СПОСОБ СБОРКИ КУЛИСНОГО МЕХАНИЗМА
PROCEDURE FOR ASSEMBLY OF CRANK MECHANISM

Изобретение относится к области машиностроения, а именно 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).
Недостатками известного способа являются 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 зубчатые рейки, по меньшей мере, двух контактных поверхностей, взаимодействующих между собой посредством катков, выполняют на отдельных опорных элементах, один из которых устанавливают на несущей поверхности кулисы, а другой - на несущей поверхности ползуна, причем вне механизма собирают узел из опорных элементов с соответствующими рейками и контактными поверхностями и установленными между ними в заданном положении катками, затем в зазор между несущими поверхностями кулисы и ползуна вводят собранный узел.
Поставленная задача достигается также тем, что создают натяг в контактных поверхностях кулисы и ползуна за счет выполнения расстояния между контактными поверхностями кулисы, меньшим, чем сумма размера между контактными поверхностями ползуна и двух диаметров катков.
Поставленная задача достигается также тем, что перед введением собранного узла кулису могут деформировать для увеличения расстояния между контактными поверхностями, а после введения собранного узла деформирующее воздействие на кулису снимают.
Изобретение поясняется при помощи чертежей.
На фиг.1 показана схема сборки механизма в момент введения собранного узла между несущими поверхностями кулисы и ползуна.
На фиг.2 - то же, после сборки механизма.
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. Взаимодействующие посредством катков 7 с указанными контактной поверхностью 2 и рейкой 3 опорного элемента 9 зубчатую рейку 6 и ее контактную поверхность 5 располагают на отдельном опорном элементе 11, устанавливаемом на несущей поверхности 12 ползуна 4.
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.
Вне механизма собирают узел из опорных элементов 9 и 11 с соответствующими рейками 3 и 6 и контактными поверхностями 2 и 5 из установленных между ними в заданном положении катков 7. Затем, при фиксированном положении ползуна 4 относительно кулисы 1, в зазор между несущими поверхностями 10 и 12 соответственно кулисы 1 и ползуна 4 вводят собранный узел из опорных элементов 9 и 11.
Предварительный натяг в сопряжении кулисы 1 и ползуна 4 создают за счет выполнения расстояния между контактными поверхностями 2 кулисы 1 (после введения узла из опорных элементов 9 и 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 опорных элементов 9 и/или 11.
Для облегчения процесса введения собранного узла из опорных элементов 9 и 11 в зазор между несущими поверхностями 10 и 12 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 узла из опорных элементов 9 и 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.