SU1129396A1 - Составной поршень двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

1. СОСТАВНОЙ ПОРИЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержа1ЦИЙ головку и корпус, св занные между собой сквозными болтами, и размещенный между головкой и корпусом пакет пластин, отличаю щий с   тем, что, с целью повышени  на .дежности путем снижени  теплонапр женности корпуса, болты снабжены J J/ теплоизолирующими втулками, причем геометрические параметры втулок и пакета пластин выполнены в соответствии с соотношением 8

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к двигателестрое нию, и может быть использовано в высокофорсированных и адиабатных двигател х. Известен составной поршень двига тел  внутреннего сгорани , содержащий головку и корпус, св занные меж ду собой сквозными болтами, и разме щенный между головкой и корпусом па кет -пластин ij . Недостатком известной конструкции  вл етс  то, что ввиду .малой длины крепежного элемента он имеет такое температуросопротивление, которое , в свою очередь, повышает тем пературу корпуса порвга  и снижает его надежность, а также увеличивает старение и угар масла. Кроме того, поршень имеет измен ющийс  в процес се работы нат г в соединении головка - корпус, который не компенсируетс  за счет температурных деформаций болта из-за его малой длины. Цель изобретени  - повышение надежности путем снижени  теплонапр женности корпуса (его температуры в месте контакта с болтом). Поставленна  цель достигаетс  тем, что в составном поршне двигате л  внутреннего сгорани / содержащем головку и корпус, св занные между собой сквозными болтами, и размещен ный между головкой и корпусом пакет пластин, болты снабжены теплоизолирующими втулками, причем герм.етичес . кие параметры втулок и пакета пластин в соответствии с соот ношением (0,2 - 2,5)h где О - толщина стенки,втулки; толщина пакета пластин. Кроме того, наружна  и/или внутренн   поверхности втулок снабжены канавками. При этом канавки могут быть выполнены продольными либо кольцевыми расположенными концентрично оси втул ки. На фиг.1 показан поршень, общий вид) на фиг.2 - вид части поршн  с втулками, имеющими продольные канавки , и упругим элементом, установленным между корпусом и гайкой; на фиг.З - то же, со втулкой, имеющей кольцевые канавки; на фиг.4 - втулка с продольными канавками, расположенными на внутренней поверхности;на фиг,5 - то-же,с продольными канавкам на внутренней и наружной поверхност х; на фиг,6 - втулка с поперечными канавками,расположенными на внутренней поверхности; на Фиг,7 - то же, с поперечными канавками, расположенными на внутренней и наружной поверхност х; на Фиг,8 - зависимости коэффициента адиабатности Код и дей ствительной плотности теплового rtt/тока в поршень ( от термического сопротивлени  порг-ш  Й, . Поршень (фиг.1) состоит из корпуса 1,поршн , головки 2 поршн , соединенных между собой четырьм  или более болтами З.В теле поршн  1 выполнены отверсти  4 дл  болтов 3, выточки 5 под втулки 6, а также вы точки 7 дл  пакета тонких пластин 8. В головке 2 поршн  с камерой сгорани  9 выполнены отверсти  10 дл  болтов 3, выточки 11 под втулки 6, а также выточки 12 под головки болтов 3. В пакете пластин 8 выполнены отверсти  13 под втулки б. Болт 3 устанавливают с одной стороны в выточке 12 и отверстии 10 головки 2 поршн , с другой - в отверсти  4 корпуса поршн , причем между болтом 3 и корпусом поршн  1 выполнен зазор 14. В корпусе 1 поршн  в выточке 15 уста- новлена втулка 16 (фиг.2). На конце болта 3 насаженагайка 17, а между гайкой 17 и корпусом поршн  установлен упругий элемент, например пружина 18. Втулка 6 имеет канавки19, выполненные на внутренней поверхности 20 (фиг.4 и б) или на внутренней 20 и наружной 21 цилиндрических поверхност х (фиг.З и 7). Канавки 19 выполнены продольными (фиг.4 и 5) или кольцевыми (фиг.б и 7). При этом толщина стенки втулки составл ет 0,20-2,5 толщины пакета пластин,, длина - 0,1 - 0,8 длины болта , причем толщина пакета пластин выполнена исход  из коэффициента адиабатности стенки К и. где -«--J-lt -{ -пот9нтлалъна  плотт п («i ность теплового потока в пормень, если величина I т д: X R, Ai ,1 ; бесконечно мала; т g; m-i :r + .S: -rr--.Zl R; ;термическое сопро тивление поршн ; Ы|. - средний коэффициент теплоотдачи от газов к поршню; m - количество деталей в. цепочке от газов до системы охлаждени  (головка, пакет пластин, корпус поршн , кольцо, гильза цилиндра) В| - толщина -той детали , 1( - коэффициент теплопроводности материала i -той детали;

