RU139509U1

RU139509U1 - CRANKSHAFT

Info

Publication number: RU139509U1
Application number: RU2012142977/11U
Authority: RU
Inventors: Андрей Олегович Рожков; Андрей Васильевич Олефиренко; Никита Андреевич Олефиренко; Виктор Васильевич Овчинников
Original assignee: Андрей Олегович Рожков; Андрей Васильевич Олефиренко; Никита Андреевич Олефиренко; Виктор Васильевич Овчинников
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2014-04-20

Abstract

Коленчатый вал, преимущественно для компрессоров фреона, содержащий собственно вал с коренными и шатунными шейками, щеками и противовесами, отличающийся тем, что противовесы выполнены съемными, а для их крепления на валу в противовесах высверлены два сквозных отверстия, проходящих через тело вала, с резьбовыми участками, в которых встречно установлены фиксаторы.The crankshaft, mainly for Freon compressors, containing the shaft itself with the main and connecting rod necks, cheeks and balances, characterized in that the balances are removable, and for their fastening on the shaft, two through holes are drilled through the body of the shaft through the shaft body with threaded sections in which counterclips are installed.

Description

Полезная модель относится к конструкциям коленчатых валов небольших размеров для агрегатов типа насосов, компрессоров, двигателей внутреннего сгорания малой мощности.The utility model relates to designs of small crankshafts for units such as pumps, compressors, low power internal combustion engines.

Конструкция и размеры коленчатого вала зависят от числа и расположения цилиндров двигателя, числа коренных и шатунных шеек, размещения шатунов, равномерности чередования рабочих ходов и уравновешенности.The design and dimensions of the crankshaft depend on the number and location of the engine cylinders, the number of main and connecting rod necks, the placement of the connecting rods, the uniformity of the alternation of the working strokes and the balance.

Коленчатые валы могут быть как целые, так и составные. Последние применяют в случае использования подшипников качения в качестве шатунных и коренных подшипников.Crankshafts can be both whole and composite. The latter are used in the case of using rolling bearings as connecting rod and main bearings.

Коленчатый вал состоит из следующих элементов: переднего конца вала, шатунных и коренных шеек, противовесов и хвостовика.The crankshaft consists of the following elements: the front end of the shaft, connecting rod and root necks, counterweights and the shank.

На коленчатом валу обычно располагаются маховик, ведущая распределительная шестерня, шкив привода вентилятора, гаситель крутильных колебаний, маслоотражатели и другие второстепенные детали.A flywheel, a driving distribution gear, a fan drive pulley, a torsional vibration damper, oil deflectors, and other minor parts are usually located on the crankshaft.

Общая длина кривошипа, а также размеры составляющих его элементов (коренная и шатунные шейки и щеки) зависят от минимального расстояния между осями двух соседних цилиндров.The total length of the crank, as well as the dimensions of its constituent elements (root and connecting rods and cheeks) depend on the minimum distance between the axes of two adjacent cylinders.

Чтобы повысить жесткость таких коленчатых валов на изгиб, увеличивают диаметры шатунных и коренных шеек, уменьшают их длину и увеличивают толщину щек. В V-образных двигателях применяют полноопорные коленчатые валы.To increase the bending stiffness of such crankshafts, increase the diameters of the connecting rod and root journals, reduce their length and increase the thickness of the cheeks. In V-shaped engines, full support crankshafts are used.

В подавляющем большинстве случаев коленчатые валы изготовляют цельными. Ниже рассматриваются конструктивные элементы коленчатого вала.In the vast majority of cases, crankshafts are made whole. Below are the structural elements of the crankshaft.

Передний конец коленчатого вала имеет ступенчатую форму, что необходимо для установки на нем шкива привода вентилятора, маслоотражающего устройства, распределительной шестерни и в некоторых случаях гасителя крутильных колебаний, который обычно объединяют в один узел со шкивом вентилятора. Все устройства и детали, расположенные на переднем конце коленчатого вала, стягивают болтом, ввернутым в его торец, или гайкой, навернутой на конец коленчатого вала. При установке коленчатого вала в подшипниках качения на его переднем конце должно быть предусмотрено место для устройства, при помощи которого масло подается в коленчатый вал.The front end of the crankshaft has a stepped shape, which is necessary to install a fan drive pulley, an oil deflector, a distribution gear and, in some cases, a torsional vibration damper, which is usually combined into a single unit with a fan pulley. All devices and parts located on the front end of the crankshaft are tightened with a bolt screwed into its end, or with a nut screwed onto the end of the crankshaft. When installing the crankshaft in the rolling bearings at its front end, a place must be provided for the device by which oil is supplied to the crankshaft.

