Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания и способ его сборки

 

Изобретение относится к машиностроению . Цель изобретения - повышение надежности и долговечности за счет обеспечения узла бесстыковой беговой дорожкой для тел качения, а также повышение технологичности сборки. В шатунно-кривошипном узле обойма для роликов (Р) 16, контактирующих с шатунной шейкой 1, выполнена в виде спиральной цилиндрической пружины (П) 15 с поперечным сечением витков в виде прямоугольника. Шатун имеет разъем в плоскости, перпендикулярной оси кривошипной головки. Составные части кривошипной головки выполнены с буртами (Б) 20, расположенными на торцовых частях. П 15 расположена на шейке 1 с возможностью контактирования ее крайних витков с Б 20. При сборке узла сначала на шейку 1 устанавливают разъемный сепаратор 17 и заполняют его Р 16. Охватывая концевым

(19} (1(}

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl}s F 16 С 7/02, 9/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.

7

Ю

/У

1 (21) 4776141/27 (22) 29 12.89 (46) 29.02.92. Бюл, М 8 (71) Ставропольский политехнический инс-. .титут (72) Н,И. Бородастов (53) 621.432.232 (088,8) (56) Патент Швейцарии

ЬЬ 565327, кл. F 16 С 9/04, 1975. (54) ШАТУННО-КРИВОШИПНЫИ УЗЕЛ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ И

СПОСОБ ЕГО СБОРКИ (57) Изобретение относится к машинострое нйю. Цель изобретения — повышение .надежное ги и долговечности за счет обеспечения узла бесстыковой беговой дорожкой для тел качения, а также повышение технологичности сборки. В шатунно-кривошипном узле обойма для роликов {P) 16, контактирующих с шатунной шейкой 1, выполнена в виде спиральной цилиндрической пружины (П) 15 с поперечным сечением витков в виде прямоугольника. Шатун имеет разъем в плоскости, перпендикулярной оси кривошипной головки. Составные части кривошипной головки выполнены с буртами (Б) 20, расположенными на торцовых частях.

П 15 расположена на шейке 1 с возможностью контактирования ее крайних витков с

Б 20. При сборке узла сначала на шейку 1 устанавливают разъемный сепаратор 17 и заполняют его P 16. Охватывая концевым

1716209 витком щеку 3 и шейку 1, пружину 15 вращением размещают на шейке 1 с ранее установленными на ней роликами, после чего на шейку 1 устанавливают части шатуна и стяИзобретение относится к машиностроению, а более конкретно к кривошипно-шатунным механизмам двигателей внутреннего сгорания различного назначения.

Известны шатунно-кривошипные узлы .(ШКУ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС), состоящие из коленчатого вала с шатунными и коренными шейками и расположенными между ними щеками, шатуна с кривошипной головкой и тел качения, выполненных в виде роликов и заполняющих .промежуток между шатунной шейкой и кривошипной головкой шатуна, .

Однако вследствие ограниченности размеров элементов коленчатого вала, обусловленный условием прохождения их через нераэъемную кривошипную головку шатуна, коленчатый вал не имеет достаточной прочности и жесткости.

Указанный недостаток устранен в ШКУ, имеющих разъемную кривошипную головку шатуна.

Известен шатунно-кривошипный узел, содержащий шатун с крышкой, отъемной от части кривошипной головки, крепежные элементы в виде болтов и гаек и обойму, размещенную в кривошипной головке.

Данный ШКУ имеет низкие надежность и долговечность вследствие того, что обой. ма разрезная и имеет стыки на беговых дорожках для тел качения.

