - 50%, and therefore, the reliability of the diesel engine also decreases.

В дизелях с кривошипно-шатунном механизмом сила, действующая от расширения газов на поршень, раскладывается на полезную, которая обеспечивает крутящий момент на коленчатом валу, и вредную боковую, направленную перпендикулярно оси цилиндра, которая прижимает поршень к стенке цилиндра, создает трение поршней о стенки цилиндра, увеличивает их износ и в значительной степени снижает мощность дизеля. Средняя суммарная величина боковой силы достигает более 20% от суммарной силы газов, действующих на поршень, которая передается на юбку поршня через поршневой палец и бабышки. In diesels with a crank mechanism, the force acting from the expansion of gases on the piston is decomposed into useful, which provides torque on the crankshaft, and harmful side, directed perpendicular to the axis of the cylinder, which presses the piston against the cylinder wall, creates friction of the pistons against the cylinder walls , increases their wear and to a large extent reduces the power of the diesel engine. The average total value of the lateral force reaches more than 20% of the total force of the gases acting on the piston, which is transmitted to the piston skirt through the piston pin and grandmothers.

Известен двигатель внутреннего сгорания /см. патент США N 2,118,804, 123-58, 1938 г. /, содержащий множество цилиндров с находящимися в них поршнями, поршневые штоки, соединенные с указанными поршнями, вал двигателя, приводное соединение между поршнями, штоками и валом двигателя, а также общее устройство, связанное с соединением и предназначенное для последовательного обеспечения различной длины хода поршней для каждого такта, причем указанное приводное соединение и устройство для последовательного обеспечения различной длины хода всех поршней для каждого такта содержит одно кулачковое устройство на валу двигателя. Кулачковое устройство на валу двигателя имеет множество наклонных кулачковых секций, причем каждый шатун имеет смещенную часть, идущую в сторону от штока и вокруг кулачкового устройства, при этом шатуны входят в зацепление с кулачковым устройством на противоположных сторонах в точках, выверенных с шатунами, и образуют на валу двигателя. Known internal combustion engine / cm US patent N 2,118,804, 123-58, 1938 /, comprising a plurality of cylinders with pistons located therein, piston rods connected to said pistons, an engine shaft, a drive connection between pistons, rods and an engine shaft, as well as a common device connected with a connection and designed to sequentially provide a different stroke length of the pistons for each stroke, and the specified drive connection and a device for sequentially provide a different stroke length of all pistons for each stroke contains one cam device Property on the motor shaft. The cam device on the motor shaft has a plurality of inclined cam sections, each connecting rod having an offset portion extending to the side of the rod and around the cam device, while the connecting rods engage with the cam device on opposite sides at the points calibrated with the connecting rods and form motor shaft.

Недостатками этого двигателя являются большие потери мощности на преодоление трения, вызванного геометрическим скольжением на площадках контакта цилиндрических роликов с профилем. Это объясняется тем, что окружная скорость на рабочей поверхности у ролика постоянна по всей его ширине. Скорость различных точек кривой поверхности кулачка изменяется пропорционально расстоянию этих точек от центра вала двигателя. The disadvantages of this engine are large power losses to overcome friction caused by geometric sliding at the contact areas of the cylindrical rollers with the profile. This is because the peripheral speed on the working surface of the roller is constant over its entire width. The speed of the various points of the cam surface curve varies in proportion to the distance of these points from the center of the motor shaft.

Ролики в шатунах закреплены и имеют постоянную величину межцентрового расстояния. Но наличие различных по длине осевых выступов в кулачковых секциях соответственно создают различные величины углов наклона этих секций, а ввиду этого изменяются и расстояния, а на наклонных участках кулачковых секций межцентровые расстояния по величине различны и одна величина не равна другой, что недопустимо в подобных устройствах. The rollers in the connecting rods are fixed and have a constant distance between the centers. But the presence of axial protrusions of different lengths in the cam sections respectively creates different values of the tilt angles of these sections, and as a result of this, the distances also change, and on the inclined sections of the cam sections, the center-to-center distances are different in size and one value is not equal to the other, which is unacceptable in such devices.

Кроме того, у этого двигателя количество цилиндров семь, а количество кулачковых секций четыре. Ввиду этого газораспределение не может осуществляться, т. к. угол расположения осей цилиндров по окружности не равен углу поворота кулачкового устройства. In addition, this engine has seven cylinders and four cam sections. In view of this, gas distribution cannot be carried out, since the angle of the axes of the cylinders in a circle is not equal to the angle of rotation of the cam device.

Из патентной литературы известен двигатель внутреннего сгорания /см. патент США N 4,553,508, кл. F 02 B 75/26, 1985 г./, который принят за прототип. An internal combustion engine / cm is known from the patent literature. U.S. Patent 4,553,508, cl. F 02 B 75/26, 1985 /, which is adopted as a prototype.

Двигатель, содержащий блок цилиндров с аксиально расположенными цилиндрами, в которых установлены с возможностью возвратно-поступательного движения поршни, головку блока цилиндров с клапанами, механизм, преобразующий возвратно-поступательные движения поршней во вращательное движение вала, на торцовых поверхностях обода маховика этого механизма выполнены передний и задний профили, рабочие и вспомогательные ролики, охватывающие эти профили. An engine comprising a cylinder block with axially arranged cylinders in which pistons are reciprocated, a cylinder head with valves, a mechanism that converts reciprocating pistons into rotational shaft movement, front and front surfaces of the flywheel rim of this mechanism are made front and back profiles, working and auxiliary rollers covering these profiles.

Существенными недостатками этого двигателя являются геометрическое и упругое скольжения с упругими деформациями в зонах контактов цилиндрических роликов с профилем. Окружная скорость на рабочей поверхности цилиндрического ролика постоянна по всей его ширине. Скорость различных точек у витков профилей изменяется пропорционально расстоянию этих точек от центра оси двигателя. На наружной поверхности профиля скорость больше, чем на внутренней при одинаковой угловой скорости, т.к. скорость определяется выражением
v = ωR_i,
где ω - угловая скорость двигателя;
R_i - радиус-вектор профиля в данном сечении.Significant disadvantages of this engine are geometric and elastic sliding with elastic deformations in the contact zones of cylindrical rollers with the profile. The peripheral speed on the working surface of the cylindrical roller is constant over its entire width. The speed of various points at the profile turns varies in proportion to the distance of these points from the center of the engine axis. On the outer surface of the profile, the speed is greater than on the inside at the same angular velocity, because speed is determined by the expression
v = ωR _i ,
where ω is the angular velocity of the engine;
R _i is the radius vector of the profile in this section.

Эти скольжения роликов по виткам профилей являются причиной быстрого износа контактных поверхностей и снижают надежность, т.к. создают повышенные потери мощности на трение, что влечет к уменьшению КПД двигателя. These sliding of the rollers on the turns of the profiles cause rapid wear of the contact surfaces and reduce reliability, because create increased power losses due to friction, which leads to a decrease in engine efficiency.

Консольное закрепление роликов относительно оси штока поршня. Cantilever fastening of the rollers relative to the axis of the piston rod.

При консольном закреплении роликов максимальный изгибающий момент от действия сил в процессе расширения газов в цилиндре возникает в заделке оси ролика, а также происходит и прогиб конца оси ролика. От прогиба оси ролика поворачивается и ролик относительно профиля. Ввиду этого происходит неравномерный контакт ролика с профилем. В результате возникают упругие деформации, которые резко снижают надежность. Кроме того, прогиб увеличивает величину камеры сжатия в цилиндре, а следовательно, изменяется и степень сжатия, что существенно снижает мощность двигателя. During cantilever fastening of the rollers, the maximum bending moment from the action of forces in the process of gas expansion in the cylinder occurs in the closing of the roller axis, and also the deflection of the end of the roller axis occurs. From the deflection of the axis of the roller, the roller rotates relative to the profile. In view of this, an uneven contact of the roller with the profile occurs. As a result, elastic deformations arise, which drastically reduce reliability. In addition, the deflection increases the size of the compression chamber in the cylinder, and therefore, the compression ratio changes, which significantly reduces the engine power.

У каждого ролика вращается наружное кольцо. При вращении наружного кольца происходят преждевременный износ и усталость материала, что ведет к снижению прочности и долговечности подшипника на 15 - 25%. Более опасным является случай, когда неподвижно внутреннее кольцо, при этом подшипник выходит из строя из-за местного износа внутреннего кольца вследствие высоких контактных напряжений между внутренним кольцом и шариками в нагруженной части подшипника. Each roller rotates the outer ring. When the outer ring rotates, premature wear and fatigue of the material occur, which leads to a decrease in bearing strength and durability by 15 - 25%. More dangerous is the case when the inner ring is stationary, while the bearing fails due to local wear of the inner ring due to high contact stresses between the inner ring and balls in the loaded part of the bearing.

Межцентровое расстояние у роликов по величине постоянно. Однако у преобразующего вращения механизма профильные секции по величине различны, т.е. одна секция в два раза длиннее другой. При наличии разных длин изменяются и углы наклона этих секций, ввиду чего изменяются и расстояния при контакте роликов с профилями, что недопустимо в этом механизме. The center distance of the rollers in size is constant. However, in the transforming rotation of the mechanism, the profile sections are different in magnitude, i.e. one section is twice as long as the other. In the presence of different lengths, the tilt angles of these sections also change, and therefore the distances change when the rollers come in contact with the profiles, which is unacceptable in this mechanism.

Сила, действующая на поршень от расширения газов в цилиндре двигателя, раскладывается при контакте ролика с профилем, а полезная, создающая крутящий момент на валу двигателя, определяется произведением этой силы на тангенс угла наклона профильной секции. У двигателя, принятого за прототип, угол наклона профильной секции равен 25^o. Тангенс этого угла равен 0,4663. Следовательно, для создания полезного крутящего момента используется только 0,4663 величины силы от расширения газов в цилиндре двигателя, или 46,63%.The force acting on the piston from the expansion of gases in the engine cylinder is decomposed when the roller contacts the profile, and the useful, creating torque on the engine shaft, is determined by the product of this force by the slope of the profile section. The engine adopted for the prototype, the angle of the profile section is equal to 25 ^o . The tangent of this angle is 0.4663. Therefore, to create a useful torque, only 0.4663 of the force from the expansion of gases in the cylinder of the engine, or 46.63%, is used.

Техническая задача, решаемая изобретение, - упрощение конструкции и повышение надежности дизеля, увеличение эффективной мощности путем снижения механических потерь и конструктивного усовершенствования, снижение расхода топлива на единицу мощности и повышение КПД дизеля. The technical problem to be solved by the invention is to simplify the design and increase the reliability of the diesel engine, increase the effective power by reducing mechanical losses and constructive improvements, reduce fuel consumption per unit of power and increase the efficiency of the diesel engine.

Техническая задача решена в трех вариантах. The technical problem is solved in three versions.

Первый и основной вариант. The first and main option.

