УСТРОЙСТВО ШАТУНА МЕХАНИЗМА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ВОЗВРАТНО-ПОСТУПАТЕЛЬНОЕ БЕЗ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА

Устройство шатуна механизма преобразовання вращательного движения в возвратно-иостунательное без коленчатого вала.
Полезная модель относится к области двигателестроения, компрессоростроения, а именно к устройству шатуна механизма преобразования вращательного движения в возвратно-ноступательное (и наоборот) без коленчатого вала.
Известны устройства шатунов механизма преобразования врашательного движения в возвратно-поступательное, содержащих кривошипно-шатунный механизм (См. «Объемные компрессоры. Атлас конструкций Машиностроение, 1994г, стр.53, фиг.42; стр.55, фиг.44; «Двигатели внутреннего сгорания под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова, Машиностроение, 1980г, стр.91, Рис 38; «Двигатели внутреннего сгорания под ред. В.Н.Луканина, «Высшая школа 1985г, стр.252, Рис9.8);
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является устройство шатуна механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, содержащее контур разъемной проушины шатуна, верхнюю вилку, нижнюю отъемную часть, два стяжных болта и две силовых гайки. (См. «Двигатели внутреннего сгорания под ред. В.Н.Луканина, «Высшая школа 1985г, стр.252, Рис9.8).
В указанном устройстве, шатун выполнен составным. Целостность детали обеспечена двумя сквозными стяжными болтами. Поверхность отверстия нижней разъемной головки шатуна является посадочным местом (постелью) для вкладышей и передает действующие нагрузки на сопряженный вал не воспринимая непосредственно силы трения скольжения.
Такая конструкция шатуна не применима в механизмах преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное без коленчатого вала, т.к. в них нижняя разъемная головка шатуна имеет некруглую форму и по контуру составлена из
200Tl12617 ,
I-  . ...и ii iBiCHHciiiHl tBilrni
, .r02B 75/32
двух равных полуокружностей и двух прямолинейных з астков, имеющих зубчатые рейки и продольные упоры.
Отмеченная несовместимость не позволяет осуществить полный функциональный перенос элементов конструкции традиционного щатуна в новое устройство и требует вьфаботки иных конструктивных рещений, обусловленных спецификой изменивщихся условий работы.
Целью полезной моделиявляется создание конструкции щатуна,
удовлетворяющей новым условиям его работы в механизмах преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное (и наоборот) без коленчатого вала. А именно, органичное объединение традиционной конструкции щатуна с функциональными элементами, образующими новый контур нижней головки шатуна при сохранении жесткости изделия, обеспечении точности сборки и технологичности производства.
Цель полезной модели достигается тем, что новые конструктивные элементы (зубчатые рейки 3 и продольные упоры 4) введены в схему устройства путем разнесения вилки и отъемной части нижней головки традиционного шатуна на расстояние равное длине вводимых в конструкцию деталей, причем зубчатые рейки 3 могут иметь по поверхностям, сопрягаемым с отъемной частью нижней головки щатуна, неразъемное соединение. При этом обеспечено необходимое обжатие стягиваемых элементов, технологическое и динамическое центрирование по взаимноперпендикулярным посадочным базам, придающим изделию общую жесткость, точность сборки и прочность. По сравнению с прототипом заявляемое техническое рещение характеризуется следующими новыми существенными признаками: 1.1 Вилка традиционного шатуна и отъемная часть нижней головки разнесены на
1.2Зубчатые рейки 3 могут иметь по поверхностям, сопрягаемым с отъемной частью нижней головки шатуна, неразъемное соединение.
1.3Обжатие, технологическое и динамическое центрирование зубчатых реек относительно вилки 1 и отъемной части 2 обеспечено по посадочным базам сопрягаемых деталей: зубцы 7 зубчатых реек 3 - посадочные канавки 8, поверхность отверстия 9 упора 4 - поверхность 10 болта 5, соприкасающиеся стыковочные поверхности 11, внутренние боковые поверхности 14 зубчатых реек 3 - наружные боковые поверхности 16 продольных упоров 4. (См.Фиг.1;Фиг.2).
1.4Обжатие, технологическое и динамическое центрирование продольных упоров 4 обеспечено по посадочпым базам сопрягаемых деталей: посадочные канавки 8 зубцы 15 продольных упоров 4, поверхность отверстия 9 упора 4 - поверхность 10 болта 5, соприкасающиеся стыковочные поверхности 11. (См.ФигЛ ;Фиг.2).
