ШТОК ПОРШНЯ

Область техники.
Заявляемая полезная модель относится к области машиностроения, а именно к компрессоростроению. Заявляемый шток поршня соединяет поршень с крейцкопфом и предназначен для передачи движения от крейцкопфа к поршню, а также для передачи усилия от крейцкопфа к поршню и от поршня к крейцкопфу.
Предшествующий уровень техники.
Известен, шток поршня, представляющий собой стержень, у одного конца которого выполнен участок крепления к крейцкопфу, а у другого конца выполнен резьбовой участок под поршневую гайку. Смежно с резьбовым участком под поршневую гайку выполнена посадочная поверхность под поршень, смежно с которой выполнен упорный бурт. Поршневая гайка и упорный бурт служат для фиксации поршня на штоке. При этом поршневая гайка снабжена пояском, который выполнен с возможностью отгиба в один из пазов поршня, а на упорном бурте выполнено отверстие под штифт (Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции. М.: КолосС, 2008. С.520-522, 626-627, [1]).
Недостатком аналога [1] является сложность фиксации поршня и гайки на штоке. Поршневая гайка удерживается на резьбовом участке штока за поршень. При этом поясок гайки отогнут в один из пазов поршня. Поршень зафиксирован относительно штока штифтом, установленным в отверстие на бурте штока. При таком стопорении усложняется конструкция поршня, штока и поршневой гайки, так как на гайке необходимо выполнять поясок, на поршне пазы под поясок, а на штоке отверстие под штифт.
Так же известен шток поршневой, состоящий из цилиндрического стержня, на боковой поверхности которого последовательно выполнены первый резьбовой участок, рабочий участок, упорный бурт, посадочная поверхность под поршень и второй резьбовой участок. Первый резьбовой участок предназначен для закрепления штока в резьбовом отверстии крейцкопфа. Упорный бурт препятствует продвижению поршня вдоль штока в сторону крейцкопфа. Рабочий участок предназначен для гладкого скольжения в уплотнительном устройстве, размещенном в цилиндре поршневого компрессора. Второй резьбовой участок предназначен для сопряжения с гайкой, предназначенной для фиксации поршня на штоке. С целью фиксации навинченной на шток гайки, на всю длину второго резьбового участка выполнен продольный паз. При этом продольный паз предназначен для размещения в нем фиксирующего уса стопорной шайбы, исключающей проворот вышеупомянутой гайки (патент РФ №120174 на полезную модель, МПК F16J 7/00, F04B 53/14, 2012, [2]).
Недостатком аналога [2] является низкая надежность стопорения гайки. Гайка удерживается на втором резьбовом участке стопорной шайбой, фиксирующий ус которой размещен в продольном пазу штока под гайкой и отогнут на нее. Фиксирующий ус стопорной шайбы имеет малую ширину, и при эксплуатации ломается. При этом шайба продолжает использоваться, но не обеспечивает стопорения гайки. Это снижает надежность работы всего поршневого узла.
Указанный шток поршневой [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемого штока поршня.
Раскрытие полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является повышение надежности и упрощение стопорения поршневой гайки на штоке.
Сущность полезной модели состоит в том, что шток поршня поршневого компрессора представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен участок крепления к крейцкопфу, а у другого конца выполнен резьбовой участок. Смежно с резьбовым участком выполнена посадочная поверхность под поршень, смежно с которой выполнен упорный бурт. При этом со стороны резьбового участка в штоке выполнены по крайней мере два пересекающихся сквозных радиальных отверстия, для установки в одно из них шплинта.
Радиальные отверстия, для установки в одно из них шплинта, предпочтительно пересекаются под прямым углом.
Радиальные отверстия, для установки в одно из них шплинта, могут быть выполнены на резьбовом участке.
На конце штока смежно с резьбовым участком может быть выполнен концевой участок с гладкой поверхностью. При этом радиальные отверстия, для установки в одно из них шплинта, выполнены на концевом участке.
Участок крепления к крейцкопфу преимущественно снабжен резьбой.
Между участком крепления к крейцкопфу и упорным буртом целесообразно последовательно выполнять участок с многогранным сечением и рабочий участок.
Краткое описание чертежей.
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами.
На фигуре 1 показан шток поршня поршневого компрессора, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Осуществление полезной модели.
Шток поршня поршневого компрессора (фиг.1) представляет собой стержень у одного конца которого выполнен участок крепления к крейцкопфу (1), а у другого конца выполнен резьбовой участок (2). Смежно с резьбовым участком (2) выполнена посадочная поверхность под поршень (3). Смежно с посадочной поверхностью под поршень (3) выполнен упорный бурт (4). Между участком крепления к крейцкопфу (1) и упорным буртом (4) последовательно выполнены участок с многогранным сечением (5) и рабочий участок (6).
Участок крепления к крейцкопфу (1) снабжен резьбой и предназначен для закрепления штока в резьбовом отверстии крейцкопфа.
Участок с многогранным сечением (5) предназначен для создания необходимого усилия затяжки гаечным ключом, при закреплении штока в крейцкопфе. С целью предотвращения сбега резьбы между участком крепления к крейцкопфу (1) и участком с многогранным сечением (5) выполнена первая канавка (7).
