RU2015389C1

RU2015389C1 - Piston ring

Info

Publication number: RU2015389C1
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Иванченко; В.Н. Удальцов
Original assignee: Удальцов Виктор Николаевич
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1994-06-30

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: piston ring has a ring groove with triangle cross-section and provided on side working surface. The groove is made over the center line of the height of the ring and is isosceles triangle in cross-section. Depth of the groove is equal to the maximum permissible value of wear of working surface. In operation the width of the groove determines wear allowance in two-stroke Diesels without their disassembling. Simultaneously the groove is an accumulator of a lubricant. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению и направлено на повышение эффективности эксплуатации поршневых машин за счет оперативной оценки остаточного ресурса поршневых колец и улучшения условий смазки пары трения поршневое кольцо - втулка цилиндра. The invention relates to engine building and is aimed at increasing the efficiency of piston machines by quickly assessing the residual life of the piston rings and improving the lubrication conditions of the friction pair of the piston ring - cylinder bushing.

Известно поршневое кольцо (авторское свидетельство СССР N 1518563, кл. F 02 F 5/00, 1989), содержащее на рабочей цилиндрической поверхности углубление в виде канавки треугольной, прямоугольной или круглой формы, ось которой находится в плоскости образующей рабочей цилиндрической поверхности и оси кольца. Образующая поверхности канавки расположена под углом α к цилиндрической рабочей поверхности кольца, угол α=arctg

, где δ - предельный тепловой зазор в стыке кольца, b - высота кольца.A piston ring is known (USSR author's certificate N 1518563, class F 02 F 5/00, 1989) containing a recess on the working cylindrical surface in the form of a triangular, rectangular or round groove, the axis of which is in the plane of the generatrix of the working cylindrical surface and the axis of the ring . The forming surface of the groove is located at an angle α to the cylindrical working surface of the ring, the angle α = arctg

where δ is the limiting thermal gap at the junction of the ring, b is the height of the ring.

Недостаток этой конструкции - низкая эффективность оценки технического состояния кольца ввиду неравномерности износа в процессе эксплуатации по периметру его рабочей цилиндрической поверхности. The disadvantage of this design is the low efficiency of assessing the technical condition of the ring due to uneven wear during operation around the perimeter of its working cylindrical surface.

Известно поршневое уплотнительное кольцо, содержащее на рабочей цилиндрической поверхности канавки прямоугольного и круглого сечения выполненные с эксцентриситетом относительно его оси. Канавки расположены в одной плоскости с осью, по разные стороны ее. Глубина каждой канавки плавно уменьшается до нуля со стороны отложенного эксцентриситета. Максимальная начальная глубина каждой канавки равна известному предельно допустимому радиальному износу рабочей поверхности (авторское свидетельство СССР N 1456627, кл. F 02 F 5/00, 1989). Known piston sealing ring containing on the working cylindrical surface of the grooves of rectangular and circular cross-section made with eccentricity about its axis. The grooves are located in the same plane with the axis, on different sides of it. The depth of each groove gradually decreases to zero from the side of the deferred eccentricity. The maximum initial depth of each groove is equal to the known maximum permissible radial wear of the working surface (USSR copyright certificate N 1456627, class F 02 F 5/00, 1989).

Эта конструкция не обеспечивает достаточную эффективность оценки технического состояния кольца ввиду неравномерности износа по периметру его цилиндрической рабочей поверхности, невозможности его определения без демонтажа поршней из цилиндров, а также сложна и трудоемка в изготовлении. This design does not provide sufficient efficiency for assessing the technical condition of the ring due to uneven wear around the perimeter of its cylindrical working surface, the impossibility of determining it without dismantling the pistons from the cylinders, and is also difficult and time-consuming to manufacture.

Наиболее близким техническим решением выбранным в качестве прототипа, является поршневое кольцо ДВС, содержащее на рабочей цилиндрической поверхности кольцевую канавку треугольного сечения, выполненную по винтовой линии и заполненную немагнитным материалом. Глубина канавки намного больше величины радиального износа, что позволяет повысить эффективность оценки технического состояния кольца по степени изношенности его рабочей поверхности, так как выявляется абсолютная величина износа и ее месторасположение по периметру кольца. The closest technical solution chosen as a prototype is the internal combustion engine piston ring, containing on the working cylindrical surface an annular groove of triangular section made along a helical line and filled with non-magnetic material. The depth of the groove is much greater than the value of radial wear, which makes it possible to increase the efficiency of assessing the technical condition of the ring by the degree of wear of its working surface, since the absolute value of wear and its location along the perimeter of the ring are revealed.

Недостатки указанной конструкции - необходимость наличия для определения износа сложной аппаратуры и дополнительных устройств на дизеле, недостаточная эффективность и надежность их работы (осциллограф, датчики) в реальных условиях эксплуатации, например на двигателях морских судов, трудоемкость изготовления, невозможность использования канавки для улучшения смазываемости поршневого кольца ввиду заполнения ее немагнитным материалом. The disadvantages of this design are the need to have complex equipment and additional devices for diesel for deterioration, insufficient efficiency and reliability of their operation (oscilloscope, sensors) in real operating conditions, for example, on the engines of marine vessels, the complexity of manufacturing, the inability to use grooves to improve the lubricity of the piston ring due to its filling with non-magnetic material.

Цель изобретения - повышение оперативности оценки технического состояния кольца по степени изношенности его рабочей поверхности и улучшение его смазываемости в процессе эксплуатации. The purpose of the invention is to increase the efficiency of assessing the technical condition of the ring by the degree of wear of its working surface and improving its lubricity during operation.