R; - контактное терми ческое сопротивление между i-той и И+1)-й детал ми; ол коэЛЛициент теплоотдачи от гильзы цилиндров в охлаждающую cpeдy fpe-i - средн   результирующа  по теплопередаче температура газа в цилиндре двигател ;

{. - температура охлаждающей среды;

f, - действительна  плотность теплового потока в поршень .

Длина болта составл ет не менее 1 толщин пакета пластин.

Из приведенной на Лиг.8 зависимости коэффициента адиабатности поршн  Код и действительной плотности теплового потока в поршень („ от термического сопротивлени  пормн  RH видно, что коэффициент адиабатности может быть повышен за счет увеличени  термического сопротивлени  поршн  ,8 п . Так как поршень воспринимает нагрузки от сил давлени  газов, то дл  увеличени  термического сопротивлени  здесе можно примен ть пакет тонких пластин.

Поршень работает следующим образом .

К поверхност м головки 2 и болтов 3, образуют-дам поверхность камеры сгорани ,-от газов подводитс  тепловой поток. Головка 2 выполнена из низкотеплопроводного материала,а болт 3 из стали, имеющей коэффициент теплопроводности в 5-10 раз больше, чем материал головки 2, Тепловой поток проходитс одной стороны через головку 2,.пакет пластин 8, тело

поршн  1, суммарное термическое противление которых выбрано из лови  ,

,,

0,3.

«А

С другой стороны тепловой поток идет через болт 3 и отводитс  частично в корпус 1 поршн ,, а частично в масло. Теплопроводность болта 3 больше теплопроводности головки 2 поршн , следовательно на равном рассто нии от тепловоспринимающей поверхности их температуры различны. Разница (градиент) температур болта 3 и соедин емых деталей 1, 2, 8 достигает 200-300 с. Дл  устранени  локального перегрева соедин емых деталей болт 3 установлен по всей длине с зазором до 1 мм. Центровка соедин емых болтом 3 деталей 1, 2, 8 осуществл етс  втулкой б длиной 0,10 ,8 длины болта. Поскольку толщина стенки втулки составл ет 0,20-2,5 толщины пакета пластин, она  вл етс  теплоизол тором и не пЬзврл ет теплу передаватьс  от головки 2 к болту 3 и от болта к корпусу поршн  1.

На наружной 21 и внутренней 20 поверхност х оболочки 6 выполнены канавки 19 продольные (фиг.4 и 5)ипоперечные (Фиг.б и 7). Продольные канавки 19 выполнены в оболочках при установке дополнительного упругого элемента 18 (Аиг.2). Кольцевые канавки 19 обеспечивают, кроме указанных качеств (центровки, теплоизол ции ) , заданную продольную податливость , т.е. втулка 6 выполн ет роль упругого элемента (фиг.3).

Таким образом, предложенна  конструкци  поршн   вл етс  более надежной по сравнению с известными,так как имеет сниженную теплонапр женность, достигаемую уменьшением температуры корпуса в месте контакта с болтом.

Фиг.2

.S

х

Код

сг

i

lor

lo200

150 WO SO

0.03

0.02 иг.8

Claims (4)

1. Г. СОСТАВНОЙ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий головку и корпус, связанные меж-* ду собой сквозными болтами, и размещенный между головкой и корпусом пакет пластин, отличающий· с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения теплонапряженности корпуса, болты снабжены теплоизолирующими втулками, причем геометрические параметры втулок и пакета пластин выполнены в соответствии с соотношением

   S= (0,2 - 2,5)h_hn, где δ - толщина стенки втулки;

   ь_Ип - толщина пакета пластин.
2. 2. Поршень поп. 1, отличающийся тем, что наружная и/или внутренная поверхность втулок снабжены канавками.
3. 3. Поршень по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что канавки выполнены продольными.
4. 4. Поршень по пп. 1 и 2, отличающийся тем, цто, канавки выполнены кольцевыми и расположены концентрично оси втулки.