ПОРШНЕВАЯ МАШИНА С СУХИМ КАРТЕРОМ Российский патент 1994 года по МПК F01B9/00 F01B31/00 

Изобретение относится к малогабаритным поршневым машинам, преимущественно для машин с сухим картером, с подшипниковыми опорами качения закрытого типа.

Известны поршневые машины с сухим картером, содержащие цилиндро-поршневые группы, приводной коленчатый вал, установленный на опорах, жестко закрепленных в корпусе машины.

Недостатком этих конструкций является высокий уровень вибрации подшипниковых опор, их ограниченная долговечность и повышенные энергозатраты при работе машин из-за перекоса колец подшипников и односторонней нагрузки шариков, возникающих вследствие погрешностей изготовления посадочных поверхностей опор, их монтажа, а также в результате тепловых, силовых деформаций и эволюции геометрических размеров в процессе эксплуатации. При большой жесткости подшипниковых опор вибрация вращающегося вала передается корпусным деталям и состыкованным с машинами устройствам.

Известна система пружинящих элементов для упругой опоры подшипника, составленной из листового металла, в которой в продольном направлении вмонтировано штамповкой множество язычкообразных пружинящих элементов, разделенных малыми расстояниями, таким образом, что несколько обработанных указанным способом металлических листов наслаиваются один на другой до получения цилиндра.

Недостатком этой конструкции является необходимость сохранения между пружинящими звеньями масляных пленок, предотвращающих заедание между валом и подшипником. Кроме этого, наличие промежуточных деталей нарушает центрирование вала и в сухой среде повышает вибрацию. В этой конструкции является недостатком необходимость обеспечения в системе равномерного радиального зазора между корпусом и наружным вкладышем подшипника за счет выполнения большого числа язычкообразных пружинящих элементов, равномерно расположенных по периметру каждого пружинящего звена, и наличия нескольких выполненных подобным образом промежуточных пружинящих звеньев. Но при работе машины, когда на опору действует усилие, нагруженная сторона системы пружинящих элементов деформируется таким образом, что радиальный зазор между корпусом и наружным вкладышем подшипника изменяется из-за чего нарушается центрирование вала. Кроме этого, наличие между пружинящими звеньями масляных пленок, обеспечивающих демпфирующий эффект системы, недопустимо в некоторых машинах с сухим картером.

Известна поршневая машина с сухим картером, содержащая цилиндро-поршневые группы и механизм привода с валом в опорах, жестко соединенных с корпусом машины. Подшипниковые опоры выполнены подвесными и прикреплены к корпусу с помощью центрирующих шпилек.

Недостатком этой конструкции является высокий уровень вибрации, ограниченная долговечность и повышенные энергозатраты подшипниковых опор из-за перекоса колец подшипников и односторонней нагрузки шариков, возникающих вследствие погрешностей изготовления посадочных поверхностей опор, их монтажа, а также в результате тепловых, силовых деформаций и эволюции геометрических размеров в процессе эксплуатации. Частичного устранения этих недостатков можно добиться путем увеличения податливости центрирующих шпилек за счет уменьшения площади их поперечного сечения. Но уровень вибрации подшипниковых опор снижается только в направлении увеличения податливости шпилек.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и вибрации машины.

Для достижения этой цели в поршневой машине с сухим картером, содержащей цилиндро-поршневые группы и механизм привода с валом в опорах, жестко соединенных с корпусом машины, подшипниковые опоры выполнены в виде втулок и соединены с корпусом посредством упругих в радиальном направлении поверхностей, а установочные поверхности опор представляют собой прерывистую цилиндрическую поверхность с язычковыми пружинящими элементами, образованными радиальными и перпендикулярными им пазами.

На фиг. 1 изображен общий вид поршневой машины; на фиг. 2 - упругая опора с язычковыми пружинящими элементами; на фиг. 3 - вариант выполнения опоры с двумя рядами язычковых пружинящих элементов.

