SU1740835A1 - Шатунно-поршнева группа поршневой машины - Google Patents

Abstract

Устройство содержит установленные в поршне опоры 23 из закаленной стали, а на конце шатуна 10 установлен с возможностью качени  по опоре наконечник 22 с двум  торцовыми поверхност ми, одна из которых сопр жена с опорой 23, а друга  выполнена сферической и сопр жена с завернутым в гнезде поршн  крепежным элементом 24 через упругую кольцевую шайбу 25. Длина наконечника меньше радиуса г сферической поверхности, сопр женной с крепежным элементом. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к поршневым машинам и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах.

Известна шатунно-поршневая группа поршневой машины, содержащая поршень с опорной поверхностью, шатун, на конце которого установлен наконечник с двумя торцовыми поверхностями, одна из которых сопряжена с опорной поверхностью поршня, а другая выполнена сферической и сопряжена с завернутым в гнезде поршня крепежным элементом.

Однако известное устройство имеет низкую надежность вследствие трения скольжения. Кроме того, в известном устройстве наконечник шатуна имеет большие габариты и массу.

Цель изобретения - повышение надежности и снижение потерь на трение.

Поставленная цель достигается тем, что в шатунно-поршневой группе поршневой машины, содержащей поршень с опорной поверхностью, шатун, на конце которого установлен наконечник с двумя торцовыми поверхностями, одна из которых сопряжена с опорной поверхностью поршня, а другая выполнена сферической и сопряжена с завернутым в гнезде поршня крепежным элементом, опорная поверхность поршня и сопряженная с ней поверхность наконечника выполнены различной кривизны и сопряжены с возможностью качения, а длина наконечника меньше радиуса сферической поверхности, сопряженной с крепежным элементом.

Кроме того, между сферической поверхностью наконечника и крепежным элементом может быть установлена кольцевая шайба из упругого антифрикционного материала.

Опорная поверхность поршня или сопряженная с ней торцовая поверхность наконечника выполнена сферической. Опорная поверхность поршня или сопряженная с ней торцовая поверхность наконечника выполнена цилиндрической.

Нафиг. 1 изображена поршневая машина с предлагаемой шатунно-поршневой группой, осевой разрез (показана половина машины, левая ее часть симметрична относительно плоскости А правой части); на фиг. 2 - вариант выполнения шатунно-поршневой группы.

Машина содержит цилиндры 1 и 2, имеющие ребра 3 воздушного охлаждения, прикрытые дефлекторами 4. Цилиндры болтами 5 неподвижно закреплены в плитах 6 корпуса. Внутри цилиндров размещены поршни 7-9 (четвертый поршень за пределами чер тежа), которые штоками 10 шарнирно связаны посредством пальцев 11 с концами коромысел 12, которые на осях 13 с возможностью качания установлены в кронштейнах 14 неподвижно соединенных с корпусом. В подшипниках 15 коромысел с возможностью поворота расположены пальцы 16, жестко соединенные (запрессованные) с качающейся шайбой 17, которая посредством подшипников 18 установлена на косом кривошипе 19 силового вала. Снаружи поршней имеются рессиверы 20 в виде кольцевых полостей, сообщенных с патрубками подачи сжатого воздуха и с впускными окнами 21, на противоположных концах цилиндров аналогично выполнены выпускные окна·, соединенные с выпускным трактом.

На головках шатунов 10 посредством, например, резьбового соединения закреплены наконечники 22, сопряженные с опорой (опорной поверхностью 23, неподвижно установленной в поршне). С тыльной стороны наконечник имеет сферическую поверхность с радиусом г, образующую уступ, подвижно сопряженный со сферической поверхностью крепежного элемента, гайки 24. завернутой в гнезде поршня, причем затяжка гайки обеспечивает осевой люфт наконечника относительно поршня 0,1-0,2 мм. Опора 23 и наконечник 22 соприкасаются поверхностями, по меньшей мере одна из которых(поверхность наконечника на фиг. 1 или поверхность опоры нафиг. 2) выполнена выпуклой, например сферической, с радиусом R, а другая (поверхность опоры на фиг. 1 или поверхность наконечника на фиг. 2)плоскрй или выпуклой (например, возможно исполнение опорной поверхности наконечника на фиг. 2 сферической формы с центром радиуса сферы, расположенным на оси пальца 11). Возможно исполнение выпуклой поверхности наконечника цилиндрической формы. Опора и наконечник выполнены из высокопрочного и твердого материала, например из закаленной подшипниковой стали ШХ 15. Радиус R выбирается из условия обеспечения допустимых контактных напряжений при максимальных нагрузках в шарнирном сопряжении. При значительных углах качания штока и больших диаметрах цилиндров, а также в шарнирах с нагрузками, меняющими знак при возвратном ходе поршня (четырехтактные двигатели), целесообразен вариант конструкции, изображенный на фиг. 2 и характеризующийся наличием между наконечником и гайкой кольцевой шайбы 25, выполненной, например, в виде тарельчатой пружины из твердой бронзы. Усилие предварительной затяжки пружины гайкой 24 реализуется больше усилия на штоке при обратном ходе поршня четырехтактного двигателя (или компрессора, насоса). Между наружным диаметром шайбы 25 и внутренней стенкой гайки 24 обеспечен зазор. Таким образом, шайба установлена с возможностью перемещения (скольжения) по внутреннему уступу гайки.