Коренные шейки коленчатого вала выполняют одинакового диаметра. Для фиксирования коленчатого вала от осевых перемещений служит одна из крайних или средняя шейка. Упорные подшипники у большинства двигателей (у дизелей в особенности) располагают со стороны маховика. В некоторых двигателях упорные подшипники устанавливают со стороны механизма газораспределения или у среднего коренного подшипника. При цепном приводе желательно упорный подшипник располагать со стороны переднего конца вала, так как при перекосах условия работы цепи ухудшаются.The main crankshaft journals perform the same diameter. To fix the crankshaft from axial movements, one of the extreme or middle neck is used. Thrust bearings for most engines (especially for diesel engines) are located on the flywheel side. In some engines, thrust bearings are installed on the side of the gas distribution mechanism or on the middle main bearing. With a chain drive, it is desirable to position the thrust bearing on the side of the front end of the shaft, since when the skews the working conditions of the chain get worse.

Для смазки коренных шеек масло подается из общей масляной магистрали, расположенной в блок-картере, по каналам в стенках верхней части картера со стороны малонагруженной половины вкладыша.To lubricate the main journals, oil is supplied from a common oil line located in the crankcase through the channels in the walls of the upper part of the crankcase from the side of the lightly loaded half of the liner.

Щекиколенчатого вала могут быть различной формы: призматические овальные и круглые. У коленчатых валов автомобильных двигателей большей части щеки делают прямоугольной и овальной формы.The buccal shaft can be of various shapes: prismatic oval and round. In the crankshafts of automobile engines, most of the cheeks are made rectangular and oval.

Если между опорами расположены два колена, то длина щек увеличивается, аформаихусложняется, что усложняет конструкцию вала в целом и увеличивают его массу. Для лучшегоиспользования материала не работающие, наиболее удаленные отоси коленчатого вала, части щек срезают. Жесткость щеки зависит от перекрытия коренных и шатунных шеек. Чем больше перекрытие шеек, тем больше жесткость и прочность щеки. При этом можно уменьшить толщину щеки без увеличения ее ширины. Величина перекрытия шеек зависит от отношения хода поршня к диаметру цилиндра и диаметра шеек.If two knees are located between the supports, then the length of the cheeks increases, the shape becomes more complicated, which complicates the design of the shaft as a whole and increase its mass. For better use of the material is not working, the most distant axis of the crankshaft, parts of the cheeks are cut. The stiffness of the cheek depends on the overlap of the main and connecting rod necks. The greater the overlap of the necks, the greater the stiffness and strength of the cheeks. In this case, you can reduce the thickness of the cheek without increasing its width. The amount of overlap of the necks depends on the ratio of the piston stroke to the diameter of the cylinder and the diameter of the necks.

Переходы (галтели) от щек к коренным и шатунным шейкам во избежание возникновения больших концентраций напряжения выполняют радиусом около (0,035-0,08)d. Для уменьшения опорной поверхности шейки галтель в некоторых конструкциях состоит из двух-трех сопряженных дуг различных радиусов.Transitions (fillets) from the cheeks to the main and connecting rod necks in order to avoid the occurrence of high stress concentrations are performed with a radius of about (0.035-0.08) d. To reduce the supporting surface of the neck, the fillet in some designs consists of two or three conjugate arcs of different radii.

Утолщение щек без увеличения длины двигателя ведет с одной стороны к повышению жесткости кривошипа, и с другой - к уменьшению ширины подшипников. При этом ширина подшипника не должна быть меньше 0,25d.Thickening of the cheeks without increasing the length of the engine leads, on the one hand, to an increase in the rigidity of the crank and, on the other hand, to a decrease in the width of the bearings. In this case, the bearing width should not be less than 0.25d.

При наличии на коленчатом валу противовесов форма щек усложняется.If there are counterweights on the crankshaft, the shape of the cheeks becomes more complicated.

