RU1793120C - Шатун - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателестроению, и может быть использовано в кривошипно-: шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорани .

Известен шатун с демпфирующим разъемным стержнем, установленным в картере шатуна с возможностью продольного и вращательного перемещени , измен ющим длину в процессе эксплуатации при перете- кании масла под давлением из одной полости картера шатуна в другую полость через каналы, выполненные в стенке пустотелой шаровой головки, в осевой канал стержн  шатуна. При этом сокращение длины шатуна сопровождаетс  циклическим демпфированием резко измен ющихс  усилий, действующих на шатун, обеспечива  повышение эксплуатационной надежности

КШМ. ..

Однако о|носительно быстрое по углу поворота кривошипа вала сокращение длины шатуна из-за относительно быстрого дросселировани  масла в каналах его гид- равлическо й системы исключает его применение дл  предотвращени  развити  условий детонационного сгорани  рабочей смеси в бензиновых двигател х и дл  снижени  наброса максимальных давлений Цикла на элементы КДМ в дизел х.

Целью изобретений  вл етс  повышение технико-экономических показателей двигател  путем снижени  веро тности де-, тонационного сгорани  топлива и снижении максимальных давлений за счет уменьшени  цикловой эффективности степени сжати  в области верхней мертвой точки поршн-  при сжимающемс  шатуне.

С этой целью демпфирующий разъемный стержень шатуна, содержащий кривошипную и поршневую головки, выполнен с разъемной шаровой головки с пальцем, установленными в картере с возможностью продольного и вращательного перемещени . Шаровал пустотела  головка в месте разъема снабжена наружным цилиндрическим по ском, взаимодействующим с внутренним по ском накидной крышки, соединенной с кривошипной головкой. Палец шаровой головки, неподвижно установленный в стержне шатуна и фиксированный в отверстии накидной крышки, взаимодействует с элементами уплотнени , установленными в отверстии накидной крышки, а шарова  головка с цилиндрическим по ском образует в картере две полости. При этом площадь поверхности шаровой головки , ограничивающа  первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой головки, ограничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки, причем перва  полость соединена с каналами, выполненными в пальце, а втора  - по меньшей мере с

двум  каналами, выполненными в кривошипной головке и вкладыше..

Дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаровой головки , выполненной с цилиндрическим

участком в диаметральной плоскости, с предварительно нат гом, причем в диаметральной плоскости упругий элемент выполнен с ко льцевой канавкой, образующей с цилиндрическим участком полости головки

аккумулирующую кольцевую полость, а по оси стержн  шатуна в нем выполнен две лункообразные полости, примыкающие к каналу в шаровой головке и каналу в пальце.

Дл  регулировани  дросселирующей характеристики путем изменени  упругой податливости в дросселирующем элементе выполнена глуха  полость.

Разность в размерах высот взаимодействующих по сков накидной крышки и шаровой головки, обеспечивает возможность осевого перемещени  шаровой головки в полости картера на величину A , где Lo - межцентровое рассто ние головок шатуна в крайнем положении; L - межцентровое рассто ние головок шатуна в сжатом состо нии.

Дл  сокращени  хода Д стержн  шатуна с поршневой головкой возможна установка тонкостенных колец в картере шатуна, сокраща  относительное изменение эффективной степени сжати  БСе.

Такое выполнение шатуна существенно повышает по углу поворота кривошипа вала

быстродействие удлинени  стержн  и вместе с тем существенно замедл ет его сжатие , обеспечива  двигателю переменную эффективную степень Сжати  в области верхней мертвой точки поршн .

