RU2791344C1 - Composite crankshaft (options) - Google Patents

Composite crankshaft (options) Download PDF

Info

Publication number
RU2791344C1
RU2791344C1 RU2022132560A RU2022132560A RU2791344C1 RU 2791344 C1 RU2791344 C1 RU 2791344C1 RU 2022132560 A RU2022132560 A RU 2022132560A RU 2022132560 A RU2022132560 A RU 2022132560A RU 2791344 C1 RU2791344 C1 RU 2791344C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
crankshaft
knee
crank
composite
link
Prior art date
Application number
RU2022132560A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Васильевич Пономаренко
Дмитрий Владимирович Истратов
Original Assignee
Акционерное общество "Красный гидропресс"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Красный гидропресс" filed Critical Акционерное общество "Красный гидропресс"
Application granted granted Critical
Publication of RU2791344C1 publication Critical patent/RU2791344C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of mechanical engineering, in particular to composite crankshafts. The composite crankshaft according to the first version contains a drive link, a connecting crank and a main journal of the last link of the crankshaft. The drive link of the crankshaft is made in a single piece in the form of a knee. The knee consists of a main journal, a crank and a crankpin. The crankpin is connected by means of clamps, a key and fasteners holding the fasteners of the crankshaft links to be fixed. The main journal of the last link of the crankshaft is made as a single part in the form of a half-knee, consisting of a pin with a crank. The knee and the half-knee are provided with protrusions and grooves for connection to each other. Composite crankshaft according to the second version contains the main journal of the last link of the crankshaft, which is the output shaft. The crankshaft is made of identical composite links, which are a single part made in the form of a half-knee. A half-knee comprises a main journal with a crank. Each half-knee and the output shaft are provided with protrusions and grooves for connection to each other.
EFFECT: reduction in the mass of the shaft is achieved.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к составным коленчатым валам, преимущественно для буровых насосов и двигателей внутреннего сгорания.The invention relates to mechanical engineering, namely to composite crankshafts, mainly for drilling pumps and internal combustion engines.

Заявляемое техническое решение может быть использовано в механизмах, преобразующих вращательное движение в обратно-поступательное. The proposed technical solution can be used in mechanisms that convert rotational motion into reciprocating.

Из уровня техники известен составной коленчатый вал (патент РФ
№ 2095647, МПК F16C 3/12), содержащий щеки, по меньшей мере, одну шатунную и коренную шейки, соединенные со щеками, и устройство фиксирования шеек от проворота относительно щек. Причем шейки соединяются со щеками при помощи запрессованных в торцовые отверстия щек пальцев, либо при помощи фланцевого соединения, а устройство фиксирования выполнено в виде по меньшей мере одного цилиндрического выступа, расположенного на торцевой поверхности шейки эксцентрично ее продольной оси и установленного свободно в посадочном отверстии щеки.
From the prior art, a composite crankshaft is known (RF patent
No. 2095647, IPC F16C 3/12), containing cheeks, at least one connecting rod and main journals connected to the cheeks, and a device for fixing the necks from rotation relative to the cheeks. Moreover, the necks are connected to the cheeks by means of fingers pressed into the end holes of the cheeks, or by means of a flange connection, and the fixing device is made in the form of at least one cylindrical protrusion located on the end surface of the neck eccentrically to its longitudinal axis and installed freely in the landing hole of the cheek.

Недостатками указанного составного коленчатого вала являются его увеличенные осевые габариты и масса, а также недостаточные жесткость и долговечность вала. The disadvantages of the specified composite crankshaft are its increased axial dimensions and weight, as well as insufficient rigidity and durability of the shaft.

Известен составной коленчатый вал (патент РФ № 2588322,
МПК F16C 3/12), выбранный в качестве прототипа, содержащий щеки и по меньшей мере одну шатунную и две коренные шейки, каждая щека выполнена в виде шатунной и коренной крышек, скрепленных с двумя стойками, и имеет сквозное посадочное отверстие, в котором установлены соединенные между собой шатунная и коренная шейки, а также четыре полукольца, фиксирующие шейки от осевого перемещения, при этом шатунная и коренная шейки объединены с соответствующими шатунной и коренной крышками при помощи шпонок, выполняющих одновременно функцию передачи валу крутящего момента и функцию фиксации шеек от проворота относительно щек, причем шейки дополнительно снабжены выступами и пазами для соединения их между собой с образованием коленчатого вала.
Known composite crankshaft (RF patent No. 2588322,
IPC F16C 3/12), selected as a prototype, containing cheeks and at least one connecting rod and two main journals, each cheek is made in the form of a connecting rod and main caps fastened to two racks, and has a through mounting hole in which the connected between themselves, the connecting rod and main journals, as well as four half rings, fixing the necks from axial movement, while the connecting rod and main journals are combined with the corresponding connecting rod and main journals by means of keys, which simultaneously perform the function of transmitting torque to the shaft and the function of fixing the necks from turning relative to the cheeks , and the necks are additionally provided with protrusions and grooves for connecting them to each other to form a crankshaft.

