ВАЛ КОЛЕНЧАТЫЙ Российский патент 2015 года по МПК F16C3/14 F01M1/06 

Область техники

Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к компрессоростроению. Заявляемый вал коленчатый предназначен для использования в кривошипно-шатунных механизмах поршневых компрессоров.

Предшествующий уровень техники

Коленчатые валы широко известны. Известен, например, одноколейный вал углового V-образного компрессора, содержащий последовательно расположенные первый хвостовик, первую коренную шейку, первую щеку, шатунную шейку, вторую щеку, вторую коренную шейку и второй хвостовик. При этом наружная и торцевая поверхности каждой щеки криволинейные. Поверхности щек, предназначенные для установки противовесов, выполнены плоскими и содержат по два крепежных отверстия для крепления противовесов. Кроме того, коленчатый вал содержит разветвленный масляный канал, ветви которого выполнены в первом хвостовике, первой коренной шейке, первой щеке и шатунной шейке. Первая осевая ветвь масляного канала выполнена глухой. Входное отверстие первой осевой ветви расположено на торце первого хвостовика, а конец расположен в первой щеке. Вторая осевая ветвь масляного канала, как и первая, выполнена глухой. Выходное отверстие второй осевой ветви расположено на торцевой поверхности первой щеки, а конец расположен в шатунной шейке. Радиальная ветвь первой щеки соединяет первую и вторую осевые ветви. Выходное отверстие радиальной ветви первой щеки расположено на наружной криволинейной поверхности этой щеки. В выходных отверстиях радиальной ветви первой щеки и второй осевой ветви выполнена метрическая резьба для закрепления в них заглушек. (Поспелов Г.А., Пластинин П.И., Шварц А.И., Сафин А.Х. Объемные компрессоры. Атлас конструкций. М.: Машиностроение, 1994, лист 39, стр.50, [1]).

Недостатком аналога [1] является то, что выходное отверстие радиальной ветви первой щеки расположено на наружной криволинейной поверхности этой щеки. При таком расположении вышеупомянутого выходного отверстия происходит самоотвинчивание размещаемой в нем заглушки при вращении вала. Самоотвинчивание происходит под действием центробежной силы, направленной вдоль оси выходного отверстия от центра вращения. Для устранения этого недостатка конструкции применяют кернение резьбового соединения, что приводит к невозможности очистки радиальной ветви первой щеки без разрушения резьбы канала и заглушки. Кроме того наружная поверхность первой щеки имеет криволинейную поверхность и при высверливании в ней отверстия происходит смещение сверла.

Раскрытие изобретения

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение состоит в том, чтобы устранить самоотвинчивание заглушки из радиальной ветви, выполненной в щеке коленчатого вала.

Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемым изобретением, является устранение самоотвинчивания заглушки из радиальной ветви масляного канала, выполненной в щеке коленчатого вала. Кроме того, достигается упрощение сверления и очистки вышеуказанной радиальной ветви.

Сущность изобретения состоит в том, что вал коленчатый содержит по крайней мере одну коренную шейку, по крайней мере одну шатунную шейку и по крайней мере одну щеку, в которых выполнены осевые ветви разветвленного масляного канала. При этом на щеке установлен разъемно противовес, а осевые ветви смежных коренной и шатунной шеек соединяет радиальная ветвь, выполненная в щеке. При этом выходное отверстие радиальной ветви расположено на посадочной поверхности щеки под противовес.

Вал коленчатый предпочтительно содержит последовательно расположенные первый хвостовик, первую коренную шейку, первую щеку, шатунную шейку, вторую щеку, вторую коренную шейку и второй хвостовик.

Масляный канал предпочтительно содержит первую осевую ветвь, входное отверстие которой расположено на торце первого хвостовика, а конец расположен в первой щеке, вторую осевую ветвь, выходное отверстие которой расположено на торцевой поверхности первой щеки, а конец расположен в шатунной шейке, первую радиальную ветвь, соединяющую первую осевую ветвь и вторую осевую ветвь, вторую и третью радиальные ветви, соединяющие рабочую поверхность шатунной шейки со второй осевой ветвью.