Противовесы служат для разгрузки коренных подшипников от центробежных сил и моментов, вызываемых этими силами. Первые возникают от неуравновешенных масс колена вала. Для уменьшения массы противовесы следует конструировать так, чтобы их центр тяжести располагался на возможно большем расстоянии от оси коленчатого вала. Масса противовеса составляет 70…80% суммарноймассывращающихсячастей. Противовесыобычно отковывают или отливают как одно целое со щеками. Толщина противовеса не должна превышать толщины щеки, чтобы при ремонте шейки коленчатого вала можно было шлифовать.Counterweights are used to unload the main bearings from centrifugal forces and the moments caused by these forces. The first arise from the unbalanced masses of the knee shaft. To reduce the weight of the balances should be designed so that their center of gravity is located at the greatest possible distance from the axis of the crankshaft. The mass of the counterweight is 70 ... 80% of the total mass of rotating parts. Counterweights are usually forged or cast as a unit with the cheeks. The thickness of the counterweight should not exceed the thickness of the cheek, so that when repairing the neck of the crankshaft, you can grind.

Шатунные шейки коленчатых валов обычно имеют меньший диаметр, чем коренные. При увеличении диаметра шатунной шейки увеличивается нижняя головка шатуна, что ведет к возрастанию вращающихся масс. При уменьшении длины шатунной шейки повышается удельная нагрузка, вследствие чего ухудшаются условия работы масляной пленки. Для уменьшения массы шатунные шейки часто высверливают.The crankpins of crankshafts usually have a smaller diameter than the main ones. With an increase in the diameter of the connecting rod neck, the lower head of the connecting rod increases, which leads to an increase in rotating masses. With a decrease in the length of the connecting rod journal, the specific load increases, as a result of which the operating conditions of the oil film worsen. To reduce the weight, the connecting rod journals are often drilled.

Масло к шатунным шейкам подводится от коренных шеек по просверленным в валу каналам или запрессованным трубкам (в случае полых шеек).Oil is supplied to the crank pins from the main journals through channels drilled in the shaft or press-fit tubes (in the case of hollow necks).

Хвостовик (задний конец) коленчатого вала обычно имеет фланец для установки маховика. При наличии гидравлического сцепления роль маховика играет корпус сцепления. Задний конец коленчатого вала уплотняется с помощью отражательных колец вместе с фетровыми или резиновыми кольцами и винтовой нарезкой на валу, имеющей направление, обратное направлению вращения коленчатого вала.The shank (rear end) of the crankshaft usually has a flange for installing the flywheel. With hydraulic clutch, the role of the flywheel is played by the clutch housing. The rear end of the crankshaft is sealed with reflective rings together with felt or rubber rings and screw thread on the shaft, having a direction opposite to the direction of rotation of the crankshaft.

Маховик крепится к фланцу коленчатого вала болтами. Отверстия под болты располагаются несимметрично, чем достигается установка маховика в строго определенном положении.The flywheel is bolted to the crankshaft flange. The holes for the bolts are asymmetrical, which is achieved by installing the flywheel in a strictly defined position.

Наиболее близкой к заявляемой конструкции является конструкция коленчатого вала, применяемая в компрессоре фреона системы кондиционирования пассажирского вагона (Фаерштейн Ю.О., Китаев Б.Н. Кондиционирование воздуха в пассажирских вагонах - М. Транспорт. 1984). Данный коленчатый вал выполнен цельным из заготовки в виде штамповки, которая затем подвергается механической обработке для получения заданной конфигурации и размеров.Closest to the claimed design is the design of the crankshaft used in the freon compressor of the air conditioning system of a passenger car (Faerstein Yu.O., Kitaev BN Air conditioning in passenger cars - M. Transport. 1984). This crankshaft is made whole from the workpiece in the form of stamping, which is then machined to obtain a given configuration and size.

Существенным недостатком прототипа является то, что для уменьшения массы противовесы изготавливают так, чтобы их центр тяжести располагался на возможно большем расстоянии от оси коленчатого вала. Это в свою очередь требует применения при ремонте коленчатых валов специальных кругло шлифовальных станков с определенным расстоянием от оси шпинделя станка до станины. Кроме того, с увеличением размеров противовесов это расстояние возрастает.A significant disadvantage of the prototype is that to reduce the weight of the balances are made so that their center of gravity is located at the greatest possible distance from the axis of the crankshaft. This, in turn, requires the use of special round grinding machines with a certain distance from the axis of the spindle of the machine to the bed when repairing crankshafts. In addition, with increasing size of the balances, this distance increases.