Недостатками указанного составного коленчатого вала являются сложная конструкция с большой номенклатурой оригинальных деталей, за счет этого – низкая ремонтопригодность, а также недостаточная жесткость и долговечность вала.The disadvantages of this composite crankshaft are a complex design with a large range of original parts, due to this - low maintainability, as well as insufficient rigidity and durability of the shaft.

Техническим результатом заявляемого изобретения является снижение массы вала, повышение технологичности, ремонтопригодности и долговечности путем уменьшения количества входящих в его состав деталей и увеличения его жесткости.The technical result of the claimed invention is to reduce the weight of the shaft, improve manufacturability, maintainability and durability by reducing the number of parts included in its composition and increasing its rigidity.

Технический результат достигается особенностями конструкции составного коленчатого вала, приводное звено которого выполнено единой деталью в виде колена, состоящего из коренного пальца, кривошипа и шатунного пальца. Приводное звено соединено посредством хомутов с установленными между ними проставками, шпонки, установленной в сквозное посадочное отверстие, и удерживающих закрепляемые пальцы звеньев коленчатого вала крепежных элементов, установленных взаимно перпендикулярно как относительно друг друга, так и относительно оси вала, с коренным пальцем последнего звена коленчатого вала, который выполнен единой деталью в виде полуколена, состоящего из пальца с кривошипом. При этом колено и полуколено дополнительно снабжены выступами и пазами для соединения их между собой с образованием коленчатого вала. The technical result is achieved by the design features of the composite crankshaft, the drive link of which is made as a single part in the form of a knee, consisting of a root pin, a crank and a connecting rod. The drive link is connected by means of clamps with spacers installed between them, a key installed in a through bore, and fasteners holding the fasteners of the crankshaft links to be fixed, installed mutually perpendicular both relative to each other and relative to the axis of the shaft, with the root pin of the last link of the crankshaft , which is made as a single part in the form of a half-knee, consisting of a finger with a crank. In this case, the knee and half-knee are additionally provided with protrusions and grooves for connecting them to each other to form a crankshaft.

Для изготовления заявленного коленчатого вала и его монтажа не требуется высокоточное оборудование, а для его обслуживания и ремонта не требуется высокая квалификация персонала.For the manufacture of the claimed crankshaft and its installation does not require high-precision equipment, and for its maintenance and repair does not require highly qualified personnel.

Заявляемое техническое решение поясняется нижеследующим описанием и чертежами, на которых изображено:The claimed technical solution is illustrated by the following description and drawings, which show:

Фиг.1 – Трехзвенный составной коленчатый вал, построенный из колен; Fig.1 - Three-link composite crankshaft, built of knees;

Фиг.2 – Сечение А-А;Fig.2 - Section A-A;

Фиг.3 – Сечение Б-Б;Fig.3 - Section B-B;

Фиг.4 – Сечение В-В;Fig.4 - Section B-B;

Фиг.5 – Трехзвенный составной коленчатый вал, построенный из полуколен;Fig.5 - Three-link composite crankshaft, built from semi-knees;

Фиг.6 – Сечение Г-Г.Fig.6 - Section G-G.

Предлагается два варианта исполнения составного коленчатого вала.There are two versions of the composite crankshaft.

В первом варианте исполнения составной коленчатый вал
(см. Фиг. 1) может состоять, по меньшей мере, из трех колен 1 и одного полуколена 2, соединенных посредством двух кривошипов (Фиг. 3), состоящих каждый из двух хомутов 3 и двух проставок 4, стягивающего призонного болта 5, двух призматических шпонок 6, а также крепежных элементов 7. На пальцах звеньев коленчатого вала установлены подшипники 8.
In the first embodiment, the composite crankshaft
(see Fig. 1) may consist of at least three elbows 1 and one half-elbow 2, connected by means of two cranks (Fig. 3), each consisting of two clamps 3 and two spacers 4, tightening fitting bolt 5, two prismatic keys 6, as well as fasteners 7. Bearings 8 are installed on the fingers of the crankshaft links.

