Опора шатуна двухтактного двигателя Советский патент 1992 года по МПК F16C33/46 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к опорам шатуна на коленчатом валу двухтактных двигателей.

Известна опора шатуна для поршневого двигателя, состоящая из неразъемной нижней головки шатуна и подшипника качения/

Сепаратор выполнен из двух одинаковых деталей и имеет на торцовых поверхностях заплечики для боковых направляющих шатуна. Наружный диаметр заплечиков больше, чем диаметр рабочей поверхности подшипника качения.

Такая опора шатуна имеет повышенные размеры по оси из-за наличия с одной стороны шатуна шайбы и стопорного кольца. По этой же причине шейка коленчатого вала нетехнологична.

Кроме того, отсутствие в шатуне каких- либо каналов или прорезей для подвода смеси для охлаждения и смазки тел качения снижает надежность узла.

Более того, в сепараторе имеются заплечики, которые препятствуют проходу

смеси к телам качения, что может привести к полусухому трению, возрастанию температуры в узле и его заклиниванию.

Целью изобретения является повышение надежности опоры шатуна за счет улучшения смазки и охлаждения тел качения.

Улучшение смазки и охлаждение тел качения достигнуто благодаря тому, что полусепараторы установлены друг относительно друга с зазором, определяемым по формуле

(/

| |-.

0.696 Р «к 2 М d

СО |hO

§

|

длина тела качения; Р - сжимающая сила;

м- чEi Ј2

Е - модуль упругости материала тела качения и сепаратора,

d - диаметр тела качения.

Очевидно, что чем больше зазор L между полусепараторами, тем больше через него поступит топливомасляной смеси к поверхностям трения, тем эффективнее их смазка и охлаждение, тем выше надежность узла.

Но при увеличении зазора между полусепараторами уменьшается длина их зубьев, на которые опираются тела качения, что приведет к увеличению контактных напряжений, к износу зубьев и их возможной поломке.

Из этого следует, что максимальный и, следовательно, оптимальный зазор между полусепараторами может быть определен из условий обеспечения между телом качения и боковой поверхностью зубьев сепаратора напряжений, равных допускаемым,

Известно что контактные напряжения между цилиндром и плоскостью определяют по формуле

СГмакс 0,59

Ok .

Ip М г

где 0,59 - коэффициент пропорциональности;

Р - сжимающая сила; Стмакс - максимальные контактные напряжения;

IP - длина опоры тела качения.

.

EI Е2

Е - модуль упругости материала тела качения и сепаратора;

г- радиус тела качения;

ак - допускаемые контактные напряжения.

С учетом того, что для предлагаемого узла длина опоры тела качения

Ip - равна сумме длин ( Ь) двух зубьев полусепараторов, а

г Г 2

находим

2 И

0,696 Р

OkrMd Тсгда зазор между полусепараторами h, где I - длина тела качения. После подстановки имеем

L l-0,696 Р -М -d

5

Ha фиг.1 изображена опора шатуна,

продольный разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - гребенчатый полусепаратор.

Опора шатуна содержит сепаратор в ви- де двух гребенчатых полусепараторов 1 и 2, в которых предусмотрены пазы 3 для тел 4 качения.

Полусепараторы 1 и 2 находятся в узле между щек 5 коленчатого вала и посредст- вомтел 4 качения связаны с шатунным пальцем 6, Шатун 7 имеет неразъемную нижнюю головку 8 с боковыми прорезями 9.

Сборка узла производится следующим образом.

Вначале в щеку 5 коленчатого вала с

натягом запрессовывается шатунный палец 6 до упора & его бурт, затем на палец одеваются полусепараторы 1 и 2 зубьями навстречу друг другу,

В образовавшиеся гнезда 3 устанавли0

0

0

ваются с консистентной смазкой тела 4 качения, далее на сепаоатор одевается шатун 7 своей неразъемной головкой 8 и запрессовывается до упора в буог на пальце вторая щека 5.

Расстояние между щеками М обеспечивает необходимые зазоры между наружными торцами полусепараторов 1 и 2 и щеками, порядка 0,3 -0,6 мм. Такие же при- мерно зазоры между торцами головки 8 шатуна 7 и щеками 5.

Узел работает следующим образом.

При дзижении поршня в полости картера под поршнем образуется разрежение, вследствие чего свежая смесь из карбюратора при открытии впускных клапанов устремляется в полость картера, достигает прорезей 9 в боковых частях нижней гог.о- вки 8 шатуна 7 и через прорези 9 и кольце- зую щель L орошает тела 4 качения и другие поверхности, смазывая и охлаждая их.

Причем, полусепараторы 1 и 2, вращаясь вокруг шатунного пальца 6, переносят частицы масла в верхнюю, самую нагруженную часть головки 8 шагуна 7.

Высокая надежность узла обеспечивается тем, что значительная часть тел 4 каче- ния открыта для орошения их бензомасляной смесью, поступающей не- 5 прерывно в центральную часть щели L через прорези 9 в головке 8 шатуна 7, ось которых совмещена с осью симметрии сепаратора. Подача смеси в центр щели L обеспечивает равномерность подачи смазки к телам и поверхностям качения, обеспечивает одинаковость смазки и охлаждения различных точек узла, исключая возникновение очагов с бедной смазкой,

Повышению надежности предлагаемой опоры шатуна способствует также малый вес полусепараторов 1 и 2. Уменьшение веса узла снижает инерционные нагрузки на его детали, уменьшает силы трения, что обеспечивает снижение температур трущихся поверхностей.

Двухтактный двигатель с предлагаемой опорой шатуна имеет повышенный ресурс.

Формула изобретения

Опора шатуна двухтактного двигателя, содержащая нижнюю головку шатуна с прорезями, щеки разрезного коленчатого вала и шатунный палец, на котором установлен подшипник качения с сепаратором в виде двух гребенчатых полусепараторов, установленных зубьями навстречу друг другу, между которыми образованы гнезда под тела качения, отличающаяся тем. что. с целью повышения надежности за счет улучшения смазки и охлаждения тел качения, полусепараторы установлены друг относительно друга с зазором, определяемым из формулы

-

0,696 Р -M -d

где I - длина тела качения;

Р - сжимающая сила;

ак - допускаемые контактные напряжения,

15

EI Ј2

Е - модуль упругости материала тела качения и сепаратора;

d - диаметр тела качения. и с возможностью контакта наружными торцами с торцами щек коленчатого вала, а ось прорези совмещена с осью симметрии сепаратора. Д

Использование: машиностроение, в опорах шатунов. Сущность изобретения: опора содержит нижнюю головку шатуна с прорезями, щеки разрезного коленчатого вала и шатунный палец, на котором установлен подшипник качения с сепаратором в виде двух гребенчатых полусепараторов, установленных друг относительно друга с определенным зазором. Полусепараторы установлены с возможностью контакта наружными торцами с торцами щек коленчатого вала. Ось прорези совмещена с осью симметрии сепаратора. 3 ил.

Фиг.1

U

®U2.Z