На втором хвостовике могут быть выполнены два шпоночных паза под призматические шпонки.

Коренные шейки желательно имеют равные диаметры.

Между первым хвостовиком и первой коренной шейкой выполнены предпочтительно посадочная поверхность под спиральную шестерню и первая свободная поверхность, а между вторым хвостовиком и второй коренной шейкой выполнена вторая свободная поверхность.

На посадочной поверхности под спиральную шестерню преимущественно выполнен шпоночный паз.

Диаметр первого хвостовика преимущественно меньше диаметра посадочной поверхности под спиральную шестерню.

На всю длину второго хвостовика и на конце второй свободной поверхности могут быть выполнены по крайней мере два паза для тангенциальных шпонок.

Посадочные поверхности щек под противовесы предпочтительно содержат по два крепежных отверстия.

Коренные шейки желательно перекрывают шатунную шейку.

На конце второй коренной шейки может быть выполнена посадочная поверхность под уплотнительное кольцо.

На втором хвостовике преимущественно выполнено центровое отверстие. При этом вокруг центрового отверстия второго хвостовика выполнено четыре крепежных отверстия.

Краткое описание чертежей.

На фигуре 1 показан чертеж вала коленчатого, на фиг.2 - вид А фиг.1, на фиг.3 - вид В фиг.1, на фиг.4 - вид С фиг.1.

Осуществление изобретения

Вал коленчатый, преимущественно углового двухрядного компрессора (фиг.1), содержит последовательно расположенные первый хвостовик (1), первую коренную шейку (2), первую щеку (3), шатунную шейку (4), вторую щеку (5), вторую коренную шейку (6), второй хвостовик (7).

Первый хвостовик (1) предназначен для привода масляного насоса и лубрикатора.

Второй хвостовик (7) предназначен для соединения вала с приводным двигателем компрессора. На втором хвостовике (7) выполнены два шпоночных паза (9) (фиг.2).

Коренные шейки (2, 6) предназначены для опоры коленчатого вала на станину через подшипники качения. Коренные шейки (2, 6) предпочтительно имеют равные диаметры.

Шатунная шейка (4) предназначена для соединения коленчатого вала и шатунов.

С целью увеличения жесткости и прочности коленчатого вала коренные шейки (2, 6) перекрывают шатунную шейку (4).

Между первым хвостовиком (1) и первой коренной шейкой (2) выполнены посадочная поверхность (21) под спиральную шестерню и первая свободная поверхность (10), а между вторым хвостовиком (7) и второй коренной шейкой (6) выполнена вторая свободная поверхность (11). Диаметр первого хвостовика (1) меньше диаметра посадочной поверхности (21) под спиральную шестерню. На посадочной поверхности (21) под спиральную шестерню выполнен шпоночный паз (8). Вышеупомянутая шестерня находится в зацеплении с деталями зубчатой передачи системы смазки.

Щеки (3, 5) соединяют коренные шейки (2, 6) с шатунной шейкой (4). Кроме того, на щеках (3, 5) установлены разъемно противовесы (не показано). Противовесы предназначены для того, чтобы их силы и моменты инерции были равны неуравновешенным силам и моментам инерции поршневого компрессора. Боковая и торцевая поверхности каждой щеки (3, 5) криволинейные. Посадочные поверхности щек (3, 5) под противовесы выполнены плоскими и содержат крепежные отверстия (12) (фиг.3, 4).

Коленчатый вал содержит разветвленный масляный канал. Масляный канал предназначен для подвода масла на рабочую поверхность шатунной шейки (4). Ветви канала соединены между собой так, чтобы обеспечить подвод смазки к поверхности шатунной шейки (4).