Дизель снабжен турбокомпрессором наддува с осевой газовой турбиной, который установлен концентрично на полом валу в центральном отверстии блока цилиндров, при этом сопловой аппарат турбины присоединен к выпускному коллектору, выполненному в головке блока цилиндров, а всасывающий диффузор с ответвленными входными каналами присоединен к входному патрубку центробежного компрессора. На передней и задней торцовых поверхностях обода маховика пространственного механизма выполнены правого и левого направлений тородуговинтовые профили с четным количеством полупериодов движения t. Каждый полупериод правого направления последовательно сопряжен с полупериодом левого направления. Полупериоды последовательно разделены эллиптическими и гиперболическими точками перегиба. Каждая эллиптическая точка перегиба является верхней "мертвой" точкой хода поршня, а гиперболическая точка перегиба - нижней "мертвой" точкой хода поршня. Передний тородуговинтовой профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₃ - передней радиальной кривизны. Профиль выполнен наклонным на угол β относительно радиальной плоскости, при этом центр радиуса радиальной кривизны R₃, расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной переднего профиля, проходящей через точку пересечения, лежащую на линии образующей делительной переднего профиля. А по развернутой делительной окружности цилиндра обода на плоскость, образованы выпуклыми дугами окружностей радиусом R₁ и вогнутыми дугами окружностей радиусом R₂, которые плавно и касательно сопряжены с винтовыми линиями правого и левого направлений. Задний тородуговинтовой профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₄ - задней радиальной кривизны. Профиль выполнен наклонным на угол β₁ относительно радиальной плоскости, при этом центр радиуса радиальной кривизны R₄ расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной заднего профиля, проходящей через точку пересечения, лежащую на линии образующей делительной окружности заднего профиля. А по развернутой делительной окружности цилиндра обода на плоскость образованы выпуклыми дугами окружностей радиусом R_1b и вогнутыми дугами окружностей радиусом R_2b, которые плавно и касательно сопряжены с винтовыми линиями правого и левого направлений. На наружных поверхностях у переднего рабочего и у заднего вспомогательного роликов крейцкопфа выполнены желоба. Рабочий и вспомогательный ролики крейцкопфа установлены с возможностью взаимодействия их желобов с передним и задним тородуговинтовыми профилями обода маховика пространственного механизма. В головке блока цилиндров размещены выпускные подпружиненные пружинами клапаны. У каждого клапана на верхнем конце его штока закреплена тарелка пружины клапана. Тарелки выполнены за одно целое с вилками, в проушинах этих вилок установлены ролики клапанов, а на наружных поверхностях этих роликов выполнены желоба. Кулачковый диск распределения выпуска газов установлен на конце вала дизеля и имеет на торцовой поверхности его обода торовидные кулачки, которые плавно и касательно сопряжены с общим торовидным профилем диска, при этом профиль выполнен наклонным на угол β₂ относительно оси клапана. В радиальной плоскости профиль диска образован дугой окружности радиусом R_п, а центр радиуса R_п - радиальной кривизны данного профиля диска расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной профиля. Ролики клапанов установлены с возможностью взаимодействия их желобов с торовидным профилем кулачкового диска. В каждой тарелке пружины клапана выполнены боковые приливы, в отверстиях которых запрессованы подпружиненные плунжер-колонки подкачивающих маслонасосов, а плунжерные маслонасосы установлены в головке блока цилиндров. Рабочие и вспомогательные ролики крейцкопфа, а также и ролики клапанов снабжены масляными камерами струйной форсуночной смазки их подшипников, которые выполнены в центральных соединительных стержнях этих роликов.The diesel engine is equipped with a turbocharger with an axial gas turbine, which is mounted concentrically on the hollow shaft in the central hole of the cylinder block, while the turbine nozzle is connected to the exhaust manifold made in the cylinder head, and the suction diffuser with branch input channels is connected to the inlet of the centrifugal compressor . On the front and rear end surfaces of the flywheel rim of the spatial mechanism, right and left directions are made of toro-screw profiles with an even number of half-periods of motion t. Each half-period of the right direction is sequentially paired with a half-period of the left direction. Half-periods are successively divided by elliptical and hyperbolic inflection points. Each elliptical inflection point is the top dead center of the piston stroke, and the hyperbolic inflection point is the bottom dead center of the piston stroke. The front torodo-screw profile in the radial plane is formed by an arc of a circle of radius R ₃ - front radial curvature. The profile is inclined at an angle β relative to the radial plane, while the center of the radius of radial curvature R ₃ is located on an inclined line perpendicular to the tangent of the front profile passing through the intersection point lying on the line forming the dividing front profile. And along the unfolded pitch circle of the rim cylinder to the plane, they are formed by convex arcs of circles of radius R ₁ and concave arcs of circles of radius R ₂ , which are smoothly and tangentially connected with helical lines of the right and left directions. The rear torus-screw profile in the radial plane is formed by an arc of a circle of radius R ₄ - the rear radial curvature. The profile is inclined at an angle β ₁ relative to the radial plane, while the center of the radius of radial curvature R ₄ is located on an inclined line perpendicular to the tangent of the rear profile passing through the intersection point lying on the line forming the pitch circle of the rear profile. And along the unfolded pitch circle of the cylinder, the rims on the plane are formed by convex arcs of circles of radius R _1b and concave arcs of circles of radius R _2b , which are smoothly and tangentially connected with helical lines of the right and left directions. Gutters are made on the outer surfaces of the front worker and the rear auxiliary crosshead rollers. The crosshead working and auxiliary rollers are installed with the possibility of interaction of their grooves with the front and rear toro-screw profiles of the flywheel of the spatial mechanism. In the cylinder head there are exhaust spring-loaded valves. Each valve has a valve spring plate fixed to the upper end of its stem. Plates are made in one piece with forks, valve rollers are installed in the eyes of these forks, and grooves are made on the outer surfaces of these rollers. A cam disk for the distribution of gas emissions is mounted on the end of the diesel shaft and has toroidal cams on the end surface of its rim, which smoothly and tangentially interfaced with the general toroidal profile of the disk, the profile being inclined at an angle β ₂ relative to the valve axis. In the radial plane, the disk profile is formed by an arc of a circle of radius R _p , and the center of the radius R _{p of the} radial curvature of this disk profile is located on an inclined line perpendicular to the tangent profile. The rollers of the valves are installed with the possibility of interaction of their grooves with a toroidal profile of the cam disk. In each plate of the valve spring, lateral tides are made, in the openings of which spring-loaded plunger-columns of booster oil pumps are pressed in, and plunger oil pumps are installed in the cylinder head. The working and auxiliary crosshead rollers, as well as the valve rollers, are equipped with oil chambers for jet nozzle lubrication of their bearings, which are made in the central connecting rods of these rollers.

Параметры углов наклонений переднего и заднего тородуговинтовых профилей обода маховика пространственного механизма и угла наклонения торовидного профиля кулачкового диска распределения выпуска газов определены по отношению

где v_Hi - средняя линейная скорость профиля по сечению выше на 0,5 hi от делительной окружности;
v_bi - средняя линейная скорость профиля по сечению ниже на 0,5 hi от делительной окружности;
ω_pi - угловая скорость соответствующего ролика;
hi - расстояние между сечениями в радиальном направлении.The parameters of the inclination angles of the front and rear torodo-screw profiles of the flywheel rim of the spatial mechanism and the angle of inclination of the toroidal profile of the cam disk of the gas release distribution are determined by the ratio

where v _Hi is the average linear velocity of the profile over the cross section higher by 0.5 hi from the pitch circle;
v _bi is the average linear velocity of the profile over the cross section lower by 0.5 hi from the pitch circle;
ω _pi is the angular velocity of the corresponding roller;
hi is the distance between the sections in the radial direction.

Внешние поверхности перемычек у продувочно-впускных окон образованы дугами окружностей радиусом r_n.The outer surfaces of the jumpers at the purge-inlet windows are formed by arcs of circles of radius r _n .

На внешних торцовых поверхностях обойм роликов клапанов выполнены параллельные шипы, а в проушинах вилок тарелок пружин клапанов - соответствующие шипам пазы, при этом обоймы установлены с возможностью взаимодействия шипов обойм с пазами вилок. Parallel spikes are made on the external end surfaces of the valve roller cages, and grooves corresponding to the spikes in the ears of the valve spring plates forks, and the clips are installed so that the spikes of the clips with the grooves of the forks are mounted.

Диаметры рабочих роликов крейцкопфа по величине больше диаметров вспомогательных роликов крейцкопфа. The crosshead diameters of the crossheads are larger in magnitude than the crosshead diameters of the crossheads.

Турбокомпрессор с осевой газовой турбиной соединен с валом дизеля посредством обгонной муфты, а обгонная муфта выполнена в виде радиально-упорного шарикоподшипника, состоящего из наружного составного кольца и внутреннего цельного кольца, у наружного кольца с левого торца выполнена внутренняя конусная поверхность, а у внутреннего кольца с правого торца выполнена внешняя конусная поверхность, эти поверхности сопрягаются с соответствующими конусными поверхностями, выполненными на половинках сепаратора, в обеих половинках сепаратора выполнены вырезы в виде образующих гнезд с боковыми наклонными поверхностями под углом β₃ к плоскости, перпендикулярной оси муфты, наружные составные кольца соединены с втулкой турбины посредством шлиц, а по торцам муфты установлены кольцевые пружины, которые своими внутренними лепестками установлены с возможностью взаимодействия с торцами половинок сепаратора.The turbocharger with an axial gas turbine is connected to the diesel shaft by means of an overrunning clutch, and the overrunning clutch is made in the form of an angular contact ball bearing, consisting of an outer composite ring and an inner integral ring, an inner conical surface is made on the outer ring from the left end face, and an inner conical surface is made on the left ring the right end face has an external conical surface, these surfaces mate with the corresponding conical surfaces made on the halves of the separator, in both halves of the separator in Full notch as forming slots with lateral inclined surfaces at an angle β ₃ by a plane perpendicular to the sleeve axis, the outer component rings are connected with the hub of the turbine through the slot, and at the ends of couplings mounted annular springs that their inner petals are arranged to interact with the ends of the halves separator.

Параметры тородуговинтовых профилей определены по соотношениям: при угле подъема винтовых линий α = 45^o полупериод по делительной окружности профиля

полупериод по касательным дорожкам качения профиля

диаметр по цилиндру делительной окружности профиля

при этом соблюдаются условия R₁ + R₂ = 2R;
полупериод t_н по внешнему диаметру профиля, который больше диаметра делительной окружности

полупериод t_в по внутреннему диаметру профиля, который меньше диаметра делительной окружности

при углах подъема винтовых линий в пределах α = 10-60^o,
полупериод по контактным дорожкам качения профиля

полупериод по делительной окружности профиля

ход поршня в радиальном направлении

где s - ход поршня в осевом направлении;
z - количество полупериодов t профиля, четное число;
h - высота профиля, ширина желоба;
R - радиус дуги окружности по делительной кривой;
R₁ - радиус выпуклой дуги окружности профиля;
R₂ - радиус вогнутой дуги окружности профиля;
α - угол подъема винтовой линии, угол профиля.The parameters of the torodo-screw profiles are determined by the relations: with the angle of elevation of the helical lines α = 45 ^o half-period along the dividing circle of the profile

half-period along the tangent profile raceways

diameter along the cylinder of the pitch circle of the profile

while the conditions R ₁ + R ₂ = 2R are observed;
half period t _n on the outer diameter of the profile, which is larger than the diameter of the pitch circle

half period t _in the inner diameter of the profile, which is less than the diameter of the pitch circle

when the angles of elevation of helix in the range α = 10-60 ^o ,
half-period along profile contact paths

profile dividing half-period

radial stroke

where s is the piston stroke in the axial direction;
z is the number of half periods t of the profile, an even number;
h is the height of the profile, the width of the gutter;
R is the radius of the circular arc along the dividing curve;
R ₁ is the radius of the convex arc of the profile circumference;
R ₂ is the radius of the concave arc of the circumference of the profile;
α is the angle of elevation of the helix, the angle of the profile.

Второй вариант решения технической задачи. The second solution to the technical problem.

На торцовых поверхностях обода маховика пространственного механизма выполнены наклонные дуговидные профили, на переднем торце профиль выполнен с уклоном на угол β, а на заднем торце профиль выполнен с уклоном на угол β₁, а рабочие и вспомогательные ролики крейцкопфа выполнены коническими, рабочие с углом уклона β, а вспомогательные - с углом уклона β₁.
Третий вариант решения технической задачи.On the end surfaces of the flywheel rim of the spatial mechanism, inclined arcuate profiles are made, on the front end, the profile is made with a slope at an angle β, and at the rear end, the profile is made with a slope at an angle β ₁ , and the working and auxiliary crosshead rollers are made conical, workers with a slope angle β and auxiliary - with a slope angle β ₁ .
The third solution to the technical problem.

