Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания и способ его сборки

(505 Е 16 С 7/02, 9 ЕТЕНИ хнический инс 75.ПНЫИ УЗЕЛСГОРАНИЯ И к машиностроеповышение .насти за счет ой беговой доЬ 3 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ШАТУННО-КРИВОШИДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГОСПОСОБ ЕГО СБОРКИ(57) Изобретение относитсяНИю. Цель изобретения -дежносги и долговечнообеспечения узла бесстыков рожкой для тел качения, а также повышение технологичности сборки. В шатунно-кривошипном 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 кривошип ной головки. Составные части кривошипной головки выполнены с буртами (Б) 20, расположенными на торцовых частях, П 15 расположена на шейке 1 с возможностью контактирования ее крайних витков с Б 20. При сборке узла сначала на шейку 1 устанавливают разъемный сепаратор 17 и заполняют его Р 16. Охватывая концевым1716209 витком щеку 3 и шейку 1, пружину 15 вращением размещают на шейке 1 с ранее установленными на ней роликами, после чего на шейку 1 устанавливают части шатуна и стяИзобретение относится к машиностроению, а более конкретно к кривошипно-шатунным 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 ител 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, отьемной от части кривощипной 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, отьемной 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 кривошипной головки, примыкающая к Стержню шатуна, и крышка въгполнены с буртами,5 10 15 20 25 30 35 40 5 гивают их болтами, Бесступенчатая беговая дорожка, образованная пружиной. обеспечивает плавность качения роликов. 2 с. и 4з. и, ф-лы, 6 ил,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 подьема 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-кривошипного 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 идолговечность шатунно-кривошипного узла. Оригинальный способ сборки.обусловлен особенностью конструкции узла и обеспечивает повышение технологичности сборки,На фиг. 1 показан шатунно-кривошипный узел в сборе, разрез; на фиг 2 - то же, 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. Одинако-ые по конструкции части 4 шатуна разъемного в продольнойплоскости соединяют поршневой палец 5 с шатунной шейкой 1, Крышка 6 шатуна выполнена отьемной от части 7 кривошипной головки, примыкающей к стержню 8 шатуна. В поясе разъема размещены крепежные элементы в виде шатунных болтов 9 с гайками 10, параллельных 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 стенками проточек, образующих эти оси. Отогнутые концы сепаратора взаимодействуют со скольжением с осями примыкающих к замку роликов. Ролики 16 торцовыми поверхностями взаимодействуют с внутренними кольцевыми поверхностями 19 буртов 20, которыми снабжены крышки 6 и части 7 кривошипной головки на их торцовых частях с внешней стороны, Обойма.15 выполнена из стали в виде спиральной цйлиндрической пружины с поперечныи 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, 10 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 узлапроизводят в следующей последовательности.15 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 20 ролик 16, совмещая с сепаратором проточкунад осью 18, Аналогично устанавливают все ролики, они удерживаются на шейке сепаратором, Далее устанавливают поверх роликов обойму 15 подшипника, Для этого 25 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 30 вокруг тел 16 вращения подшипника. Одетая пружина сжата в осевом направлении и охватывает ролики с небольшим радиаль. ным натягом под действием значительных для стали сил собственной упругости.25 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 шатун ных подшипников, и вал устанавливают поместу в двигатель.Далее при положении кривошипа внижнем крайнем положении (фиг, 2) и поршней в цилиндрах двигателя одевают на 35 обойму 15 шатунного подшипника части 4шатуна, Их сначала раздвигают на поршневом пальце 5. Этим достигается некоторое увеличение монтажной длины части кривошипной головки, прилежащей к стержню 40 шатуна. В этой части головки обойму 15 устанавливают в таком положении, чтобы концы крайних витков пружины были приблизительно в одной плоскости, совпадающей (при визуальной оценке) с кромкой 45 в разъеме кривошипной головки. Легкимиударами по частям 7 и стержням 8 части 4 шатуна сближаются между собой. Далее устанавливают части крышки шатуна 6, сопрягая проушины 13 с аналогичными 50 проушинами 12. Пропуская мимо щеки 3болты 9, вставляют их в отверстия крайних проушин сначала конусными