Поршневая машина

 

Использование: в машиностроении при проектировании поршневых двигателей, насосов и компрессоров. Сущность изобретения: машина содержит цилиндр, размещенный в нем поршень с головкой и юбкой со стопорным кольцом, направляющую с телами качения, установленную между цилиндром и юбкой, и клапанную коробку, размещенную со стороны головки поршня. Юбка поршня выполнена из упруго-деформируемых трубок, заглушенных с каждого торца посредством шайб с обращенными внутрь трубок выступами и свободно установленных между головкой и стопорным кольцом вокруг поршня вдоль его оси с возможностью контакта с поршнем и с телами качения направляющей. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может бить использовано в поршневых машинах: компрессорах, насосах, двигателях.

Известна поршневая машина, в которой поршневая группа выполнена с направляющей тел качения, обеспечивающей повышение ресурса машины ( SU авторское свидетельство 1497385, кл. 6 F 04 В 25/00, 1989). Точечный контакт тел качения с юбкой поршня сокращает срок службы поршневой группы и машины в целом.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является поршневая машина с клапанной коробкой со стороны головки поршня, выполненного в виде полого стакана с юбкой в виде стержней, установленных вдоль оси поршня посредством стопорного кольца (SU авторское свидетельство 1413317, кл. F 15 С 33/51, 1988 г. ). Выполнение юбки из стержней, образующих желоб для тел качения направляющей, обеспечивает двухточечный контакт. Этим достигается более равномерное распределение нагрузки между цилиндром и поршнем, повышение ресурса поршневой группы машин.

Недостатком известной поршневой машины является неравномерное распределение нагрузки на тела качения от радиального натяга и боковых сил по длине направляющей из-за жесткой заделки концов гибких стержней в головку поршня и в кольцо, образующее вместе со стержнями нижнюю часть юбки поршня. В местах заделки стержней в крайних положениях направляющей нагрузки на цилиндр, тела качения и стержни резко возрастают, наблюдается эффект заклинивания поршня, сопровождающийся схватыванием материала или интенсивным изнашиванием трущихся поверхностей, что снижает ресурс работы машины.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение ресурса поршневой машины. Для решения поставленной задачи юбка поршня выполняется из упруго-деформируемых трубок, свободно устанавливаемых вдоль оси поршня и контактирующих по образующим с поршнем и телами качения направляющей, а по торцам трубок у головки поршня и стопорного кольца размещены шайбы с выступами. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена поршневая машина, продольный разрез; на фиг.2 то же, поперечный разрез.

Поршневая машина содержит цилиндр 1 с размещенным в нем поршнем 2 со штоком 3 клапанную коробку 4, установленную со стороны гопаки 5 поршня, направляющую 11 с телами 5 качения, установленную между цилиндром 1 и юбкой, выполненной из упруго-деформируемых трубок 7, свободно установленных вдоль оси поршня 2 с возможностью контакта по образующим с ним и с телами 5 качения. Трубки 7 заглушены с каждого торца шайбами 9 с обращенными внутрь трубок 7 выступами 10 и установлены посредством стопорного кольца 8.

При сборке поршня выступы 10 шайб 9 фиксируют осевое положение каждой трубки 7, обеспечивая радиальное расположение их относительно оси поршня 2 и образуя желоба для тел 6 качения направляющей 11. Каждая трубка 7 свободно опирается на цилиндрическую поверхность поршня 2. Этим достигается равномерное распределение нагрузки между поршнем 2 и цилиндром 1 по всей длине направляющей 11. Радиальную жесткость каждой трубки 7 можно изменить за счет геометрических размеров (диаметра, толщины стенки, а также формы поперечного сечения), а жесткость юбки в собранном состоянии за счет расстояния между соседними трубками 7. Оптимизацией расположения и механическими свойствами трубок 7 существенно снижаются требования к точности изготовления цилиндра 1 и поршня 2 (к конусности, овальности, радиальному допуску).

Поршневая машина работает следующим образом.

При совершении рабочего цикла шток 3 с поршнем 2 и трубками 7 совершает возвратно-поступательное движение. Тела 5 качения (шарики, бочкообразные ролики) направляющей 11 катятся по поверхности цилиндра 1 и образующим трубок 7. В процессе работы трубки 7 упруго деформируются по всей длине, обеспечивая равномерное распределение нагрузки по поверхностям с трением качения, и, соответственно,резкое снижение интенсивности их изнашивания в крайних положениях направляющей качения.

Использование изобретения позволяет за счет снижения напряжений в областях контакта тел качения с цилиндром и поршнем в местах, близких к торцовым поверхностям трубок, повысить ресурс работы поршневой машины.

Формула изобретения

Поршневая машина, содержащая цилиндр, размещенный в нем поршень с головкой и юбкой со стопорным кольцом, направляющую с телами качения, установленную между цилиндром и юбкой, и клапанную коробку, размещенную со стороны головки поршня, отличающаяся тем, что юбка поршня выполнена из упругодеформируемых трубок, заглушенных с каждого торца посредством шайб с обращенными внутрь трубок выступами и свободно установленных между головкой и стопорным кольцом вокруг поршня вдоль его оси с возможностью контакта с поршнем и с телами качения направляющей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2