Пространственный механизм снабжен наклонным диском, на передней и задней торцовых поверхностях его обода выполнены торовидные профили, передний торовидный профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₃ - передней радиальной кривизны и выполнен наклонным на угол β относительно радиальной плоскости, при этом центр этого радиуса R₃ расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной данного профиля и проходящей через точку окружности диаметра D_q, задний торовидный профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₄ - задней радиальной кривизны и наклонен на угол β₁ относительно радиальной плоскости, при этом центр этого радиуса R₄ расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной данного профиля и проходящей через точку окружности диаметра D_q, рабочий и вспомогательный ролики крейцкопфа установлены с возможностью взаимодействия их желобов с передним и задним торовидными профилями обода маховика пространственного механизма.The spatial mechanism is equipped with an inclined disk, toroidal profiles are made on the front and rear end surfaces of its rim, the front toroidal profile in the radial plane is formed by an arc of radius R _{3 of the} front radial curvature and is inclined by an angle β relative to the radial plane, while the center of this radius R ₃ is located on an inclined line perpendicular to the tangent of this profile and passing through a point of a circle of diameter D _q , the rear toroidal profile in the radial plane of the an arc of radius R ₄ is of the rear radial curvature and is inclined by an angle β ₁ relative to the radial plane, while the center of this radius R ₄ is located on an inclined line perpendicular to the tangent of this profile and passing through a point of a circle of diameter D _q , the working and auxiliary rollers crossheads are installed with the possibility of interaction of their grooves with the front and rear toroidal profiles of the flywheel rim of the spatial mechanism.

На фиг. 1 изображен бескривошипный двухтактный дизель, продольный разрез в двух взаимно перпендикулярных плоскостях; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, осевой разрез крейцкопфа с роликами; на фиг. 4 - то же, разрез Б-Б на фиг. 3; фиг. 5 - полупериод тородуговинтового профиля, разрез по делительной окружности; на фиг. 6 - сечение тородуговинтового профиля по точкам перегиба; на фиг. 7 - частичный поперечный разрез цилиндра по продувочновпускным окнам; на фиг. 8 - вариант обработки профилей перемычек продувочно-впускных окон; на фиг. 9 - разрез тарелки клапана с роликом; на фиг. 10 - разрез В-В на фиг. 9; на фиг. 11 - окно регулировки направляющих крейцкопфа; на фиг. 12 - вариант исполнения наклонного дуговидного профиля с коническими роликами крейцкопфа; на фиг. 13 - два полупериода тородуговинтового профиля, развертка по делительной окружности; на фиг. 14 - наклонный диск с торовидными профилями на ободе, вариант конструктивного исполнения пространственного механизма; на фиг. 15 - сечение обода наклонного диска; на фиг. 16 - частичный разрез турбокомпрессора, вариант исполнения с обгонной муфтой; на фиг. 17 - частичный разрез обгонной муфты; на фиг. 18 - вид Г-Г на фиг. 17; на фиг. 19 - вид пружины муфты. In FIG. 1 shows a crankless two-stroke diesel engine, a longitudinal section in two mutually perpendicular planes; in FIG. 2 is the same, section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - the same axial section of the crosshead with rollers; in FIG. 4 is the same, section BB in FIG. 3; FIG. 5 - half-cycle torodogovintovogo profile, section along the pitch circle; in FIG. 6 is a cross section of the torus-screw profile at the inflection points; in FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the cylinder along the purge-inlet windows; in FIG. 8 is an embodiment of processing jumper profiles of purge-inlet windows; in FIG. 9 is a section of a valve disc with a roller; in FIG. 10 is a section BB of FIG. nine; in FIG. 11 - crosshead guides adjustment window; in FIG. 12 is an embodiment of an inclined arcuate profile with tapered crosshead rollers; in FIG. 13 - two half-periods of the toroid profile, a scan along the pitch circle; in FIG. 14 - an inclined disk with toroidal profiles on the rim, an embodiment of the spatial mechanism; in FIG. 15 is a cross-section of the rim of the inclined disk; in FIG. 16 is a partial sectional view of a turbocharger, an embodiment with an overrunning clutch; in FIG. 17 is a partial section through a freewheel; in FIG. 18 is a view of GG in FIG. 17; in FIG. 19 is a view of a clutch spring.

Бескривошипный двухтактный дизель содержит блок цилиндров 1, к торцам которого соосно присоединены слева корпус 2 пространственного механизма, а справа - головка блока цилиндров 3. В аксиальных и диаметрально противоположных одно другому отверстиях блока 1 установлены цилиндры 4, в которых размещены с возможностью возвратно-поступательного движения поршни 5. Поршни 5 соосно соединены со штоками 6, а штоки шарнирно соединены с корпусом крейцкопфа 7. Каждый шток 6 снабжен на конце шаровой головкой 8, которая выполнена в виде шарового пояса. Шаровую головку 8 охватывают вкладыши 9 и 10, установленные в осевом отверстии корпуса крейцкопфа 7 и закрепленные от осевого перемещения гайкой 11 и стопорным кольцом 12. На концах корпуса крейцкопфа 7 выполнены два внутренних прилива 13, образующие собой проушины. В этих проушинах установлены ролики крейцкопфа, рабочие 14 и вспомогательные 15. На наружных поверхностях у рабочих роликов выполнены желоба 16, а у вспомогательных - желоба 17. Конструктивные исполнения рабочих и вспомогательных роликов кренйцкопфа аналогичные, а отличаются один от другого только по размерам их диаметров. На торцовых поверхностях этих роликов 14 и 15 выполнены концентричные кольцевые проточки, у рабочих 18 и 19, а у вспомогательных - 20 и 21. На внутренних переходных поверхностях этих проточек выполнены дорожки качения, у рабочих 22 и 23, а у вспомогательных - 24 и 25. В проточках 18 и 19 размещены ряды шариков 26 и 27, установленные в сепараторах 28 и 29, а в проточках 20 и 21 размещены ряды шариков 30 и 31, установленные в сепараторах 32 и 33. Ряды шариков 26 охвачены обоймой 34, на внутренней поверхности которой выполнены ответные дорожки качения 35. Ряды шариков 27 охвачены обоймой 36, на внутренней поверхности которой выполнены дорожки качения 37. Ряды шариков 30 охвачены обоймой 38, на внутренней поверхности которой выполнены ответные дорожки качения 39. Ряды шариков 31 охвачены обоймой 40, на внутренней поверхности которой выполнены ответные дорожки качения 41. Ряды шариков 26 взаимодействуют с дорожками качения 22 и 35, а ряды шариков 27 взаимодействуют с дорожками качения 23 и 37. Ряды шариков 30 взаимодействуют с дорожками качения 24 и 39, а ряды шариков 31 взаимодействуют с дорожками качения 25 и 41. The crankless two-stroke diesel engine contains a cylinder block 1, to the ends of which the spatial mechanism housing 2 is coaxially connected to the left, and the cylinder block head 3 to the right. Cylinders 4 are installed in axial and diametrically opposite to each other openings of block 1, in which they are arranged for reciprocating motion pistons 5. Pistons 5 are coaxially connected to the rods 6, and the rods are pivotally connected to the crosshead housing 7. Each rod 6 is provided at the end with a ball head 8, which is made in the form of a ball belt. The ball head 8 is covered by inserts 9 and 10 installed in the axial hole of the crosshead housing 7 and secured against axial movement by a nut 11 and a locking ring 12. At the ends of the crosshead housing 7 there are two internal tides 13, which form eyelets. The crosshead rollers are installed in these eyes, the working 14 and auxiliary 15. The grooves 16 are made on the outer surfaces of the working rollers 16, and the grooves are made on the auxiliary surfaces 17. The design of the working and auxiliary Krenitzkop rollers are similar, but differ from each other only in the dimensions of their diameters. On the end surfaces of these rollers 14 and 15, concentric annular grooves are made, for workers 18 and 19, and for auxiliary ones - 20 and 21. On the inner transition surfaces of these grooves, raceways are made, for workers 22 and 23, and for auxiliary ones - 24 and 25 . In the grooves 18 and 19 there are rows of balls 26 and 27 installed in the separators 28 and 29, and in the grooves 20 and 21 there are rows of balls 30 and 31 installed in the separators 32 and 33. The rows of balls 26 are surrounded by a cage 34 on the inner surface which reciprocal raceways 35 are made. Rows of balls 27 covered s cartridge 36, on the inner surface of which raceways 37 are made. Rows of balls 30 are surrounded by a cartridge 38, on the inner surface of which reciprocal raceways 39 are made. Rows of balls 31 are surrounded by a cartridge 40, on the inner surface of which raceways 41 are made. Rows of balls 26 interact with raceways 22 and 35, and rows of balls 27 interact with raceways 23 and 37. Rows of balls 30 interact with raceways 24 and 39, and rows of balls 31 interact with raceways 25 and 41.

При таком конструктивном исполнении каждый рабочий ролик, а также и вспомогательный ролик крейцкопфа представляет собой двухрядный концентричный радиально-упорный совмещенный шарикоподшипник с вращающимся внутренним кольцом. With this design, each working roller, as well as the crosshead auxiliary roller, is a two-row concentric angular contact combined ball bearing with a rotating inner ring.

Обойма 34 установлена в отверстие 42, выполненное в корпусе крейцкопфа, а обойма 36 установлена в отверстие 43, выполненное в приливе 13 корпуса крейцкопфа. Обоймы 34 и 36 соединены соединительным стержнем 44, который выполнен в виде маслосборного стакана с резьбовым хвостовиком на конце, а по цилиндрической образующей его стакана выполнены маслоструйные отверстия 45. Обоймы зафиксированы от их осевого (радиального) перемещения гайкой 46 с шайбой 47. На наружных поверхностях у обойм 34 и 36 выполнены буртики, а между буртиков установлены прокладки 48 и 49, которые предназначены для регулирования подшипников. Отверстие соединительного стержня 44 заглушено резьбовой пробкой 50, а в пробке установлена маслоподводящая трубка 51. The clip 34 is installed in the hole 42 made in the crosshead housing, and the clip 36 is installed in the hole 43 made in the tide 13 of the crosshead housing. The clips 34 and 36 are connected by a connecting rod 44, which is made in the form of an oil-collecting cup with a threaded shank at the end, and oil-jet holes 45 are made along the cylindrical generatrix of the cup. The clips are fixed from their axial (radial) movement by a nut 46 and a washer 47. On the outer surfaces flanges 34 and 36 are made of flanges, and gaskets 48 and 49 are installed between the flanges, which are designed to regulate bearings. The bore of the connecting rod 44 is plugged by a threaded plug 50, and an oil supply tube 51 is installed in the plug.

Обойма 38 установлена в отверстие 52, выполненное в корпусе крейцкопфа, а обойма 40 установлена в отверстие 53, выполненное в приливе крейцкопфа. Обоймы 38 и 40 соединены соединительным стержнем 54, который выполнен в виде маслосборного стакана с резьбовым хвостовиком на конце, а по цилиндрической образующей его стакана выполнены маслоструйные отверстия 55. Обоймы зафиксированы от их осевого (радиального) перемещения гайкой 56 с шайбой 57. У обойм 38 и 40 на наружных поверхностях выполнены буртики, а между буртиками установлены прокладки 58 и 59, которые предназначены для регулирования шарикоподшипников. Отверстие соединительного стержня 54 заглушено резьбовой пробкой 60, в которой установлена маслоподводная трубка 61. The clip 38 is installed in the hole 52 made in the crosshead housing, and the clip 40 is installed in the hole 53 made in the crosshead tide. The clips 38 and 40 are connected by a connecting rod 54, which is made in the form of an oil pan with a threaded shank at the end, and oil-jet holes 55 are made along the cylindrical generatrix of the glass. The clips are fixed from their axial (radial) movement by the nut 56 and the washer 57. The clips 38 and 40, flanges are made on the outer surfaces, and gaskets 58 and 59 are installed between the flanges, which are designed to regulate ball bearings. The hole of the connecting rod 54 is plugged by a threaded plug 60, in which an oil supply tube 61 is installed.

