Результат интеллектуальной деятельности: Золотниковая гильза распределения

Изобретение относится к области поршневых машин с гильзовым распределением рабочей среды.

Известна гильза распределения, установленная в цилиндрической направляющей, содержащая приводной кривошипный вал, при этом гильза связана с кривошипом вала при помощи шатуна и шарнирной системы с возможностью возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движения гильзы в цилиндрической направляющей (Г.Р. Рикардо, Быстроходные двигатели внутреннего сгорания, под ред. М.Г. Круглова. «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы». М., 1960, с. 356).

Недостатком известной гильзы является использование сферического подшипника скольжения, требующего подачи в шарнирный узел смазки под давлением, что снижает надежность работы поршневой машины и сужает область ее применения.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение надежности работы привода золотниковой гильзы и машины, а также расширение диапазона использования гильзы, например, в бессмазочных машинах или машинах с минимальным потреблением смазки, в частности, в двухтактных двигателях с кривошипно-камерной продувкой или компрессорах.

Поставленная задача достигается тем, что золотниковая гильза распределения установлена в цилиндрической направляющей и содержит приводной кривошипный вал. при этом гильза связана с кривошипом вала при помощи установленной на кривошипе втулки и шарнирной системы с возможностью обеспечения возвратно-поступательного и возвратно-вращательного движения гильзы в цилиндрической направляющей. Согласно изобретению, шарнирная система содержит два подшипниковых узла, в каждом из которых установлен по меньшей мере один подшипник качения, при этом оси вращения подшипников первого и второго узла расположены вдоль продольной геометрической оси гильзы и не совпадают между собой.

Поставленная задача достигается также тем, что подшипник первого подшипникового узла может быть связан с подшипником второго узла при помощи эксцентрикового звена.

Поставленная задача достигается также тем, что шарнирная система может быть связана с гильзой при помощи, по меньшей мере, одной проушины, которая может быть выполнена заодно с гильзой.

Поставленная задача достигается также тем, что, по крайней мере, один подшипник узла выполнен с возможностью восприятия осевой нагрузки в двух противоположных направлениях.

Поставленная задача достигается также тем, что шарнирная система может быть выполнена заодно с втулкой, при этом втулка установлена на кривошипе посредством подшипника качения, с возможностью обеспечения свободы ее осевого перемещения вдоль оси вращения кривошипа и/или углового перемещения, по меньшей мере, параллельно плоскости, проходящей через ось вращения вала и геометрическую продольную ось гильзы.

Поставленная задача достигается также тем, что шарнирная система может быть связана со втулкой при помощи цилиндрического шарнира, продольная ось которого расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось вращения вала и геометрическую продольную ост гильзы.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.

На фиг. 1 показан вид на гильзу распределения с приводом:

На фиг. 2 - то же, поперечный разрез по шарнирной системе.

Описываемое изобретение может быть использовано в поршневой машине, содержащей кривошипный (коленчатый) вал 1. Один кривошип (па чертежах не показан)вала 1 связан с поршнем 2 при помощи шатуна 3. Золотниковая гильза 4 имеет геометрическую продольную ось 5 и расположена в цилиндрической направляющей корпуса (на чертеже не показаны) и охватывает поршень 2. Между поршнем 2 и гильзой 4 может быть установлена промежуточная гильза 6. В гильзе 6 выполнены окна 7 распределения рабочей среды. Кривошип 8 связан с гильзой 4 посредством установленной на нем втулки 9 и шарнирной системы 10, содержащей два подшипниковых узла. Шарнирная система 10 связана с гильзой 4 при помощи одной или двух проушин 11, выполненных, например, заодно с гильзой 4. В первом узле шарнирной системы 10 установлен подшипник качения 12, а во втором - подшипник качения 13. Оба подшипника выполнены радиально-упорными с возможностью восприятия как радиальной, так и осевой нагрузки. Причем, в случае применения в узле только одного подшипника (как показано на чертежах), осевая нагрузка воспринимается им в обоих противоположных направлениях. Ось 14 вращения подшипника 12 первого узла шарнирной системы и ось 15 вращения подшипника 13 второго узла расположены вдоль геометрической продольной оси 5 гильзы 4, в частности, параллельно ей. Для компенсации неточностей изготовления подшипник 16, посредством которого втулка 9 может быть установлена на кривошипе 8, выполнен либо с возможностью осевой подвижки (например, роликовый или игольчатый без буртов), либо с возможностью угловой самоустановки (например, сферический), либо с осевой и угловой свободой (например, тороидальный CARB фирмы SKF). Либо, для достижения того же результата, шарнирная система 10, например, ее корпус 17, связана посредством цилиндрического шарнира (на чертежах не показан), продольная ось которого расположена перпендикулярно плоскости, проходящей через ось вращения вала и геометрическую продольную ост гильзы. Цилиндрический шарнир допускает предельно малое качание корпуса 17 относительно втулки 9 и может быть выполнен с парами скольжения или качения (игольчатыми).

На чертежах показан вариант выполнения, в котором с единственной проушиной 11 соединяется шарнирная система 10 посредством подшипника 12. Подшипник 13 связан с подшипником 12 посредством эксцентрикового звена, имеющего, например, две параллельные цапфы 18 и 19. При этом на цапфе 18 закреплен подшипник 12, а на цапфе 19 - подшипник 13. Эксцентриковое звено может быть выполнено в виде корпуса с параллельными отверстиями под подшипники 12 и 13, или с одной цапфой и одним отверстием (па чертежах не показаны).

Золотниковая гильза 4 при использовании ее в поршневой машине работает следующим образом. При вращении вала 1 поршень 2 совершает возвратно-поступательное перемещение внутри золотниковой гильзы 4, которая совершает при этом возвратно-поступательное перемещение вдоль поршня 2 и цилиндрической направляющей корпуса (на чертежах не показаны), а также возвратно-вращательное движение вокруг своей продольной геометрической оси 5. Окна 7 распределения перемещаются вместе с гильзой 4 по замкнутой эллиптической траектории и поочередно соединяют внутреннюю полость гильзы 4 с впускной и выпускной системами (на чертежах не показаны), в результате чего осуществляется рабочий цикл поршневой машины, используемой в качестве компрессора, насоса или двигателя. Движение гильзе 4 передается последовательно кривошипом 8 и установленной на нем втулкой 9 подшипнику 13, эксцентриковому звену, подшипнику 12 и проушине 11.

Наиболее предпочтительным является использование описываемой гильзы в составе двигателя внутреннего сгорания, в частности, двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой. Так, в двигателе с кривошипно-камерной продувкой подача смазки под давлением в подшипниковый узел, сообщающийся с кривошипной камерой, приведет к значительному увеличению вероятности попадания большого количества смазки в рабочий цилиндр, что приведет к остановке двигателя. То есть отказ от смазки под давлением за счет использования подшипников качения в узле привода гильзы значительно увеличивает надежность работы двигателя. Надежность работы компрессора повышается по той же причине.

Таким образом, заявленное изобретение позволяет увеличить надежность работы золотниковой гильзы распределения и всей машины за счет отказа от использования для привода гильзы подшипников скольжения, требующих подвода к ним смазки под давлением, что увеличивает вероятность отказа машины из-за попадания смазки в рабочие полости машины, а также из-за масляного «голодания» подшипников при снижении давления в системе смазки. Отказ от смазки под давлением позволяет расширить область применения гильзового распределения за счет использования сто в машинах с минимальным потреблением смазки, например, в компрессорах, детандерах и т.н.