При этом масляный канал содержит:

- первую осевую ветвь (13), входное отверстие которой расположено на торце первого хвостовика (1), а конец расположен в первой щеке (3);

- вторую осевую ветвь (14), выходное отверстие (15) которой расположено на торцевой поверхности первой щеки (3), а конец расположен в шатунной шейке (4);

- первую радиальную ветвь (16), соединяющую первую осевую ветвь (13) и вторую осевую ветвь (14), при этом выходное отверстие (17) первой радиальной ветви (14) расположено на посадочной поверхности первой щеки (3) под противовес;

- вторую и третью радиальные ветви (18, 19), соединяющие рабочую поверхность шатунной шейки (4) со второй осевой ветвью (14).

В выходных отверстиях (15, 17) второй осевой ветви (14) и первой радиальной ветви (16) выполнена резьба, предпочтительно метрическая, для закрепления в них заглушек.

Примеры конкретного выполнения

Пример 1. Посадочные поверхности щек (3, 5) под противовесы содержат по два крепежных отверстия (12) (фиг.4).

Пример 2. На конце второй коренной шейки (6) выполнена посадочная поверхность (20) под уплотнительное кольцо.

Пример 3. Шпоночные пазы (9) выполнены под призматические шпонки.

Пример 4. На всю длину второго хвостовика (7) и на конце второй свободной поверхности (11) выполнены по крайней мере два паза (9) для тангенциальных шпонок.

Пример 5. С целью установки коленчатого вала на станке, при его обработке, на хвостовиках (1, 7) выполнены центровые отверстия (23). При этом вокруг центрового отверстия (23) второго хвостовика (7) выполнено четыре крепежных отверстия (24), предназначенных для установки на торце вала крышки с отверстием прямоугольного сечения, предназначенным для установки в него рукоятки для ручного проворота вала.

Реализация конструктивных элементов заявляемого изобретения не ограничивается приведенными выше примерами.

Описание работы.

В выходных отверстиях (15, 17) второй осевой ветви (14) и первой радиальной ветви (16) предварительно закрепляют заглушки, после чего на щеках (3, 5) устанавливают противовесы. Коленчатый вал приводится во вращение от приводного двигателя, соединенного со вторым хвостовиком (7) вала. Вращение вала происходит в подшипниках качения, установленных на коренных шейках (2, 6), при этом движение передается установленным на шатунной шейке (4) шатунам. Масло подводится к входному отверстию первой осевой ветви (13) масляного канала. Затем масло поступает по ветвям (16), (14), (18) и (19) масляного канала к шатунным подшипникам.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемом вале коленчатом, заявляемые технические результаты: «устранение самоотвинчивания заглушки из радиальной ветви масляного канала, выполненной в щеке коленчатого вала» и «упрощение сверления и очистки вышеуказанной радиальной ветви» достигаются за счет того, что вал коленчатый содержит по крайней мере одну коренную шейку, по крайней мере одну шатунную шейку и по крайней мере одну щеку, в которых выполнены осевые ветви разветвленного масляного канала. При этом на щеке установлен разъемно противовес, а осевые ветви смежных коренной и шатунной шеек соединяет радиальная ветвь, выполненная в щеке. При этом выходное отверстие радиальной ветви расположено на посадочной поверхности щеки под противовес.

Как было сказано выше, у прототипа [1] выходное отверстие радиальной ветви первой щеки расположено на наружной криволинейной поверхности этой щеки. При вращении коленчатого вала на заглушку, установленную в этом отверстии, действует центробежная сила, направленная вдоль оси выходного отверстия от центра вращения. Под действием этой силы происходит самоотвинчивание заглушки. На заглушку, установленную в выходном отверстии второй осевой ветви, тоже действует центробежная сила. Однако она направлена перпендикулярно оси выходного отверстия и не приводит к самоотвинчиванию заглушки. У заявляемого коленчатого вала выходное отверстие (17) радиальной ветви (16) расположено на посадочной поверхности щеки (3) под противовес. При вращении коленчатого вала противовес поджимает заглушку и тем самым препятствует самоотвинчиванию. При таком расположении выходного отверстия (17) нет необходимости применять кернение резьбового соединения, что упрощает очистку первой радиальной ветви (16). Кроме того, при сверлении радиальной ветви (16) сверло не смещается.