По правой и левой сторонам крейцкопфа 7 выполнены угловидные (с углом 90^o) осевого направления выступы, поверхности которых являются дорожками качения 62. Эти выступы размещены в пазах направляющих качения 63, которые выполнены в виде цилиндрических стержней. Угловидные направляющие пазы выполнены соответственно с углом 90^o, а поверхности этих пазов являются дорожками качения 64. Справа и слева, между дорожками качения 62 корпуса крейцкопфа и дорожками качения 64 направляющих, размещены попарно ряды роликов 65, которые установлены в гнездах сепараторов 66. Направляющие качения 63 установлены в отверстиях 67 корпуса 2 пространственного механизма. Отверстия 67 выполнены с уклоном, а угол между осью корпуса крейцкопфа и осью отверстия расточки равен 0^o55'. С таким же уклоном (углом 0^o55') выполнен и продольный угловидный паз у направляющих качения 63. Направляющие 63 в отверстие 67 установлены так, что их уклоны направлены один навстречу другому, а установка их в заданном положении регулируется винтами 68.On the right and left sides of the crosshead 7 there are angular-shaped (with an angle of 90 ^° ) axial direction of the protrusions, the surfaces of which are raceways 62. These protrusions are placed in the grooves of the rolling guides 63, which are made in the form of cylindrical rods. The angular guide grooves are made respectively with an angle of 90 ^o , and the surfaces of these grooves are raceways 64. On the right and left, between the raceways 62 of the crosshead housing and raceways 64 of the guides, rows of rollers 65 are placed in pairs, which are installed in the slots of the separators 66. The rolling guides 63 are installed in the holes 67 of the housing 2 of the spatial mechanism. Holes 67 are made with a slope, and the angle between the axis of the crosshead housing and the axis of the bore hole is 0 ^o 55 '. With the same slope (angle 0 ^° 55 '), a longitudinal angular groove is made for the rolling guides 63. The guides 63 in the hole 67 are installed so that their slopes are directed one towards the other, and their installation in a predetermined position is regulated by screws 68.

Рабочие ролики 14 и вспомогательные ролики 15 охватывают своими желобами 16 и 17 тородуговинтовые профили, которые выполнены на передней и задней торцовых поверхностях обода маховика 69 пространственного механизма. The working rollers 14 and the auxiliary rollers 15 surround their grooves 16 and 17 with torodo-screw profiles, which are made on the front and rear end surfaces of the rim of the flywheel 69 of the spatial mechanism.

Основной рабочей деталью в пространственном механизме, преобразующем возвратно-поступательные движения поршней во вращение вала дизеля, является маховик 69. На передней и задней торцовых поверхностях обода маховика выполнены правого и левого направлений тородуговинтовые профили с четным количеством полупериодов движений t. Каждый полупериод правого направления последовательно сопряжен с полупериодом левого направления, при этом каждая эллиптическая точка перегиба 70 является верхней "мертвой" точкой хода поршня, а гиперболическая точка перегиба 71 соответственно является нижней "мертвой" точкой хода поршня. The main working part in the spatial mechanism that converts the reciprocating movements of the pistons into rotation of the diesel shaft is the flywheel 69. The front and rear end surfaces of the rim of the flywheel are made of right and left directions toro-screw profiles with an even number of half-periods of movements t. Each half-period of the right direction is sequentially conjugated with a half-period of the left direction, with each elliptical inflection point 70 being the top dead center of the piston stroke, and the hyperbolic inflection point 71 is respectively the bottom dead center of the piston stroke.

На передней торцовой поверхности действительный рабочий тородуговинтовой профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₃, а на задней торцовой поверхности вспомогательный тородуговинтовой профиль образован дугой окружности радиусом R₄ (см. фиг. 6). По развернутой делительной окружности цилиндра обода на плоскость рабочий профиль имеет выпуклую кривизну радиуса R₁ и вогнутую кривизну радиуса R₂, которые плавно сопряжены с наклонной на угол α винтовой линией 72, а вспомогательный профиль имеет выпуклую кривизну радиуса R_1b и вогнутую кривизну радиуса R_2b, которые плавно сопряжены с наклонной на угол α винтовой линией 72^b (см. фиг. 5 и 13).On the front end surface, the actual working toro-screw profile in the radial plane is formed by an arc of a circle of radius R ₃ , and on the rear end surface, the auxiliary toro-screw profile is formed by an arc of a circle of radius R ₄ (see Fig. 6). Along the unfolded pitch circle of the rim cylinder to the plane, the working profile has a convex curvature of radius R ₁ and a concave curvature of radius R ₂ , which are smoothly conjugated with a helix 72 inclined by an angle α, and the auxiliary profile has a convex curvature of radius R _1b and a concave curvature of radius R _2b which are smoothly interfaced with a helical line 72 ^b inclined at an angle α (see FIGS. 5 and 13).

Теоретический профиль по развернутой делительной окружности или (эквидистантный профиль) образован как рабочий, так и вспомогательный в виде выпуклой и вогнутой окружностей радиуса R, а эти окружности плавно сопряжены с винтовой линией. The theoretical profile along the unfolded dividing circle or (equidistant profile) is formed by both working and auxiliary in the form of convex and concave circles of radius R, and these circles are smoothly conjugated with a helix.

При кинематическом исследовании пространственного механизма действительный тородуговинтовой профиль заменяется теоретическим (эквидистантным) профилем. In a kinematic study of the spatial mechanism, the actual torus-screw profile is replaced by a theoretical (equidistant) profile.

Действительный профиль разделен на полупериоды t, а каждый полупериод в свою очередь разделен на три фазы. Первая фаза с выпуклой тройной кривизной, вторая фаза с выпуклой двойной кривизной, а третья фаза с вогнуто-выпуклой кривизной. The actual profile is divided into half periods t, and each half period is in turn divided into three phases. The first phase with convex triple curvature, the second phase with convex double curvature, and the third phase with concave-convex curvature.

Параметры тородуговинтовых профилей определены выше. Parameters of torodo-screw profiles are defined above.

Условия соотношений радиусов действительных профилей:
рабочего профиля: R₁ = R - 0,5dp; R₂ = R + 0,5dp; R₁ + R₂ = 2R;
вспомогательного: R_1b = R - 0,5dp₁; R_2b = R + 0,5dp₁; R_1b + R_2b = 2R.The conditions for the ratio of the radii of the actual profiles:
working profile: R ₁ = R - 0,5dp; R ₂ = R + 0.5dp; R ₁ + R ₂ = 2R;
auxiliary: R _1b = R - 0.5dp ₁ ; R _2b = R + 0.5dp ₁ ; R _1b + R _2b = 2R.

Маховик 73 с ободом 69 установлен на валу дизеля 74 и соединен с валом при помощи зубчатого соединения (конструктивное исполнение этого соединения изложено в описании изобретения, авторское свидетельство N 1209955, F 16, 1/06, 1982 г.). A flywheel 73 with a rim 69 is mounted on the shaft of the diesel engine 74 and connected to the shaft by means of a gear connection (the design of this connection is described in the description of the invention, copyright certificate N 1209955, F 16, 1/06, 1982).

Вал дизеля 74 установлен на трех подшипниковых опорах. Левая опора состоит из двух радиально-упорных шарикоподшипников 75, установленных в корпусе 2 пространственного механизма, промежуточная опора 76 состоит из роликоподшипника, установленного во фланце 77, а правая опора 78 имеет радиальный шарикоподшипник, установленный в крышке 79 головки блока цилиндров 3. Слева на конце вала дизеля 74 закреплена шестерня (например, коническая) отбора мощности 80, а справа установлен кулачковый диск 81 газораспределительного устройства управления движением клапанов выпуска газов. Diesel shaft 74 is mounted on three bearings. The left support consists of two angular contact ball bearings 75 installed in the housing 2 of the spatial mechanism, the intermediate support 76 consists of a roller bearing installed in the flange 77, and the right support 78 has a deep groove ball bearing installed in the cover 79 of the cylinder head 3. Left at the end the shaft of the diesel engine 74 is fixed to a gear (for example, a bevel) of a power take-off 80, and on the right is a cam disk 81 of a gas distribution device for controlling the movement of gas exhaust valves.

В центральном отверстии 82 блока цилиндров 1 установлен турбокомпрессор содержащий осевую газовую турбину 83, центробежный компрессор 84 сидящих на полом валу 85, а полый вал установлен на двух радиально-упорных шарикоподшипниках 86 и 87. Сопловой аппарат 88 турбины присоединен к выпускному коллектору, который выполнен в головке блока цилиндров 3, а выхлопной коллектор выполнен в виде кольцевой проточки в крышке 79 головки блока. Всасывающий диффузор с ответвленными входными каналами, размещенными в промежутках между цилиндрами, присоединен к входному патрубку 89 центробежного компрессора 84. A turbocompressor comprising an axial gas turbine 83, a centrifugal compressor 84 sitting on the hollow shaft 85 is installed in the central hole 82 of the cylinder block 1, and the hollow shaft is mounted on two angular contact ball bearings 86 and 87. The turbine nozzle device 88 is connected to the exhaust manifold, which is made in cylinder head 3, and the exhaust manifold is made in the form of an annular groove in the cover 79 of the block head. A suction diffuser with branched inlet channels located between the cylinders is connected to the inlet pipe 89 of the centrifugal compressor 84.

На торцовой поверхности кулачкового диска 81 на ободе выполнены кулачки 90, которые плавно и касательно сопряжены с общим торовидным профилем 91. On the end surface of the cam disc 81, cams 90 are made on the rim, which are smoothly and tangentially coupled to a common toroidal profile 91.

В головке блока цилиндров 3 размещены выпускные, подпружиненные пружинами 92 клапаны 93. На верхнем конце штока у каждого клапана закреплена тарелка пружины клапана 94, которая выполнена за одно целое с вилкой. В проушине вилки установлен ролик клапана 95. Ролики клапанов 95 по конструкции аналогичны рабочим роликам крейцкопфа 14 и представляют собой двухрядные концентричные радиально-упорные совмещенные шарикоподшипники с вращающимися внутренними кольцами. На торцовых поверхностях выполнены концентричные кольцевые проточки, а их внутренние переходные поверхности являются беговыми дорожками качения 96 и 97. В проточках размещены ряды шариков 98 и 99, установленные в сепараторах 100 и 101. Ряды шариков 98 охвачены обоймой 102, на внутренней поверхности которой выполнены ответные беговые дорожки качения 103. Ряды шариков 99 охвачены обоймой 104, на внутренней поверхности которой выполнены ответные беговые дорожки качения 105. Ряды шариков 98 взаимодействуют с дорожками качения 96 и 103, а ряды шариков 99 - с дорожками качения 97 и 105. На внешних торцовых поверхностях обойм 102 и 104 выполнены параллельные шипы, а в проушинах вилок 94 - соответствующие шипам пазы, в которых размещены шипы обойм. Обоймы 102 и 104 совместно со стенками вилок соединены центральным соединительным полым стержнем 106, по образующей которого выполнены маслоструйные отверстия 107, и закреплены винтом 108 с шайбой 109. Совмещенная с вилкой тарелка пружины клапана 94 соединена со штоком клапана сухарем 110 и застопорена штифтом 111. В каждой тарелке пружины клапана 94 выполнены боковые приливы, в которых запрессованы две плунжер-колонки 112 подкачивающих маслонасосов, а плунжерные маслонасосы установлены в головке блока цилиндров 3 (на чертеже не показаны). Плунжер-колонки 112 установлены с возможностью возвратно-поступательного движения во втулках 113 и подпружинены пружинами 114. In the cylinder head 3, exhaust valves 93 are spring-loaded with springs 92. The valve spring plate 94, which is integral with the plug, is fixed at the upper end of the rod for each valve. A valve roller 95 is installed in the eye of the fork. The valve rollers 95 are similar in design to the crosshead working rollers 14 and are double-row concentric angular contact combined ball bearings with rotating inner rings. Concentric annular grooves are made on the end surfaces, and their inner transitional surfaces are racetracks 96 and 97. Rows of balls 98 and 99 are installed in the grooves, installed in the separators 100 and 101. The rows of balls 98 are surrounded by a holder 102, on the inner surface of which reciprocal racetracks 103. The rows of balls 99 are surrounded by a cage 104, on the inner surface of which reciprocal racetracks 105 are made. The rows of balls 98 interact with raceways 96 and 103, and the rows of balls 99 interact with roads raceways 97 and 105. On the outer end surfaces of the clips 102 and 104, parallel spikes are made, and in the eyes of the forks 94, grooves corresponding to the spikes are provided in which the spikes of the clips are placed. The clips 102 and 104, together with the walls of the forks, are connected by a central connecting hollow rod 106, along which the oil-jet holes 107 are formed, and secured by a screw 108 with a washer 109. The valve spring plate 94 aligned with the fork is connected to the valve stem by a cracker 110 and locked with a pin 111. B each plate of valve spring 94 is provided with lateral tides in which two plunger columns 112 of booster oil pumps are pressed in, and plunger oil pumps are installed in cylinder head 3 (not shown in the drawing). The plunger columns 112 are mounted with reciprocating motion in the bushings 113 and spring-loaded with springs 114.