Во втором варианте исполнения составной коленчатый вал
(см. Фиг. 5) может состоять, по меньшей мере, из двух полуколен 2 и одного выходного вала 9.
In the second embodiment, the composite crankshaft
(see Fig. 5) may consist of at least two semi-elbows 2 and one output shaft 9.

Приводное звено коленчатого вала представляет собой колено 1, содержащее коренной палец, шатунный палец и кривошип, изготовленные из одного материала и представляющие собой единую деталь. Такая конструкция позволяет уменьшить количество применяемых в коленчатом валу самостоятельных оригинальных деталей в сравнении с прототипом.The drive link of the crankshaft is a knee 1 containing a root pin, a connecting rod pin and a crank, made of the same material and representing a single piece. This design allows to reduce the number of independent original parts used in the crankshaft in comparison with the prototype.

Полуколено 2 или палец коренной последнего звена коленчатого вала представляет собой цилиндрический палец, изготовленный совместно с кривошипом, в который входит хомут 3. С помощью хомута 3 закрепляется шатунный палец звена коленчатого вала – колена 1. Преимущество данного предложения заключается в отсутствии лишнего соединения, что позволяет повысить жесткость коленчатого вала.The half-knee 2 or the crankshaft main link pin is a cylindrical pin made together with the crank, which includes the clamp 3. With the help of the clamp 3, the connecting rod pin of the crankshaft link - the knee 1 is fixed. The advantage of this proposal is the absence of an extra connection, which allows increase the rigidity of the crankshaft.

Соединительный кривошип коленчатого вала (см. Фиг. 3) отличается от прототипа отсутствием четырех полукруглых шпонок, а для равномерного закрепления применен один фиксирующий болт – стягивающий призонный болт 5, являющийся одновременно и цилиндрической шпонкой, удерживающей в соосности закрепляемые пальцы звеньев коленчатых валов. Так, в предложенной конструкции кривошипа закрепление пальцев звеньев коленчатых валов (Фиг. 1) выполняется в двух противоположных направлениях с помощью крепежных элементов 7, что повышает степень закрепления пальцев и увеличивает жесткость коленчатого вала.The connecting crank of the crankshaft (see Fig. 3) differs from the prototype in the absence of four semicircular keys, and for uniform fixing, one fixing bolt is used - a tightening fitting bolt 5, which is also a cylindrical key that holds the fixed fingers of the crankshaft links in alignment. So, in the proposed design of the crank, the fastening of the fingers of the crankshaft links (Fig. 1) is carried out in two opposite directions with the help of fasteners 7, which increases the degree of fastening of the fingers and increases the rigidity of the crankshaft.

Предлагаемое техническое решение отличается от прототипа отсутствием сил, которые перекашивают резьбовые отверстия в стойках
(см. Фиг. 2 к патенту № RU 2588322 C1), и меньшим количеством оригинальных деталей.
The proposed solution differs from the prototype in the absence of forces that distort the threaded holes in the racks.
(see Fig. 2 to patent No. RU 2588322 C1), and fewer original parts.

Например, однозвенный коленчатый вал состоит из одного колена 1, одного полуколена 2, одного хомута 3, фиксирующего крепежного элемента - призонного болта 5 (стандартные изделия не указаны).For example, a single-link crankshaft consists of one elbow 1, one half-elbow 2, one clamp 3, a fixing fastener - a fitting bolt 5 (standard products are not indicated).

Кривошип вышеуказанного коленчатого вала, в отличие от прототипа, не имеет четырех полуколец (см. Фиг.2 к патенту № RU 2588322C1), выполняющих роль кольцевых шпонок, а предлагаемый призонный болт 5 устраняет перекос осей крепежа хомутов 3 и одновременно является цилиндрической шпонкой, предотвращающей осевые перемещения соединяемых звеньев коленчатого вала.The crank of the above crankshaft, in contrast to the prototype, does not have four semi-rings (see Fig.2 to patent No. RU 2588322C1), which act as annular keys, and the proposed fitting bolt 5 eliminates the misalignment of the axes of the fasteners of the clamps 3 and at the same time is a cylindrical key that prevents axial movements of the connected links of the crankshaft.