Промышленная применимость

Автором изобретения изготовлен опытный образец заявленного вала коленчатого, испытания которого подтвердили достижение технического результата.

Заявляемый вал коленчатый реализован с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть изготовлен на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение во всех областях деятельности, где требуется преобразование вращательного движения коленчатого вала в возвратно-поступательное движение крейцкопфа или поршня.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Поспелов Г.А., Пластинин П.И., Шварц А.И., Сафин А.Х. Объемные компрессоры. Атлас конструкций. М.: Машиностроение, 1994 г.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к компрессоростроению. Заявляемый вал коленчатый предназначен для использования в кривошипно-шатунных механизмах поршневых компрессоров. Вал коленчатый содержит по крайней мере одну коренную шейку (2), по крайней мере одну шатунную шейку (4) и по крайней мере одну щеку (3), в которых выполнены осевые ветви (13, 14) разветвленного масляного канала. На щеке (3) установлен разъемно противовес, а осевые ветви (13, 14) смежных коренной (2) и шатунной (4) шеек соединяет радиальная ветвь (16), выполненная в щеке (3). Выходное отверстие (17) радиальной ветви (16) расположено на посадочной поверхности щеки (3) под противовес. Технический результат: устранение самоотвинчивания заглушки из радиальной ветви масляного канала, выполненной в щеке коленчатого вала, упрощение сверления и очистки вышеуказанной радиальной ветви. 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вал коленчатый, содержащий по крайней мере одну коренную шейку, по крайней мере одну шатунную шейку и по крайней мере одну щеку, в которых выполнены осевые ветви разветвленного масляного канала, при этом на щеке установлен разъемно противовес, а осевые ветви смежных коренной и шатунной шеек соединяет радиальная ветвь, выполненная в щеке, отличающийся тем, что выходное отверстие радиальной ветви расположено на посадочной поверхности щеки под противовес.

2. Вал коленчатый по п.1, отличающийся тем, что содержит последовательно расположенные первый первый хвостовик, первую коренную шейку, первую щеку, шатунную шейку, вторую щеку, вторую коренную шейку и второй хвостовик.

3. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что масляный канал содержит первую осевую ветвь, входное отверстие которой расположено на торце первого хвостовика, а конец расположен в первой щеке, вторую осевую ветвь, выходное отверстие которой расположено на торцевой поверхности первой щеки, а конец расположен в шатунной шейке, первую радиальную ветвь, соединяющую первую осевую ветвь и вторую осевую ветвь, вторую и третью радиальные ветви, соединяющие рабочую поверхность шатунной шейки со второй осевой ветвью.

4. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что на втором хвостовике выполнены два шпоночных паза под призматические шпонки.

5. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что коренные шейки имеют равные диаметры.

6. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что между первым хвостовиком и первой коренной шейкой выполнены посадочная поверхность под спиральную шестерню и первая свободная поверхность, а между вторым хвостовиком и второй коренной шейкой выполнена вторая свободная поверхность.

7. Вал коленчатый по п.6, отличающийся тем, что на посадочной поверхности под спиральную шестерню выполнен шпоночный паз.

8. Вал коленчатый по п.6, отличающийся тем, что диаметр первого хвостовика меньше диаметра посадочной поверхности под спиральную шестерню.

9. Вал коленчатый по п.6, отличающийся тем, что на всю длину второго хвостовика и на конце второй свободной поверхности выполнены по крайней мере два паза для тангенциальных шпонок.

10. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что посадочные поверхности щек под противовесы содержат по два крепежных отверстия.

11. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что коренные шейки перекрывают шатунную шейку.

12. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что на конце второй коренной шейки выполнена посадочная поверхность под уплотнительное кольцо.

13. Вал коленчатый по п.2, отличающийся тем, что на втором хвостовике выполнено центровое отверстие, при этом вокруг центрового отверстия второго хвостовика выполнено четыре крепежных отверстия.