RU2245463C1

RU2245463C1 - Connecting rod for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2245463C1
Application number: RU2003118606/11A
Authority: RU
Inventors: н М.А. Минас (RU); М.А. Минасян
Original assignee: Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2005-01-27

Abstract

FIELD: engine engineering.

SUBSTANCE: connecting rod comprises two rod members and vibration damping member. One rod member is connected with the piston head, and the other one is connected with the crank head. The vibration damping member is secured to the free ends of the rod members. A cylindrical Y-shaped vibration damping member is interposed between the connecting rod heads in the middle part of the rod.

EFFECT: reduced level of vibration and noise of engine and enhanced reliability.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения и направлено на снижение вибрации и шума двигателя путем совершенствования конструкции шатуна.The invention relates to the field of engine manufacturing and is aimed at reducing vibration and engine noise by improving the design of the connecting rod.

Известен шатун двигателя внутреннего сгорания [1], содержащий поршневую и кривошипную головки, связанные между собой посредством разрезного, состоящего из двух частей стержня. Указанные части стержня жестко связаны одним концом с головками посредством крепежных элементов, между другими концами установлен упругий элемент, выполненный в виде аккумулятора энергии с возможностью телескопического перемещения относительно друг друга. Такой шатун ненадежен в эксплуатации и рассчитан на небольшие нагрузки.Known connecting rod of an internal combustion engine [1], containing a piston and crank heads, interconnected by means of a split, consisting of two parts of the rod. The indicated parts of the rod are rigidly connected at one end to the heads by means of fasteners, between the other ends there is an elastic element made in the form of an energy accumulator with the possibility of telescopic movement relative to each other. Such a connecting rod is unreliable in operation and is designed for small loads.

Известен также шатун [2] с вибродемпфирующим элементом, который выполнен в виде бруска из композиционного материала (в стержне шатуна). Существенным недостатком известного шатуна является недостаточная эффективность по обеспечению снижения вибрации и шума двигателя.Also known rod [2] with a vibration damping element, which is made in the form of a bar of composite material (in the rod rod). A significant drawback of the known connecting rod is the lack of efficiency in providing a reduction in vibration and engine noise.

Это обосновано тем, что стержневая форма упругого элемента способна обеспечить снижение вибрации и шума только засчет демпфирующих свойств композиционного материала.This is justified by the fact that the rod shape of the elastic element is capable of reducing vibration and noise only due to the damping properties of the composite material.

Известен также шатун двигателя внутреннего сгорания [3], который снабжен вильчатыми наконечниками, каждый из которых выполнен с двумя парами проушин, одна из которых имеет соосные отверстия под крепежные элементы и жестко связана с соответствующей частью стержня, другая - соосные отверстия под соединительный палец и соединена с упругим элементом, при этом последний выполнен в виде цилиндрической втулки из пружинной стали, размещенного в ней сменного пакета цилиндрических пластинчатых пружин разной толщины.Also known is the connecting rod of an internal combustion engine [3], which is equipped with forked tips, each of which is made with two pairs of eyes, one of which has coaxial holes for fasteners and is rigidly connected to the corresponding part of the rod, the other is coaxial holes for a connecting finger and connected with an elastic element, the latter being made in the form of a cylindrical sleeve made of spring steel placed in it a replaceable package of cylindrical plate springs of different thicknesses.

Существенным недостатком этого шатуна является массивность стержня и сложность, поскольку стальной упругий элемент с крепежными стальными деталями, а узел в целом состоит из не менее шести деталей.A significant drawback of this connecting rod is the massiveness of the rod and complexity, since the elastic steel element with fastening steel parts, and the site as a whole consists of at least six parts.

Изобретение направлено на усовершенствование известных шатунов двигателей внутреннего сгорания. Это достигается тем, что вибродемпфирующий элемент выполнен цилиндрическо-вильчатой формы.The invention is aimed at improving the known connecting rods of internal combustion engines. This is achieved by the fact that the vibration damping element is made of a cylindrical-forked shape.

Цилиндрическая форма средней части вибродемпфирующего элемента шатуна обеспечивает существенное снижение вибрации и шума двигателя. Ось цилиндра вибродемпфирующего элемента параллельна осям поршневой и кривошипной головок шатуна.The cylindrical shape of the middle part of the vibration damping element of the connecting rod provides a significant reduction in vibration and engine noise. The cylinder axis of the vibration damping element is parallel to the axes of the piston and crank heads of the connecting rod.

Обеспечение существенного снижения уровней вибрации и шума достигается за счет упругой деформации кольцевой части вибродемпфирующего элемента в плоскости качания шатуна при сложном его движении. При этом упругая деформация цилиндра происходит при любом положении кривошипно-шатунного механизма во всех тактах работы двигателя внутреннего сгорания.Ensuring a significant reduction in vibration and noise levels is achieved due to the elastic deformation of the annular part of the vibration damping element in the rocking plane of the connecting rod during its complex movement. In this case, the elastic deformation of the cylinder occurs at any position of the crank mechanism in all strokes of the internal combustion engine.

Следовательно, цилиндр виброизолирующего элемента допускает в плоскости сложного-качательного движения шатуна упругие деформации в любом направлении (сжатие, растяжение, сдвиг, кручение и т.д.).Consequently, the cylinder of the vibration-isolating element allows elastic deformations in any direction (compression, tension, shear, torsion, etc.) in the plane of the complex-rocking motion of the connecting rod.

Учитывая эти особенности и демпфирующее свойство композиционного материала, от применения предложенного шатуна достигается сверхсуммарный эффект снижения вибрации и шума двигателя, а следовательно повышение его надежности и долговечности.Given these features and the damping property of the composite material, the use of the proposed connecting rod achieves an overtotal effect of reducing vibration and engine noise, and therefore increasing its reliability and durability.