Эта цель достигается тем, что в известном поршневом кольце кольцевая канавка треугольного сечения на рабочей цилиндрической поверхности выполнена по средней линии высоты кольца на глубину, равную максимально допустимой величине его износа, в сечении имеет форму равнобедренного треугольника с углом при вершине бедер α = 2arctg 0,5. This goal is achieved by the fact that in the known piston ring the annular groove of a triangular section on the working cylindrical surface is made along the midline of the height of the ring to a depth equal to the maximum allowable value of its wear, in the cross section it has the shape of an isosceles triangle with an angle at the tip of the hips α = 2arctg 0, 5.

Поршневое кольцо имеет отличия от прототипа в общих и частных существенных признаках: канавка выполнена на уровне средней линии рабочей цилиндрической поверхности кольца, угол при вершине треугольного сечения составляет α= 2arctg0,5. Глубина канавки равна максимально допустимой величине износа кольца. The piston ring differs from the prototype in general and particular essential features: the groove is made at the midline of the working cylindrical surface of the ring, the angle at the apex of the triangular section is α = 2arctg0.5. The depth of the groove is equal to the maximum allowable wear of the ring.

Выполнение канавки с сечением в форме равнобедренного треугольника глубиной равной максимальному допуску на износ и углом при вершине бедер α= 2arctg0,5 прямым измерением ширины канавки позволяет определять величину запаса по износу поршневого кольца характеризующего остаточный ресурс, например у двухтактных ДВС через окна на цилиндровых втулках в процессе длительной эксплуатации. Performing a groove with a cross section in the shape of an isosceles triangle with a depth equal to the maximum wear tolerance and angle at the tip of the hips α = 2arctg0.5 by directly measuring the width of the groove allows determining the margin of wear on the piston ring characterizing the residual life, for example, for two-stroke ICEs through windows on cylinder bushings in process of long operation.

На фиг. 1 показан пример выполнения поршневого кольца, сечение; на фиг. 2 - то же, после износа; на фиг. 3 - схема оперативной оценки технического состояния кольца без разборки двигателя. In FIG. 1 shows an example of a piston ring, section; in FIG. 2 - the same after wear; in FIG. 3 is a diagram of the operational assessment of the technical condition of the ring without disassembling the engine.

На боковой рабочей поверхности 2 кольца 1 по окружности выполнена канавка 3, вершина 4 которой находится на уровне средней линии кольца 1. Сечение канавки 3 имеет форму равнобедренного треугольника с углом при вершине 4 α = 2arctg0,5, что обеспечивает равенство Н = Δ t_доп. Глубина t_доп канавки 3 выполнена равной максимально допустимой величине износа рабочей поверхности 2 кольца 1. После износа на величину δ (фиг. 2) канавки 3 ее ширина h дает запас по износу (остаточный ресурс), а разность Н - h - величину износа δ . В процессе эксплуатации двигателя запас по износу рабочей поверхности кольца 1 определяется измерением ширины h канавки 3 без снятия кольца с поршня, а в двухтактных дизелях без разборки двигателя, например по указанной схеме (фиг. 3). Ширина канавки 3 на кольце 2 определяется путем подвода поршня 1 на уровень окон 5, расположенных на втулке цилиндра 4 через лючок 7 ресивера (коллектора) 6, например, с помощью окуляра с микросеткой 8. Месторасположение наибольшего износа по периметру кольца определяют путем выявления месторасположения минимума ширины h канавки 3.On the lateral working surface 2 of the ring 1, a groove 3 is made around the circumference, the vertex 4 of which is located at the midline of the ring 1. The cross section of the groove 3 has the shape of an isosceles triangle with an angle at the vertex 4 α = 2arctg0.5, which ensures the equality H = Δ t _extra . The depth t of the _additional groove 3 is equal to the maximum allowable wear of the working surface 2 of the ring 1. After wear by the value δ (Fig. 2) of the groove 3, its width h gives a margin of wear (residual life), and the difference H - h is the amount of wear δ . During engine operation, the margin for wear of the working surface of the ring 1 is determined by measuring the width h of the groove 3 without removing the ring from the piston, and in two-stroke diesel engines without disassembling the engine, for example, according to the specified scheme (Fig. 3). The width of the groove 3 on the ring 2 is determined by bringing the piston 1 to the level of the windows 5 located on the cylinder bushing 4 through the hatch 7 of the receiver (collector) 6, for example, using an eyepiece with a microgrid 8. The location of the greatest wear around the perimeter of the ring is determined by identifying the location of the minimum width h of the groove 3.

Таким образом, предложенная конструкция поршневого кольца позволяет: повысить эффективность оперативной оценки технического состояния кольца по степени изношенности его рабочей поверхности, так как определяется не только величина износа, но и остаточный ресурс, фиксируется предельный износ в процессе длительной эксплуатации, например, на двигателях морских судов; снизить интенсивность износа пары трения кольцо-втулка цилиндра за счет улучшения смазываемости кольца. Thus, the proposed design of the piston ring allows you to: increase the efficiency of the operational assessment of the technical condition of the ring by the degree of wear of its working surface, since not only the amount of wear is determined, but also the residual life, the maximum wear is fixed during long-term operation, for example, on the engines of ships ; reduce the wear rate of the friction pair of the ring-sleeve of the cylinder by improving the lubricity of the ring.

Claims

A PISTON RING of an internal combustion engine containing an annular triangular groove on a cylindrical working surface, characterized in that, in order to increase the efficiency of evaluating the technical condition of the ring, the groove in cross section is made in the form of an isosceles triangle, the apex of which lies on the midline of the ring along its height and the angle at the apex α = 2arctg 0.5, and the depth of the groove is equal to the maximum allowable wear of the ring.