Второй вариант технического решения. The second version of the technical solution.

В этом варианте маховик 115 пространственного механизма выполнен с наклонными дуговидными профилями на переднем и заднем торцах обода. На переднем торце обода маховика дуговидный профиль выполнен с наклоном на угол β, а на заднем торце обода - с наклоном на угол β₁. Каждый рабочий ролик крейцкопфа 116 выполнен коническим по наружной его поверхности, а угол уклона равен β. Также и вспомогательный ролик крейцкопфа 117 выполнен коническим по наружной его поверхности, а угол уклона равен β₁ (см. фиг. 12).In this embodiment, the flywheel 115 of the spatial mechanism is made with inclined arcuate profiles at the front and rear ends of the rim. At the front end of the flywheel rim, the arcuate profile is inclined at an angle β, and at the rear end of the rim, with an inclination at an angle β ₁ . Each working roller crosshead 116 is made conical on its outer surface, and the slope angle is β. Also, the auxiliary crosshead roller 117 is made conical on its outer surface, and the slope angle is β ₁ (see Fig. 12).

Третий вариант технического решения. The third version of the technical solution.

В этом варианте пространственный механизм преобразования возвратно-поступательных движений во вращение вала дизеля снабжен наклонным диском 118 (см. фиг. 14 и 15). На передней торцовой поверхности обода выполнен торовидный профиль 119, а кривизна профиля в радиальной плоскости образована дугой окружности радиусом R₃. На задней торцовой поверхности обода выполнен торовидный профиль 120, а кривизна профиля в радиальной плоскости образована дугой окружности радиусом R₄. Центры радиусов R₃ и R₄ расположены на наклонных линиях, перпендикулярных к касательным (см. фиг. 15). Рабочий и вспомогательный торовидные профили 119 и 120 имеют по два полупериода t, а величина хода поршня S определена расстоянием от верхней точки до нижней точки профиля в осевом направлении.In this embodiment, the spatial mechanism for converting reciprocating movements into rotation of the diesel shaft is provided with an inclined disk 118 (see Figs. 14 and 15). A toroidal profile 119 is made on the front end surface of the rim, and the curvature of the profile in the radial plane is formed by an arc of a circle of radius R ₃ . A toroidal profile 120 is made on the rear end surface of the rim, and the curvature of the profile in the radial plane is formed by an arc of a circle of radius R ₄ . The centers of radii R ₃ and R ₄ are located on inclined lines perpendicular to the tangents (see Fig. 15). The working and auxiliary toroidal profiles 119 and 120 have two half-cycles t each, and the piston stroke S is determined by the distance from the upper point to the lower point of the profile in the axial direction.

Вариант технического решения. Variant of technical solution.

Турбокомпрессор в начальный момент приводится во вращение от вала дизеля 74 непосредственно через обгонную муфту. В ступице диска турбины 83a выполнено, отверстие в котором размещена втулка 121, а в этой втулке установлена обгонная муфта, содержащая наружные составные кольца 122 и 123 и внутреннее цельное кольцо 124, между которыми на беговых дорожках в специальном сепараторе, состоящем из половинок 125 и 126, равномерно располагаются шарики 127. Наружное и внутреннее кольца с боков имеют конусные поверхности (на фиг. 17 наружное справа, внутреннее - слева), которые сопрягаются с соответствующими конусными поверхностями половинок сепаратора. В обеих половинках сепаратора сделаны вырезы, образующие гнезда с боковыми наклонными плоскостями под углом β₃ к плоскости, перпендикулярной оси муфты. На наружных поверхностях составных колец 122 и 123 выполнены мелкомодульные шлицы, которые взаимодействуют со шлицами, выполненными в отверстии втулки 121. По торцам муфты установлены кольцевые боковые пружины 128, которые имеют концентричные зиги на внутренних лепестках 129 (см. фиг. 19).The turbocharger is initially driven into rotation from the shaft of the diesel engine 74 directly through an overrunning clutch. In the hub of the turbine disk 83a is made, an opening in which the sleeve 121 is placed, and in this sleeve an overrunning clutch is installed, containing the outer composite rings 122 and 123 and the inner integral ring 124, between which on the treadmills in a special separator consisting of halves 125 and 126 , the balls 127 are evenly spaced. The outer and inner rings on the sides have conical surfaces (in Fig. 17 outer to the right, inner to the left) that mate with the corresponding conical surfaces of the separator halves. Cutouts are made in both halves of the separator, forming nests with lateral inclined planes at an angle β ₃ to a plane perpendicular to the axis of the coupling. On the outer surfaces of the composite rings 122 and 123, small-modular slots are made that interact with the slots made in the bore of the sleeve 121. At the ends of the clutch, annular side springs 128 are installed, which have concentric ridges on the inner lobes 129 (see Fig. 19).

Корпус 2 пространственного механизма соединен с блоком цилиндров и головкой блока цилиндров 3 анкерными связями 130. The housing 2 of the spatial mechanism is connected to the cylinder block and the cylinder head 3 by anchor links 130.

В местах контактов роликов 14 и 15 с тородуговинтовым профилем в корпусе крейцкопфа 7 выполнены отверстия 131 для подвода масла. In the places of contact of the rollers 14 and 15 with the toro-screw profile in the crosshead housing 7, holes 131 are made for oil supply.

Обоснование параметров и работа дизеля. Justification of the parameters and diesel operation.

Дизели характеризуются рядом основных параметров, которые могут быть объединены в три основные группы: конструктивные, термодинамические, эксплуатационные. Diesels are characterized by a number of basic parameters that can be combined into three main groups: structural, thermodynamic, and operational.

Конструктивные параметры характеризуют использование рабочего объема, тепловую и динамическую нагрузку деталей дизеля. Design parameters characterize the use of the working volume, thermal and dynamic load of diesel parts.

К эксплуатационным параметрам относятся экономичность, надежность и технологичность обслуживания. Performance options include cost-effectiveness, reliability, and serviceability.

Под экономичностью дизеля понимают расход топлива на единицу мощности, или удельный расход топлива показывает, сколько расходуется топлива на создание мощности в одну лошадиную силу в час. Under the efficiency of a diesel engine understand fuel consumption per unit of power, or specific fuel consumption shows how much fuel is consumed to create power in one horsepower per hour.

Основным конструктивным параметром данного дизеля является то, что он снабжен пространственным механизмом, преобразующим возвратно-поступательные движения поршней во вращательное движение вала дизеля и передающего усилия от поршней к валу, создавая полезный крутящий момент. The main structural parameter of this diesel engine is that it is equipped with a spatial mechanism that converts the reciprocating motion of the pistons into rotational motion of the diesel shaft and transmitting forces from the pistons to the shaft, creating a useful torque.

На переднем и заднем торцовых поверхностях обода маховика пространственного механизма выполнены правого и левого направлений тородуговинтовые профили с четным количеством полупериодов t, которые разделены двумя эллиптической и гиперболической точками перегиба. Каждый полупериод правого направления последовательно сопряжен через точку перегиба с полупериодом левого направления. On the front and rear end surfaces of the flywheel rim of the spatial mechanism, right and left directions are made of toro-screw profiles with an even number of half-periods t, which are separated by two elliptical and hyperbolic inflection points. Each half-period of the right direction is sequentially conjugated through the inflection point with a half-period of the left direction.

В осевом направлении каждый полупериод t по величине равен ходу поршня s в осевом направлении. Переходные положения полупериодов - это эллиптические и гиперболические точки перегиба, при которых поршни достигают крайних положений во времени их перемещений в цилиндрах. Эллиптические точки перегиба являются верхними "мертвыми" точками, а гиперболические точки перегиба - "нижними" мертвыми точками. In the axial direction, each half-period t is equal in magnitude to the stroke of the piston s in the axial direction. The transitional positions of half-periods are elliptical and hyperbolic inflection points at which the pistons reach extreme positions in time of their movements in the cylinders. Elliptical inflection points are top dead centers, and hyperbolic inflection points are bottom dead points.

Классификация эллиптической и гиперболической точек перегиба на кривизне поверхности. Classification of elliptic and hyperbolic inflection points on surface curvature.

Если в точке контакта обе величины радиуса R₁ и радиуса R₃ одного знака, то главные нормальные сечения обращены вогнутостями в одну сторону. В этом случае в области точки касания кривизна расположена по одну сторону от касательной плоскости. Такая точка кривизны и называется эллиптической точкой. Если радиус R₃ и радиус R₂ разных знаков, то главные нормальные сечения обращены вогнутостями в противоположные стороны. В этом случае кривые пересекаются касательной плоскостью и имеют седлообразный характер, такая точка кривизны и называется гиперболической точкой /см. И.Н.Бронштейн и др. "Справочник по математике", для инженеров и учащихся вузов, Госиздат физико-математической литературы, М., 1959 г., стр. 262, рис. 257, а и б/.If at the contact point both values of radius R ₁ and radius R _{3 are of the} same sign, then the main normal sections are turned by concavities in one direction. In this case, in the region of the point of contact, the curvature is located on one side of the tangent plane. Such a point of curvature is called an elliptic point. If the radius R ₃ and the radius R _{2 are of} different signs, then the main normal sections are turned by concavities in opposite directions. In this case, the curves intersect with a tangent plane and have a saddle-like character, such a point of curvature is called a hyperbolic point / cm. I.N. Bronstein et al. "Handbook of Mathematics", for engineers and university students, State Publishing House of Physics and Mathematics, M., 1959, p. 262, Fig. 257, a and b /.

Рабочий цикл в бескривошипном дизеле осуществляется в прямой зависимости от количества полупериодов t. Например, пространственный механизм имеет четыре полупериода t, то в этом случае два такта двухтактного дизеля осуществляются за половину оборота вала. При количестве цилиндров по окружности диаметра D_q, равном четырем, рабочие циклы одновременно осуществляются в двух диаметрально противоположных цилиндрах, при этом силы от расширения газов в цилиндрах действуют в противоположных направлениях. В результате этого вал дизеля никакого давления не испытывает. А средняя скорость поршня C_m, которая характеризует быстроходность дизеля, определяется по соотношению

где S - ход поршня в осевом направлении;
n - частота вращения вала дизеля;
z - количество полупериодов t.The duty cycle in a crankless diesel engine is carried out in direct proportion to the number of half-periods t. For example, the spatial mechanism has four half-periods t, then in this case two cycles of a two-stroke diesel engine are carried out for half a shaft revolution. When the number of cylinders around the circumference of the diameter D _q is four, the cycles are simultaneously carried out in two diametrically opposite cylinders, while the forces from the expansion of gases in the cylinders act in opposite directions. As a result, the diesel shaft does not experience any pressure. And the average piston speed C _m , which characterizes the speed of a diesel engine, is determined by the ratio

where S is the piston stroke in the axial direction;
n is the frequency of rotation of the diesel shaft;
z is the number of half periods t.