Рабочий участок (6) предназначен для гладкого скольжения в уплотнительном устройстве, размещенном в цилиндре поршневого компрессора. Перед рабочим участком (6) выполнен конусный переход (8) под острым углом к осевой линии штока на меньший диаметр. Конусный переход (8) предназначен для обеспечения равномерного износа рабочего участка (6) штока. Рабочий участок (6) занимает большую часть длины штока.
Упорный бурт (4) предназначен для удержания поршня от осевого перемещения и выполнен плоским. Диаметр упорного бурта (4) больше диаметра посадочной поверхности под поршень (3) настолько, чтобы бурт (4) мог удерживать поршень от осевого перемещения. Для выхода шлифовального круга между рабочим участком (6) и упорным буртом (4) выполнена вторая канавка (9), а между упорным буртом (4) и посадочной поверхностью под поршень (3) выполнена третья канавка (10).
Посадочная поверхность под поршень (3) предназначена для посадки поршня на шток. В средней части посадочной поверхности под поршень (3) выполнен свободный участок (11), диаметр которого меньше диаметра посадочной поверхности под поршень (3). Свободный участок (11) предназначен для уменьшения поверхности трения на посадочной поверхности под поршень (3) и облегчает посадку поршня на штоке.
Со стороны резьбового участка (2) в штоке выполнены по крайней мере два пересекающихся сквозных радиальных отверстия (13) (фиг.2), которые служат для установки в одно из них шплинта. Шплинт предназначен для предотвращения самоотвинчивания поршневой гайки. С целью уменьшения угла поворота гайки, при котором обеспечивается возможность ее стопорения, радиальных отверстий (13), для установки в одно из них шплинта, по крайней мере два и они предпочтительно пересекаются под прямым углом.
На торцах штока выполнены центровые конические отверстия (14). При этом центровое отверстие (14) со стороны участка под поршень (2) имеет центр в месте пересечения осей радиальных отверстий (13), для установки в одно из них шплинта.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1. Радиальные отверстия (13), для установки в одно из них шплинта, выполнены на резьбовом участке (2).
Пример 2. С целью повышения технологичности выполнения резьбы, на конце штока смежно с резьбовым участком (2) выполнен концевой участок (15) с гладкой поверхностью. При этом радиальные отверстия (13), для установки в одно из них шплинта, выполнены на концевом участке (15).
Пример 3. Участок крепления к крейцкопфу (1) снабжен резьбой M48x2.
Пример 4. Резьбовой участок (2) снабжен резьбой M42x2.
Пример 5. Участок с многогранным сечением (5) выполнен в виде шестигранника.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Описание работы.
При использовании заявленного штока поршня поршневого компрессора, на его посадочной поверхности под поршень (3) устанавливают поршень до упора в бурт (4). Затем, для фиксации поршня, на резьбовой участок (2) накручивают поршневую гайку. В каждой грани поршневой гайки выполнен паз. Возможность стопорения гайки на штоке возникает при каждом повороте такой гайки на определенный угол, например 30° для гайки с шестью пазами. При этом два паза в гайке совпадают с одним из сквозных радиальных отверстий (13) в штоке, для установки в одно из них шплинта,. После этого в пазы гайки и в радиальное отверстие (13) штока устанавливают шплинт. Затем концы шплинта отгибают на грани гайки. После этого, собранный узел свободной стороной вводят в станину через отверстие в уплотнительном устройстве цилиндра станины. После этого участок крепления к крейцкопфу (1) закрепляют в резьбовом отверстии крейцкопфа. При этом, глубина закручивания участка крепления к крейцкопфу (1) штока в крейцкопфе определяется расчетным линейным мертвым пространством в верхней и нижней мертвой точке хода поршня.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом штоке поршня заявляемый технический результат: «повышение надежности и упрощение стопорения поршневой гайки на штоке» достигается за счет того, что шток поршня поршневого компрессора представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен участок крепления к крейцкопфу, а у другого конца выполнен резьбовой участок. Смежно с резьбовым участком выполнена посадочная поверхность под поршень, смежно с которой выполнен упорный бурт. При этом со стороны резьбового участка в штоке выполнены по крайней мере два пересекающихся сквозных радиальных отверстия, для установки в одно из них шплинта.
Наличие у заявляемого штока со стороны резьбового участка по крайней мере двух пересекающихся сквозных радиальных отверстий, для установки в одно из них шплинта, позволяет стопорить поршневую гайку шплинтом. В отличие от аналога [1] для стопорения поршневой гайки нет необходимости выполнять на ней специальный поясок. Также нет необходимости выполнять пазы под поясок в поршне и отверстия под штифт на бурте штока. Кроме того наличие пояска у поршневой гайки усложняет ее изготовление. В отличие от прототипа [2] стопорение поршневой гайки шплинтом является более надежным способом. Заметить поломку фиксирующего уса стопорной шайбы у прототипа [2] труднее, чем у заметить поломку шплинта, так как фиксирующий ус расположен в пазу штока и скрыт под гайкой. Это приводит к тому, что стопорная шайба продолжает использоваться, но не обеспечивает стопорения. Таким образом выполнение у штока со стороны резьбового участка по крайней мере двух пересекающихся сквозных радиальных отверстий, для установки в одно из них шплинта, позволяет повысить надежность и упростить стопорение поршневой гайки на штоке.
Промышленная применимость.
Автором полезной модели изготовлен опытный образец заявленного штока поршня, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Заявляемый шток поршня реализован с применением промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.