Таким образом, технический результат изобретения - высокая эффективность снижения вибрации и шума двигателя и повышение его надежности и долговечности.Thus, the technical result of the invention is the high efficiency of reducing vibration and engine noise and increasing its reliability and durability.

На фиг.1 представлена конструктивная схема предложенного шатуна в сборе; на фиг.2 - вибродемпфирующий цилиндрическо-вильчатый элемент.Figure 1 presents a structural diagram of the proposed connecting rod assembly; figure 2 - vibration damping cylindrical-fork element.

Шатун включает в себя поршневую 1 и кривошипную 2 головки, цилиндрическо-вильчатый вибродемпфирующий элемент, например, из композиционного материала, состоящий из трех частей 3, 4, 5 и крепежных средств 6. Вильчатые части 3 и 4 жестко связаны соответственно с головками 1 и 2 шатуна. Между вильчатыми частями 3 и 4 расположен цилиндр 5. Ось цилиндра 5 параллельна осям подшипников верхней (поршневой) 1 и нижней (кривошипной) 2 головок шатуна.The connecting rod includes a piston 1 and crank 2 heads, a cylindrical-fork vibration damping element, for example, of composite material, consisting of three parts 3, 4, 5 and fastening means 6. The fork parts 3 and 4 are rigidly connected respectively to heads 1 and 2 connecting rod. A cylinder 5 is located between the forked parts 3 and 4. The axis of the cylinder 5 is parallel to the axes of the bearings of the upper (piston) 1 and lower (crank) 2 connecting rod heads.

Указанное расположение позволяет обеспечить упругую деформацию шатуна только в плоскости сложного-качательного движения шатуна, т.е. в плоскости действия нормальной силы при перекладках поршня во время работы двигателя.The specified location allows to ensure elastic deformation of the connecting rod only in the plane of the complex-rocking movement of the connecting rod, i.e. in the plane of action of normal force when shifting the piston during engine operation.

Работа шатуна заключается в следующем. При работе двигателя сила давления газов на поршень воспринимается вибродемпфирующим элементом, т.е. цилиндрической частью 5. Помимо общего демпфирования цилиндрическо-вильчатого элемента, обусловленного свойством, например, композиционных материалов, прогибается цилиндр (кольцо) 5, что приводит к незначительному расчетному сокращению общей длины шатуна, снижению максимального давления сгорания в цилиндре и к смягчению ударов в подшипниках кривошипно-шатунного механизма, уменьшению вибрации и шума, а также динамических нагрузок. В процессе возвратно-поступательного движения поршня шатун двигателя совершает качательные движения, при которых ось поршневой головки 1 отклоняется на определенный угол в ту или иную сторону в зависимости от величины и направления действия нормальной силы, вызывающей перекладку, происходит излом общей оси стержня шатуна в центре цилиндра 5. При этом цилиндр 5 упруго деформируется, смягчая таким образом удары поршня о втулку цилиндра.The work of the connecting rod is as follows. When the engine is running, the pressure force of the gases on the piston is perceived by the vibration damping element, i.e. by the cylindrical part 5. In addition to the general damping of the cylindrical-forged element, due to the property, for example, of composite materials, the cylinder (ring) 5 bends, which leads to an insignificant calculated reduction in the total length of the connecting rod, lower maximum combustion pressure in the cylinder, and to soften the impacts in crank bearings - connecting rod mechanism, reducing vibration and noise, as well as dynamic loads. In the process of reciprocating movement of the piston, the connecting rod of the engine performs oscillating movements in which the axis of the piston head 1 deviates by a certain angle in one direction or another, depending on the magnitude and direction of action of the normal force causing the shift, a break in the common axis of the connecting rod shaft in the center of the cylinder 5. In this case, the cylinder 5 is elastically deformed, thus softening the impact of the piston on the cylinder bushing.

Таким образом, использование предложенного шатуна позволяет повысить эффективность, надежность и долговечность двигателя внутреннего сгорания путем снижения вибрации деталей кривошипно-шатунного механизма, а также шумности.Thus, the use of the proposed connecting rod can improve the efficiency, reliability and durability of the internal combustion engine by reducing the vibration of the parts of the crank mechanism, as well as noise.

Кроме того, предложенный шатун может быть использован в компрессорах, насосах и других машинах с кривошипно-шатунным механизмом.In addition, the proposed connecting rod can be used in compressors, pumps and other machines with a crank mechanism.

Источники информацииSources of information

1. Заявка ФРГ №3339360, кл. F 16 С 7/04, 1985 г. Шатун.1. Application of Germany No. 3339360, class F 16 C 7/04, 1985 Connecting rod.

2. 3аявка Японии №63-13044, кл. F 16 C 7/02, 1988 г. Шатун.2. Japan application No. 63-13044, class. F 16 C 7/02, 1988. Connecting rod.

3. А.с. СССР №1767246, кл. F 16 С 7/02, 1992 г. Шатун двигателя внутреннего сгорания (прототип).3. A.S. USSR No. 1767246, cl. F 16 C 7/02, 1992. A connecting rod of an internal combustion engine (prototype).

Claims

A connecting rod of the internal combustion engine connecting the piston and crank heads, containing two half rods, one of which is connected to the piston head and the second to the crank head, a vibration damping element fixed to the free ends of the half rods, characterized in that the vibration damping element is made of a cylindrical-forked shape, and the cylinder axis of the vibration damping element is parallel to the axes of the piston and crank heads of the connecting rod.