Из приведенного примера видно, что бескривошипный дизель с четырьмя полупериодами у пространственного механизма при одинаковых значениях величин хода поршня и частоты вращения вала имеет удвоенную скорость поршня, а следовательно, и удвоенную быстроходность. From the above example, it can be seen that a crankless diesel engine with four half-cycles in the spatial mechanism with the same values of the piston stroke and shaft speed has a doubled piston speed and, therefore, doubled speed.

Основной характеристикой каждого дизеля является его мощность. The main characteristic of each diesel engine is its power.

Согласно методике расчета двигателей внутреннего сгорания, эффективная мощность двухтактного дизеля определяется по соотношению

где Pe - среднее эффективное давление, кгс/см²;
F - площадь поршня, см²;
n - частота вращения вала, об/мин;
i - число цилиндров;
S - ход поршня, м;
двухтактный дизель, делающий n об/мин, число рабочих ходов в минуту равно n.According to the calculation method of internal combustion engines, the effective power of a two-stroke diesel engine is determined by the ratio

where Pe is the average effective pressure, kgf / cm ² ;
F is the piston area, cm ² ;
n is the shaft rotation frequency, rpm;
i is the number of cylinders;
S is the piston stroke, m;
two-stroke diesel engine doing n rpm, the number of working strokes per minute is n.

Мощность бескривошипного двухтактного дизеля определяется по аналогичной методике. Но соотношение имеет отличие от вышеприведенного соотношения. Это объясняется тем, что ход поршня в осевом направлении имеет величину S, а в радиальном направлении величина, которую проходит поршень от верхней "мертвой" точки до нижней "мертвой" точки, определена соотношением

где D_q - диаметр по цилиндру делительной окружности профиля;
z - количество полупериодов t у профиля.The power of a crankless two-stroke diesel engine is determined by a similar technique. But the ratio is different from the above ratio. This is because the piston stroke in the axial direction has the value S, and in the radial direction the value that the piston passes from the top dead center to the bottom dead center is determined by the ratio

where D _q is the cylinder diameter of the pitch circle of the profile;
z is the number of half periods t of the profile.

При четырех и более полупериодном пространственном механизме величина хода поршня в радиальном направлении всегда больше величины хода поршня в осевом направлении, а их отношение определено коэффициентом K; K = S_p/S.With four or more half-period spatial mechanisms, the magnitude of the piston stroke in the radial direction is always greater than the magnitude of the piston stroke in the axial direction, and their ratio is determined by the coefficient K; K = S _p / S.

Для числового сравнения приводим: ход поршня в осевом направлении S = 127 мм, радиус дуги окружности по делительной кривой R = 120 мм, угол подъема винтовой линии α = 45^° и определим соответствующие параметры.For numerical comparison, we present: the piston stroke in the axial direction S = 127 mm, the radius of the circular arc along the dividing curve R = 120 mm, the angle of the helix α = 45 ^° and determine the corresponding parameters.

Диаметр по цилиндру делительной окружности
D_д= Z•t/π = 4•226,41/3,14159 = 288,274 мм.
Ход поршня в радиальном направлении

коэффициент хода поршня K = S_p/S = 203,9/127 = 1,605.Half of the profile pitch circle

Diameter along the cylinder of the pitch circle
D _d = Z • t / π = 4 • 226.41 / 3.14159 = 288.274 mm.
Radial piston stroke

piston stroke coefficient K = S _p / S = 203.9 / 127 = 1.605.

Эффективная мощность бескривошипного двухтактного дизеля при четырехполупериодном пространственном механизме, определена по соотношению

где Pe - среднее эффективное давление, кгс/см²;
F - площадь поршня, см²;
n - частота вращения вала дизеля, об/мин;
i - число цилиндров;
S - ход поршня в осевом направлении, м;
S_p - ход поршня в радиальном направлении, м;
K - коэффициент, равный 1,605.The effective power of a crankless two-stroke diesel engine with a four-half-spatial mechanism is determined by the ratio

where Pe is the average effective pressure, kgf / cm ² ;
F is the piston area, cm ² ;
n is the diesel shaft rotation frequency, rpm;
i is the number of cylinders;
S is the piston stroke in the axial direction, m;
S _p - the piston stroke in the radial direction, m;
K is a coefficient of 1.605.

Для подтверждения произведем сопоставительный анализ, а для сравнения приводим параметры характеристики дизеля ЯАЗ-М 204, /см. справочник А.М. Гугин, "Быстроходные поршневые двигатели" Л-д, изд. "Машиностроение", 1967 г., с. 254, табл. общие технические характеристики двигателей/. To confirm, we will perform a comparative analysis, and for comparison, we give the parameters of the characteristics of the YaAZ-M 204 diesel, / cm. reference book A.M. Gugin, "High-speed piston engines" L-d, ed. "Mechanical Engineering", 1967, p. 254, tab. general engine specifications.

Сопоставительный анализ приведен в табл. 0,1. Comparative analysis is given in table. 0.1.

Сопоставительный анализ показал, что бескривошипный дизель по мощности на 60,5% выше по отношению к дизелю ЯАЗ-М 204, при одинаковых параметрах, но с уменьшенной в два раза частотой вращения, а при частоте вращения 2000 об/мин, мощность 360 л.с. Comparative analysis showed that the crankless diesel engine is 60.5% higher in power compared to the YaAZ-M 204 diesel engine, with the same parameters, but with a half-speed, and at a speed of 2000 rpm, the power is 360 l. with.

Наибольшие потери мощности в дизелях это потери на преодоление трения, особенно поршневых колец и поршней о стенки цилиндров при наличии боковых /нормальных/ сил, передающих поршнями на стенки цилиндров. "Работа трения поршневых колец составляет приблизительно 40-50% всех механических потерь в двигателе", /см. А. С. Орлин, "Двигатели внутреннего сгорания".- М.: изд. "Машиностроение", 1970, стр. 72/. The greatest loss of power in diesel engines is the loss of overcoming friction, especially piston rings and pistons against the cylinder walls in the presence of lateral / normal / forces transmitting pistons to the cylinder walls. "The work of the friction of the piston rings is approximately 40-50% of all mechanical losses in the engine", / see A. S. Orlin, “Internal combustion engines” .- M .: ed. "Mechanical Engineering", 1970, p. 72 /.

У бескривошипного дизеля эта боковая сила равна нулю. Следовательно, потери на трение поршней о стенки цилиндров значительно снижены. Общие механические потери на трение также снижены ввиду того, что все кинематические пары работают на подшипниках качения. Качение роликов крейцкопфа по тородуговинтовым профилям совершается без скольжения, а это дает возможность снизить потери мощности на трение. In a crankless diesel engine, this lateral force is zero. Therefore, the friction losses of the pistons against the cylinder walls are significantly reduced. General mechanical friction losses are also reduced due to the fact that all kinematic pairs operate on rolling bearings. Crosshead rolls on torodo-screw profiles are made to slide without sliding, and this makes it possible to reduce friction power losses.

Таким образом, мощность механических потерь, затрачиваемая на преодоление сопротивлений - минимальна, а это увеличивает КПД дизеля в целом. Thus, the power of mechanical losses spent on overcoming the resistance is minimal, and this increases the efficiency of the diesel engine as a whole.

Турбокомпрессор, состоящий из центробежного компрессора и газовой турбины и установленный концентрично в центре блока цилиндров, обеспечивает наддув. А работа, необходимая для сжатия воздуха компрессором, осуществляется в результате расширения выхлопных газов в турбине. Между турбокомпрессором и валом дизеля нет механической связи, а это имеет ряд преимуществ, т.к. отпадает надобность в редукторе. Но может быть использован вариант, когда турбокомпрессор с осевой газовой турбиной соединен с валом дизеля посредством обгонной муфты. В начальный момент работы дизеля турбокомпрессор приводится в действие от вала дизеля посредством обгонной муфты, а при работе дизеля на заданном режиме обгонная муфта отключается автоматически и турбокомпрессор работает от расширения газов в турбине. A turbocharger consisting of a centrifugal compressor and a gas turbine and mounted concentrically in the center of the cylinder block provides boost. And the work required to compress the air by the compressor is carried out as a result of the expansion of exhaust gases in the turbine. There is no mechanical connection between the turbocharger and the diesel shaft, and this has several advantages, because there is no need for a gearbox. But the option can be used when a turbocharger with an axial gas turbine is connected to the diesel shaft by means of an overrunning clutch. At the initial moment of operation of the diesel engine, the turbocharger is driven from the diesel shaft by means of an overrunning clutch, and when the engine is operating in the specified mode, the overrunning clutch is automatically disconnected and the turbocharger operates from gas expansion in the turbine.

Для снижения потерь при движении воздуха и газов, сопловой аппарат турбины присоединен к выхлопному коллектору, размещенному в головке блока цилиндров, а всасывающий диффузор присоединен к входному патрубку центробежного компрессора. To reduce losses during the movement of air and gases, the nozzle apparatus of the turbine is connected to the exhaust manifold located in the cylinder head, and the suction diffuser is connected to the inlet of the centrifugal compressor.

В этом варианте на торцовых поверхностях обода маховика пространственного механизма профили выполнены дуговидными. На передней и задней торцевых поверхностях обода маховика выполнены правого и левого направлений дуговидные профили с четным количеством полупериодов t. На переднем торце правый и левый профили выполнены наклонными на угол β относительного радиальной плоскости, а на заднем торце правый и левый профили наклонены на угол β₁ относительно радиальной плоскости. Рабочие и вспомогательные ролики крейцкопфа выполнены коническими, рабочие - с углом уклона β, а вспомогательные с углом уклона β₁. Полупериоды наклонных дуговидных профилей и их параметры определяются аналогично, как и тородуговинтовые профили. Отличительной особенностью является то, что взаимодействие роликов крейцкопфа с наклонными дуговидными профилями осуществляется по линиям касания. А при наличии углов наклонения осуществляется чистое качение роликов без скольжения, т.к. средние линейные скорости профилей по их сечениям равны с окружными скоростями роликов крейцкопфа.In this embodiment, the profiles are made arcuate on the end surfaces of the flywheel rim of the spatial mechanism. Right and left directions arcuate profiles with an even number of half periods t are made on the front and rear end surfaces of the flywheel rim. At the front end, the right and left profiles are inclined at an angle β of the relative radial plane, and at the rear end, the right and left profiles are inclined at an angle β ₁ relative to the radial plane. The working and auxiliary crosshead rollers are made conical, the working ones with a slope angle β, and the auxiliary ones with a slope angle β ₁ . The half-periods of inclined arc-shaped profiles and their parameters are determined in the same way as torodo-screw profiles. A distinctive feature is that the interaction of the crosshead rollers with inclined arcuate profiles is carried out along the touch lines. And in the presence of inclination angles, the rollers are cleanly rolled without sliding, as the average linear velocities of the profiles along their sections are equal to the peripheral velocities of the crosshead rollers.

В осевом направлении каждый полупериод t по величине равен ходу поршня S. Переходные положения полупериодов - это точки перегиба дуг окружностей выпуклых и вогнутых. Выпуклые точки перегиба соответствуют верхним "мертвым" точкам, а вогнутые точки перегиба -"нижним" мертвым точкам поршней. In the axial direction, each half-period t is equal in magnitude to the stroke of the piston S. The transitional positions of the half-periods are the inflection points of the arcs of convex and concave circles. Convex inflection points correspond to the top dead center points, and concave inflection points correspond to the bottom dead center points of the pistons.

