Втулка крейцкопфа

Втулка крейцкопфа является устройством, которое относится к области машиностроения, а именно устройством, используемым как направляющая скольжения в кривошипно-шатунных механизмах поршневых оппозитных компрессоров, в крейцкопфах, обеспечивающих прямолинейное, возвратно-поступательное движение рабочих органов и деталей двигателей машин, втулка крейцкопфа, содержит внутреннюю цилиндрическую поверхность. В центре наружной поверхности выполнена цилиндрическая посадочная поверхность. Рядом размещен опорный бурт. При этом втулка имеет две конические области наружной поверхности. Первая коническая область имеет сужение от посадочной поверхности к одному торцу. Вторая коническая область сужается от опорного бурта ко второму торцу. Материалом втулки предпочтительно является антифрикционный чугун. Втулка преимущественно выполнена цельной. Шероховатость внутренней цилиндрической поверхности предпочтительно не более 0.8 мкм. Отклонение размера внутренней поверхности предпочтительно не более 0.04 мм. Техническим результатом полезной модели является снижение трудоемкости и стоимости монтажа и демонтажа втулки, удобство фиксации втулки в корпусе станины оппозитной базы компрессора. 4 з.п., 1 илл.

Заявляемая полезная модель "Втулка крейцкопфа" является устройством, которое относится к области машиностроения, а именно устройством, используемым как направляющая скольжения в кривошипно-шатунных механизмах поршневых оппозитных компрессоров, в крейцкопфах, и/или в других устройствах, обеспечивающих прямолинейное, возвратно - поступательное движение рабочих органов и деталей двигателей машин. Поршневой крейцкопфный оппозитный компрессор входит в состав стационарной компрессорной установки.

к деталям класса втулок относятся втулки, стаканы, вкладыши, гильзы, т.е. детали, образованные наружными и внутренними поверхностями вращения, имеющие общую прямолинейную ось. (http://yuril-ermakoff.narod.ru/3/32/)

Предшествующий уровень техники.

Втулки цилиндров двигателей внутреннего сгорания имеют тщательно обработанную внутреннюю цилиндрическую поверхность втулки (зеркало цилиндра), являющейся рабочей поверхностью, по которой перемещается поршень. (Компания «А.М. Рента» http://www.amrent.ru/vtulki-tsilindrov.html).

Втулка крейцкопфа устанавливается в корпусе станины.

Известно устройство Крейцкопфная поршневая машина, в котором используется крейцкопфная втулка (патент РФ на изобретение 2028479, МПК F02B 75/32, F01B 9/00, F16J 1/02 опубл. 09.02.1995 [1]). Указано, что крейцкопфная машина снабжена кривошипом и крейцкопфной втулкой, установленной между поверхностью цилиндрической направляющей и опорной поверхностью крейцкопфа, причем втулка соединена с кривошипом посредством шарового шарнира, а кривошип связан с выходным валом. Недостатком данного аналога является сложность монтажа крейцкопфной втулки.

В описании к патенту на полезную модель 106665 Гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания, МПК F02F 1/16, опубл. 20.07.2011 [2], имеются признаки, выражающие геометрические размеры (диаметр опорного бурта равен 146 мм, диаметр верхнего направляющего пояса равен 137,5 мм, диаметр нижнего направляющего пояса равен 134 мм высота гильзы равна 224 мм,) устройства (необходимо перечислить (перечислил, но не все, думаю - достаточно основных) эти признаки, либо не упоминать их в нашем описании). Гильза содержит опорный бурт, наружную и внутреннюю поверхности. Дополнительно указано, что в качестве материала гильзы применяется серый чугун (например СЧ-25). Но недостатком устройства [2], остается высокая трудоемкость и сложность монтажа данного устройства.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является устройство, описанное в описании изобретения к патенту 2007601 Цилиндровая втулка для двигателя внутреннего сгорания, МПК Р02Р1/18, опубл.15.02.1994 [3].

