ШАТУН ПОРШНЕВОГО КОМПРЕССОРА

Полезная модель относится к деталям кривошипно-шатунных механизмов и может быть использована в поршневых компрессорах с циркуляционной системой смазки механизмов движения.
Известен шатун поршневого компрессора, содержащий кривошипную головку, малую головку с втулкой подшипника скольжения, каналы в головках и сверление в стержне шатуна или трубку, предназначенные для подачи масла от кривошипной головки к малой, при этом в теле малой головки или на внешней поверхности втулки выполнена кольцевая канавка, а во втулке выполнены продольные закрытые смазочные канавки и каналы для протока масла от кольцевой канавки к смазочным [Пластинин П.И. - Поршневые компрессоры. Том 2. Основы проектирования. Конструкции - 3-е изд. - М.: КолосС, 2008, с.419÷423].
В известном шатуне прокачка масла через подшипник скольжения, образованный втулкой и крейцкопфным или поршневым пальцем, ограничена величиной торцового истечения масла через радиальный зазор в подшипнике и может быть недостаточна для теплоотвода, тогда для увеличения циркуляции масла необходимо увеличить давление масла в системе смазки, что является недостатком известного шатуна.
Наиболее близким к предложенному шатуну является известный шатун поршневого компрессора, содержащий кривошипную головку, малую головку с втулкой подшипника скольжения, каналы в головках и сверление в стержне шатуна или трубку, предназначенные для подачи масла от кривошипной головки к малой, при этом в теле малой головки или на внешней поверхности втулки выполнена кольцевая канавка, а во втулке выполнены продольные сквозные смазочные канавки и каналы для протока масла от кольцевой канавки к смазочным [там же]. По всей длине втулки продольные сквозные смазочные канавки имеют постоянное поперечное сечение.
В известном шатуне выполнение продольных смазочных канавок сквозными увеличивает циркуляцию масла в подшипнике скольжения, образованном втулкой и крейцкопфным или поршневым пальцем, что способствует лучшему отводу теплоты и удалению продуктов износа. Однако, вследствие малого сопротивления вытеканию масла по канавке наружу, для обеспечения эффективности смазки необходимо поддерживать давление масла в канавках путем повышения давления в системе смазки, что является недостатком известного шатуна.
Предлагаемая полезная модель направлена на повышение эффективности смазки в малой головке шатуна.
Технический результат при осуществлении полезной модели заключается в поддержании давления масла в смазочных канавках втулки при истечении масла по этим канавкам через торцы подшипника.
Указанный результат достигается тем, что в шатуне поршневого компрессора, содержащем кривошипную головку, малую головку с втулкой подшипника скольжения, каналы в головках и сверление в стержне шатуна или трубку, предназначенные для подачи масла от кривошипной головки к малой, при этом в теле малой головки или на внешней поверхности втулки выполнена кольцевая канавка, а во втулке выполнены продольные сквозные смазочные канавки и каналы для протока масла от кольцевой канавки к смазочным, смазочные канавки имеют переменное сечение, уменьшающееся у торцов втулки.
Смазочные канавки переменного сечения, уменьшающегося у торцов втулки, имеют три характерных участка: два коротких участка меньшего сечения у торцов втулки и длинный участок большего сечения. Длина коротких участков меньшего сечения может быть выбрана аналогично расстоянию от торца втулки до края закрытой смазочной канавки для втулки того же размера по известным правилам (см., например: Детали машин: Атлас конструкций. В 2 ч. Ч.2 /Б.А. Байков, В.Н. Богачев, А.В. Буланже и др.; Под общ. ред. Д.Н. Решетова. - 5-е изд., переработ, и доп. М.: Машиностроение, 1992, л.335). При работе циркуляционной системы смазки проток масла происходит как через радиальный зазор между втулкой и пальцем, так и по смазочным канавкам наружу, при этом вытекание масла по канавке наружу ограничено повышенным гидравлическим сопротивлением участков меньшего сечения у торцов втулки. Площадь поперечного сечения смазочной канавки у торцов втулки может быть выбрана в соответствии с требуемой величиной протока масла при заданных параметрах системы смазки.
