УСТРОЙСТВО СОСТАВНОГО КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
COMPOSITE CRANKSHAFT DEVICE

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к автомобилестроению, и может быть использовано при изготовлении коленчатых валов.
Известна устройство составного коленчатого вала для двигателя внутреннего сгорания, собранное из отдельных кривошипных щек и шеек, в которой детали соединены друг с другом посадкой с натягом, фланцами, резьбовым или шлицевым соединением, иногда с установленными дополнительно шпонками [http://psk-spb.com/articles/marine-engine-crankshaft/, патент РФ №2095647, патент РФ №2456484]. Такое устройство составного коленчатого вала позволяет установить в соединении вала с шатунами подшипники качения вместо подшипников скольжения, что значительно снижает трудоемкость изготовления и ремонта вала и увеличивает его срок службы.
Недостатками известного устройства составного коленчатого вала являются большая трудоемкость изготовления, недостаточная жесткость вала, а также, в случае посадки с натягом, невозможность использования отдельных частей вала при ремонте.
Наиболее близким техническим решением является устройство составного коленчатого вала, содержащее, по меньшей мере, две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку с коническими проточками с каждой стороны, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки и резьбовое соединение [патент РФ №2456484, фиг. 22].
Недостатком данного технического решения является невозможность точного изготовления из-за допусков сопряженных конических поверхностей втулок и щек, что приводит к увеличенным осевым габаритам из-за увеличения длины сопряжения, а также к снижению жесткости составного коленчатого вала из-за увеличения расстояния между коренными подшипниками и неполного прилегания конических поверхностей друг к другу.
Техническим результатом является снижение габаритов составного коленчатого вала при сохранении его жесткости, упрощение и повышение производительности процесса сборки составного коленчатого вала, надежности и ресурса всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов.
Технический результат достигается за счет того, что в устройстве составного коленчатого вала, содержащем, по меньшей мере, две расположенные соосно коренные шейки, щеки, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, расположенную между ними эксцентрично оси вращения составного коленчатого вала кривошипную шейку со сквозным отверстием, зафиксированную относительно щек от проворота, втулки, резьбовое соединение, согласно изобретению, кривошипная шейка имеет цилиндрические проточки с радиальными разрезами и конические отверстия с каждой стороны, а втулки имеют сквозные отверстия и наружную коническую поверхность, при этом конические отверстия кривошипной шейки совмещены с коническими поверхностями втулок для создания радиального натяга в собранном составном коленчатом вале между ними при осевой стяжке частей составного коленчатого вала, причем резьбовое соединение, выполненное в виде двух контактирующих с торцевой поверхностью втулок винтов, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке с разных сторон, обеспечивает стяжку частей составного коленчатого вала.
Новизна заявляемого предложения заключается в том, что не требуется увеличивать осевые габариты составного коленчатого вала, сохраняется его прочность и жесткость при минимальных как радиальных, так и осевых его габаритах, упрощается конструкция составного коленчатого вала, и повышается производительность процесса сборки, надежность и ресурс всего механизма за счет возможности использования подшипников качения, а также цельных подвижных шатунов.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен вариант устройства, имеющего конические втулки, контактирующие с коническими отверстиями на кривошипной шейке, на фиг. 2 - устройство перед сборкой, на фиг. 3 - устройство после сборки.
Устройство составного коленчатого вала содержит, по меньшей мере, две соосные коренные шейки 1 и 2, щеки 3 и 4, в каждой из которых выполнено отверстие для соединения, с расположенной между ними эксцентрично оси вращения 5 составного коленчатого вала кривошипную шейку 6 с установленным подшипником качения 7 и зафиксированную относительно щек от проворота. Кривошипная шейка 6 имеет цилиндрические поверхности 8 и 9, установленные в отверстия щек 3 и 4, с радиальными разрезами 10 и конические отверстия 11 и 12 с каждой стороны, совмещенными с коническими поверхностями 13 и 14 на втулках 15 и 16. Два винта 17 и 18, установленных в сквозное резьбовое отверстие в кривошипной шейке 6 с разных сторон, контактируют с торцевой поверхностью втулок 15 и 16.
Устройство составного коленчатого вала собирается следующим образом. Перемещая по резьбе винты 17 и 18 навстречу друг другу, передвигают по коническим поверхностям 13 и 14 втулки 15 и 16. Радиальная деформация разрезных лепестков 19 обеспечивает натяг в соединении цилиндрических поверхностей 8 и 9 кривошипной шейки 6 со щеками 3 и 4. Величину натяга выбирают в зависимости от значения номинального крутящего момента, передаваемого соединения.