Центр радиуса г расположен на оси наконечника вне его объема, т. е. или на поверхности, или на расстоянии h от нее. Оптимальное значение h, которому соответствует минимальное перемещение шайбы 25 по уступу гайки 24, может быть определено из равенства:

sin а_________ cos (а - arctg-~^~ ) .

__πα

180. cos arctg -^-) где a - угол между осью штока и осью цилиндра.

Полость 26 заполняется консистентной смазкой.

При работе двигателя в положении поршня 9 в цилиндре 2 впускные окна 21 открыты. Через рессивер 20 осуществляется прямоточно-вихревая продувка рабочей камеры цилиндра.. Затем при встречном движении поршней осуществляется сжатие воздушного заряда, впрыск топлива через форсунку 27, сгорание смеси, расширение продуктов сгорания и рабочий ход поршня 7. Усилие на поршне через опору 23 и наконечник 22 передается штоком. 10 через палец 11 коромыслу 12 и через подшипники 15 и пальцы 16 - шайбе 17, совершающей качательное движение на косом кривошипе 19. Одновременно качательное движение коромысла на осях 13 в кронштейнах 14 обеспечивает возвратное движение поршня 9 и сжатие в цилиндре 2. При движении поршней и качании коромысел штоки 10 совершают качательное движение с углами 45 а , при этом наконечники 22 перекатываются без скольжения по опорам 23. а кольцевые шайбы 25 смещаются на весьма малую величину в поперечном относительно оси гайки 24 направлении. Шайбы 25 выполня- 50 ют две основные функции - обеспечивают предварительный натяг, исключающий люфт в сопряжении при возвратном ходе поршня, и уплотняют полость 26, устраняя утечки смазки.

Таким образом, выполнение шатуннопоршневой группы, как описано выше, применительно к поршневой машине позволяет снизить потери на трение, уменьшить момент трения в шарнире и, соответственно, снизить боковые силы в сопряжении поршень - цилиндры и потери на трение этой пары.

Снижение фрикционных потерь снижает теплонапряженность цилиндро-поршневой группы и потери на подачу охлаждающего воздуха. Кроме того, обеспечен медленный поворот поршня в цилиндре под действием вихревой продувки, благодаря чему достигается равномерный износ поршня.

Claims (4)

1. Формула изобретения

   1. Шатунно-поршневаятруппа, поршневой машины, содержащая.поршень с опорной поверхностью., шатун, на конце которого установлен наконечник с двумя торцовыми поверхностями, одна из которых сопряжена с опорной поверхностью поршня, а другая выполнена сферической и сопряжена с завернутым в гнезде поршня крепежным элементом отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и снижения потерь на трение, опорная поверхность поршня и сопряженная с ней поверхность наконечника выполнены различной кривизны и сопряжены с возможностью качения, адлина наконечника меньше радиуса сферической поверхности, сопряженной с крепежным элементом.
2. 2. Группа по п. /отличающаяся тем, что между сферической поверхностью наконечника и крепежным элементом установлена кольцевая шайба из упругого антифрикционного материала..
3. 3. Группа по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что опорная поверхность поршня или сопряженная с ней торцовая поверхность наконечника выполнена сферической.
4. 4. Группа по п. 3. отличающаяся тем, что опорная поверхность поршня или сопряженная с ней торцовая поверхность наконечника выполнена цилиндрической.

   ψι/г 1