RU2021553C1

RU2021553C1 - Piston ring

Info

Publication number: RU2021553C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Жеребцов; Е.А. Миронов; Ю.Ф. Бойко; О.В. Олейник; Ю.С. Кулаенко; И.Я. Гришин; В.В. Кизилов
Original assignee: Инженерный центр "Конверсия"
Priority date: 1991-07-08
Filing date: 1991-07-08
Publication date: 1994-10-15

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: piston ring has split and alternative radial rigidity. Outer surface of the piston ring is provided with a strengthening layer having alternative thickness over periphery. Thickness of outer layer has maximum from the side of split and minimum from the opposite side. Thickness of the outer strengthening layer is defined by a relationship available in the invention description. EFFECT: enhanced reliability. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к двигателестроению автомобильного тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и касается конструкции поршневого кольца. The invention relates to the engine building of automotive tractor and agricultural machinery and relates to the design of a piston ring.

Известны конструкции поршневых колец (1), имеющих упрочненную наружную поверхность, образованную твердым тонкослойным покрытием. Твердое покрытие обычно получают путем электрохимического нанесения хрома или молибдена. Known designs of piston rings (1) having a hardened outer surface formed by a hard thin-layer coating. A hard coating is usually obtained by electrochemical deposition of chromium or molybdenum.

Основными недостатками таких колец являются: сложность изготовления и недостаточная надежность работы, обусловленная наличием градиента свойств на границе перехода "покрытие-основной слой". The main disadvantages of such rings are: the complexity of manufacture and insufficient reliability of operation, due to the presence of a gradient of properties at the interface transition "coating-base layer".

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранное в качестве прототипа поршневое кольцо (2), выполненное с переменной по периметру жесткостью, обеспечивающей заданную эпюру радиальных давлений, и содержащее наружный упрочненный слой. Для обеспечения переменной жесткости на внутренней поверхности кольца выполнены выступы с постоянной радиальной толщиной, равной максимальной радиальной толщине кольца, а впадины между выступами выполнены равновеликими с постоянным сечением в пределах одной впадины. The closest in technical essence to the claimed one is a piston ring (2) selected as a prototype, made with a variable perimeter stiffness, providing a given diagram of radial pressures, and containing an outer hardened layer. To ensure variable stiffness, protrusions with a constant radial thickness equal to the maximum radial thickness of the ring are made on the inner surface of the ring, and the depressions between the protrusions are made equal with a constant cross section within the same depression.

Данная конструкция поршневого кольца обеспечивает заданную эпюру радиальных давлений и при этом имеет постоянную по периметру кольца площадь контакта с гильзой цилиндра. This design of the piston ring provides a given diagram of radial pressures and at the same time has a constant contact area with the cylinder liner around the ring perimeter.

К недостаткам этой конструкции относятся: высокая трудоемкость механической обработки кольца и уменьшение площади контакта кольца с плоскими стенками канавок поршня, вызванное наличием впадин на внутренней части кольца, которое проводит к снижению надежности работы узлы "кольцо-поршень". В зависимости от материалов этой пары возможны случаи разрушения выступов кольца (например, в случае применения стального или чугунного поршня) либо разрушения кольцевой канавки, особенно в случае алюминиевого поршня. The disadvantages of this design include: the high complexity of the machining of the ring and the reduction of the contact area of the ring with the flat walls of the piston grooves caused by the presence of depressions on the inner part of the ring, which leads to a decrease in the reliability of the ring-piston assemblies. Depending on the materials of this pair, there may be cases of destruction of the protrusions of the ring (for example, in the case of a steel or cast iron piston) or destruction of the annular groove, especially in the case of an aluminum piston.

Техническим эффектом является снижение трудоемкости изготовления и повышение надежности работы кольца. The technical effect is to reduce the complexity of manufacturing and increase the reliability of the ring.

На фиг. 1 дан общий вид поршневого кольца с упрочненным поверхностным слоем, в сжатом состоянии; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 is a general view of a piston ring with a hardened surface layer in a compressed state; figure 2 is a section aa in figure 1.

Поршневое кольцо состоит из тела кольца и упрочненного поверхностного слоя 2, выполненного с переменной по периметру толщиной δ , который имеет максимальную толщину δ_max со стороны замка (фиг.1), а минимальную - с противоположной стороны. Текущее значение толщины упрочненного слоя между δ_min и δ_max изменяется по закону
δ=

где δ_min - минимальное значение толщины упрочненного поверхностного слоя 0,05 мм;
α - задаваемый коэффициент увеличения радиального давления у концов кольца по сравнению с давлением в районе спинки равно 1,4-2,86;
φ - текущий угол (с учетом содержания с 4,5).The piston ring consists of the body of the ring and the hardened surface layer 2, made with a perimeter thickness δ, which has a maximum thickness δ _max from the side of the lock (Fig. 1), and a minimum from the opposite side. The current value of the thickness of the hardened layer between δ _min and δ _max changes according to the law
δ =

where δ _min - the minimum value of the thickness of the hardened surface layer of 0.05 mm;
α is the specified coefficient of increase in radial pressure at the ends of the ring compared with the pressure in the back region is 1.4-2.86;
φ is the current angle (taking into account the content from 4.5).

Создание необходимой формы эпюры распределения удельных контактных давлений за счет формирования упрочненного поверхностного слоя переменной толщины обеспечивает минимальные трудозатраты при изготовлении поршневых колец. Высокая адгезионная связь упрочненного поверхностного слоя с матрицей, отсутствие резкого градиента свойств, а также отсутствие на кольцо выступов и впадин обеспечивают надежную работу кольца в условиях знакопеременных тепловых и осевых нагрузок. Creating the necessary shape of the distribution diagram of specific contact pressures due to the formation of a hardened surface layer of variable thickness ensures minimal labor in the manufacture of piston rings. The high adhesive bond of the hardened surface layer with the matrix, the absence of a sharp gradient of properties, and the absence of protrusions and depressions on the ring ensure reliable operation of the ring under alternating thermal and axial loads.

Claims

1. PISTON RING, made with a connector and variable radial stiffness, providing a given diagram of radial pressures, characterized in that on the outer surface of the piston ring perform a reinforcing layer with a variable perimeter thickness.

2. The ring according to claim 1, characterized in that the thickness of the outer layer has a maximum value on the side of the connector, and a minimum on the opposite side.

3. The ring according to claim 2, characterized in that the thickness δ of the outer layer around the perimeter of the piston ring is determined by the dependence
δ =

,
where δ _min is the minimum thickness of the hardened surface layer;
α is the specified coefficient of increase in radial pressure at the ends of the piston ring compared with the pressure in the opposite region;
φ is the current angle.