Поршневая машина содержит цилиндро-поршневую группу 1, приводной вал 2 в опорах, выполненных в виде втулок 3 и соединенных с корпусом 4 посредством упругих в радиальном направлении поверхностей 5, центрирующих поверхностей 6 и фланцев 7. Установочные поверхности опор представляют собой прерывистую цилиндрическую поверхность 8 с язычковыми пружинящими элементами 9, образованными радиальными и перпендикулярными им пазами 10 и 11. Для обеспечения более равномерного пружинящего воздействия по всему периметру наружных колец 12 подшипников 13 язычковые пружинящие элементы 9 выполняются в два ряда с взаимным смещением на полшага (фиг. 3). Пазы 11 можно заполнить неметаллическими материалами с большими внутренними механическими потерями, например резиной.

Язычковые пружинящие элементы 9 с точной цилиндрической поверхностью 8 позволяют устанавливать подшипники 13 с беззазорной посадкой.

Поверхности 5, податливые в радиальном направлении, обеспечивают индифферентность втулок 3 при тепловых и силовых деформациях корпуса 4.

Во время работы машины при вращении вала 2 упругие в радиальном направлении поверхности 5, соединяющие втулки 3 опор с корпусом 4, и язычковые пружинящие элементы 9 препятствуют перекосу колец подшипников 13, вместе с этим язычковые пружинящие элементы 9 и неметаллический материал в пазах 11 демпфируют высокочастотные колебания подшипников 13.

Техническими преимуществами предлагаемого устройства в сравнении с прототипом являются: демпфирующий эффект системы язычковых пружинящих элементов в опорах приводного вала, являющихся гасителем высокочастотных колебаний подшипников качения; возможность установки подшипников в опоры по беззазорной посадке, что предохраняет их наружные кольца от резких проворотов, ведущих к скачкам мощности, потребляемой машиной, а также избавляет от дополнительной вибрации; упругие свойства опор уменьшают перекос колец подшипников и одностороннюю нагрузку шариков из-за погрешностей монтажа, изготовления посадочных поверхностей, тепловых и силовых деформаций, что снижает уровень вибрации и энергозатраты машины и повышает ее долговечность.

Кроме того, отсутствие промежуточных деталей, расположенных концентрично и нарушающих центровку подшипников, а также высокая точность изготовления цилиндрических опорных поверхностей язычковых пружинящих элементов приводит к улучшению виброхарактеристик опор качения.

Усиление демпфирующего эффекта системы может достигаться путем заполнения пазов неметаллическими материалами с большими внутренними механическими потерями, например резиной.

Использование предлагаемой машины обеспечивает уменьшение потребляемой мощности на 10-15% и снижение средних квадратических значений виброускорений в 1,2-1,3 раза по направлениям, перпендикулярным оси цилиндра.

Использование: в машиностроении, при проектировании малогабаритных поршневых машин, преимущественно с сухим картером. Сущность изобретения: машина снабжена втулками 3, посредством которых опоры 13 вала 2 упруго установлены в корпусе 4. Втулки 3 имеют упругие в радиальном направлении участки 5 и фигурные пазы, выполненные вдоль установочных поверхностей с образованием язычковых пружинящих элементов 9, охватывающих опоры. Пазы могут быть заполнены неметаллическим упругим материалом, например резиной. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. ПОРШНЕВАЯ МАШИНА С СУХИМ КАРТЕРОМ, содержащая корпус, цилиндропоршневые группы и механизм привода с валом, установленным в подшипниковых опорах, размещенных в корпусе машины, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергозатрат и вибрации, машина снабжена опорными втулками, посредством которых опоры упруго установлены в корпусе, причем втулки имеют упругие в радиальном направлении участки и фигурные пазы, выполненные вдоль установочных поверхностей с образованием язычковых пружинящих элементов, охватывающих опоры по прерывистым цилиндрическим поверхностям. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что пазы заполнены неметаллическим упругим материалом.