Цель изобретения — повышение надежности и долговечности за счет обеспечения узла бесстыковой беговой дорожкой для тел качения, Указанная цель достигается тем, что в шатунно-кривошипном узле, состоящем из коленчатого вала с шатунными и коренными шейками и расположенными .между ними щеками, шатуна с крышкой, отьемной от части кривошипной головки, примыкающей к стержню, подшипника, тела качения, в котором выполнены в виде роликов, контактирующих с шатунной шейкой и заключенных в обойме, размещенной в кривошипной головке шатуна, и крепежных элементов в виде болтов и гаек, шатун выполнен разъемным е плоскости, перпендикулярной оси кривошипной головки, часть кривошипной головки, примыкающая к Стержню шатуна, и крышка въ. полнены с буртами, 5

5 гивают их болтами, Бесступенчатая беговая дорожка, образованная пружиной, обеспечивает плавность качения роликов. 2 с. и 4 з. и, ф-лы, 6 ил, расположенными на их торцовых частях с внешней стороны, и проушинами с отверстиями для размещения в них крепежных элементов для крепления частей крышки и примыкающих к стержню частей кривошипной головки, а обойма выполнена в виде спиральной цилиндрической пружины о поперечным сечением витков в виде прямоугольника, при этом пружина установлена с возможностью контактирования своими торцами с буртами.

Кроме того, внутренняя торцовая поверхность буртов выполнена спиральной с углом подъема витков равным углу подьема витков пружины, а выступ бурта, образованный в разрыве этой поверхности, размещен в плоскости разъема кривошипной головки и взаимодействует с торцом крайнего витка пружины.

Причем болт для крепления частей крышки и примыкающих к стержню шатуна частей кривошипной головки выполнены с коническим участком, расположенным на стержне со стороны резьбы.

Кроме того, пружина выполнена из стали, а кривошипно-шатунный узел снабжен разъемным сепаратором для размещения в нем роликов.

Согласно способу сборки шатунно-кривошипного узла цель изобретения состоит в повышении технологичности сборки, заключающейся в установке обоймы, размещении тел качения и частей шатуна на шатунной шейке и стягивании частей крепежными элементами.

Поставленная цель достигается тем, что перед установкой обоймы и размещением частей шатуна на шатунной шейке сепаратор устанавливают на шатунную шейку и заполняют его телами качения, затем, упруго деформируя один из крайних витков, охватывая им щеку коленчатого вала, вращением пружины размещают ее вокруг тел качения, а при размещении частей шатуна обеспечивают контактирование торца крайнего витка пружины с выступом бурта по поверхности, находящейся в.плоскости разъема кривошипной головки. Устранение в шатунном подшипнике стыков на беговой дорожке наружной обоймы, достигаемое в такой конструкции, исключает ударную нагрузку роликов и повышает надежность и

1716209 долговечность шатунно-кривошипного узла. Оригинальный способ сборки.обусловлен особенностью конструкции узла и обеспечивает повышение технологичности сборки.

На фиг. 1 показан шатунно-криношипный узел в сборе, разрез; на фиг..2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — ролик подшипника;. на фиг. 4- сепаратор; на фиг. 5 — шатун в сборе с обоймой; продольный разрез; на фиг, 6— схема способа сборки.

Шатунно-кривошипный узел (фиг. 1 и 2) содержит шатунные 1 и коренные 2 шейки, соединенные между собой щеками 3 и образующие коленчатый вал двигателя. Одинако-ые по конструкции части .4 шатуна разъемного в продольной плоскости соединяют поршневой палец 5 с шатунной шейкой 1. Крышка 6 шатуна выполнена отьемной от части 7 кривошипной головки, примыкающей к стержню 8 шатуна. В поясе разъема размещены крепежные элементы в виде шатунных болтов 9 с гайками 10, параллельных оси кривошипной головки, у каждого из которых цилиндрический стержень 11 взаимодействует с цилиндрическими отверстиями в проушинах 12 и 13, выполненных в части 7 и крышке 6 шатуна, а концевые участки 14 со стороны резьбы. . Головки болтов и гайки утоплены в крышки (фиг. 1) для уменьшения размеров кривошипной головки.

В кривошипной головке установлена между частями 6 и 7 частей 4 шатуна и с помощью крепежных элементов 9 и 10 зажата обойма 15 шатунного подшипника, охватывающая тела 16 вращения, выполненные в виде цилиндрических роли.ков. Сепаратор 17 (фиг. 3), выполненный в виде разрезного пружинящего вовнутрь кольца прямоугольного сечения и имеющий в замке отогнутые вовнутрь концы, взаимодействует с осями 18 роликов (фиг. 4) и стенками проточек, образующих эти оси.