Заявляемая конструкция коленчатого вала направлена на обеспечение возможности применения универсального шлифовального оборудования при обработке отремонтированных коленчатых валов с противовесами больших размеров.The inventive design of the crankshaft is aimed at providing the possibility of using universal grinding equipment in the processing of repaired crankshafts with large balances.

Технический результат, на достижение которого направлено данное изобретение, достигается тем, что противовесы выполнены съемными, в противовесах выполнены два сквозных отверстия, проходящих через вал, а в указанных отверстиях встречно установлены фиксаторы.The technical result to which this invention is directed is achieved by the fact that the balances are removable, the balances are made with two through holes passing through the shaft, and the latches are counter mounted in the holes.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами:The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings:

- на фиг.1 изображен коленчатый вал компрессора в сборе;- figure 1 shows the crankshaft of the compressor assembly;

- на фиг.2 изображен в трех проекциях съемный противовес;- figure 2 shows in three projections a removable counterweight;

- на фиг.3 изображен фиксатор и указаны типовые его размеры для крепления противовесов на вал компрессора фреона.- figure 3 shows the latch and indicates its typical dimensions for mounting the balances on the freon compressor shaft.

Заявляемая конструкция коленчатого вала компрессора фреона состоит из собственно тело вала 1 (фиг.1) с коренными 2 и шатунными 3 шейками, а также опорными шейками 4. На валу установлены и зафиксированы противовесы 5.The inventive design of the crankshaft of the freon compressor consists of the actual shaft body 1 (Fig. 1) with the main 2 and connecting rod 3 necks, as well as the supporting necks 4. On the shaft, counterweights 5 are installed and fixed.

Для закрепления противовесов 5 в них и в теле вала 1 просверлены сквозные отверстия 6 (по два на каждый противовес) (фиг.2). Эти отверстия имеют участок 7 под головку фиксатора 8 (для того, чтобы она была заподлицо с поверхностью противовеса) и резьбовой участок 9 в теле противовеса. Фиксаторы 8 установлены в противовесе 5 встречно.To fix the balances 5 in them and in the body of the shaft 1, through holes 6 are drilled (two for each counterweight) (figure 2). These holes have a section 7 under the head of the retainer 8 (so that it is flush with the surface of the counterweight) and a threaded section 9 in the body of the counterweight. The latches 8 are installed in counterbalance 5 counter.

Для надежного завинчивания фиксатора 10 по резьбовому участку 9 в противовес 5 в головке 8 фиксатора выполнен овальный паз 11 под специальный ключ (фиг.3).For reliable screwing of the latch 10 along the threaded section 9, as opposed to 5, an oval groove 11 for a special key is made in the latch head 8 (Fig. 3).

Таким образом, за счет применения заявляемой конструкции коленчатого вала для компрессора фреона обеспечивается возможность механической обработка валов, как новых, так и после ремонта, на универсальном оборудовании.Thus, through the use of the inventive design of the crankshaft for the freon compressor, the possibility of machining the shafts, both new and after repair, on universal equipment is provided.

Была изготовлена опытная партия коленчатых валов заявляемой конструкции для компрессоров фреона системы кондиционирования воздуха пассажирских вагонов. Вал имел общую длину 573 мм при диаметре коренных шеек 55 мм и диаметре шатунных шеек 42 мм. Диаметр противовесов составлял 133 мм при их ширине 32 мм. Для крепления противовесов применялись фиксаторы со стержнем диаметром 7 мм и головкой диаметром 10 мм. Указанные коленчатые валы хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации и позволили снизить трудоемкость при ремонте.An experimental batch of crankshafts of the claimed design was manufactured for freon compressors of the air conditioning system of passenger cars. The shaft had a total length of 573 mm with a diameter of the main journals of 55 mm and a diameter of the connecting rod necks of 42 mm. The counterweights were 133 mm in diameter and 32 mm wide. To fix the balances, clamps with a rod with a diameter of 7 mm and a head with a diameter of 10 mm were used. These crankshafts have proven themselves in operation and allowed to reduce the complexity of the repair.

Claims

The crankshaft, mainly for Freon compressors, containing the shaft itself with the main and connecting rod necks, cheeks and balances, characterized in that the balances are removable, and for their fastening on the shaft, two through holes are drilled through the body of the shaft through the shaft body with threaded sections in which counterclips are installed.