Золотниковая гильза распределения
SPOOL SLEEVE DISTRIBUTION

Изобретение относится к области поршневых машин с гильзовым распределением рабочей среды.
Известна гильза распределения, установленная в цилиндрической направляющей, содержащая приводной кривошипный вал, при этом гильза связана с кривошипом вала при помощи шатуна и шарнирной системы с возможностью возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движения гильзы в цилиндрической направляющей (Г.Р. Рикардо, Быстроходные двигатели внутреннего сгорания, под ред. М.Г. Круглова. «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы». М, 1960, с. 356).
Недостатком известной гильзы является использование сферического подшипника скольжения, требующего подачи в шарнирный узел смазки под давлением, что снижает надежность работы поршневой машины и сужает область ее применения.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы привода золотниковой гильзы и машины, а также расширение диапазона использования гильзы, например, в бессмазочных машинах или машинах с минимальным потреблением смазки, в частности, в двухтактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой или компрессорах.
Поставленная задача достигается тем, что золотниковая гильза распределения, установлена в цилиндрической направляющей и содержит приводной кривошипный вал, при этом гильза связана с кривошипом вала при помощи втулки, установленной на кривошипе, а также шарнирной системы с возможностью обеспечения возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движения гильзы в цилиндрической направляющей. Согласно изобретению, шарнирная система содержит два подшипниковых узла, в каждом из которых установлен, но меньшей мере, один подшипник качения с возможностью восприятия как радиальной, так и осевой нагрузки, при этом плоскость вращения подшипника первого узла шарнирной системы пересекает плоскость вращения подшипника ее второго узла.
Поставленная задача достигается также тем, что шарнирная система может быть связана с гильзой при помощи, но меньшей мере, одной проушины, при этом проушина может быть выполнена заодно с гильзой.
Поставленная задача достигается также тем, что, по крайней мере, один подшипник узла выполнен с возможностью восприятия осевой нагрузки в двух противоположных направлениях.
Поставленная задача достигается также тем, что подшипниковый узел может содержать два подшипника, каждый из которых выполнен с возможностью восприятия осевой нагрузки в одном направлении.
Поставленная задача достигается также тем, что втулка может быть установлена на кривошипе посредством подшипника качения, с возможностью обеспечения свободы ее осевого перемещения вдоль оси вращения кривошипа и/или углового перемещения, по меньшей мере, параллельно плоскости, проходящей через ось вращения вала и геометрическую продольную ось гильзы. Либо гильза может быть снабжена шатуном, посредством которого шарнирная система связана с втулкой, при этом шатун связан с шарнирной системой и втулкой посредством подшипников качения.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показан вид на гильзу распределения с приводом;
На фиг. 2 - то же, разрез по шарнирной системе;
На фиг. 3 показан вариант выполнения шарнирной системы с крестовиной, имеющей выступы;
На фиг. 4 - вариант с крестовиной, имеющей пересекающиеся расточки;
На фиг. 5 - разрез по крестовине на фиг. 4.
