Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания и способ его сборки Советский патент 1992 года по МПК F16C7/02 F16C9/04 

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к кривошипно-ша- тунным механизмам двигателей внутреннего сгорания различного назначения.

Известны шатунно-кривошипные узлы (ШКУ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС), состоящие из коленчатого вала с шатунными и коренными шейками и расположенными между ними щеками, шатуна с кривошипной головкой и тел качения, выполненных в виде роликов и заполняющих .промежуток между шатунной шейкой и кривошипной головкой шатуна.

Однако вследствие ограниченности размеров элементов коленчатого вала, обусловленный условием прохождения их через неразъемную кривошипную головку шатуна, коленчатый вал не имеет достаточной прочности и жесткости.

Указанный недостаток устранен в ШКУ, имеющих разъемную кривошипную головку шатуна.

Известен шатунно-кривошипный узел, содержащий шатун с крышкой, отъемной от части кривошипной головки, крепежные элементы в виде болтов и гаек и обойму, размещенную в кривошипной головке.

Данный ШКУ имеет низкие надежность и долговечность вследствие того, что обой- ма разрезная и имеет стыки на беговых дорожках для тел качения.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности за счет обеспечения узла бесстыковой беговой дорожкой для тел качения.

Указанная цель достигается тем, что в шатунно-кривошипном узле, состоящем из коленчатого вала с шатунными и коренными шейками и расположенными между ними щеками, шатуна с крышкой, отъемной от части кривошипной головки, примыкающей к стержню, подшипника, тела качения, в котором выполнены в виде роликов, контактирующих с шатунной шейкой и заключенных в обойме, размещенной в кривошипной головке шатуна, и крепежных элементов в виде болтов и гаек, шатун выполнен разъемным в плоскости, перпендикулярной оси кривошипной головки, часть кривошип- ной головки, примыкающая к Стержню шатуна, и крышка выполнены с буртами,

расположенными на их торцовых частях с внешней стороны, и проушинами с отверстиями для размещения в них крепежных элементов для крепления частей крышки и примыкающих к стержню частей кривошипной головки, а обойма выполнена в виде спиральной цилиндрической пружины о поперечным сечением витков в виде прямоугольника, при этом пружина установлена с возможностью контактирования своими торцами с буртами.

Кроме того, внутренняя торцовая поверхность буртов выполнена спиральной с. углом подъема витков равным углу подьема витков пружины, а выступ бурта, образованный в разрыве этой поверхности, размещен в плоскости разъема кривошипной головки и взаимодействует с торцом крайнего витка пружины.

Причем болт для крепления частей крышки и примыкающих к стержню шатуна частей кривошипной головки выполнены с коническим участком, расположенным на стержне со стороны резьбы.

Кроме того, пружина выполнена из стали, а кривошипно-шатунный узел снабжен разъемным сепаратором для размещения в нем роликов.

Согласно способу сборки шатунно-кри- вошипного узла цель изобретения состоит в повышении технологичности сборки, заключающейся в установке обоймы, размещении тел качения и частей шатуна на шатунной шейке и стягивании частей крепежными элементами.

Поставленная цель достигается тем, что перед установкой обоймы и размещением частей шатуна на шатунной шейке сепаратор устанавливают на шатунную шейку и заполняют его телами качения, затем, упруго деформируя один из крайних витков, охватывая им щеку коленчатого вала, вращением пружины размещают ее вокруг тел качения, а при размещении частей шатуна обеспечивают контактирование торца крайнего витка пружины с выступом бурта по поверхности, находящейся в плоскости разъема кривошипной головки. Устранение в шатунном подшипнике стыков на беговой дорожке наружной обоймы, достигаемое в такой конструкции, исключает ударную нагрузку роликов и повышает надежность и

долговечность шатунно-кривошипного узла. Оригинальный способ сборки обусловлен особенностью конструкции узла и обеспечивает повышение технологичности сборки.

На фиг. 1 показан шатунно-кривошип- ный узел в сборе, разрез; на фиг, 2 -тоже, вид сбоку; на фиг. 3 - ролик подшипника; на фиг. 4 - сепаратор; на фиг. 5 - шатун в сборе с обоймой, продольный разрез; на фиг. 6 - схема способа сборки.