Рабочие циклы осуществляются в прямой зависимости от количества полупериодов t. При четырехполупериодном пространственном механизме два такта совершаются за половину оборота вала дизеля. Следовательно, за один оборот вала совершаются два рабочих цикла, т.е. в двух диаметрально противоположных цилиндрах одновременно. Duty cycles are carried out in direct proportion to the number of half-periods t. With a four-half-spatial mechanism, two clock cycles are performed in half a revolution of the diesel shaft. Therefore, in one revolution of the shaft two duty cycles are performed, i.e. in two diametrically opposite cylinders at the same time.

Третий вариант решения технической задачи. The third solution to the technical problem.

В этом варианте пространственный механизм снабжен наклонным диском. На передней и задней торцевых поверхностях его обода выполнены торовидные профили. Передний торовидный профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₃ - передней радиальной кривизны и выполнен наклонным на угол β относительно радиальной плоскости, при этом центр этого радиуса R₃ расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной данного профиля и проходящей через точку окружности диаметра D_q. Задний торовидный профиль в радиальной плоскости образован дугой окружности радиусом R₄ - задней радиальной кривизны и наклонен на угол β₁ относительно радиальной плоскости, при этом центр этого радиуса R₄ расположен на наклонной линии, перпендикулярной к касательной данного профиля и проходящей через точку окружности диаметра Dq.In this embodiment, the spatial mechanism is provided with an inclined disk. Toroidal profiles are made on the front and rear end surfaces of its rim. The front toroidal profile in the radial plane is formed by an arc of a circle with a radius R _{3 of the} front radial curvature and is made oblique by an angle β relative to the radial plane, while the center of this radius R ₃ is located on an inclined line perpendicular to the tangent of this profile and passing through a point of a circle of diameter D _q . The posterior toroidal profile in the radial plane is formed by an arc of a circle of radius R _{4 of the} rear radial curvature and is inclined by an angle β ₁ relative to the radial plane, while the center of this radius R ₄ is located on an inclined line perpendicular to the tangent of this profile and passing through a circle point of diameter Dq .

Рабочий и вспомогательный ролики крейцкопфа установлены с возможностью взаимодействия их желобов с передним и задним торовидными профилями обода маховика. The working and auxiliary crosshead rollers are installed with the possibility of interaction of their grooves with the front and rear toroidal profiles of the flywheel rim.

Торовидный профиль имеет два полупериода вращения, а расстояние от верхней точки до нижней точки равно ходу поршня в осевом направлении. The toroidal profile has two half-periods of rotation, and the distance from the top point to the bottom point is equal to the piston stroke in the axial direction.

В этом варианте рабочий цикл осуществляется за один оборот вала дизеля. In this embodiment, the duty cycle is carried out in one revolution of the diesel shaft.

При ходе поршня в осевом направлении S = 127 мм и диаметр по делительной окружности торовидного профиля D_q = 288 мм. Ход поршня в радиальном направлении определен по соотношению
S_p = D_q•Sin 180/z = 288•sin 180/2 = 288 • sin 90^o = 288 мм,
так как синус 90^o равен единице.With the piston stroke in the axial direction S = 127 mm and the diameter of the pitch circle of the toroidal profile D _q = 288 mm. The piston stroke in the radial direction is determined by the ratio
S _p = D _q • Sin 180 / z = 288 • sin 180/2 = 288 • sin 90 ^o = 288 mm,
since the sine of 90 ^o is equal to one.

Коэффициент хода поршня K = S_p/S = 288/127 = 2,268
Угол осевого наклона диска

Эффективная мощность бескривошипного двухтактного дизеля с наклонным диском, при параметрах приведенных выше

Подставляя числовые данные из технической характеристики, эффективная мощность равна Ne = 254 л.с.Piston stroke coefficient K = S _p / S = 288/127 = 2.268
Axial tilt angle of the disc

The effective power of a crankless two-stroke diesel engine with an inclined disk, with the parameters given above

Substituting the numerical data from the technical characteristics, the effective power is Ne = 254 hp

В этом варианте эффективная мощность увеличивается в 2,268 раза, а расход топлива на единицу мощности значительно уменьшится. In this embodiment, the effective power is increased 2.268 times, and fuel consumption per unit of power will be significantly reduced.

Для создания вихревых движений потока воздуха в цилиндрах и улучшения продувки цилиндров продувочно-впускные окна выполнены наклонными и расположены по всей окружности цилиндра. А для улучшения обтекания и снижения потерь внешние поверхности перемычек продувочно-впускных окон образованы дугами окружностей радиусом r_n.To create vortex movements of the air flow in the cylinders and improve the purge of the cylinders, the purge-inlet windows are made oblique and are located around the entire circumference of the cylinder. And to improve flow and reduce losses, the outer surfaces of the lintels of the purge-inlet windows are formed by arcs of circles of radius r _n .

Для уменьшения износа и снижения потерь мощности на трение тородуговинтовые, дуговидные и торовидные профили выполнены наклонными на углы β и β₁, а также и для исключения скольжения при взаимодействии роликов крейцкопфа с этими профилями. При этом окружные скорости роликов по их сечениям на высоте желобов равны линейным скоростям по тем же сечениям соответствующих профилей. Соблюдение равенства скоростей дает возможность обеспечить чистое качение роликов по кривизнам профилей.To reduce wear and reduce frictional power losses, toroidal, arcuate and toroidal profiles are made oblique by angles β and β ₁ , and also to prevent slipping during the interaction of crosshead rollers with these profiles. In this case, the peripheral speeds of the rollers along their sections at the height of the grooves are equal to linear speeds along the same sections of the corresponding profiles. Compliance with the equality of speeds makes it possible to ensure a clean rolling of the rollers along the curvature of the profiles.

Увеличение мощности в предлагаемом бескривошипном двухтактном дизеле обосновано тем, что силы от расширения газов в цилиндрах действуют одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, в осевом и радиальном. Сила, действующая в осевом направлении, передается через шток ролику крейцкопфа, а при взаимодействии ролика с кривизной профиля эта сила изменяет направление на радиальное. Величина пути хода поршня в осевом направлении /от в.м.т. до н.м.т./ меньше величины пути хода ролика по кривизне профиля в радиальном направлении /или хода поршня в радиальном направлении/. Сила, создающая крутящий момент на валу, действует в радиальном направлении. Момент времени действия силы в осевом направлении равен тому же моменту времени действия в радиальном направлении. Величина пути в радиальном направлении /в период прохождения поршня в цилиндре от в.м.т. до н.м.т./ и определена величиной S_p, а эта величина всегда больше величины хода поршня в осевом направлении S.The increase in power in the proposed crankless two-stroke diesel engine is justified by the fact that the forces from the expansion of gases in the cylinders act simultaneously in two mutually perpendicular directions, in axial and radial. The force acting in the axial direction is transmitted through the rod to the crosshead roller, and when the roller interacts with the curvature of the profile, this force changes its direction to radial. The value of the piston stroke path in the axial direction / from VMT to NMT / less than the magnitude of the path of the roller along the curvature of the profile in the radial direction / or the piston stroke in the radial direction /. The force generating the torque on the shaft acts in the radial direction. The moment of action of the force in the axial direction is equal to the same moment of time of action in the radial direction. The magnitude of the path in the radial direction / during the passage of the piston in the cylinder from VMT BCM / and determined by the value of S _p , and this value is always greater than the magnitude of the piston stroke in the axial direction S.

С увеличением пути действия силы в радиальном направлении увеличивается и мощность пропорционально коэффициенту K, который определен выше. With an increase in the path of action of the force in the radial direction, the power also increases in proportion to the coefficient K, which is defined above.

Кулачковый диск газораспределителя выполнен с двумя диаметрально расположенными кулачками. Начало открытия клапанов выпуска газов начинается тогда, когда поршень не доходит до нижней мертвой точки на величину ΔS, равную высоте продувочно-впускных окон, а закрытие клапанов выпуска газов заканчивается когда поршень пройдет путь в две высоты продувочно-впускных окон. По этой величине определяется и угол поворота маховика пространственного механизма. И по этому углу устанавливается положение кулачков у кулачкового диска газораспределения. The cam disc of the gas distributor is made with two diametrically located cams. The start of opening the gas release valves begins when the piston does not reach the bottom dead center by ΔS equal to the height of the purge-inlet windows, and the closing of the valve of the gas outlet ends when the piston passes a path into two heights of the purge-inlet windows. From this value, the rotation angle of the flywheel of the spatial mechanism is also determined. And on this angle the position of the cams at the cam cam is established.

Работа обгонной муфты заключается в следующем. The work of the freewheel is as follows.

При повороте вала дизеля и относительном повороте колец, соответствующем включению муфты, шарики, откатываются по беговым дорожкам, раздвигают половинки сепараторов, благодаря чему происходит заклинивание обеих частей сепаратора между кольцами и осуществляется надежное фрикционное соединение ведомой и ведущей частей муфты. При увеличении выхлопных газов перед турбиной частота вращения турбины возрастает, в этот момент внешние кольца муфты сдвигают шарики в относительно противоположном направлении, а боковые пружины в свою очередь сжимают половинки сепараторов, фрикционное соединение расклинивается и муфта имеет свободный ход. В этот период свободный ход муфты служит радиальной опорой. When the diesel shaft rotates and the rings rotate relative to the clutch engagement, the balls roll back along the treadmills, push the separator halves apart, due to which both parts of the separator are jammed between the rings and a reliable friction connection of the driven and leading parts of the clutch is made. As the exhaust gases in front of the turbine increase, the turbine speed increases, at this moment the outer rings of the clutch move the balls in a relatively opposite direction, and the side springs in turn compress the halves of the separators, the friction joint wedges and the clutch has free travel. During this period, the clutch’s free play serves as a radial support.

Работа двухтактного дизеля с внутренним смесеобразованием и прямоточной клапанно-щелевой схемой газообмена происходит следующим образом. The operation of a two-stroke diesel engine with internal mixture formation and a direct-flow valve-slotted gas exchange scheme occurs as follows.

Первый такт соответствует ходу поршня от в.м.т. к н.м.т., то есть одному полупериоду t. В двух диаметрально противоположных цилиндрах только что произошло сгорание и начался процесс расширения газов, т.е. осуществляется рабочий ход. При подходе поршней к впускным окнам открываются выпускные клапаны 93, и продукты сгорания начинают выходить из цилиндров в выпускной коллектор, при этом давление в цилиндрах резко снижается. Выпускные окна в цилиндрах 4 открываются поршнями несколько позднее открытия клапанов, когда давление в цилиндрах становится примерно равным давлению предварительно сжатого воздуха в улитках. Воздух, поступая через впускные окна в цилиндры 4, вытесняет через выпускные клапаны 93 оставшийся в цилиндрах газ и заполняет цилиндры. Осуществляется так называемый газообмен. The first stroke corresponds to the stroke of the piston from VMT to NMT, i.e. one half-period t. In two diametrically opposite cylinders, combustion has just occurred and the process of gas expansion has begun, i.e. a working stroke is carried out. When the pistons approach the inlet ports, the exhaust valves 93 open and the combustion products begin to exit the cylinders into the exhaust manifold, while the pressure in the cylinders decreases sharply. The exhaust ports in the cylinders 4 are opened by the pistons somewhat later than the valves, when the pressure in the cylinders becomes approximately equal to the pressure of the pre-compressed air in the coils. Air entering through the inlet windows into the cylinders 4 displaces the remaining gas in the cylinders through the exhaust valves 93 and fills the cylinders. The so-called gas exchange is carried out.

Таким образом, в течение первого такта в цилиндрах происходят сгорание топлива с выделением теплоты, расширение газов, выпуск газов и продувка цилиндров. Thus, during the first cycle, combustion of the fuel takes place in the cylinders with the release of heat, expansion of gases, release of gases and purging of the cylinders.