Прототип характеризуется признаками:

- рабочая цилиндрическая поверхность;

- наружные центрирующие пояски;

- упорный бурт;

- круговые канавки;

- наружные центрирующие пояски выполнены симметрично относительно середины высоты втулки;

- упорный бурт размещен в средней части рядом с центрирующими поясками.

Недостатком указанного прототипа являются конструктивные элементы, которые не обеспечивают удобный монтаж и демонтаж втулки, снижение трудоемкости и стоимости сборки со станиной или рамой компрессора, или с другими корпусными деталями, в условиях ограниченного пространства и значительного веса втулки.

Раскрытие полезной модели:

Задачей и техническим результатом предлагаемого устройства Втулка крейцкопфа является снижение трудоемкости и стоимости монтажа и демонтажа втулки, удобство фиксации втулки в корпусе станины оппозитной базы (компрессора).

Сущность полезной модели состоит в том, что втулка крейцкопфа содержит внутреннюю цилиндрическую поверхность. В центре наружной поверхности выполнена цилиндрическая посадочная поверхность. Рядом размещен опорный бурт. При этом втулка имеет две конические области наружной поверхности. Первая коническая область имеет сужение от посадочной поверхности к одному торцу. Вторая коническая область сужается от опорного бурта ко второму торцу.

Материалом втулки предпочтительно является антифрикционный чугун.

Втулка преимущественно выполнена цельной.

Шероховатость внутренней цилиндрической поверхности предпочтительно не более 0.8 мкм;

Отклонение размера внутренней поверхности предпочтительно не более 0.04 мм, отклонение от соосности с цилиндрической посадочной поверхностью целесообразно не более 0,03 мм;

Краткое описание чертежей.

На чертеже показано устройство втулки крейцкопфа с обозначением конструктивных элементов, описанных далее в тексте. Осуществление полезной модели.

Втулка крейцкопфа имеет внутреннюю цилиндрическую поверхность (1, см. фиг). На наружной поверхности в средней части втулки выполнена цилиндрическая посадочная поверхность (2). Рядом с посадочной поверхностью размещен опорный бурт (3). На наружной поверхности втулки также размещены первая коническая область (4), имеющая сужение от посадочной поверхности (2) к первому торцу (5) и вторая коническая область (6), имеющая сужение от опорного бурта (3) ко второму торцу (7).

Назначением внутренней цилиндрической поверхности (1) втулки является механическое направляющее воздействие на крейцкопф компрессора при его прямолинейном возвратно-поступательном движении. Цилиндрическая посадочная поверхность (2) на наружной поверхности выполняет базирующую и центрирующую функцию при совмещении втулки с отверстием ребра станины компрессора, а также выполняет фиксацию втулки в неподвижном положении относительно корпуса станины. Для этого диаметр посадочной поверхности (2) выполняют в размер, обеспечивающим необходимую посадку с натягом в отверстии ребра станины или корпуса компрессора.

Опорный бурт (3) предназначен для восприятия осевых нагрузок на втулку при передвижении крейцкопфа внутри втулки за счет контакта с поверхностью ребра станины (корпуса станины), а также для размещения фиксирующих сегментов (не показаны), прижимающих втулку в ребру станины.

Первая (4) коническая область выполняет роль направляющей поверхности, обеспечивающей простое совмещение первого торца (5) втулки с ответным отверстием в ребрах станины и перемещение втулки до полного захода к посадочной поверхности.

Вторая (6) коническая область выполняет функцию облегчения монтажа и демонтажа втулки в ограниченном пространстве станины компрессора, за счет предварительного размещения и осевого перемещения второго торца (7) втулки.

Материал втулки - антифрикционный чугун преимущественно марки СЧ20, обеспечивает снижение коэффициента трения в сопряжении втулки с крейцкопфом, что снижает потери мощности на преодоление трения в крейцкопфном узле компрессора, снижает износ рабочей поверхности, повышает надежность и срок эксплуатации втулки.