Шатунно-кривошипный узел (фиг. 1 и 2) содержит шатунные 1 и коренные 2 шейки, соединенные между собой щеками 3 и образующие коленчатый вал двигателя. Одина- по конструкции части 4 шатуна разъемного в продольной плоскости соединяют поршневой палец 5с шатунной шей- кой 1. Крышка 6 шатуна выполнена отъемной от части 7 кривошипной головки, примыкающей к стержню 8 шатуна. В поясе разъема размещены крепежные элементы в виде шатунных болтов 9 с гайками 10, па- раллельных оси кривошипной головки, у каждого из которых цилиндрический стержень 11 взаимодействует с цилиндрическими отверстиями в проушинах 12 и 13, выполненных в части 7 и крышке 6 шатуна, а концевые участки 14 со стороны резьбы. Головки болтов и гайки утоплены в крышки (фиг. 1) для уменьшения размеров кривошипной головки.

В кривошипной головке установлена между частями 6 и 7 частей 4 шатуна и с помощью крепежных элементов 9 и 10 зажата обойма 15 шатунного подшипника, охватывающая тела 16 вращения, выполненные в виде цилиндрических роли- ков. Сепаратор 17 (фиг. 3), выполненный в виде разрезного пружинящего вовнутрь кольца прямоугольного сечения и имеющий в замке отогнутые вовнутрь концы, взаимодействует с осями 18 роликов (фиг. 4) и стен- ками проточек, образующих эти оси; Отогнутые концы сепаратора взаимодействуют со скольжением с осями примыкающих к замку роликов. Ролики 16 торцовыми поверхностями взаимодействуют с внут- ренними кольцевыми поверхностями 19 буртов 20, которыми снабжены крышки б и части 7 кривошипной головки на их торцовых частях с внешней стороны. Обойма 15 выполнена из стали в виде спиральной ци- линдрической пружины с поперечным сечением витков в виде прямоугольника и установлена так, что контактирует своими торцами с буртами 20 по их внутренним торцовым поверхностям 21. Каждая из этих поверхностей выполнена спиральной с углом подъема спирали, равным углу подъема

витков пружины. Сепаратор 17 (рис. 5), образованный в разрыве этой поверхности, размещен в плоскости разъема кривошипной головки и взаимодействует с торцом крайнего витка пружины. На поверхности шатунной шейки коленчатого вала в поясе размещения сепаратора имеется выходное отверстие канала для подвода смазочного масла к подшипнику.

Сборку шатунно-кривошипного узла производят в следующей последовательности.. . .

Начинают сборку на коленчатом вале, снятом с двигателя. Сепаратор 17 при раздвинутых в замке концах надевают на шатунную шейку .1, оттянув от шейки один из концов сепаратора, под него устанавливают ролик 16, совмещая с сепаратором проточку над осью 18. Аналогично устанавливают все ролики, они удерживаются на шейке сепаратором. Далее устанавливают поверх ро- ликов обойму 15 подшипника. Для этого обойму в виде спиральной стальной пружины размещают (фиг. 6) над коренной шейкой 2 коленчатого вала, затем, упруго деформируя один из крайних витков и охватывая им щеку 3, вращением пружины размещают ее вокруг тел 16 вращения подшипника. Одетая пружина сжата в осевом направлении и охватывает ролики с небольшим радиальным натягом под действием значительных для стали сил собственной упругости. Вследствие этого натяга концы крайних витков в проекции на плоскость витка не стыкуются, а немного (около 0,3 мм) перекрываются. Аналогично устанавливают на вал тела качения и обоймы других шатунных подшипников, и вал устанавливают по месту в двигатель.

Далее при положении кривошипа в нижнем крайнем положении (фиг. 2) и поршней в цилиндрах двигателя одевают на обойму 15 шатунного подшипника части 4 шатуна. Их сначала раздвигают на поршневом пальце 5. Этим достигается некоторое увеличение монтажной длины части кривошипной головки, прилежащей к стержню шатуна. В этой части головки обойму 15 уста на вливают в та ком положении, чтобы концы крайних витков пружины были приблизительно в одной плоскости, совпадающей (при визуальной оценке) с кромкой в разъеме кривошипной головки. Легкими ударами по частям 7 и стержням 8 части 4 шатуна сближаются между собой. Далее устанавливают части крышки шатуна 6, сопрягая проушины 13 с аналогичными проушинами 12. Пропуская мимо щеки 3 болты 9, вставляют их в отверстия крайних проушин сначала конусными участками 14

стержней, а затем цилиндрическими частями 11 под воздействием ударов молотка по головкам болтов. Натяг, получаемый при переходе сопряжений с конических на цилиндрические участки болтов, обеспечивает 5 плотность стыка элементов шатуна. Последующей затяжкой гзек 10 при периодическом постукивании по крышкам б части 4 стягиваются между собой. При этом благодаря равенству углов подъема спирали по- 10 верхности 21 и витков пружины 15 достигается плотное и равномерное защемление обоймы между буртами 20. Взаимодействие концов стальной пружины с выступами 22 буртов 17 вызывает неболь- 15 шой круговой сдвиг витков пружины, что обеспечивает сдвиг концов в одну плоскость, некоторое увеличение внутреннего диметра пружины, устранение упомянутого ранее небольшого натяга и создание требу- 20

емого зазора между телами качения и обоймой. Прямоугольное сечение витков пружины обеспечивает уменьшение действия радиальных сил на витки пружины и повышение ровности поверхностей.25

Стопорение гаек 10 производят известными методами. Аналогично собирают другие шатунно-кривошипные узлы двигателя, Разборку производят в обратной последовательности. 30

Работа шатунно-кривошипного узла происходит следующим образом.

