Золотниковый механизм газораспределения

Полезная модель относится к механизмам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию двигателей различного назначения. Основная задача, решаемая полезной моделью, - повышение надежности работы и срока эксплуатации механизма газораспределения за счет оптимизации его конструкции. Предлагаемое устройство содержит цилиндр с передней и задней торцевыми крышками и рабочий шток, проходящий в буксу отверстия передней крышки, и отличается тем, что шток соединен с двумя поршнями и в задней крышке выполнено дополнительное отверстие, в котором установлена цилиндрическая ступенчатая букса, а длина штока обеспечивает одновременное нахождение его в обеих буксах; букса в задней крышке цилиндра может выполняться с плоским срезом внизу на расстоянии (0,34...0,38)D от ее продольной оси, где D - наибольший диаметр буксы, а отверстие в задней крышке цилиндра - располагается выше его продольной оси на (0,13...0,14)D; в задней крышке ниже отверстия для рабочего штока может быть выполнено отверстие, в котором установлен контршток, входящий в поршень.

Полезная модель относится к устройствам и механизмам, обеспечивающим нормальную эксплуатацию двигателей различного назначения, и может быть использовано, например, в механизмах парораспределения.

Золотниковые механизмы различной конструкции, в том числе - круглые и плоские (см. «Толковый словарь по машиностроению» под ред. А.М.Дальского, М., «Русский язык», 1987, с.66-67), служат для направления потока газа (пара) или рабочей жидкости в нужный канал замкнутой полости (цилиндра), что обеспечивает непрерывность работы соответствующего двигателя.

Известно устройство для корректирования подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, содержащее корпус и ограничитель хода суммирующего рычага, выполненный неподвижным в виде выступов на корпусе регулятора (см. а.с. СССР №969928, кл. F02D 1/02, опубл. в БИ №40, 1982 г.). Однако это устройство непригодно в качестве механизма газораспределения, например, паровой машины.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является золотниковый механизм, приведенный в БСЭ под ред. А.М.Прохорова, 3-е изд., М., «Советская энциклопедия», 1972, т.9, с.562 и рис.1 (колонка 1674).

Этот механизм содержит замкнутую полость с передней и задней торцевыми крышками и рабочий шток, проходящий в буксу отверстия передней крышки, и характеризуется тем, что золотник представляет собой перевернутую коробку, перемещаемую золотниковой тягой (штоком) в двух взаимно противоположных направлениях.

Недостатком такого механизма является прохождение штока только через одну буксу, что в машине большой мощности неизбежно ускоряет износ как буксы, так и штока, уменьшая надежность работы машины и сокращение срока ее эксплуатации.

Технической задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы и срока эксплуатации механизма газо (паро) распределения за счет оптимизации его конструкции.

Для решения этой задачи предлагаемый золотниковый механизм газораспределения содержит цилиндр с передней и задней торцевыми крышками и рабочий шток, проходящий в буксу отверстия передней крышки и соединенные с двумя поршнями, а в задней крышке выполнено дополнительное отверстие, в котором установлена цилиндрическая ступенчатая букса, а длина штока обеспечивает одновременное нахождение его в обеих буксах; букса в задней крышке цилиндра может выполняться с плоским срезом внизу на расстоянии (0,34...0,38)D от ее продольной оси, где D - наибольший диаметр буксы, а отверстие в задней крышке цилиндра - располагаться выше его продольной оси на (0,13...0,14)D; в задней крышке ниже отверстия для рабочего штока может быть выполнено отверстие, в котором установлен контршток, входящий в поршень.

Приведенные параметры устройства получены в результате опытов и являются эмпирическими.

Сущность заявляемого технического решения заключается в разработке такой конструкции золотникового механизма, которая повышает надежность его работы и максимально продляет елок эксплуатации механизма.

Предлагаемый золотниковый механизм схематично показан на фиг.1, а букса рабочего штока в задней крышке - на фиг.2.

Цилиндр 1 механизма установлен на рабочем цилиндре 2 двигателя (см. фиг.1) и имеет на торцах переднюю 3 и заднюю 4 крышки, в которых выполнены отверстия с буксами 5 и 6 для рабочего штока 7. Этот шток соединен с двумя поршнями - левым (на рисунке) 8 и правым 9, которые при движении штока 7 (показано стрелками) поочередно перекрывают отверстия 10 и 11 в рабочем цилиндре 2. Рабочий шток расположен выше продольной оси XX золотникового цилиндра 1 на расстоянии .

В задней крышке 4 этого цилиндра ниже буксы 6 выполнено отверстие с буксой 12 для контрштока 13, входящее в отверстие 14 правого поршня 9, а наверху цилиндра 1 выполнено отверстие 15 для подачи газа (например - пара) в этот цилиндр.

Ступенчатая букса 6 (фиг.2) имеет наибольший диаметр D и выполнена с отверстием переменных диаметров d₁>d ₂>d₃. Нижняя поверхность буксы имеет срез 16, который исключает ее проворачивание относительно центра «о»; срез расположен ниже этого центра на расстоянии =(0,34...0,38)D.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Движение рабочего штока 7 изменяет подачу газа (пара), поступающего либо в отверстие 10, либо в отверстие 11 рабочего цилиндра 2, что изменяет направление движения поршня (не показан) этого цилиндра. Расположение штока 7 несколько выше продольной оси XX золотникового цилиндра 1 уменьшает усилие, необходимое для передвижения этого штока и нагрузку на нижнюю поверхность цилиндра, что уменьшает ее износ, который отрицательно сказывается на степени перекрытия отверстий 10 и 11 рабочего цилиндра 2, соответственно, поршнями 8 и 9. Так как шток 7, по сути, находится в четырех опорах - до минимума сокращается его изгиб и вибрации при движении. Наличие же контрштока 13 предотвращает поворот поршней 8 и 9 вокруг продольной оси X ₁X₁, что повышает износостойкость как самих поршней, так и внутренней поверхности золотникового цилиндра.

Опытную проверку заявляемого технического решения осуществляли на золотниковом механизме парового привода толстолистового стана 4500 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат».

С этой целью сравнивалась работа предлагаемого устройства, а также золотникового механизма, выбранного в качестве ближайшего аналога (см. выше). Результаты опытов оценивались по производительности и продолжительности простоев стана, связанных с неисправностью золотникового механизма привода стана.

Наилучшие результаты (максимальная производительность стана при минимальных его простоях) получены с использованием предлагаемого.

1. Золотниковый механизм газораспределения, содержащий цилиндр с передней и задней торцевыми крышками и рабочий шток, проходящий в буксу отверстия передней крышки, отличающийся тем, что шток соединен с двумя поршнями и в задней крышке выполнено дополнительное отверстие, в котором установлена цилиндрическая ступенчатая букса, а длина штока обеспечивает одновременное нахождение его в обеих буксах.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что букса в задней крышке цилиндра выполнена с плоским срезом внизу на расстоянии (0,34...0,38)D от ее продольной оси, где D - наибольший диаметр буксы.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что отверстие в задней крышке цилиндра располагается выше его продольной оси на (0,13...0,14)D.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ниже отверстия для рабочего штока в задней крышке выполнено отверстие, в котором установлен контршток, входящий в поршень.