ШТОК СОСТАВНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОРШНЯ

Область техники.
Заявляемое техническое решение относится к области компрессоростроения и предназначено для соединения поршня высшей ступени сжатия с поршневой группой низшей ступени сжатия.
Предшествующий уровень техники.
Среди штоков дифференциальных поршней, известен, например, шток дифференциального поршня шестой ступени компрессора (Страхович К.И., Френкель М.И., И.К. Кондряков, В.Ф. Рис. Компрессорные машины. М.: Государственное издательство торговой литературы, 1961. С. 140, рис. 53). Как и в заявляемом техническом решении указанный аналог представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой, между которыми выполнен бурт.
У указанного аналога присоединительный участок закреплен в поршне предыдущей ступени и его конец снабжен наружной резьбой. Бурт имеет гладкую цилиндрическую поверхность.
Недостатком указанного аналога является самоотвинчивание штока из поршневой группы предыдущей ступени. Причиной этого является то, что присоединительный участок штока не зафиксирован относительно поршня, в котором закреплен.
Раскрытие заявляемого технического решения.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является усовершенствование штока составного дифференциального поршня.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым техническим решением, является обеспечение стопорения резьбового соединения штока с поршневой группой предыдущей ступени.
Сущность заявленного технического решения состоит в том, что шток составной дифференциальный поршня поршневого компрессора, представляет собой стержень. У одного конца стержня выполнен присоединительный участок, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой, между которыми выполнен бурт. Отличается тем, что:
- на первом торце штока со стороны его присоединительного участка выполнено глухое резьбовое центральное отверстие для закрепления конца штока предыдущей ступени;
- присоединительный участок снабжен по крайней мере одним средством стопорения от самоотвинчивания.
Вышеуказанная сущность является совокупностью существенных признаков заявленного технического решения, обеспечивающих достижение заявленного технического результата «обеспечение стопорения резьбового соединения штока с поршневой группой предыдущей ступени».
В частных случаях допустимо выполнять техническое решение следующим образом.
Присоединительный участок может быть снабжен двумя средствами стопорения от самоотвинчивания, выполненными в виде плоских срезов, расположенных на боковой поверхности присоединительного участка у первого торца штока. При этом поверхность каждого плоского среза расположена под острым углом к оси штока. При этом плоские срезы расположены симметрично относительно оси штока.
Средство стопорения от самоотвинчивания может представлять собой продольный паз, выполненный на боковой поверхности присоединительного участка.
Средство стопорения от самоотвинчивания может представлять собой цилиндрическое углубление, выполненное на первом торце штока.
Средство стопорения от самоотвинчивания может представлять собой сквозное радиальное коническое отверстие.
Автором заявленного технического решения изготовлен опытный образец этого решения, испытания которого подтвердили достижение технического результата.
Краткое описание чертежей.
На фигуре 1 показан шток составного дифференциального поршня поршневого компрессора; на фиг. 2 - разрез A-A фиг. 1; на фиг. 3 - вид B фиг. 1; фиг. 4 - стопорение штока при его выполнении по примеру 1; фиг. 5 - стопорение штока при его выполнении по примеру 2; фиг. 6 - стопорение штока при его выполнении по примеру 3; фиг. 7 - шток в сборе с остальными элементами конструкции дифференциального поршня.
Осуществление технического решения.
Шток составного дифференциального поршня (фиг. 1) представляет собой стержень, у одного конца которого выполнен присоединительный участок (1) с внутренней резьбой, а у другого конца выполнен участок с наружной резьбой (2), между которыми выполнен бурт (3).
На первом торце штока со стороны его присоединительного участка (1) выполнено глухое резьбовое центральное отверстие (4), в котором закрепляют конец штока предыдущей ступени. На дне вышеупомянутого отверстия (4) выполнена канавка (5) для выхода режущего инструмента.
Площадь поперечного сечения присоединительного участка (1) больше площади поперечного сечения других конструктивных элементов штока. У края присоединительного участка (1) со стороны противоположной первому торцу штока выполнены по крайней мере две лыски (6) (фиг. 2). Лыски (6) предназначены для исключения проворота штока при его затягивании с помощью ключа на штоке предыдущей ступени. Лыски (6) равноудалены от оси штока и параллельны друг другу.