Комплект деталей для построения составного коленчатого вала набирается в зависимости от количества шатунных пальцев. A set of parts for building a composite crankshaft is recruited depending on the number of connecting rod pins.

При сборке однозвенного коленчатого вала приводной коренной палец звена (колена 1) необходимо разместить на одной оси с коренным пальцем полуколена 2. При этом необходимо совместить шпоночные пазы со шпонкой 6 в хомуте 3 и шатунном пальце звена (колена 1) и зафиксировать призонным болтом 5 и крепежными элементами 7. Сборку можно выполнять с уже установленными подшипниками 8 на пальцы как в технологическом приспособлении, так и на месте монтажа механизма.When assembling a single-link crankshaft, the drive root of the link (knee 1) must be placed on the same axis as the root pin of the half-elbow 2. In this case, it is necessary to align the keyways with the key 6 in the clamp 3 and the connecting rod pin of the link (knee 1) and fix it with a fitting bolt 5 and fasteners 7. Assembly can be performed with bearings 8 already installed on the fingers both in the technological device and at the place of installation of the mechanism.

При сборке многозвенного коленчатого вала (см. Фиг. 1), например, трехзвенного, необходимо коренные пальцы приводных звеньев (коленей 1) в количестве трех штук выставить соосно с пальцем коренным последнего звена (полуколена 2), совмещая при этом шлицы на коренных пальцах. Шатунные пальцы приводных звеньев и коренные пальцы следующего приводного звена соединить с помощью соединительного кривошипа (см. Фиг. 3), выставив шатунные и коренные пальцы в соответствующие отверстия в кривошипах, и, затянув крепеж на хомутах 3, зафиксировать призонным болтом 5.When assembling a multi-link crankshaft (see Fig. 1), for example, a three-link one, it is necessary to set the main pins of the drive links (elbows 1) in the amount of three pieces coaxially with the main pin of the last link (half-elbow 2), while aligning the splines on the main pins. Connect the connecting rod pins of the drive links and the root pins of the next drive link using a connecting crank (see Fig. 3), putting the connecting rod and main pins into the corresponding holes in the cranks, and, tightening the fasteners on the clamps 3, fix with a fitting bolt 5.

В качестве второго варианта (см. Фиг. 5) предлагается исполнение составного коленчатого вала, состоящего из полуколен 2, соединенных между собой последовательно без использования проставок 4 между хомутами 3. Соединение каждого последующего полуколена 2 с предыдущим полуколеном 2 производится при помощи шпонки 6 и хомута 3. Таким образом, существенно уменьшается количество деталей (исключаются как проставки 4 и два хомута 3, так и половина крепежных элементов для крепления хомутов 3), что обеспечивает большую жесткость конструкции и точность сборки.As a second option (see Fig. 5), it is proposed to perform a composite crankshaft, consisting of semi-elbows 2 connected to each other in series without using spacers 4 between clamps 3. Each subsequent semi-elbow 2 is connected to the previous semi-elbow 2 using a key 6 and a clamp 3. Thus, the number of parts is significantly reduced (both spacers 4 and two clamps 3, as well as half of the fasteners for fastening the clamps 3 are excluded), which ensures greater structural rigidity and assembly accuracy.

Claims (2)

