RU2550287C1 - Поршень с антикавитационной поверхностью для устройства дозирования топлива - Google Patents
Поршень с антикавитационной поверхностью для устройства дозирования топлива Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550287C1 RU2550287C1 RU2013159066/06A RU2013159066A RU2550287C1 RU 2550287 C1 RU2550287 C1 RU 2550287C1 RU 2013159066/06 A RU2013159066/06 A RU 2013159066/06A RU 2013159066 A RU2013159066 A RU 2013159066A RU 2550287 C1 RU2550287 C1 RU 2550287C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- head
- cavitation
- fuel metering
- metering device
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение может быть использовано в устройствах дозирования топлива. Поршень для устройства дозирования топлива, изготовленный из алюминиевого сплава, содержит упрочненную интенсивной пластической деформацией головку (1) с ультрамелкозернистой структурой материала. Торец головки поршня имеет центральную антикавитационную область (4) с рыхлой структурой, полученной лазерной обработкой, углубленную по дуге окружности на 3-5 мм. Диаметр антикавитационной области (4) меньше диаметра головки (1) и образует по краям торца высокопрочное кольцо (3) шириной 2-5 мм. Технический результат заключается в снижении вероятности появления кавитации. 2 ил.
Description
Изобретение относится к двигателестроению, а именно к усовершенствованию конструкции поршня, и направлено на улучшение динамических характеристик и снижение вероятности появления кавитации; может быть использовано в устройствах дозирования топлива.
Традиционно в самолетостроении в качестве конструкционного материала при изготовлении поршня для устройства дозирования топлива используется жаропрочный алюминиевый сплав АК4-1, который по химическому и фазовому составам весьма близок к дуралюминам, но вместо марганца в качестве легирующих элементов содержит железо и никель. Сплав хорошо деформируется в горячем состоянии; коррозионная стойкость удовлетворительная. Для защиты от коррозии детали подвергаются анодированию, оксидированию и покрываются лакокрасочными материалами. Сплав отличается высокой износостойкостью (низкий коэффициент трения). Существенным недостатком данного сплава является то, что детали устройств дозирования топлива, а именно поршни, изготовленные из него, подвергаются нагреву и должны работать длительное время при температуре >150°C. При таких экстремальных условиях элементы топливной автоматики подвергаются коррозийным процессам, что в конечном итоге снижает безопасность всей системы автоматического управления летательным аппаратом [Справочник «Авиационные материалы», т.4, Алюминиевые и бериллиевые сплавы, ч.1. Деформируемые алюминиевые сплавы].
Существует ГОСТ Р 53558-2009, согласно которому есть специальные технические требования к алюминиевым поршням для двигателей. Можно выделить тот факт, что поршни должны быть изготовлены из алюминиево-кремниевых сплавов, легированных медью, никелем, магнием и другими металлами, повышающими механические свойства сплава. Структура сплава в термически обработанном поршне должна быть плотной, мелкозернистой, не должна иметь трещин, свищей, рыхлот, шлаковых засоров, посторонних включений и так далее. Твердость готовых поршней должна быть в пределах 80-120 НВ.
Известно, что при работе устройств дозирования топлива возникает гидродинамическая кавитация в тех участках потока, где давление понижается до некоторого критического значения, в любом топливе находится до 13% растворенного воздуха от общего объема, именно воздушные пузырьки, схлопываясь при резком изменении температуры и давления топлива, вызывают разрушение поверхностных слоев конструкции. Химическая агрессивность газов в пузырьках, имеющих к тому же высокую температуру, вызывает эрозию материалов, с которыми соприкасается жидкость. Это представляет собой серьезную проблему. Кавитационному разрушению подвержены практически все известные конструкционные материалы, при этом кавитационное разрушение деталей начинается с тонких поверхностных слоев их материала [Хватов Б.Н. Влияние состояния поверхностного слоя на кинетику кавитационного разрушения гидротурбинной стали //Вестник ТГТУ. 2002. Том 8. №3. С.507-512].