Присоединительный участок (1) снабжен по крайней мере одним средством стопорения от самоотвинчивания. Присоединительный участок может быть снабжен двумя средствами стопорения от самоотвинчивания, выполненными в виде двух плоских срезов (7) (фиг. 3). Плоские срезы (7) расположены симметрично относительно оси штока, при этом поверхность каждого плоского среза (7) расположена под острым углом к оси штока. Плоские срезы (7) служат для обеспечения возможности фиксации заявляемого штока на штоке предыдущей ступени.
Бурт (3) предназначен для удержания от осевого перемещения размещенных на штоке деталей поршня. Между присоединительным участком (1) и буртом (3) выполнен свободный участок (8), который не сопряжен с другими деталями.
Участок с наружной резьбой (2) предназначен для сопряжения с гайкой, которая закрепляет размещенные на штоке детали поршня. Участок (2) с наружной резьбой содержит по крайней мере одно сквозное радиальное отверстие (9), которое служит для установки в него шплинта.
Между участком с наружной резьбой (2) и буртом (3) выполнены посадочная поверхность (10) под первую сферическую шайбу и посадочная поверхность (11 под вторую сферическую шайбу, между которыми выполнена охватываемая с зазором поверхность (12).
Посадочные поверхности (10, 11) под первую и вторую сферические шайбы предназначены для сопряжения со сферическими шайбами, у которых один торец имеет плоскую поверхность, а другой сферическую.
Между посадочной поверхностью (10) под первую сферическую шайбу и буртом (3) выполнена посадочная поверхность (15) под компенсаторное кольцо. С целью исключения смятия компенсаторного кольца, плоская поверхность бурта (3) со стороны посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо притерта, например с шероховатостью 0,4, и перпендикулярна оси штока.
Диаметр посадочной поверхности (10) под первую сферическую шайбу больше диаметра посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу. Диаметр посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу больше диаметра участка с наружной резьбой (2).
Диаметр охватываемой с зазором поверхности (12) равен диаметру посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу. Охватываемая с зазором поверхность (12) имеет относительно высокую шероховатость, параметры которой составляют:
a
z
R=6,3, R=30,
a
где R - среднее арифметическое отклонение профиля, мкм;
z
R - высота неровностей профиля по десяти точкам, мкм.
Между участком с наружной резьбой (2) и посадочной поверхностью (11) под вторую сферическую шайбу выполнена кольцевая проточка (13) для выхода режущего инструмента при нарезании резьбы.
Примеры конкретного выполнения:
Пример 1. Средство стопорения от самоотвинчивания представляет собой цилиндрическое углубление (29), выполненное на первом торце штока (фиг. 4). Цилиндрическое углубление (29) предназначено для размещения в нем лапки стопорной шайбы.
Пример 2. Средство стопорения от самоотвинчивания представляет собой продольный паз (30), выполненный на боковой поверхности присоединительного участка (1) (фиг. 5). Продольный паз (30) предназначен для размещения в нем лапки стопорной шайбы.
Пример 3. Средство стопорения от самоотвинчивания представляет собой сквозное радиальное коническое отверстие (31), которое предназначено для установки в нем штифта (фиг. 6).
Порядок использования.
При использовании заявленного штока составного дифференциального поршня, в глухом резьбовом центральном отверстии (4) первого торца штока закрепляют конец штока предыдущей ступени, снабженный наружной резьбой (фиг. 7). С целью фиксации штоков друг относительно друга на резьбовой конец штока предыдущей ступени предварительно устанавливают стопорное кольцо (14), снабженное отгибающимися лапками. Часть лапок стопорного кольца (14) отгибают на плоские срезы первого установочного кольца (15) поршня предыдущей ступени (16). Первое установочное кольцо (15) навинчено на шток предыдущей ступени и зафиксировано штифтом (17) от углового смещения относительно поршня предыдущей ступени (16). В свою очередь поршень предыдущей ступени (16) зафиксирован относительно штока вторым установочным кольцом (18) со штифтом (19).
Затем на лыски (6) присоединительного участка (1) заявляемого штока надевают ключ и навинчивают заявляемый шток на резьбовой конец штока предыдущей ступени. Лыски (6) исключают проворот штока при его затягивании с помощью ключа на штоке предыдущей ступени.
Заявляемый шток навинчивают на шток предыдущей ступени до упора в стопорное кольцо (14), после чего часть лапок стопорного кольца (14) отгибают на плоские срезы (7) заявляемого штока. Таким образом плоские срезы (7) обеспечивают возможность стопорения резьбового соединения двух штоков. Выполнение плоских срезов (7) под острым углом к оси штока уменьшает угол изгиба лапок стопорного кольца (14), что исключает возможность их облома.