Отогнутые концы сепаратора взаимодействуют со скольжением с осями примыкающих к замку роликов. Ролики 16 торцовыми поверхностями взаимодействуют с внутренними кольцевыми поверхностями 19 буртов 20, которыми снабжены крышки 6 и части 7 кривошипной головки на их торцовых частях с внешней стороны. Обойма.15 выполнена из стали в виде спиральной цйлиндрической пружины с поперечныи сечением витков в виде прямоугольника и установлена так, что контактирует своими торцами с буртами 20 по их внутренним торцовым поверхностям 21. Каждая из этих поверхностей выполнена спиральной с углом подъема спирали, равным углу подъема витков поужины. Сепаратор 17 (рис. 5). образованный в разрыве этой поверхности, 10 размещен в плоскости разъема кривошипной голонки и взаимодействует с торцом крайнего витка пружины. На поверхности шатунной шейки коленчатого вала в поясе размещения сепаратора имеется выходное отверстие канала для подвода смазочного масла к подшипнику.

Сборку шатунно-кривошипного узла п ро из водят в следующей посл еда вател ьности.

15 Начинают сборку на коленчатом вале, снятом с двигателя. Сепаратор 17 при раздвинутых в замке концах надевают на шатунную шейку 1, оттянув от шейки один из концов сепаратора, под него устанавливают

20 ролик 16, совмещая с сепаратором проточку над осью 18, Аналогично устанавливают все ролики, они удерживаются на шейке сепаратором, Далее устанавливают поверх роликов обойму 15 подшипника. Для этого

25 обойму в виде спиральной стальной пружины размещают (фиг. 6) над коренной шейкой

2 коленчатого вала, затем, упруго деформируя один из крайних витков и охватывая им щеку 3, вращением пружины размещают ее

30 вокруг тел 16 вращения подшипника. Одетая пружина сжата в осевом направлении и охватывает ролики с небольшим радиаль. ным натягом под действием значительных для стали сил собственной упругости.

25 Вследствие этого натяга концы крайних витков в проекции на плоскость витка не стыкуются, а немного (около 0,3 мм) перекрываются. Аналогично устанавливают на вал тела качения и обоймы других шатун30 ных подшипников, и вал устанавливают по месту в двигатель.

Далее при положении кривошипа в нижнем крайнем положении (фиг, 2) и поршней в цилиндрах двигателя одевают на

35 обойму 15 шатунного подшипника части 4 шатуна, Их сначала раздвигают на поршневом пальце 5. Этим достигается некоторое увеличение монтажной длины части кривошипной головки, прилежащей к стержню

40 шатуна. В этой части головки обойму 15 усTsHQBllNB3IoT в таком положении, чтобы KQH" цы крайних витков пружины были приблизительно в одной плоскости, совпадающей (при визуальной оценке) с кромкой

45 в разъеме кривошипной головки. Легкими ударами по частям 7 и стержням 8 части 4 шатуна сближаются между собой. Далее устанавливают части крышки шатуна 6, сопрягая проушины 13 с аналогичными

50 проушинами 12. Пропуская мимо щеки 3 болты 9, вставляют их в отверстия крайних проушин сначала конусными участками 14

55 стержней, а затем цилиндрическими частяMf1 1 1 fly, Воздействием ударов MOiloTKB 00 головкам болтон. Натяг, получаемый при переходе сопряжений с конических на цилиндрические участки болтов, обеспечивает плотность стыка элементов шатуна. Последующей затяжкой гаек 10 при периодическом постукивании по крышкам 6 части 4 стягива атся между собой. При этом благодаря оаненству углов подъема спирали поверхности 21 и витков пружины 15 достигается плотное и равномерное защемление обоймы между буртами 20. Взаимодействие концов стальной пру>кины с выступами 22 буртов 17 вызывает небольLU0A кРУГÎBGN СДBNI BNTKQB ПРУжины, "ITo обеспечивает сдвиг концов в одну плоскость, некоторое увеличение внутреннего ди„аметра пружины, устранение yfOMIIHyTof 0 ранее небольшого натяга и создание требуемого зазора между телами качения и обоймой. Прямоугольное сечение витков пружины обеспечивает уменьшение действия радиальных сил на нитки пружины и повышение ровности поверхностей.

