SU1657708A1 - Поршень из алюминиевого сплава дл двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигателесг роению и позвол ет повысить долговеч ность поршн  в зоне расположени  верхнего компрессионного кольца Поршень оснащаетс  упрочн ющей порошковой вставкой, состо щей HJ отдельных сегментов Наличие зазора межлу их торц  ми заполненными алюминиевым сплавом снижает термические напр жени , возникающие при работе двигател  из-за различи  коэффициентов теплового расширени  ма териалов поршн  и вставки, что предотвращает нарушение св зи между HHMk Предлагаема  конструкци  поршн  позво лит применить дл  изготовлени  РСТЭВОК порошковый материал без введени  в его сое ав дефицитных легирующих элемен-ов и повысить долговечность поршней дизельных двигателей 1 j п ф-лы 2 им 1 табл

Description

Изобретение относитс  к машиностроению а именно к области двигателестрое- ни  и может быть использовано при проектировании поршней двигателей внутреннего сгорани 

Цель изобретени  - повышение надежности соединени  вставки с поршнем и сни- жение расхода иысоколегированных материалов дл  изготовлени  вставок.,

На фиг 1 представлена предлагаема  конструкци  поршн  с упрочн ющей вставкой , на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1

В головке поршн  1 расположена по- вставка 2 состо ща  из четырех отдельных сегментов 3 Зазоры 4 между торцами сегментов заполнены алюминиевым сплавом Во вставке 2 выполн етс  канавкэ 5 под верхнее компрессионное кольцо

Наличие зазоров между сегментами, заполн емых алюминиевым сплавом, снижает термические напр жени , возникающие в поршне при работе двигател  вследствие различи  коэффициентов теплового расширени  материалов поршн  и вставки, что предотвращает нарушение св зи между ними Така  конструкци  вставки позвол ет примен ть дл  ее изготовлени  материалы с меньшим коэффициентом теплового расширени , чем у алюминиевого сплава, э это сокращает и даже исключает из состава материала вставок такие дефицитные элементы , как никель, хром и др.

Определение необходимого числа сегментов упрочн ющей вставки (п) осуществл ют из предположени  равенства линейного расширени  суммарной длины

О

ел

VI М

о

00

сегментов, изготовленных из низколегированного материала, и суммарной длины промежутков между ними из материала поршн  (алюминиевого сплава), заполн ющего зазоры между торцами сегментов. При этом линейное расширение материала сегментов и алюминиевого сплава определ ют по периметру поршн . Тогда уравнение теплового баланса имеет вид:

on n I At 02 (  О - n I A t, (1) где оп и - коэффициенты линейного расширени  материалов поршн  и сегментов , 1/°С;

I - длина промежутка между торцами двух соседних сегментов, мм;

n I - суммарна  длина промежутков, заполненных алюминиевым сплавом, мм;

( лО - n I) - суммарна  длина сегментов , изготовленных из низколегированного материала, мм,

D - диаметр поршн , мм;

At - разность между температурой поршн  в процессе его работы и температурой окружающей среды, °С.

Решив уравнение (1) относительно п, получаем, что число сегментов вставки определ етс  из выражени  «2л: D

n

02 +(71

I

71

Обозначив отношение -г К , получаем

n K

02

D

01 + О2

где К - коэффициент, учитывающий рассто ние между торцами двух соседних сегментов , 1/мм.Значение коэффициента К устанавливаетс  экспериментально.Известно , что давление газов при рабочем ходе дл  высокооборотных дизелей независимо от диаметров цилиндров примерно однико- во. Это обсто тельство позвол ет считать, что и длина промежутков между торцами соседних сегментов вставки с изменением диаметра поршн   вл етс  также одинаковой . Исход  из этого, были проведены эксперименты по определению необходимой длины промежутков между торцами сегментов вставки поршн  только дл  дизельного двигател  D-240 с диаметром цилиндра 110 мм.

Сегменты вставки изготавливают методом порошковой металлургии из низколегированного материала ЖПДЗ, включающего порошки, %: графит 1, медь 3, железо остальное .

Результаты испытаний приведены в таблице.

Из таблицы следует, что если длина промежутков между сегментами менее 10 мм, наблюдаетс  нарушение св зей между сег- метами и поршнем уже во врем  проведени  механической обработки канавки в отливке поршн .

При длине промежутков более 30 мм и имеет место повышенный износ канавок в зоне промежутков, что объсн етс  значительными нагрузками, воспринимаемыми неупрочненными участками канавки.

При длине промежутков между торцами сегментов 10-25 мм дефектов поршн  не наблюдаетс .

Таким образом, оптимальными значени ми длин промежутков между торцами сегментов вставки, обеспечивающих ненадежную работу поршн  двигател  Д-240,  вл ютс  10-25 мм, тогда К 0,12 -0,3, 1/мм.

Применение поршней с порошковыми вставками предлагаемой конструкции позволит повысить долговечность серийных поршней при одновременном снижении себестоимости по сравнению с поршн ми со

вставками, изготовленными из аустенитно- го чугуна и других высоколегированных материалов .

Поршни предлагаемой конструкции могут быть использованы в высокооборотных

дизельных двигател х тракторов, автомобилей , дорожных и сельскохоз йственных машин .

Claims (1)

1. Поршень из алюминиевого сплава

дл  двигателей внутреннего сгорани , содержащий головку с канавками под уплотн ющие кольца и составную упрочн ющую вставку под верхнее кольцо, отличающий- с   тем, что. с целью повышени  надежности , вставка выполнена из низколегированного материала на основе железа и по меньшей мере из трех сегментов, равномерно расположенных по окружности и в соответствии с соотношением

02

n K

D ,

«1 +02

где К - коэффициент, учитывающий длину промежутков между торцами соседних сег- ментов К 0,12-0,30. 1/мм; D - диаметр поршн ; от и ста - коэффициенты теплового расширени  материалов поршн  и вставки соответственно .

2, Поршень по п. 1,отличающийс 

тем, что в качестве материала вставки использован порошковый материал.

А-А

Фиг.1

Фие.2