Как правило, в устройства дозирования топлива может входить один или несколько поршней, которые выполнены с возможностью перемещения в цилиндрическом корпусе (втулке). Они подвергаются различным видам давления топлива, что приводит к возникновению кавитации, разрушению поверхности металла самого поршня и, как следствие, потере качества управления.
Известен поршень (Патент РФ № 2182243, кл. F02B 77/13, 2002), который снабжен специальной неметаллической или композиционной полимерной вставкой, выполненной в виде цилиндра с эксцентричным отверстием под поршневой палец и установленной в предварительно увеличенные отверстия бобышек поршня.
Существенным недостатком данного изобретения является подверженность к воздействию давлений, сил трения на сам поршень, в связи с чем происходит выкрашивание торцевых поверхностей поршня. В конечном итоге при работе устройства дозирования топлива забиваются регулировочные отверстия, что может привести к потере управляемости системы автоматического управления летательного аппарата.
Известен поршень двигателя внутреннего сгорания (Патент №2116487, F02F 3/00, 1998), который содержит головку с выполненными в ней, по меньшей мере, двумя канавками для установки поршневых колец, юбку и бобышки с отверстиями под поршневой палец. Поршень изготовлен из композиционного материала, состоящего из матричного алюминиевого сплава, включающего кремний в количестве 11-26 об. %, и упрочнителя в виде частиц карбида кремния или оксида алюминия или смеси частиц карбида кремния и оксида алюминия.
Недостатком данного изобретения является сам материал, из которого изготовлен поршень. Такой материал после стандартной термической обработки не имеет достаточной прочности и твердости, подвержен кавитационному разрушению, что может отрицательно влиять на эксплуатационные свойства поршня и на работу системы в целом. Кроме того изменяются статические и динамические характеристики самого устройства дозирования топлива в процессе его эксплуатации.
Задача предлагаемого устройства - повышение износостойкости, термической и механической прочности, снижение потерь на трение, снижение кавитационного разрушения, которое обеспечит в конечном итоге безопасность устройства дозирования топлива, долгосрочность его работы.
Поставленная задача решается поршнем для устройства дозирования топлива, изготовленным из алюминиевого сплава, содержащим упрочненную интенсивной пластической деформацией головку с ультрамелкозернистой структурой материала и шток, причем торец головки имеет центральную антикавитационную область с рыхлой структурой, полученной лазерной обработкой, углубленную по дуге окружности на 3-5 мм, диаметр которой меньше диаметра головки с образованием по краям торца высокопрочного кольца шириной 2-5 мм.
Сущность изобретения пояснена чертежами, где на фиг.1 изображен поршень, а на фиг.2 изображен вид A- A фиг.1. Поршень содержит головку 1, шток 2, на торце головки показано высокопрочное кольцо 3 и антикавитационная область 4.
Предлагаемый поршень в устройстве дозирования топлива работает обычным образом.
Выполнение головки поршня из ультрамелкозернистого алюминиевого сплава АК4-1, упрочненного методом интенсивной пластической деформации, обеспечивает увеличение прочности материала на 10,5-15,6 кгс/мм2, твердости на 38 НВ по сравнению с обычной термической обработкой (Техническая справка МАКБ «Темп» по результатам исследования образцов из сплава АК4-1), в результате изготовление головки поршня из данного материала позволяет значительно уменьшить влияние силы трения на движение поршня. А лазерная обработка торцевой поверхности поршня позволяет уменьшить вероятность появления кавитации в ходе работы поршня.
Таким образом, предложенное изобретение позволяет повысить износостойкость, термическую и механическую прочность, снизить потери на трение, уменьшить кавитационные разрушения. Все это обеспечивает в конечном итоге безопасность устройства дозирования топлива, долгосрочность его работы.