Если заявляемый шток выполнен по примеру 1, то его стопорят шайбой с лапкой. При этом первое установочное кольцо (15) снабжено лыской. Лапку шайбы загибают в цилиндрическое углубление (29) первого торца штока, а край шайбы загибают на лыску первого установочного кольца (15).
Если заявляемый шток выполнен по примеру 2, то лапку шайбы загибают в продольный паз (30) боковой поверхности присоединительного участка (1) заявляемого штока, а край шайбы загибают на лыску установочного кольца (15).
Если заявляемый шток выполнен по примеру 3, то его стопорят коническим штифтом, который устанавливают в сквозном коническом радиальном отверстии (31) присоединительного участка (1) заявляемого штока и сквозном радиальном отверстии конца второго штока.
После фиксации штока на посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо устанавливают компенсаторное кольцо (20), которое выполнено плоским и металлическим, например из стали 30X13.
Затем на посадочной поверхности (10) под первую сферическую шайбу размещают первую сферическую шайбу (21), которая выполнена вогнутой. Первую сферическую шайбу (21) размещают так, чтобы ее плоский торец соприкасался с компенсаторным кольцом (20).
После этого на охватываемой с зазором поверхности (12) последовательно размещают третью сферическую шайбу (22), втулку (23) и четвертую сферическую шайбу (24). Третья и четвертая сферические шайбы (22, 24) выполнены выпуклыми. Третью и четвертую сферические шайбы (22, 24) размещают так, чтобы их плоские торцы соприкасались с плоскими торцами втулки (23).
Затем на посадочной поверхности (11) под вторую сферическую шайбу размещают вторую сферическую шайбу (25), которая выполнена вогнутой. Вторую сферическую шайбу (25) размещают так, чтобы ее вогнутый торец соприкасался с выпуклым торцом четвертой сферической шайбы (24).
После этого на участок с наружной резьбой (2) устанавливают плоскую шайбу (26) до упора в ступень изменения диаметра между посадочной поверхностью (11) под вторую сферическую шайбу и участком с наружной резьбой (2). Плоская шайба (26) служит упором второй сферической шайбе (25).
Затем на конец участка с наружной резьбой (2) накручивают корончатую гайку (27). После того, как один из пазов гайки совпадет со сквозным радиальным отверстием (9) штока, в вышеуказанные паз и отверстие (9) устанавливают шплинт. Затем концы шплинта разводят и отгибают на грани гайки.
Наружная поверхность втулки (23) снабжена резьбой, по которой на втулку (23) навинчивают поршень (28). Радиальный зазор в соединении штока с шайбами (21, 22, 24, 25) и втулкой (23) позволяет поршню совершать радиальные перемещения, а за счет набора сферических шайб (21, 22, 24, 25) поршень может совершать угловые перемещения.
Для нормальной работы каждой пары соприкасающихся сферических шайб (21, 22) и (24, 25), необходимо чтобы перемещение третьей и четвертой сферических шайб (22, 24) относительно первой и второй (21, 25) было легким и свободным. Для этого между размещенными на штоке плоской шайбой (26) и набором сферических шайб (21, 22, 24, 25) со втулкой (23) выполнен осевой зазор K, величина которого не более 0,05 мм. Увеличение зазора происходит при истирании сферических шайб (21, 22) и (24, 25) друг о друга при эксплуатации поршня. Для создания оптимального осевого зазора K между первой сферической шайбой (22) и буртом (3) устанавливают компенсаторное кольцо (20). Осевой размер компенсаторного кольца (20) компенсирует суммарную величину отклонений осевых размеров сферических шайб (21, 22, 24, 25) и втулки (23), при их установке на штоке, и обеспечивает требуемый зазор K. При увеличении зазора K компенсаторное кольцо (20) можно заменить на новое, при этом нет необходимости заменять все сферические шайбы (21, 22, 24, 25). Плоская поверхность бурта (3) со стороны посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо не должна иметь высокую шероховатость, иначе происходит смятие поверхности компенсаторного кольца (20) и его необходимо заменять чаще. Для этого плоская поверхность бурта (3) со стороны посадочной поверхности (15) под компенсаторное кольцо (20) притерта и перпендикулярна оси штока.
Промышленная применимость.
Заявляемое техническое решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлено на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области компрессоростроения.