Описываемое изобретение может быть использовано в поршневой машине, содержащей кривошипный (коленчатый) вал 1 с кривошипом 2 и кривошипом 3. Кривошип 2 связан с поршнем 4 при помощи шатуна 5. Золотниковая гильза 6 расположена в цилиндрической направляющей корпуса (па чертеже не показаны) и охватывает поршень 4. В гильзе 6 выполнены окна 7 распределения рабочей среды. Кривошип 3 связан с гильзой 6 посредством установленной на нем втулки 8. например, одного или двух шатунов 9 (или эксцентриков) и шарнирной системы 10. содержащей два подшипниковых узла. Шарнирная система 10 может быть выполнена, например, в виде углового корпуса 11 (см. фиг. 1) с отверстиями под подшипники или крестовины 12, которая может быть выполнена с наружными шипами (см. фиг. 3). либо с внутренними пересекающимися отверстиями (см. фиг. 4 и 5), либо комбинированной с шипами, ось которых пересекается с отверстиями (на чертежах не показана). Шарнирная система 10 связана с гильзой 6 при помощи одной или двух проушин 13 (см. фиг. 3), выполненных, например, заодно с гильзой 6. Так как угол качания шатуна 9 минимален, то он может не иметь стержня, и в этом случае он представляет собой эксцентрик (см. фиг. 1, 2. 4 и 5). В первом узле шарнирной системы 10 установлен подшипник качения 14. а во втором подшипник качения 15. Оба подшипника выполнены радиально-упорными с возможностью восприятия как радиальной, так и осевой нагрузки. Причем, в случае применения в узле только одного подшипника, осевая нагрузка воспринимается им в обоих противоположных направлениях. Плоскость вращения подшипника 14 первого узла шарнирной системы пересекает плоскость вращения подшипника 15 ее второго узла. То есть подшипник одного узла расположен в плоскости, пересекающей плоскость установки подшипника второго узла. Шатун 9 гильзы 6 может быть связан с втулкой 8 при помощи подшипника 16 качения. Так как угол качания небольшой, то устройство может работать без шатуна 9 и подшипника 16. В этом случае подшипник 17, посредством которого втулка 8 может быть установлена на кривошипе 3, может быть выполнен либо с возможностью осевой подвижки (например, роликовый или игольчатый без буртов), либо с возможностью угловой самоустановки (например, сферический), либо с осевой и угловой свободой (например, тороидальный CARB фирмы SKF).
На фиг. 4 и 5 показан вариант выполнения, в котором к единственной проушине 13 крепится крестовина 12, выполненная в виде корпуса с пересекающимися отверстиями, в которые установлены подшипники 14 и 15. Крепление осуществляется при помощи болтового соединения 18. Шатун 9 выполнен в виде обечайки с эксцентриковым шипом 19, входящим в отверстие подшипника 15. Подшипник 16 шатуна 9 установлен на оси 20, закрепленной во втулке 8 посредством сферического шарнира 21, позволяющего обеспечить компенсацию отклонений размеров деталей при сборке узла.
При установке в каждый подшипниковый узел пары подшипников, каждый подшипник может воспринимать осевую нагрузку в одном направлении. Соответствующая их установка в узле (встречная) позволяет воспринимать узлом осевую нагрузку в обоих противоположных направлениях.
Золотниковая гильза при использовании ее в поршневой машине работает следующим образом. При вращении вала 1 поршень 4 совершает возвратно-поступательное перемещение внутри золотниковой гильзы 6. Гильза 6 совершает при этом возвратно-поступательное перемещение вдоль поршня 4 и цилиндрической направляющей корпуса (на чертежах не показаны), а также возвратно-вращательное движение вокруг своей продольной геометрической оси. Окна 7 распределения перемещаются вместе с гильзой 6 по замкнутой эллиптической траектории и поочередно соединяют внутреннюю полость гильзы 6 с впускной и выпускной системами (на чертежах не показаны), в результате чего осуществляется рабочий цикл поршневой машины, используемой в качестве компрессора, насоса или двигателя.
Наиболее предпочтительным является использование описываемой гильзы в составе двигателя внутреннего сгорания, в частности, двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой. Так, в двигателе с кривошипно-камерной продувкой подача смазки под давлением в подшипниковый узел, сообщающийся с кривошипной камерой, приведет к значительному увеличению вероятности попадания большого количества смазки в рабочий цилиндр, что приведет к остановке двигателя. То есть отказ от смазки под давлением за счет использования подшипников качения в узле привода гильзы значительно увеличивает надежность работы двигателя. Надежность работы компрессора повышается по той же причине.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет увеличить надежность работы золотниковой гильзы распределения и всей машины за счет отказа от использования для привода гильзы подшипников скольжения, требующих подвода к ним смазки под давлением, что увеличивает вероятность отказа машины из-за попадания смазки в рабочие полости машины, а также из-за масляного «голодания» подшипников при снижении давления в системе смазки. Отказ от смазки под давлением позволяет расширить область применения гильзового распределения за счет использования его в машинах с минимальным потреблением смазки, например, в компрессорах, детандерах и т.п.