Кривошипно-шатунний механізм

Реферат: Винахід належить до механізмів, що застосовуються як у промислових, так і в побутових вузлах, де необхідно перетворення поступального руху в обертальний у прямому та зворотному напрямках, переважно у двигунах внутрішнього згоряння. Кривошипно-шатунний механізм включає колінчастий вал, шатун, поршень, два співвісні поршневі пальці та розміщену між останніми опорну вставку. Поршневі пальці та опорна вставка звернені один до одної, відповідно, своїми конічними торцевими поверхнями з утворенням просторів, в яких розміщені тіла кочення, причому пальці встановлені з можливістю переміщення та фіксації в осьовому напрямку. Винахід дозволяє зменшити динамічне навантаження ланок кривошипно-шатунного механізму у зв'язку з усуненням можливості перекосу, підвищити надійність, довговічність та плавність ходу. UA 104009 C2 (12) UA 104009 C2 UA 104009 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Кривошипно-шатунний механізм Винахід належить до механізмів, що застосовуються як у промислових, так і в побутових вузлах, де необхідне перетворення поступального руху в обертальний у прямому та зворотному напрямках, переважно у двигунах внутрішнього згоряння. Відомий кривошипно-шатунний механізм, який містить поршень, опорний елемент, пов'язаний з шатуном за допомогою поршневого пальця (Патент RU 2035603 C1; F02B 75/32, F02B 75/18). Така конструкція має істотний недолік. У зв'язку з конструктивними особливостями вектор сили, який діє вздовж осі поршня в момент займання горючої суміші, спрямований по прямій, яка складає з поздовжньою віссю шатуна кут близько 3-9°, що знижує коефіцієнт корисної дії двигуна внутрішнього згорання. Крім того, в традиційному кривошипно-шатунному механізмі в трьох зчленуваннях передбачено застосування підшипників кочення і ковзання. Таке технічне рішення ускладнює процес виготовлення та експлуатації кривошипно-шатунного механізму, оскільки вимагає високої точності виробничого обладнання при виготовленні деталей вузла. Найбільш близьким технічним рішенням є кривошипно-шатунний механізм, який містить поршень, опорний елемент, пов'язаний з шатуном за допомогою поршневого пальця (Патент Великобританії N 1043021, кл. F16J 1/16, опубл. 1965), при цьому, шатун встановлений на центральному циліндричному поясі пальця. Недоліками аналога є мала надійність, тому, що необхідна висока точність виготовлення, постійно існує можливість виникнення перекосів під час точково-лінійної передачі енергії в поршневому пальці у момент робочого ходу, відносно високі масо-габаритні показники, потрібно підвищення надійності, довговічності, простоти виготовлення та збірки механізму. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення кривошипно-шатунного механізму, в якому шляхом введення нових елементів та їх розташування досягається саморегуляція системи в результаті можливості перерозподілу реактивних навантажень на опорну вставку, та самовизначення тіл кочення, виключення перекосів, прийом передачі енергії в момент робочого ходу, за рахунок цього простота виготовлення, збірки, надійності, довговічності. Поставлена задача досягається тим, що у відомому кривошипно-шатунному механізмі, який має колінчастий вал, поршень, шатун, відрізняється тим, що встановлено додаткові співвісні пальці, звернені до опорної вставки конічними торцевими поверхнями (одна до одної), з утворенням просторів, в яких розміщені введені тіла кочення, а другі кінці пальців мають отвори, і закріплені з можливістю переміщення їх в осьовому напрямку та фіксації у заданому положенні. Суть винаходу пояснюється кресленням, на якому зображено пропонований механізм в поперечному розрізі, що містить поршень 1, пов'язаний з шатуном 2 за допомогою введених пальців 5 і тіл кочення 4. Шатун 2 орієнтується щодо колінчастого вала 9 за допомогою тіл кочення 4. Ступінь пристосування визначається зазором між тілом кочення, опорною вставкою 6 і введеним пальцем 5, за рахунок осьового переміщення і фіксації в заданому положенні за допомогою стопорних кілець 7. Відбувається саморегуляція системи в результаті перерозподілу реактивних навантажень за рахунок самовизначення тіл кочення 4 в просторі, створеному конічними торцевими поверхнями введених пальців 5 і опорної вставки 6. Другі кінці введених пальців 5 виконані у вигляді співвісних з опорною вставкою 6 циліндрів, мають різьбову зовнішню поверхню, конічну поверхню з боку тіл кочення 4 і з отвором для можливості осьового переміщення з іншого боку. Шатун 2 з'єднується з колінчастим валом 9 через підшипник 8. Пристрій працює наступним чином. Під час робочого процесу відбувається виділення енергії внаслідок згоряння займистої суміші. Це викликає поступальний рух поршня 1. Завдяки шатуну 2 поступальний рух перетворюється в обертальний рух колінчастого валу 9. Підшипник 8 зменшує втрати енергії, яка передається від шатуна 2 колінчастому валу 9. Опорна вставка 6, введенні пальці 5 та розташовані між ними тіла кочення 4 утворюють підшипник кочення, який зменшує втрати енергії, яка передається від поршня 1 шатуну 2. Ступінь пристосування визначається величиною зазору між тілом кочення 4, опорною вставкою 6 і пальцем 5. Фактично відбувається постійна кільцева передача енергії в роз'ємному елементі з тілами кочення у момент робочого ходу. У порівнянні з аналогами, де виникають перекоси поршня по відношенню до пальців, виключено нестабільність робочого процесу за рахунок точково-лінійної передачі енергії, що є перевагою. Виконання опорної вставки 6 максимально можливого діаметра дозволяє зменшити ширину головки шатуна 2 і значно поліпшити умови роботи кривошипно-шатунного механізму за рахунок виключення дії на нього згинаючих навантажень, які виникають в процесі виготовлення і складання системи. 1 UA 104009 C2 Таким чином, технічне рішення може бути використане у двигунах внутрішнього згоряння а також у компресорах і т. п, забезпечуючи стабільність режиму роботи за рахунок саморегуляції, надійності та довговічності механізму, що експлуатується при одночасному спрощенні виготовлення та збірки. 5 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 Кривошипно-шатунний механізм, що включає колінчастий вал, шатун, поршень та поршневий палець, який відрізняється тим, що містить додатковий співвісний поршневий палець та опорну вставку, розміщену між поршневими пальцями, при цьому поршневі пальці та опорна вставка звернені один до одної, відповідно, своїми конічними торцевими поверхнями з утворенням просторів, в яких розміщені тіла кочення, причому поршневі пальці встановлені з можливістю переміщення та фіксації в осьовому напрямку. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2