участками 14стержней, а затем цилиндрическими частями 11 под ВОЗДВЙствием ударов молотка поголовкам болтов. Натяг, получаемый при переходе сопряжений с конических на цилиндрические участки болтов, обеспечиваетплотность стыка элементов шатуна, Последующей затяжкой гаек 10 при периодическом постукивании по крышкам б части 4стягиваются между собой. При этом благодаря оавенству углов подъема спирали поВерхности 21 и витков пружины 15достигается плотное и равномерное защемление обоймы между буртами 20. Взаимодействие концов стальной пружины свыступами 22 буртов 17 вызывает небольшой круговоЙ сдви итков пруины, чтообеспечивает сдвиг концов в одну плоскость, некоторое увеличение Внутреннего диаметра пружины, устранение упомянутогоранее небольшого натяга и создание требуемого зазора между телами качения и обоймой, Прямоугольное сечение витковпружины обеспечивает уменьшение действия радиальных сил на Витки пружины иповышение ровности поверхностей.Стопорение гаек 10 производят известными методами, Аналогично собирают другие шатунно-кривошипные узлы двигателя,Разборку производят в обратной последовательности,Работа шатунно-кривошипного узлапроисходит следующим образом.Для охлаждения и смазки подшипникачерез канал в шейке 1 подают масло. ОсеВые смещения роликов синхронизируютсясепаратором 17, взаимодействующим с осями 18 и краями проточек, образующих этиоси, и ограничиваются поверхностями 19буртов 20.Качение роликов происходит по бесстыковой беговой дорожке наружной обоймь 8,благодаря чему исключаются удары на стыках и отдаляются разрушения, характерныепрототипу. В результате надежность и долговечность узла повышаются; шумы и потери энергии уменьшаются, а КПД двигателявозрастает.Формула изобретения1, Шатунно-кривошипный узел двигателя внутреннего сгорания, состоящий из коленчатого вала с шатунными и кореннымишейками и расположенными между нимищеками, шатуна с крышкой, отьемной отчасти кривошипной головки, подшипника,тела качения, в котором Выполнены В видсроликов, контактирующих с шатунной шейкой, и заключенных в обойме, размещеннойв кривошипной головке шатуна, крепежныхэлементов в виде болтов и гаек, о т л и ч аГ 10 15 10 25 30 35 10 щ и Й с я тем, что, с ц 8 лью повышения надежности и долговечности путем обеспечения узла бесстыковой дорожкой для тел качения, ватунВыполнен разъемным В плоскости перпендикулярной оси кривошип" ной Головки, часть примыкающей к стержню шатуна кривошипной головки и крышка выполнены с буртами, располокенными на их торцовых частях с внешней стороны, и проушинами с Отверстиями для размещения В них крепежных элементов для крепления част 8 Й крышки и примыкающих к стержню частей кривошипной ГОлОВки, а Обойма Выполнена В виде спиральной цилиндрической пружины с поперечным сечением витков в виде прямоугольника, при этом пружина установлена свозможностью контактирования своими торцами с буртами,2. Узел по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что внутренняя торцовая поверхность буртов выполнена спиральной с углом подьема спирали, равным уГлу подьемд Витков пру" жины, с образованием упора для контактирования торцов крайних витков пружины с буртом в плоскости разьема кривошипной ГОЛОВКИ.З,Узел поп.1, отличающийся тем, что болть 1 для крепления частей крышки и примыкающих к стержню шатуна частей кривошипной головки выполнены с коническими участками, расположенными на стержне со стороны резьбы.4.Узелпоп,1, отличающийся тем, что прукина выполнена из стали.5,Узел поп,1, отличающийся тем, что он снабжен разьемным сепаратором для размещения в нем роликов. 6, Способ сборки шатунно-кривошипного узла двигателя внутреннего сгорания, заключаюшийся в установке обоймы, размегцении тел качения и частей шатуна на шатунной шейке и стягивании частей крепежными элементами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения технологичности сборки, перед установкой обоймы и оазмещением 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, охватывйот им щеку коленчатОГО Вала и, Вращая пружину, размещают ее вокруг тел качения, а при размещении частей шатуна обеспечивают контактирование торцов крайних витков пружины с выполненными на внутренних поверхностях буртов крышки кривошипной головки уступами,инич еда ктор ставитель Б,С,Шевченкхред М.Моргентэл ректор И. Мускааказ 598 ВНИИ ий комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагаринзводственко-издательски ком Подписноеизоб етвниям и открытиям при ГКНТ СССРГос дарственного комитета по изобретениям и113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5а 101