Для повышения механической прочности втулка крейцкопфа выполнена как единое целое тело, без отверстий. Как известно из теории сопротивления материалов, в сплошном теле усилия передаются по возможно более короткому пути, что обеспечивает минимум внутренней энергии тела при данном нагружении [4]. В результате такого технического решения в сплошном теле втулки отсутствуют места концентрации внутренней энергии (концентраторов напряжения), что значительно снижает вероятность (риск) образования локальных дефектов и последующего разрушения втулки.

Для снижения потерь на трение в сопряжении втулки с крейцкопфом шероховатость внутренней цилиндрической поверхности выполнена величиной не более 0,8 мкм. Аналогичные внутренние поверхности цилиндровых втулок двигателей внутреннего сгорания именуют зеркало цилиндра.

С целью обеспечения соосности и точности перемещения крейцкопфа в осевом направлении по внутренней цилиндрической поверхности втулки ее диаметр выполнен с отклонением от номинальной величины не более чем на 0,04 мм, отклонение от соосности с цилиндрической посадочной поверхностью не более 0,03 мм.

В частном случае исполнения наружный диаметр опорного бурта равен 180 мм, ширина опорного бурта 10 мм, внутренний диаметр равен 140 мм (допуск H7), а диаметр посадочного диаметра равен 170 мм (допуск h6), высота втулки 195 мм.

Таким образом, технический результат полезной модели, заключающийся в снижении трудоемкости и стоимости монтажа и демонтажа втулки, удобство фиксации втулки в корпусе станины оппозитной базы (компрессора), достигается за счет наличия внутренней цилиндрической поверхности, в средней части наружной поверхности выполнена цилиндрическая посадочная поверхность, рядом с которой размещен опорный бурт, двух конических областей на наружной поверхности втулки, из которых первая коническая область имеет сужение от посадочной поверхности к одному торцу, и вторая коническая область имеет сужение от опорного бурта к другому торцу.

На предприятии-заявителе был изготовлен и успешно эксплуатируется опытный образец втулки крейцкопфа, испытания которого подтвердили достижение заявленного технического результата

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. 2028479 РИ Крейцкопфная поршневая машина МПК F02B 75/32, F01B 9/00, F16J 1/02 опубл. 09.02.1995;

2. 106665 ПМ Гильза цилиндра для двигателя внутреннего сгорания МПК F02F 1/16, опубл. 20.07.2011;

3. 2007601 РИ Цилиндровая втулка для двигателя внутреннего сгорания МПК F02F 1/18, опубл.15.02.1994;

4. Интернет-ресурс http://www.sopromat.ru/concentrat.htm Сопротивление материалов. Электронный учебный курс для студентов очной и заочной формы обучения. Составитель: к.т.н., доцент кафедры теоретической и прикладной механики Каримов Ильдар. Лекция 21. Концентрация напряжений и контактные напряжения.

1. Втулка крейцкопфа, содержащая внутреннюю цилиндрическую поверхность, в средней части наружной поверхности выполнена цилиндрическая посадочная поверхность, рядом с которой размещен опорный бурт, отличающаяся тем, что втулка имеет две конические области наружной поверхности, из которых первая коническая область имеет сужение от посадочной поверхности к первому торцу, а вторая коническая область имеет сужение от опорного бурта ко второму торцу.

2. Втулка крейцкопфа по п.1, отличающаяся тем, что в качестве материала втулки применяется антифрикционный чугун.

3. Втулка крейцкопфа по п.1, отличающаяся тем, что втулка выполнена цельной.

4. Втулка крейцкопфа по п.1, отличающаяся тем, что шероховатость внутренней цилиндрической поверхности не более 0,8 мкм.

5. Втулка крейцкопфа по п.1, отличающаяся тем, что отклонение размера диаметра внутренней поверхности не более 0,04 мм, отклонение от соосности с цилиндрической посадочной поверхностью не более 0,03 мм.