На чертеже изображен предлагаемый шатун, общий вид. :

Шатун содержат кривошипную головку

1 с накидной крышкой 2, креп щейс  на

. конусных шпильках 3, и вкладыши 4. В цилиндрической шейке 5 головки выполнена чашеобразна  аккумулирующа  полость 6, сообщаема  с полостью головки двум  мас- лоприемными каналами 7, Накидна  направл юща  крышка 8 выполнена с нижней

. внутренней резьбой и цилиндрическим по ском 9, переход щим в верхней части в чашеобразную полость 10, а в горловине крышки установлены уплотнительные элементы 11, Совместно с кривошипной голонеподвижно установлен в стержне 13

туна с поршневой головкой 14 и втулкой

На конце пальца выполнена разъемна 

12 ш 15

шг рова  головка, включающа  чашеобраз- ньй элемент 16 с наружным цилиндриче- ск 1м по ском 17, присоединенный на резьбе к нижнему чашеобразному элементу 18 ша- розой головки шатуна. Шарова  головка уста -ювлена в картере шатуна с взлимодействием наружного цилиндрического по ска шаровой головки с внутренним по-  сгом накидной крышки и образованием в ка тере двух полостей, разграниченных по- шаровой головки. При этом площадь поверхности шаровой головки, ограничивающа  первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой головки, ограничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки - аккумулирующую полость. Гидравлическа  система шатуна включает выполненные в па; ьце стержни шатуна поперечные каналы 19, сообщающие осевой канал 20 стержн  шагуна с верхней полостью картера и внутренней полостью 21 шаровой головки, сообща эмой в свою очередь каналом 22 с аккумулирующей полостью кривошипной голэвки, и объемный дросселирующий элемент 23, установленный в полости шаровой гол звки с нат гом.

Дросселирующий элемент с шаровой образующей поверхностью имеет кольце- вук диаметральную выточку 24, образующий аккумулирующую полость в шаровой головке, и две осевые лункообразные поло- сти 25, примыкающие к каналам в пальце и шаговой головке. Фиксирование дросселирующего элемента обеспечиваетс  за счет, соп  жени  его со стенкой цилиндрического гереходного участка 26, выполненного в пол эсти шаровой головки. Дросселирующие элемент выполнен из упругого материала например из. масла термостойкой резины, хот  возможно применение и других материалов с упругими свойствами. росселирующий элемент установлен в поости шаровой головки с предварительным нату гом и дл  придани  ему упругой подат- ивс сти в нем выполнена глуха  полость, л  сокращени  хода A L стержн  шатуна возможна установка тонкостенных колец в картере шатуна, сокращающа  относительное изменение эффективности степени сжаи  есе, и регулирующа  таким образом ощ -юстные показатели двигател  при сниении веро тности детонационного сгораи  абочей смеси.

аботает шатун в КШМ двигател  сле- укл 4им образом.

При движении сжатого шатуна из области верхней мертвой точки поршн  к его нижней метровой точке масло из канала шейки кривошипа вала подаетс  в каналы 7 5 кривошипной головки шатуна и через них - в аккумулирующую полость 21 головки. При этом из-за разности площадей сферических поверхностей элементов 18 и 16 шаровой головки стержн  шатуна в аккумулирующей

10 полости создаетс  избыточное давление масла на нижнюю часть шаровой головки и масло из верхней полости 10 картера свободно выдавливаетс  по каналам 19 в осевой канал 20 стержн  шатуна 13 и поступает

15 и полость втулки 15 поршневой головки 14 шатуна, удлин   шатун на величину . .В этот период работы шатуна у нижней мертвой точки поршн  масло в полости 21 шаровой головки оказывает давление на

0 дросселирующий элемент, вызыва  в .нем упруго-напр женное состо ние. Из-за значительного превышени  усилий предварительного нат га дросселирующего элемента давлени  масла в нижней лункообразной

5 полости 25 ток масла в его кольцевую полость 24 на этот период работы практически перекрыт.

С выходом кривошипа из области нижней мертвой точки и с протеканием процес0 са сжати  рабочей смеси давление сжати  оказывает на поршневую головку 14 и стержень шатуна с шаровой головкой давление, превосход щее давление масла в аккумулирующей полости и лункообразной полости

5 дросселирующего элемента, в результате чего между нижней часть этого элемента и стенкой внутренней полости шаровой головки возникает ток масла, перетекающий в кольцевую выточку 24. Давление масла в

0. кольцевой выточке дросселирующего элемента при этом повышаетс  и с дальнейшим поворотом кривошипа в области верхней мертвой точки поршн , преодолева  усилие, его предварительного нат га, масло с но5 вым током между контактными поверхност ми перетекает в верхнюю лункообразную полость дросселирующего элемента и далее в осевой канал шатуна.