Второй такт соответствует ходу поршней от н.м.т. к в.м.т., т.е. одному полупериоду t. В начале этих ходов поршней продолжаются процесс продувки и заполнение цилиндров свежим зарядом. Конец продувки цилиндров определяется моментом закрытия впускных окон и выпускных клапанов 93. Последние закрываются несколько раньше впускных окон. Давление в цилиндрах к концу зарядки несколько выше атмосферного и зависит от давления продувочного воздуха, создаваемого компрессором 84. С момента окончания зарядки и полного перекрытия поршнями впускных окон начинается процесс сжатия воздуха. Когда поршни не доходят до в.м.т. в цилиндры через форсунки начинается подаваться топливо. The second stroke corresponds to the stroke of the pistons from N.M.T. to VMT, i.e. one half period t. At the beginning of these piston strokes, the purging process and filling the cylinders with a fresh charge continue. The end of the purge of the cylinders is determined by the moment of closing the inlet windows and exhaust valves 93. The latter are closed somewhat earlier than the inlet windows. The pressure in the cylinders at the end of charging is slightly higher than atmospheric and depends on the purge air pressure created by the compressor 84. From the moment charging is complete and the inlets are completely blocked by the pistons, the air compression process begins. When the pistons do not reach m.t. fuel begins to flow into the cylinders through the nozzles.

Следовательно, в течение второго такта в цилиндрах происходя процесс окончания выпуска и продувки, наполнение цилиндров свежим зарядом в начале хода поршней и процесс сжатия при дальнейших ходах поршней. Consequently, during the second stroke in the cylinders, the process of ending the release and purging, filling the cylinders with a fresh charge at the beginning of the piston stroke and the compression process with further piston strokes occur.

Таким образом, рабочий цикл совершается за два такта, т.е. за два полупериода или за половину оборота вала дизеля при маховиках 73 и 115, а при наклонном диске 118 за один оборот вала. Thus, the duty cycle takes two steps, i.e. for two half-periods or for half a revolution of the diesel shaft with flywheels 73 and 115, and with an inclined disk 118 for one revolution of the shaft.

Вследствие быстрого сгорания смеси топлива с воздухом в цилиндре повышается температура, а следовательно, и давление, под воздействием которого поршень 5 совершает поступательное движение, которое передается через шток 6 корпусу крейцкопфа 7. Это движение передается ролику крейцкопфа 14, а при взаимодействии ролика 14 с тородуговинтовым профилем преобразуется во вращение маховика 73. В результате маховик 73 пространственного механизма совершает вращательное движение, а вместе с ним и вал дизеля 73. В результате на валу дизеля создается крутящий момент, который через шестерню 80 отбора мощности передается потребителю. Due to the rapid combustion of the fuel mixture with air in the cylinder, the temperature rises, and consequently the pressure, under the influence of which the piston 5 makes a translational motion, which is transmitted through the rod 6 to the crosshead body 7. This movement is transmitted to the crosshead roller 14, and when the roller 14 interacts with the torodugint the profile is converted into rotation of the flywheel 73. As a result, the flywheel 73 of the spatial mechanism rotates, and with it the diesel shaft 73. As a result, twisting is created on the diesel shaft s moment which over power selection gear 80 is transmitted to the consumer.

Существенные отличия бескривошипного двухтактного дизеля. Significant differences in a crankless two-stroke diesel engine.

Отсутствие кривошипно-шатунного механизма и наличие пространственного механизма создают возможность приблизить цилиндры к пространственному механизму. Благодаря этому создается простота и компактность конструкции и уменьшаются габариты дизеля. Трудоемкость изготовления на 20-25% ниже по отношению к дизелям с кривошипно-шатунным механизмом. Таким образом, пространственный механизм является одним из основных и перспективных способов получения малогабаритных легких дизелей с высокой степенью форсирования по быстроходности. The absence of a crank mechanism and the presence of a spatial mechanism make it possible to bring the cylinders closer to the spatial mechanism. Thanks to this, simplicity and compactness of the design are created and the dimensions of the diesel are reduced. The complexity of manufacturing is 20-25% lower in relation to diesels with a crank mechanism. Thus, the spatial mechanism is one of the main and promising methods for producing small-sized light diesel engines with a high degree of forcing in terms of speed.

Бескривошипная схема дизеля позволяет получить значительную мощность при неизменной частоте вращения вала путем
повышения степени сжатия и увеличения хода поршня;
увеличения количества полупериодов t, а также и цилиндров.The crankless diesel circuit allows you to get significant power at a constant shaft speed by
increase the degree of compression and increase the piston stroke;
increasing the number of half periods t, as well as the cylinders.

Следует отметить существенные отличия роликов крейцкопфа 14, 15, 116, 117, а также и роликов клапанов 95, которые представляют собой двухрядные концентричные радиально-упорные совмещенные шарикоподшипники. Конструкция подшипника, где вращается внутреннее кольцо и изнашивается по окружности равномерно. При этих условиях местное напряжение происходит у наружных обойм 34, 36, 38, 40, а также и у обойм 102 и 104, но контактные напряжения между обоймами и шариками значительно меньше. Поэтому срок службы таких подшипников на 15-25% выше, чем у подшипников в случае неподвижного внутреннего кольца. It should be noted the significant differences between the crosshead rollers 14, 15, 116, 117, as well as the valve rollers 95, which are double-row concentric angular contact combined ball bearings. Bearing design, where the inner ring rotates and wears around the circle evenly. Under these conditions, local stress occurs at the outer clips 34, 36, 38, 40, as well as at the clips 102 and 104, but the contact stress between the clips and balls is much less. Therefore, the service life of such bearings is 15-25% higher than that of bearings in the case of a stationary inner ring.

Все вышеизложенные достоинства открывают широкие перспективы применения бескривошипных дизелей на автомобилях, тракторах, судах в качестве привода генераторов, а также и в других транспортных средствах и областях техники, где первостепенное значение имеют малая масса дизеля и минимальная вибрация, а также сравнительно небольшая стоимость. All of the above advantages open up broad prospects for the use of crankless diesel engines in cars, tractors, ships as a drive for generators, as well as in other vehicles and areas of technology where low diesel mass and minimal vibration, as well as a relatively low cost, are of paramount importance.

Claims

1. A crankless two-stroke diesel engine comprising a cylinder block with axially arranged cylinders in which pistons are reciprocally mounted, a cylinder head with valves, a spatial mechanism that converts the reciprocating movement of the pistons into rotational shaft movement on the end surfaces of the flywheel rim of this mechanism, front and rear profiles, working and auxiliary rollers covering these profiles are made, characterized in that the diesel engine is equipped with a turbocompress a supercharger with an axial gas turbine, which is mounted concentrically on the hollow shaft in the central bore of the cylinder block, while the turbine nozzle apparatus is connected to an exhaust manifold made in the cylinder head, and a suction diffuser with branch input channels is connected to the inlet of the centrifugal compressor, on front and rear end surfaces of the flywheel rim of the spatial mechanism are made of right and left directions torodovintovye profiles with an even number of half movement t, each half-period of the right direction is sequentially conjugated with a half-period of the left direction, half-periods are separated by elliptical and hyperbolic inflection points, each elliptical inflection point is the top dead center of the piston stroke, and the hyperbolic inflection point is the bottom dead center of the piston stroke, the front torus-screw profile is radial the plane is formed by another circle of radius R ₃ - the front radial curvature, the profile is made inclined at an angle β relative to the radial plane, the center of this radius R ₃ located on an inclined line perpendicular to the tangent of the front profile passing through a point lying on the line forming the pitch circle of the front profile, and along the expanded pitch circle of the rim cylinder to the plane are formed by convex arcs of circles of radius R ₁ and concave circular arcs of radius R _2, which are smoothly and conjugate on screw lines of the right and left directions, rear torodugovintovoy profile in a radial plane formed dy th circle of radius R ₄ - rear radial curvature profile is inclined by an angle β ₁ relative to a radial plane, with the center of radius R ₄ is disposed on the inclined line perpendicular to the tangent of the rear profile, passing through a point lying on a line forming a pitch circle adjustable profile, and along the unfolded pitch circle of the rim cylinder to the plane, they are formed by convex arcs of circles of radius R _1b and concave arcs of circles of radius R _2b , which are smoothly and tangentially conjugated with wines grooves are made with right and left direction lines on the outer surfaces of the front working and rear auxiliary crosshead rollers, the working and auxiliary crosshead rollers are installed with the possibility of interaction of their grooves with the front and rear toro-screw profiles of the flywheel of the spatial mechanism, the exhaust valves are located in the cylinder head spring-loaded valve springs, at each valve on the upper end of the stem a valve spring plate is fixed, the plates are made in one piece with forks, valve rollers are installed in the eyes of these forks, grooves are made on the outer surfaces of these rollers, a cam disk for distributing gas emissions, mounted on the end of the diesel shaft, has toroidal cams on the end surface of its rim, which are smoothly and tangentially coupled to the common toroidal disk profile, wherein the profile is inclined by an angle β ₂ with respect to the valve axis and the center of radius R _n - radial curvature of the profile disc is located on the inclined line perpendicular to the tangent of a profile roll ki valves are installed with the possibility of interaction of their grooves with a toroidal profile of the cam disk, lateral tides are made in each plate of the valve spring, in which spring-loaded plunger columns of the booster oil pumps are pressed in, and plunger oil pumps are installed in the cylinder head, working and auxiliary crosshead rollers, as well as and the valve rollers are equipped with oil chambers of the jet nozzle lubrication of their bearings, which are made in the central connecting rods of these rollers.

2. The diesel engine according to claim 1, characterized in that the parameters of the inclination angles of the front and rear toro-screw profiles of the flywheel rim of the spatial mechanism and the angle of inclination of the toroidal profile of the cam disk of the gas release distribution are determined by the ratio

where v _Hi is the average linear velocity of the profile over the cross section higher by 0.5 _hi from the dividing circle,
v _bi is the average linear velocity of the profile over the cross section lower by 0.5 hi from the dividing circle,
ω _pi is the angular velocity of the corresponding roller,
h _i - the distance between the sections in the radial direction.

3. A diesel engine according to claims 1 and 2, characterized in that the outer surfaces of the jumpers at the purge-inlet windows are formed by arcs of circles of radius r _p .

4. Diesel in paragraphs. 1 - 3, characterized in that on the outer end surfaces of the clips of the valve rollers parallel spikes are made, and in the eyes of the forks of the plates of the valve springs are grooves corresponding to the spikes, while the clips are installed so that the spikes of the clips can interact with the grooves of the forks.

5. A diesel engine according to claims 1 to 4, characterized in that the diameters of the crosshead working rollers are larger in magnitude than the diameters of the crosshead auxiliary rollers.

6. The diesel engine according to claim 1, characterized in that the turbocharger with an axial gas turbine is connected to the diesel shaft via an overrunning clutch, and the overrunning clutch is made in the form of an angular contact ball bearing, consisting of an outer composite ring and an inner integral ring, at the outer ring with on the left end, an inner conical surface is made, and at the inner ring from the right end, an external conical surface is made, these surfaces mate with the corresponding conical surfaces made on half of the In both halves of the separator, cuts are made in the form of forming nests with lateral inclined planes at an angle β ₃ to a plane perpendicular to the axis of the coupling, the outer composite rings are connected to the turbine sleeve by splines, and ring springs are installed at the ends of the coupling, which have internal springs installed with the possibility of interaction with the ends of the halves of the separator.

7. Diesel according to claims 1 to 5, characterized in that the parameters of the toroid profiles are determined by the ratios:
at angles of elevation of helical lines α = 45 ^o half-period along the dividing circle of the profile

half-period along the tangent profile raceways

diameter along the cylinder of the pitch circle of the profile

while the conditions R ₁ + R ₂ = 2R are met,
half period t _n on the outer diameter of the profile, which is larger than the diameter of the pitch circle

profile dividing half-period

radial stroke

where S is the piston stroke in the axial direction;
Z is the number of half-periods of the profile, an even number;
h is the height of the profile, the width of the gutter;
R is the radius of the circular arc along the dividing curve;
R ₁ is the radius of the convex arc of the profile;
R ₂ is the radius of the concave arc of the profile;
α is the angle of elevation of the helix, the angle of the profile.