Составной коленчатый вал

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автомобилестроению, и может быть использовано при изготовлении коленчатых валов. Составной коленчатый вал содержит по меньшей мере две расположенные соосно коренные шейки (1, 2), щеки (3, 4), в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения (5) составного коленчатого вала кривошипную шейку (6) с коническими проточками с каждой стороны с установленным подшипником качения (7) и зафиксированную относительно щек от проворота, втулки (8, 9), резьбовое соединение. Втулки (6, 7) выполнены разрезными и с коническими отверстиями (10, 11) совмещены с коническими поверхностями (12, 13) кривошипной шейкой (6) и наружными цилиндрическими поверхностями (14, 15) с поверхностями щек (3, 4) с созданием радиального натяга в собранном составном коленчатом вале между ними при осевой стяжке частей составного коленчатого вала. Резьбовое соединение выполнено в виде двух контактирующих через прокладки (18, 19) с торцевой поверхностью втулок (8, 9) винтов (16, 17), установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке (6) с разных сторон, обеспечивающих стяжку частей составного коленчатого вала. Технический результат: обеспечение необходимого базорасстояния конусного соединения, снижение габаритов составного коленчатого вала при сохранении его жесткости, упрощение и повышение производительности процесса сборки составного коленчатого вала, надежности и ресурса всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов. 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к автомобилестроению, и может быть использовано при изготовлении коленчатых валов.

Известен коленчатый вал для двигателя внутреннего сгорания, собранный из отдельных кривошипных щек и шеек, в котором детали соединены друг с другом посадкой с натягом, фланцами, резьбовым или шлицевым соединением, иногда с установленными дополнительно шпонками [http://psk-spb.com/articles/marine-engine-crankshaft/, патент РФ №2095647, патент РФ №2456484]. Такой вал позволяет установить в соединении вала с шатунами подшипники качения вместо подшипников скольжения, что значительно снижает трудоемкость изготовления и ремонта вала и увеличивает его срок службы.

Недостатками известного составного коленчатого вала являются большая трудоемкость изготовления, недостаточная жесткость вала, а также, в случае посадки с натягом, невозможность использования отдельных частей вала при ремонте.

Наиболее близким техническим решением является составной коленчатый вал, содержащий, по меньшей мере, две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку с коническими проточками с каждой стороны и со сквозным отверстием, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки и резьбовое соединение [патент РФ №2456484, фиг. 22].

Недостатком данного технического решения является невозможность точного изготовления из-за допусков сопряженных конических поверхностей втулок и щек, в связи с чем базорасстояние конусного соединения колеблется в больших пределах, что приводит к увеличенным осевым габаритам из-за увеличения длины сопряжения, а также к снижению жесткости составного коленчатого вала из-за увеличения расстояния между коренными подшипниками и неполного прилегания конических поверхностей друг к другу.

Техническим результатом является обеспечение необходимого базорасстояния конусного соединения, снижение габаритов составного коленчатого вала при сохранении его жесткости, упрощение и повышение производительности процесса сборки составного коленчатого вала, надежности и ресурса всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов.

Технический результат достигается за счет того, что в составном коленчатом валу, содержащем, по меньшей мере, две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку с коническими проточками с каждой стороны и со сквозным отверстием, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки, резьбовое соединение, согласно изобретению, втулки выполнены разрезными с коническими отверстиями для совмещения с кривошипной шейкой и со щеками с созданием радиального натяга в собранном составном коленчатом вале между ними при осевой стяжке частей составного коленчатого вала, а резьбовое соединение, выполненное в виде двух контактирующих через прокладки с торцевой поверхностью втулок винтов, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке с разных сторон, обеспечивает стяжку частей составного коленчатого вала.

Новизна заявляемого предложения заключается в том, что не требуется увеличивать осевые габариты составного коленчатого вала для компенсации допусков сопряженных конических поверхностей втулок и щек, сохраняется его прочность и жесткость при минимальных как радиальных, так и осевых его габаритах, упрощается конструкция составного коленчатого вала, и повышается производительность процесса сборки, надежность и ресурс всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство, имеющее конические втулки, контактирующие с коническими поверхностями на кривошипной шейке, на фиг. 2 - соединение перед сборкой, на фиг. 3 - устройство после сборки.

Составной коленчатый вал содержит, по меньшей мере, две соосные коренные шейки 1 и 2, щеки 3 и 4, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, с расположенной между ними эксцентрично оси вращения 5 составного коленчатого вала кривошипную шейку 6 с установленным подшипником качения 7 и зафиксированную относительно щек от проворота, разрезные втулки 8 и 9 коническими отверстиями 10 и 11 совмещены с коническими поверхностям 12 и 13 кривошипной шейки 6 по и установлены наружными цилиндрическими поверхностями 14 и 15 в отверстия щек 3 и 4. Два винта 16 и 17, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке 6 с разных сторон, контактируют через прокладки 18 и 19 с торцевой поверхностью втулок 8 и 9.

Составной коленчатый вал собирается следующим образом. Перемещая по резьбе винты 16 и 17 навстречу друг другу, передвигают по коническим поверхностям 12 и 13 разрезные втулки 8 и 9, предварительно установленных в отверстия щек 3 и 4 с небольшим зазором. Радиальная деформация разрезных втулок 8 и 9 обеспечивает натяг в соединении цилиндрических поверхностей 14 и 15 кривошипной шейки 6 со щеками 3 и 4. Величину натяга выбирают в зависимости от значения номинального крутящего момента, передаваемого соединения.

Составной коленчатый вал, содержащий по меньшей мере две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку с коническими проточками с каждой стороны и со сквозным отверстием, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки, резьбовое соединение, отличающийся тем, что втулки выполнены разрезными с коническими отверстиями для совмещения с кривошипной шейкой и со щеками с созданием радиального натяга в собранном вале между ними при осевой стяжке частей составного коленчатого вала, а резьбовое соединение, выполненное в виде двух контактирующих через прокладки с торцевой поверхностью втулок винтов, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке с разных сторон, обеспечивает стяжку частей составного коленчатого вала.