Для охлаждения и смазки подшипника через канал в шейке 1 подают масло. Осевые смещения роликов синхронизируются 35 сепаратором 17, взаимодействующим с осями 18 и краями проточек, образующих эти оси, и ограничиваются поверхностями 19 буртов 20.

Качение роликов происходит по бессты- 40 ковой беговой дорожке наружной обоймы 8, благодаря чему исключаются удары на стыках и отдаляются разрушения, характерные прототипу. В результате надежность и долговечность узла повышаются; шумы и поте- 45 ри энергии уменьшаются, а КПД двигателя возрастает.

Формула изобретения 1. Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания, состоящий из ко- 50 ленчатого вала с шатунными и коренными шейками и расположенными между ними щеками, шатуна с крышкой, отъемной от части .кривошипной головки, подшипника, тела качения, в котором выполнены в виде 55 роликов, контактирующих с шатунной шейкой, и заключенных в обойме, размещенной в кривошипной головке шатуна, крепежных элементов в виде болтов и гаек, о т л и ч а

ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежное™ и долговечности путем обеспечения узла бесстыковой дорожкой для тел качения, шатун выполнен разъемным в плоскости,, перпендикулярной оси кривошип- ной головки, часть примыкающей к стержню шатуна кривошипной-головки и крышка выполнены с буртами, расположенными на их торцовых частях с внешней стороны, и проушинами с отверстиями для размещения в них крепежных элементов для крепления частей крышки и примыкающих к стержню частей кривошипной головки, а обойма выполнена в виде спиральной цилиндрической пружмны с поперечным сечением витков в виде прямоугольника, при этом пружина установлена с возможностью контактирования своими торцами с буртами.

2.Узел по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя торцовая поверхность буртов выполнена спиральной с углом подъема спирали, равным углу подъема витков пружины, с образованием упора для контактирования торцов крайних витков пружины с буртом в плоскости разъема кривошипной головки.

3.Узел поп.1, отличающийся тем, что болты для крепления частей крышки и примыкающих к стержню шатуна частей кривошипной головки выполнены с коническими участками, расположенными на стержне со стороны резьбы.

4.Узел по п. 1, отличающийся тем, что пружина выполнена из стали.

5.Узел поп. 1, отличающийся тем, что он снабжен разъемным сепаратором для размещения в нем роликов.

6.Способ сборки шатунно-кривошипного узла двигателя внутреннего сгорания, за- ключающийся в установке обоймы, размещении тел качения и частей шатуна на шатунной шейке и стягивании частей крепежными элементами, отличающий- с я тем, что, с целью повышения технологичности сборки, перед установкой обоймы и размещением частей шатуна на шатунную шейку устанавливают сепаратор и заполняют его телами качения, после чего устанавливают обойму в виде спиральной пружины, /для чего один из крайних витков пружины упруго деформируют, охватывают им щеку коленчатого вала и, вращая пружину, размещают ее вокруг тел качения, а при размеще- нми частей шатуна обеспечивают контактирование торцов крайних витков пружины с выполненными на внутренних поверхностях буртов крышки кривошипной головки уступами.

t8 fS

Фиг. 4

13

Фиг.5

Изобретение относится к машиностроению. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности за счет обеспечения узла бесстыковой беговой дорожкой для тел качения, а также повышение технологичности сборки. В шатунно-криво- шипном узле обойма для роликов (Р) 16, контактирующих с шатунной шейкой 1, выполнена в виде спиральной цилиндрической пружины (П) 15 с поперечным сечением витков в виде прямоугольника. Шатун имеет разъем в плоскости, перпендикулярной оси кривошипной головки. Составные части кривошипной головки выполнены с буртами (Б) 20, расположенными на торцовых частях. П 15 расположена на шейке 1 с возможно- стью контактирования ее крайних витков с Б 20. При сборке узла сначала на шейку 1 устанавливают разъемный сепаратор 17 и заполняют его Р 16. Охватывая концевым

Фиг.З

16 f