Claims (1)
- Поршень для устройства дозирования топлива, изготовленный из алюминиевого сплава, содержащий упрочненную интенсивной пластической деформацией головку с ультрамелкозернистой структурой материала, причем торец головки имеет центральную антикавитационную область с рыхлой структурой, полученной лазерной обработкой, углубленную по дуге окружности на 3-5 мм, диаметр которой меньше диаметра головки с образованием по краям торца высокопрочного кольца шириной 2-5 мм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159066/06A RU2550287C1 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Поршень с антикавитационной поверхностью для устройства дозирования топлива |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013159066/06A RU2550287C1 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Поршень с антикавитационной поверхностью для устройства дозирования топлива |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2550287C1 true RU2550287C1 (ru) | 2015-05-10 |
Family
ID=53293918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013159066/06A RU2550287C1 (ru) | 2013-12-30 | 2013-12-30 | Поршень с антикавитационной поверхностью для устройства дозирования топлива |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2550287C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982003813A1 (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-11 | Plc Ae | Manufacture of pistons |
JPS59108849A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-23 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ピストン |
SU1722677A1 (ru) * | 1989-07-11 | 1992-03-30 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ изготовлени поршн двигател внутреннго сгорани |
RU2116487C1 (ru) * | 1997-04-04 | 1998-07-27 | Акционерное общество закрытого типа "Тетра" | Поршень двигателя внутреннего сгорания |
US6427579B1 (en) * | 1999-07-30 | 2002-08-06 | Unisia Jecs Corporation | Piston of internal combustion engine and method of producing same |
-
2013
- 2013-12-30 RU RU2013159066/06A patent/RU2550287C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1982003813A1 (en) * | 1981-04-28 | 1982-11-11 | Plc Ae | Manufacture of pistons |
JPS59108849A (ja) * | 1982-12-14 | 1984-06-23 | Toyota Motor Corp | 内燃機関用ピストン |
SU1722677A1 (ru) * | 1989-07-11 | 1992-03-30 | Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова | Способ изготовлени поршн двигател внутреннго сгорани |
RU2116487C1 (ru) * | 1997-04-04 | 1998-07-27 | Акционерное общество закрытого типа "Тетра" | Поршень двигателя внутреннего сгорания |
US6427579B1 (en) * | 1999-07-30 | 2002-08-06 | Unisia Jecs Corporation | Piston of internal combustion engine and method of producing same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2744923B1 (en) | Cylinder liner and cast iron alloy | |
JP4898659B2 (ja) | ディーゼルエンジン用高強度鋼シリンダライナー | |
JP6231781B2 (ja) | シリンダライナ用の厚さの異なるコーティング | |
US7617805B2 (en) | Cylinder liner and method construction thereof | |
EP2788608B1 (en) | One-piece piston with improved combustion bowl rim region and method of manufacture | |
Don-Hyun et al. | Microstructure and mechanical property of A356 based composite by friction stir processing | |
US10107228B2 (en) | Internal combustion engine cylinder liner flange with non-circular profile | |
KR101721183B1 (ko) | 에나멜 분말, 에나멜 피막이 제공된 표면 구획을 구비하는 금속 부품 및 그와 같은 금속 부품을 제조하기 위한 방법 | |
EP3097300B1 (de) | Kolben für eine kolbenmaschine | |
RU2550287C1 (ru) | Поршень с антикавитационной поверхностью для устройства дозирования топлива | |
JP4840026B2 (ja) | 耐焼付き性鋳鉄 | |
WO2017160782A1 (en) | High strength cast iron for cylinder liners | |
JP2005069219A (ja) | 内燃機関用ピストン | |
CN108895888A (zh) | 预应力可主动冷却复合材料火炮身管 | |
CN209096139U (zh) | 一种复合结构身管 | |
JP2017026054A (ja) | ピストンリング | |
DE102014219970A1 (de) | Kolben, Kolbenmaschine mit einem solchen sowie Kraftfahrzeug mit einer solchen Kolbenmaschine | |
US9995393B2 (en) | Piston ring and method for manufacturing same | |
CN204458081U (zh) | 高效燃烧活塞 | |
US20180195611A1 (en) | Piston compression rings of copper alloys | |
CN214787717U (zh) | 发动机缸套 | |
JP5276530B2 (ja) | 内燃機関用乾式シリンダライナ | |
RU62431U1 (ru) | Поршень двигателя внутреннего сгорания | |
DE102010039208A1 (de) | Kolbenring mit nichtmetallischem Kern | |
CN204459126U (zh) | 高性能防腐活塞 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151231 |