PL230645B1 - Polaczenie gwintowe do mechanizmu korbowo-wodzikowego, zwlaszcza sprezarki - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest połączenie gwintowe w mechanizmie korbowo-wodzikowym, zwłaszcza sprężarki tłokowej, do mocowania wodzika z tłoczyskiem.

Sprężarki tłokowe z mechanizmem korbowo-wodzikowym o posuwisto-zwrotnym ruchu tłoka mają tłok połączony tłoczyskiem z wodzikiem za pomocą połączenia gwintowego z nakrętką. W takich połączeniach gwint narażony jest na zniszczenie pod wpływem zmieniających się obciążeń cyklicznych związanych z działaniem urządzenia. W standardowych połączeniach gwintowych naciski na powierzchniach roboczych gwintu śruby i nakrętki są rozłożone nierównomiernie. Powodem tego są odkształcenia sprężyste elementów oraz ograniczona sztywność śruby i nakrętki. Największe naciski powierzchniowe występują na pierwszym roboczym zwoju połączenia gwintowego. Aby zapewnić wymaganą nośność tego typu połączeń, przy obliczaniu gwintu przyjmuje się skrajne wartości nacisków dopuszczalnych i możliwe przeciążenie, co powoduje wydłużenie gwintu i zwiększenie masy połączenia.

Dotychczas zwiększanie nośności połączeń gwintowych bazowało na polepszaniu właściwości mechanicznych materiału i jego struktury mikroskopowej, poprawie dokładności wykonania gwintu. Z polskiego opisu patentowego nr 187603 znane jest także połączenie gwintowe o zwiększonej wytrzymałości uzyskanej dzięki zmianie kształtu gwintu. W połączeniach tych występuje jednak w dalszym ciągu problem nierównomiernego rozłożenia siły przenoszonej przez kolejne zwoje gwintu na sk utek odkształcenia śruby i nakrętki.

Połączenie gwintowe do mechanizmu korbowo-wodzikowego, zwłaszcza sprężarki, w którym gwintowany koniec tłoczyska tłoka jest mocowany sztywno do wodzika za pomocą nakrętki, według wynalazku charakteryzuje się tym, że nakrętka ma skok gwintu wewnętrznego większy od skoku gwintu zewnętrznego wykonanego na końcu tłoczyska. Korzystnym jest, jeżeli różnica skoku gwintu wynosi 2,5% na każdy zwój gwintu.

Połączenie według wynalazku pozwala na zwiększenie nośności i trwałości połączenia w stosunku do standardowego połączenia gwintowego o tej samej wielkości gwintu. Zwiększenie nośności połączenia następuje dzięki bardziej równomiernemu obciążeniu zwojów gwintu, który jest skutkiem zniwelowania wpływu odkształcenia sprężystego nakrętki i śruby za pomocą różnicy w skoku gwintu śruby i nakrętki.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia połączenie gwintowe pomiędzy tłoczyskiem a wodzikiem w układzie korbowo-wodzikowym sprężarki, a fig. 2 przedstawia jeszcze nieobciążony fragment połączenia gwintowego z fig. 1 w powiększeniu.

Jak przedstawiono na fig. 1, mechanizm korbowo-wodzikowy sprężarki tłokowej składa się wału korbowego 5, korbowodu 4, wodzika 2, tłoczyska 1, nakrętki 3, tłoka 6 oraz cylindra 7. Podczas pracy tłok 1 i wodzik 2 wykonują ruch posuwisto zwrotny. Tłok 6 ma tłoczysko 1 połączone z wodzikiem 2 za pomocą połączenia gwintowego z nakrętką 3. Jak przedstawiono na fig. 2, nakrętka 3 ma większy skok gwintu wewnętrznego od skoku gwintu zewnętrznego na końcu tłoczyska 1. Różnica skoku gwintu wynosi około 2,5% na każdy zwój gwintu. Ze względu na ograniczenia wymiarowe konstrukcji, połączenie gwintowe łączące tłok 1 z wodzikiem 2 przenosi duże naprężenia i jest szczególnie narażone na zmęczenie materiału. Zastosowanie nakrętki 3 o skoku gwintu większym od skoku gwintu zewnętrznego na końcu tłoczyska 1 pozwala na zwiększenie nośności połączenia w stosunku do standardowego połączenia gwintowego o tej samej wielkości gwintu w wyniku korzystniejszego rozkładu nacisków na zwoje gwintów. Podczas stopniowego obciążania połączenia gwintowego najpierw w kontakcie jest pierwszy zwój gwintu zewnętrznego nakrętki i gwintu wewnętrznego tłoczyska 2, licząc od strony najbardziej oddalonej od tłoka 6. Przy wstępnym dokręceniu nakrętki ostatnie zwoje gwintu, widoczne na fig. 2, są oddalone od siebie. Wraz z dokręcaniem nakrętki 3, coraz większa ilość zwojów gwintu wchodzi w kontakt zwiększając powierzchnię nośną połączenia.

Dzięki zredukowaniu wspomnianej nierównomierności współpracy gwintów, możliwe jest zaprojektowanie krótszego połączenia. W celu optymalnej pracy, główne wymiary połączenia takie jak: skok gwintu zewnętrznego, skok gwintu nakrętki, średnica podziałowa oraz długość połączenia są od siebie zależne. Zbyt długie połączenie dla danej różnicy skoków śruby i nakrętki może spowodować nadmierne naprężenia wstępne w elementach. Zbyt krótkie połączenie dla danej różnicy skoków śruby i nakrętki może spowodować niedociążenie niektórych zwojów połączenia.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Połączenie gwintowe do mechanizmu korbowo-wodzikowego, zwłaszcza sprężarki, w którym gwintowany koniec tłoczyska (1) tłoka (6) jest mocowany sztywno do wodzika (2) za pomocą nakrętki (3), znamienne tym, że nakrętka (3) ma skok gwintu wewnętrznego większy od skoku gwintu zewnętrznego wykonanego na końcu tłoczyska (1).
2. 2. Połączenie według zastrz. 1, znamienne tym, że różnica skoku gwintu wynosi 2,5%o na każdy zwój gwintu.