В частном случае реализации полезной модели втулка содержит две смазочные канавки, центральный угол каждой канавки в средней части втулки выбирают в диапазоне 0,3÷1,0 рад, и отношение площадей поперечного сечения смазочной канавки в торце и в средней части втулки выбирают в диапазоне 0,2÷0,5, при этом обеспечиваются смазка и охлаждение подшипника малой головки шатуна поршневого компрессора.
Сущность предложенной полезной модели поясняется графическими материалами, где:
на фиг.1 показан шатун, общий вид;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - втулка малой головки, продольный разрез Б-Б;
на фиг.4 - то же, что фиг.3, поперечный разрез В-В;
на фиг.5 - форма смазочной канавки в средней части втулки;
на фиг.6 - то же, что фиг.5, в торце втулки (вид Г на фиг.3).
Шатун поршневого компрессора (фиг.1, 2) содержит кривошипную (большую) головку 1, крейцкопфную (малую) головку 2 и стержень 3, на котором закреплена трубка 4 со штуцерами 5 и 6. Компрессор оснащен циркуляционной системой смазки, подача масла на смазку шатунных подшипников осуществляется по отверстиям в коленчатом валу компрессора. В кривошипной головке 1 размещены полувкладыши подшипника - верхний 7 и нижний 8, в верхнем полувкладыше 7 и в теле головки выполнены отверстия для протока масла из смазочных канавок 9 к штуцеру 5 трубки 4.
В крейцкопфную головку 2 запрессована бронзовая втулка 10 (см. фиг.3, 4), в которой выполнены две открытые с торцов смазочные канавки 11, соединенные отверстиями 12 с кольцевой канавкой 13 на внешней поверхности втулки. В теле крейцкопфной головки выполнено отверстие для протока масла от штуцера 6 к кольцевой канавке 13.
Смазочная канавка 11 выполнена открытой с торцов втулки и содержит три участка: участок 14 на большей части длины втулки, участки 15 и 16 - у торцов втулки. На участке 14 выполнена широкая канавка с центральным углом α и площадью поперечного сечения S1. На участках 15 и 16 канавка имеет меньшую ширину, отношение площадей поперечного сечения смазочной канавки в торце (S2) и в средней части втулки (S1) составляет S2/S1<1,0 (см. фиг.5, 6). Центральный угол α каждой канавки в средней части втулки выбирают предпочтительно в диапазоне 0,3÷1,0 рад, и отношение площадей поперечного сечения смазочной канавки в торце и в средней части втулки выбирают предпочтительно в диапазоне 0,2÷0,5. Дно канавки 11 в поперечном сечении имеет форму дуги окружности (большего радиуса на участке 14, меньшего - участках 15, 16).
При работе циркуляционной системы смазки масло из кривошипной головки по трубке 4 поступает в крейцкопфную головку 2, далее через кольцевую канавку 13 и отверстия 12 в смазочные канавки 11. В подшипнике скольжения, образованном втулкой 10 и крейцкопфным пальцем (палец на чертеже условно не показан), проток масла происходит как через радиальный зазор между втулкой и пальцем, так и по смазочным канавкам 11 наружу, при этом вытекание масла по канавкам наружу ограничено повышенным гидравлическим сопротивлением участков меньшего сечения 15 и 16 у торцов втулки.
Взамен трубки 4 шатун может иметь сверление в стержне для подачи масла от кривошипной головки к малой, при этом работа системы смазки не отличается от изложенного выше.
Взамен кольцевой канавки 13 может быть выполнена кольцевая канавка в теле крейцкопфной головки 2, при этом работа системы смазки не отличается от изложенного выше.
Примеры выполнения подтверждают возможность осуществления полезной модели.
Указанные примеры не исчерпывают возможные варианты реализации полезной модели. Шатун и его составные части могут быть выполнены из различных материалов, втулка может иметь различное число смазочных канавок, канавки могут иметь различную форму в поперечном сечении и т.д.