Стопорение гаек 10 производят известными методами, Аналогично собирают другие шатунно-кривошипные узлы двигателя, Разборку производят в обратной последовательности, Работа шатунна-кривошипного узла происходит следующим образом.

Для охлаждения и смазки подшипника через канал в шейке 1 подают масло. Осевые смещения роликов синхронизируются сепаратором 17, взаимодействующим с осями 18 и краями проточек, образующих эти оси, и ограничиваются поверхностями 19 буртов 20.

Качение роликов происходит по бесстыковой беговой дорожке наружной обоймы 8, благодаря чему исключаются удары на стыках и отдаляются разрушения, характерные прототипу. В результате надежность и долговечность узла повышаются; шумы и потери энергии уменьшаются, а КПД двигателя возрастает.

Формула изобретения

1. Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания, состоящий из коленчатого вала с шатунными и коренными шейками и расположенными между ними щеками, шатуна с крышкой, отьемной от части кривошипной голонки, подшипника, тела качения, в котором выполнены в видс роликов, контактирующих с шатунной шейкой, и заключенных в обойме, размещенной н кривошипной головке шатуна, крепежных элементов в виде болтов и гаек, о т л и ч аГ

10 )5

:сQ

1а шийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем обеспечения узла бесстыконой дорожкой для тел качения, н атун Выполнен pBBBBMHb!M в Illloскаст ., пеопендикулярнай Оси кривошип" най IBQBKN, часть примыкающей к стержню шатуна кривашипной головки и крышка выполнены с буртами, располо>кенными на их торцовых частях свнешней стороны,,и проушинами с Отверстиями для размещения в них крепежных элементов для крепления частей крышки и примыкающих к стержню частей кривашипнай ГОлОВки, а Обойма Bblполнена B виде спиральной цилиндрической пружины с поперечным сечением витков в виде прямоугольника, при этом пружина установлена с возможностью контактирования своими торцами с буртами.

2. Узел по и. I, а тл и ч а ю шийся тем, что внутренняя торцовая поверхность бурТ0В выполнена спиральной с углом подьема спиоали, равным yf Jfy подъема ВиткОВ пружин.. с образованием упора для контактиронания торцов крайних витков пружины с буртам н плоскости разъема кривошипной головки.

З,Узел поп.1, отличающийся ТВМ, чта балты для крепления частей крышки и примыкающих к стержню шатуна частей кринашипной головки выполнены с коничеcKNMf участками, расположенными на стержне со стороны резьбы.

4. Узел по и, 1, отл ич а ю щи и с я тем, чта пру>кина выполнена из стали.

5, Узел по п.1, отл ича ю щийся тем, что он снабжен разьемным сепаратором для размещения н нем роликов.

6, Способ сборки шатунно-кривошипнога узла двигателя внутреннего сгорания, заключаюшийся в установке обоймы, размещении тел качения и частей шатуна на шатуннай шейке и стягивании частей крепежными элементами, о т л и ч а ю щ и йC Я ТЕМ, ЧТО, С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧ насти сборки, перед установкой обоймы и размещением частей шатуна на шатунную шейку устанавливают сепаратор и заполняют его телами качения, после чего устанавливают обойму в виде спиральной пружины, для чего один из крайних витков пружины упруго деформирукп, охватываот им щеку коленчатОГО вала и, Вращая пружину, размещают ее вокруг тел качения, а при размещении частей шатуна обеспечивают контактирование торцов крайних витков пружины с выполненными на внутренних поверхностях буртов крышки кривошипной головки уступами.

1716209

1716209

Подписное

И Гос дарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР f01 льский ком инат ль б "Патент" г. Ужгород, ул.Гагарина, Производственно-издатель

Составитель Б,С.Шевченко е М.Моргентэл Корректор И. Муска

Редактор А. Долинич Техред