Поршневая машина Советский патент 1992 года по МПК F04B39/00 

Лиг

Изобретение относится к малогабаритым поршневым машинам: компрессорам, азовым криогенным машинам, тепловым вигателям.

Известна поршневая машина, содержаая цилиндр, установленный в нем поршень со штоком, свободно расположенную на юбке поршня втулку с размещенными в равномерно распределенных по ее поверхности сквозных отверстиях шариками, установленными между цилиндром и юбкой поршня с наятягом.

Недостатком машины является низкий ресурс работы, определяемый долговечностью контактирующих поверхностей шариков, цилиндра и юбки поршня. В процессе работы машины шарики совершают возвратно-поступательные прямолинейные пе- рекатывания по поверхностям юбки поршня и цилиндра..Величина контактных давлений на рабочих поверхностях обусловлена в основном величиной натяга по шарикам и соизмерима с погрешностью изготовления деталей и температурными деформациями в условиях эксплуатации, к тому же неравномерных по высоте поршня, что требует высокой точности изготовления деталей контактирующих поверхностей, Натяг в сопряжении при циклическом деформировании поверхностей контакта способствует появлению и накоплению микропластических деформаций, износу, что приводит к образованию прямолинейных дорожек качения, ослабляющих натяг в сопряжении, и, как следствие, к выходу из строя шариковой направляющей.

Известна поршневая машина, содержащая цилиндр, установленный в нем поршень, шток, жестко связанный с головкой поршня, и шариковую направляющую, включающую втулку, охватывающую юбку поршня, и шарики, установленные в отверстиях втулки с натягом относительно опорных поверхностей юбки и цилиндра. Корпус поршня выполнен в виде тонкостенной ступенчатой втулки с канавкой в месе перехода ступеней и радиальными пазами в канавке, расположенными в два ряда в шахматном порядке.

Недостатком известной поршневой машины является низкий ресурс работы вследствие сложности обеспечения оптимальных контактных давлений, так как их снижение связано с необходимостью снижения жесткости втулки, в результате чего возможны потери ее устойчивости. Кроме того, переменная жесткость втулки по высоте не устраняется в полной мере выполнением кольцевой канавки и радиальных пазов в месте перехода ступеней. Радиальная деформация тонкостенной юбки поршня создает статическую неопределенность ее расчета.

Цель изобретения - повышение ресурса

работы поршневой машины путем создания оптимальных контактных давлений.

Поставленная цель достигается тем, что в известной поршневой машине, содержащей цилиндр, поршень, установленный в

цилиндре, шток, жестко связанный с головкой поршня, и шариковую направляющую, включающую втулку, охватывающую юбку поршня и шарики, установленные в отверстиях втулки с натягом относительно опорных поверхностей юбки и цилиндра, опорные поверхности юбки выполнены в виде продольных канавок, при этом в теле юбки выполнены Г-образные пазы, образующие консольные площадки под канавками.

На фиг. 1 изображена цилиндро-порш- невая группа машины, продольный разрез; на фиг, 2 - юбка поршня, поперечный разрез.

Машина содержит цилиндр 1 и расположенный в нем поршень со штоком 2. Между поршнем и цилиндром установлена втулка 3 с шариками 4, Поршень содержит уплотняющую часть 5 и юбку 6, в месте перехода

которых выполнена кольцевая канавка 7. Опоры 8 качения шариков А выполнены в виде консольных балок (фиг. 2), образованы Г-образными пазами 9, что обеспечивает заданную радиальную жесткость опор качения, равномерную по высоте поршня. Для предотвращения перемещения шариков 4 в окружном направлении относительно поршня на поверхностях опор 5 качения выполнены продольные профильные канавки 10.

При сборке поршневой машины шарики4 во втулке 3 устанавливаются с предварительным натягом между поверхностями трения цилиндра 1 и поршня, значительно превышающим допуски на изготовление сопрягаемых деталей при обеспечении заданных контактных давлений.

Поршневая машина работает следующим образом.

При рабочем цикле машины поршень со

штоком 2 и втулка 3 с шариками 4 совершают возвратно-поступательное движение, изменяя температурный уровень деталей цилиндро-поршневой группы и связанную с этим величину зазора в сопряжении цилиндр-шар-поршень. При работе машины появляются приработочные деформации в цилиндро-поршневой паре в результате микропластической деформации поверхностей контактирования.

Однако величина значений температурных и приработочных деформаций несоизмеримо меньше сборочных упругих натягов и не вызывает существенного изменения контактных давлений.

Изобретение позволяет в широком диапазоне создавать необходимые упругие деформации в сопряжении цилиндр-шар- поршень, обеспечивающие заданные контактные давления и компенсацию погрешностей изготовления, температурных деформаций сопрягаемых деталей и их неравномерность по высоте цилиндра и, следовательно, повысить ресурс работы поршневой машины в 2-3 раза.

0

5

Формула изобретения Поршневая машина, содержащая цилиндр, поршень, установленный в цилиндре, шток, жестко связанный с головкой поршня, и шариковую направляющую, включающую втулку, охватывающую юбку поршня и шарики, установленные в отверстиях втулки с натягом относительно опорных поверхностей юбки и цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения ресурса работы путем создания оптимальных контактных давлений, опорные поверхности юбки выполнены в виде продольных канавок, при этом в теле юбки выполнены Г-образные пазы, образующие консольные площадки под канавками.

Использование: в компрессорах, газовых криогенных машинах, тепловых двигателях. Сущность изобретения: поршень установлен в цилиндре 1. Шток 2 жестко связан с головкой поршня. Между поршнем и цилиндром установлена втулка 3, охватывающая юбку 6 поршня. Шарики 4 расположены в отверстиях втулки 3 с натягом относительно опорных поверхностей юбки 6 и цилиндра 1. Опорные поверхности юбки 6 выполнены в виде продольных канавок 7. В теле юбки 6 выполнены Г-образные пазы, образующие консольные площадки под канавками 7. 2 ил.

10