1. Составной коленчатый вал, содержащий приводное звено, соединительный кривошип, и коренной палец последнего звена коленчатого вала, отличающийся тем, что приводное звено коленчатого вала выполнено единой деталью в виде колена, состоящего из коренного пальца, кривошипа и шатунного пальца, соединенного посредством хомутов с установленными между ними проставками, шпонки, установленной в сквозное посадочное отверстие, и удерживающих закрепляемые пальцы звеньев коленчатого вала крепежных элементов, установленных взаимно перпендикулярно как относительно друг друга, так и относительно оси вала, с коренным пальцем последнего звена коленчатого вала, который выполнен единой деталью в виде полуколена, состоящего из пальца с кривошипом, причем колено и полуколено дополнительно снабжены выступами и пазами для соединения их между собой с образованием коленчатого вала.1. A composite crankshaft containing a drive link, a connecting crank, and a root pin of the last link of the crankshaft, characterized in that the drive link of the crankshaft is made as a single piece in the form of a knee, consisting of a main pin, a crank and a connecting rod connected by means of clamps with spacers installed between them, a key installed in a through bore, and fasteners holding fastened fingers of the crankshaft links, installed mutually perpendicular both relative to each other and relative to the axis of the shaft, with the root pin of the last link of the crankshaft, which is made as a single piece in in the form of a half-knee, consisting of a finger with a crank, and the knee and half-knee are additionally provided with protrusions and grooves for connecting them together to form a crankshaft. 2. Составной коленчатый вал, содержащий приводное звено, соединительный кривошип и коренной палец последнего звена коленчатого вала, являющегося выходным валом, отличающийся тем, что коленчатый вал выполнен из идентичных составных звеньев, представляющих собой единую деталь в виде полуколена, состоящего из коренного пальца с кривошипом, соединенного посредством хомута, шпонки, установленной в сквозное посадочное отверстие, и удерживающих закрепляемые пальцы звеньев коленчатого вала крепежных элементов, установленных взаимно перпендикулярно как относительно друг друга, так и относительно оси вала, с выходным валом, причем каждое полуколено и выходной вал дополнительно снабжены выступами и пазами для соединения их между собой с образованием коленчатого вала.2. A composite crankshaft containing a drive link, a connecting crank and a root pin of the last link of the crankshaft, which is the output shaft, characterized in that the crankshaft is made of identical composite links, which are a single part in the form of a half-elbow, consisting of a root pin with a crank , connected by a clamp, a key installed in a through bore, and fasteners holding fastened fingers of the crankshaft links, installed mutually perpendicular both relative to each other and relative to the axis of the shaft, with the output shaft, each half-elbow and the output shaft are additionally provided with protrusions and grooves for connecting them together to form a crankshaft.
RU2022132560A 2022-12-13 Composite crankshaft (options) RU2791344C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2791344C1 true RU2791344C1 (en) 2023-03-07

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2718203A1 (en) * 1994-04-01 1995-10-06 Chatelain Michel Crankshaft in several assembled elements.
RU2095647C1 (en) * 1992-03-19 1997-11-10 Геня Те Combined crankshaft and method of manufacturing same
RU2128791C1 (en) * 1996-04-01 1999-04-10 Гроздов Борис Николаевич Split crankshaft
RU2588322C1 (en) * 2015-05-19 2016-06-27 Попов Владимир Алексеевич Composite crankshaft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2095647C1 (en) * 1992-03-19 1997-11-10 Геня Те Combined crankshaft and method of manufacturing same
FR2718203A1 (en) * 1994-04-01 1995-10-06 Chatelain Michel Crankshaft in several assembled elements.
RU2128791C1 (en) * 1996-04-01 1999-04-10 Гроздов Борис Николаевич Split crankshaft
RU2588322C1 (en) * 2015-05-19 2016-06-27 Попов Владимир Алексеевич Composite crankshaft

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5067456A (en) Hypocycloid engine
US5207120A (en) Assembled crankshaft
US5782213A (en) Internal combustion engine
EP0453249B1 (en) Barrel-type internal combustion engine
US8267055B2 (en) Variable compression ratio engine
US6779494B1 (en) Balanced barrel-cam internal-combustion engine
US5894763A (en) Flywheel and crank apparatus
AU2007209223A1 (en) Crankshaft for a variable compression ratio engine
RU2791344C1 (en) Composite crankshaft (options)
EP2021584A2 (en) Internal combustion engine
EP0530890B1 (en) Shaft assembly and method of assembly
US5133314A (en) Linkage arms for minimizing piston wobble
US10851877B2 (en) Power delivery devices for reciprocating engines, pumps, and compressors, and related systems and methods
US6196181B1 (en) Compact internal combustion engine
WO2002059503A1 (en) A device for converting a rectilinear reciprocating motion into a rotational motion
US20020017264A1 (en) Compact internal combustion engine
RU2588322C1 (en) Composite crankshaft
JP3390171B2 (en) Crankshaft for two-stroke engine and use thereof
US9803685B2 (en) Crankshaft
RU2025583C1 (en) Composed crank shaft
US2308492A (en) Motion conversion mechanism
RU2006627C1 (en) Crankless internal combustion engine
RU2378514C1 (en) Crank-and-rocker piston machine
RU2719738C1 (en) Composite crankshaft
JPH0252099B2 (en)