На Фиг.1 показап чертеж конструкции предлагаемого устройства шатуна. На Фиг.2 приведена изометрическая проекция того же шатуна в разобранном виде.
Устройство шатуна механизма преобразования вращательного двимсения в возвратно-поступательное без коленчатого вала (Фиг.1, Фиг.2) включает в себя:
Вилку шатуна 1, на поверхности разъема нижней головки которой выполнены две или более посадочные канавки 8 (впадины). Внешние стенки каждой из канавок 8 параллельны продольной оси шатуна и перпендикулярны плоскости разъема.
Нижнюю отъемную часть головки шатуна 2, на поверхности разъема которой, аналогично вилке шатуна, выполнены две или более посадочные канавки 8 (впадины). Внешние стенки каждой из канавок 8 параллельны продольной оси шатуна и перпендикулярны плоскости разъема.
и у основания 13. По ним осуществляется центрирование зубчатых реек 3 по отношению к продольным упорам 4. На стыковочных поверхностях зубчатых реек (верхней и нижней) выполнены зубцы 7 согласованные по форме с посадочными канавками 8 на вилке шатуна 1 и на нижней отъемной части головки шатуна 2.
Левый и правый продольные упоры 4, содержаш;ие: посадочную поверхность 9, сопрягаемую с поверхностями 10 стяжных болтов 5; поверхность 12, сопрягаемую с поверхностями 13 зубчатых реек 3; поверхность 16, сопрягаемую с поверхностями 14 зубчатых реек 3 и поверхности зубцов 15, выполненных на торцах продольных упоров 5 согласованными по форме с посадочными канавками 8 на вилке шатуна 1 и на нижней отъемной части шатуна 2 .
Два стяжных силовых болта 5, содержащих по две прецизионные поверхности 10. Каждая прецизионная поверхность одной частью сопряжена с вилкой шатуна 1 и с нижней отъемной частью шатуна 2, а другой частью с поверхностями 9 продольных упоров 4.
Две силовые гайки 6.
В собранном виде детали стянуты болтами 5 по посадочным поверхностям и шатун имеет вид, показанный на Фиг. 1. При этом, благодаря тому, что посадочные поверхности лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, конструкция шатуна после затяжки болтов обретает необходимую жесткость. Одновременно вьщерживается требуемая точность сборки и взаимозаменяемости деталей.
Устройство шатуна механизма преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное без коленчатого вала (Фиг.1, Фиг.2) работает следующим образом:
состоянии не должно происходить нарушения центрирования взаимного положения деталей. В противном случае искажается кинематика и динамика работы шатуна, ведущая к его разрушению.
В процессе приложения к шатуну продольных рабочих нагрузок растяжения происходит элементарное удлинение стяжных болтов. Если это удлинение больше упрзпгой деформации сжатия стягиваемых при предварительной затяжке деталей, то по плоскостям разъема могут образоваться зазоры, однако в предложенной конструкции нарушения центрирования взаимного положения деталей не происходит, т.к. растягивающие нагрузки не могут нарушить центрирование по вертикальным плоскостям 9,10,12,13 и вертикальным плоскостям посадочных канавок 8. Это значит, что взаимное положение рабочих поверхностей не изменится, точность соединений не нарушится и динамического разрушения щатуна не произойдет.
Аналогично, при приложении поперечной рабочей нагрузки усилия, действующие на поверхность продольного упора, передаются через сопрягаемые поверхности 9,10,15 и 8, а действующие на поверхность зубчатых реек - через зубцы 7 и посадочные канавки 8. Нарущения взаимного положения деталей под нагрузкой, также, не происходит.
Продольные сжимающие нагрузки не нарушают центрирования ни при каких режимах работы, а лишь усиливают жесткость сочленения разъемных деталей.
Сжимающие поперечные нагрузки отсутствуют.
В другом варианте зубчатые рейки 3 могут иметь с отъемной частью нижней головки щатуна 2 неразъемное соединение, выполненное, например, путем электроннолучевой сварки сопрягаемых поверхностей. В этом случае продольные инерционные растягивающие нагрузки, действующие на болты, зпменьшаются на величину инерционной нагрузки от масс зубчатых реек 3, что приводит к снижению упругой деформации болтов и улучщению условий работы щатуна.
с введением в традиционную конструкцию шатуна новых функциональных элементов - зубчатых реек 3 и продольных упоров 4 - путем разнесения вилки шатуна и ее отъемной части на расстояние равное длине вводимых в конструкцию деталей, реализо1ван необходимый для новых условий работы контур разъемной проушины шатуна, при сохранении требуемой жесткости изделия, точности сборки и технологичности производства.