СПОСОБ СБОРКИ КУЛИСНОГО МЕХАНИЗМА
PROCEDURE OF ASSEMBLING CRANK MECHANISM

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам сборки кулисных механизмов с элементами качения.
Известен способ сборки кулисного механизма, в котором между контактными поверхностями кулисы и ползуна установлены катки с синхронизирующими шестернями, зацепленными с зубчатыми рейками контактных поверхностей кулисы и ползуна, заключающийся в том, что катки устанавливают в заданное положение при фиксированных ползуне и кулисе, после чего две части кулисы стягивают между собой с выбором зазоров в контактных поверхностях (см. патент США №2132057, опуб. 1943).
Недостатком известного способа является сложность конструкции механизма, предусматривающего сборку с последующей затяжкой опор качения, не гарантирующей равномерность предварительной нагрузки по длине контактной поверхности.
Техническим результатом является упрощение конструкции кулисного механизма и повышение его надежности и ресурса.
Поставленная задача достигается тем, что при сборке кулисного механизма, в котором между контактными поверхностями кулисы и ползуна установлены катки с синхронизирующими шестернями, зацепленными с зубчатыми рейками контактных поверхностей кулисы и ползуна, согласно изобретению, по меньшей мере, одну зубчатую рейку и ее контактную поверхность располагают на отдельном опорном элементе, устанавливаемом на несущей поверхности либо кулисы, либо ползуна, причем опорный элемент заводят в зазор между несущей поверхностью и катками, затем при фиксированном положении ползуна относительно кулисы вводят в зацепление зубчатые рейки опорного элемента с синхронизирующими шестернями катков, прижимая контактную поверхность устанавливаемого опорного элемента к каткам, после чего в зазор между указанным опорным элементом и несущей поверхностью вводят замыкающую зазор прокладку.
Поставленная задача достигается также тем, что могут создавать натяг в контактных поверхностях кулисы и ползуна за счет выполнения расстояния между контактными поверхностями кулисы после сборки механизма меньшим, чем сумма размера между контактными поверхностями ползуна и двух диаметров катков.
Поставленная задача достигается также тем, что перед введением замыкающей прокладки в зазор между устанавливаемым опорным элементом и несущей поверхностью кулису могут деформировать для увеличения расстояния между опорным элементом и несущей поверхностью, а после введения замыкающей прокладки деформирующее воздействие на кулису снимают.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг.1 показана схема сборки механизма в момент заведения опорного элемента между катками и несущей поверхностью кулисы.
На фиг.2 - то же, во время введения между опорным элементом и несущей поверхностью кулисы замыкающей прокладки.
На фиг.3 показана схема сборки после установки опорного элемента с прокладкой.
Механизм, в котором реализуется описываемый способ, содержит кулису 1 с контактными поверхностями 2 и зубчатыми рейками 3, ползун 4 с контактными поверхностями 5 и зубчатыми рейками 6. Между контактными поверхностями 2 и 5 соответственно кулисы 1 и ползуна 4 установлены катки 7 с синхронизирующими шестернями 8, зацепленными с зубчатыми рейками 3 и 6. Одну зубчатую рейку 3 и ее контактную поверхность 2 располагают на отдельном опорном элементе 9, устанавливаемом на несущей поверхности 10 кулисы 1. После сборки механизма между опорным элементом 9 и несущей поверхностью 10 установлена прокладка 11.
Во время сборки механизма сначала устанавливают первую группу катков 7 на рейке 3 кулисы 1, вводя в зацепление шестерни 8 с зубьями рейки 3. Затем устанавливают ползун 4 с рейками 6 в заданном положении относительно кулисы 1, вводя при этом в зацепление зубья шестерен 8 первой группы катков 7 с зубьями рейки 6 ползуна 4. Затем устанавливают на противоположной рейке 6 ползуна 4 вторую группу катков 7, вводя шестерни 8 в зацепление с зубьями рейки 6 на заданном расстоянии друг от друга. При фиксированном заданном положении ползуна 4 заводят в зазор между катками 7 и несущей поверхностью 10 кулисы 1 опорный элемент 9 с рейкой 3 и контактной поверхностью 2. После занятия опорным элементом 9 заданного положения относительно ползуна 4 и кулисы 1 вводят в зацепление зубья его рейки 3 с зубьями шестерен 8, прижимая при этом контактную поверхность 2 опорного элемента 9 к каткам 7 второй группы. Затем в зазор между опорным элементом и несущей поверхностью 10 вводят прокладку 11, выбирая при этом зазоры в сопряжениях контактных поверхностей 2 и 5 и катков 7.
Предварительный натяг в сопряжении кулисы 1 и ползуна 4 создают за счет выполнения расстояния между контактными поверхностями 2 кулисы 1 (после установки опорного элемента 9 с прокладкой 11) меньшим, чем сумма размера между контактными поверхностями 5 ползуна 4 и двух диаметров катков 7. Величина натяга в различных вариантах использования механизма может варьироваться за счет изменения толщины прокладки 11. В серийном производстве селективный подбор прокладок позволит гибко реагировать на разброс размеров комплектующих в пределах допуска их размеров.
Для облегчения процесса введения прокладки 11 в зазор между опорным элементом 9 и несущей поверхностью 10 кулису 1 можно растягивать для кратковременного увеличения зазора, например, с помощью механических средств (упругое деформирование) или с помощью нагрева кулисы 1. После введения в зазор прокладки 11 механическое или термическое воздействие с кулисы 1 снимают, возвращая ее в состояние натяга.
Следует при этом отметить, что натяг в кулисном механизме с трением скольжения недопустим, в отличие от описываемого механизма.
Предварительный натяг необходим в механизмах, использующихся в машинах, работающих в экстремальных условиях, например при максимальных механических и термических нагрузках, например в форсированных двигателях внутреннего сгорания. Так, во время работы машины с кулисным механизмом при повышенных частотах вращения вала инерционные силы стремятся растянуть кулису 1 с увеличением расстояния между ее контактными поверхностями 2. Появление люфта между катками 7 и контактными поверхностями 2 и 5 приведет к возникновению ударных нагрузок в сопряжениях и угловому люфту ползуна 4 относительно контактных поверхностей 2 кулисы 1. Возможно появление проблем в зацеплениях реек 3 и 6 с шестернями 8 вплоть до выхода их из зацепления и последующего проскальзывания катков 7 с поломкой зубьев. Поэтому предварительный натяг обеспечивает надежную работу механизма в широком диапазоне нагрузок при высоком ресурсе.
Таким образом, описанное изобретение позволяет обеспечить высокую надежность и ресурс механизма с элементами качения при несложной его конструкции, имеющей при этом минимальную массу, что существенно для форсированных двигателей внутреннего сгорания с кулисным механизмом преобразования движения поршней во вращение вала.