При этом с относительно .замедленным

0 по углу поворота кривошипа вала током масла в полости шаровой головки шатуна происходит замедленное сокращение его длины, обеспечивающее демпфирование резко возрастающих давлений цикла до

5 прихода .поршн  в верхнюю мертвую точку с относительно сниженной, новой степенью

сжати  .

При ходе поршн  за верхней мертвой точкой в результате продолжающегос  возрастани  действи  давлени  газов и вместе с ним св занного сокращени  длины шатуна эффективна  степене Се оказываетс  су-, щественно сниженной и сгорание рабочей смеси происходит при сниженной веро тности ее детонации с относительно сниженным максимальным давлением сгорани 

Рмакс.

С применением шатуна в КШМ двигателей внутреннего сгорани  снижаетс  на- брос максимальных давлений сгорани  на детали КШМ и св занный с ним износ элементов шатун но-поршневой группы, шатунных и коренных подшипников силового механизма. -...

Дл  автомобильных бензиновых двигателей с применением шатуна открываетс  перспектива повышени  их мощностных и экономических показателей за счет применени  более дешевых низкооктановых бензинов при относительно повышенной эффективности степени сжати  и надежном снижении веро тности детонационного сгорани  рабочей смеси.

С применением шатуна в дизел х улучшаютс  характеристики сгорани  рабочей смеси, способствующие снижению наброса давлени  на элементы КШМ в области верхней мертвой точки и тем самым повышению из моторесурса.

На практике возможно использование шатуна с применение в нём дросселирую- щих элементов другой геометрической формы , однако подчиненной основной идее - создани  шатуна с длиной, измен емой по углу поворота кривошипа вала.

Claims (5)

1. Формула изобретени  1. Шатун, преимущественно двигател  внутреннего сгорани , содержащий демпфирующий разъемный стержень, кривошипную и поршневую головки с подшипниковыми .вкладышами, картер в виде накидной крышки, соединенной с кривошипной головкой, дросселирующий элемент, размещенный между входным и выходным каналами, палец с шаровой полой головкой, установленной в картере с возможностью продольного и вращательного перемещени , при этом в пальце шаровой головке,- кривошипной и поршневой головках с вкладышами и в стержне шатуна выполнены каналы дл  подачи масла, о т ли ч а ю щи и с   тем, что, с целью повышени  технико-экономических показателей двигател  путем сни- жени  веро тности детонационного сгорани  топлива с снижени  максимальных давлений за счет уменьшени  цикловой эффективной степени сжати  в области верхней мертвой точки поршн  при сжимающемс  шатуне, палец неподвижно установлен в стержне шатуна, накидна  крышка выполнена с внутренним цилиндрическим по ском, шарова  головка выполнена разъемной с наружным цилиндрическим по ском в месте разъема; взаимодействующим с по ском накидной крышки, и установ- лена в картере с образованием двух полостей, при этом площадь поверхности шаровой головки, ограничивающа  первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой головки , ограничивающей вторую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровойч головки, ограничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки, перва  полость соединена с каналами, выполненными в паль- це, а втора  - по меньшей мере с двум  каналами, выполненными в кривошипной головке и вкладыше, а дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаровой головки с предварительным нат гом.
2. 2. Шатун по п,1, о тл и ч а ю щ и и с   тем, что внутренн   поверхность шаровой головки выполнена с цилиндрическим участком , расположенным s диаметральной плоскости, перпендикул рной оси шатуна.
3. 3. Шатун, по пп.1 и 2, от л и ч а ю щий- с   тем, что дросселирующий элемент в ди- аметральной плоскости выполнен с кольцевой канавкой, образующей с цилиндрическим

   участком полости головки аккумулирующую кольцевую полость, а по оси стержн  шатуна выполнены две лункообразные полости, примыкающие к каналу в шаровой головке и каналу в пальце.
4. 4. Шатун по пп.1-3, отл и ч а ющи йс  Тем, что дл  регулировани  дросселирующей характеристики путем изменени  упругой податливости, в дросселирующем элементе выполнена глуха  полость.
5. 5. Шатун по п.1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что он снабжен уплотнительными элементами , размещенными между крышкой и пальцем шаровой головки,