SU1686205A1 - Биметаллический цилиндр дл двигател внутреннего сгорани с воздушным охлаждением - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигателест- роению, может быть использовано при проектировании биметаллических цилиндров двигателей с воздушным охлаждением и позвол ет повысить надежность цилиндра путем обеспечени  более полного контакта гильзы и оребренной рубашки. Цилиндр имеет чугунную гильзу 1 и алюминиевую сребренную рубашку 2. Их сопр жение осуществл етс  по контактной поверхности 3, расположенной под углом 12...14 к линии, проведенной от верхнего торца до начала наименьшей толщины цилиндра. В процессе работы за счет данного конструктивного выполнени  повышаетс  надежность контакта гильзы и рубашки в зоне высоких температур . 2 ил.

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к конструкции ребристого цилиндра двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.

Цель изобретения - повышение надеж- 5 кости путем обеспечения более полного контакта поверхностей чугунной гильзы и алюминиевой рубашки по линии их сопряжения в зоне высоких температур при нагреве цилиндра во время работы двигателя. 10

На фиг.1 показан ребристый цилиндр; на фиг.2 - узел I па фиг. 1,

Цилиндр имеет чугунную гильзу 1 и алюминиевую рубашку 2, сопряжение металлов (АВС) осуществляется по контактной повер- 15 хности 3. Опора алюминиевой рубашки на картер двигателя осуществляется по нижней привалочной плоскости C.D. Точка А принадлежит верхнему торцу рубашки. Точка В - конец линии сопряжения металлов в 20 зоне высоких температур, выполняемой под углом у= 12...14° (от точки А) к вертикальной линии для обеспечении постоянного контакта чугуна и алюминиевого сплава в процессе термического расширения метал- 25 лов во время работы двигателя. Положение точки В задается пересечением прямой АВ и прямой f, определяющей минимально возможную толщину д стенки чугунной гильзы с точки зрения прочности. . 30

Оптимизация решения была проведена путем моделирования тепловых перемещений методом конечных элементов для различных типоразмеров цилиндров.

Установлено, чо при выполнении угла 35 у меньше 12° имеет месте! преобладающее перемещение алюминиевой массы по радиусу с образованием зазоре между алюминиевой рубашкой и гильзой при работе двигателя, а при выполнении угла у более 40 14° имеет место преобладающее перемещение алюминиевой массы вверх с возникновением сминания алюминиевого сплава по линии АВ.

Согласно фиг.2 алюминиевый сплав при 45 нагреве будет расширяться по радиусу (например, точка Вал⁰ переместится в точку Вал¹) ^и вверх (Вал Ваг²). Соответствующая точка чугуна Еи° переместится в Вц по радиусу. Перемещение то тки Вг_; ¹ вверх для 50 большинства конструктивных схем DBC с воздушным охлаждением ограничивается стальными шпильками, стягивающими цилиндр и головку к картеру: величины коэффициентов линейного расширения 55 алюминиевых сплавов, применяемых для изготовления'рубашек охлаждения биметаллических цилиндров, обычно более ^сем 8 два раза превышают коэффициенты линей-

ного расширения чугунных гильз οίι . Сказанное позволяет пренебречь перемещением точки Βή¹ вверх.

Непрерывный гарантированный контакт металлов на расчетном режиме работы двигателя будет обеспечен, если линия Вдл²Вд¹ будет параллельна линии АВ. Величину требуемого угла наклона у линии АВ к вертикальной оси цилиндра можно рассчитать при этом по отношению разности термического расширения алюминиевого сплава и чугуна к термическому расширению алюминиевого сплава по высоте с использованием известных выражений для термического расширения металлов:

R * t ал 1 - a Ji R * t4 аХл h1АЛ2 где R* и Ιί - соответственно расстояние от оси цилиндра и от опорной поверхности (CD) до точки В, м;

тащ “ соответственно средние температуры стенки алюминиевой рубашки и чугуна в зоне высоких температур, °C:

1аЛ2 ^- средняя температура стенки алюминиевой рубашки ниже прямой линии, проходящей через .очки Вал⁰ и Вал¹. °C.

Для опытного биметаллического цилиндра дизеля ГАЗ-542, 10 при общей длине оребренной части Н = 0.144 м и радиусе внутренней поверхности R = 0,0525 имеем h = 0.096 м, R* = 0,0565 м. Величины коэффициентов линейного расширения металлов алюминиевого сплава <7= 2,0 · 10^-5 1 /град и чугуна <7=1,1 · 10 ⁵ 1 /град.

Значения температур тал1 = 166°С, 1дл2 = 143°С и и = 198°С взяты из эксперимента путем термометрирования цилиндра в ряде точек. Термометрирование производилось термоэлектрическим методом.

Изготовление биметаллических ребристых цилиндров предлагаемой конструкции отличается простотой, так как заливку алюминиевого сплава на чугунную гильзу πρόизводят без предварительной подготовки поверхности чугунной гильзы, имеющей место при альфин-процессе и других способах. Также отливку ребристой рубашки можно производить в кокиль, что позволит получить гладкую поверхность ребер, улучшить теплофизические характеристики цилиндра и повысить мощность двигателя. Цилиндр с предлагаемой конструкцией сопряжения алюминиевой рубашки с чугунной гильзой также можно применить при альфин-процессе или других способах и получить плотное и надежное сопряжение.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Биметаллический цилиндр для двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, содержащий чугунную гильзу, опору на картер двигателя, ребристую алюминиевую рубашку с верхним торцом и нижней привалочной плоскостью, верхний торец которой расположен ниже верхней привалочной плоскости гильзы, а сопряжение металлов гильзы и рубашки в зоне высоких температур выполнено под углом к линии, проведенной от верхнего торца до начала наименьшей толщины стенки цилиндра, ограниченной линией, параллельной вертикальной образующей зеркала цилиндра, отличающийся тем, что, с целью 5 повышения надежности путем обеспечения более полного контакта поверхностей гильзы и рубашки в зоне высоких температур, линия сопряжения поверхностей рубашки и гильзы выполнена по прямой линии под уг10 лом 12...14°, а нижняя привалочная плоскость рубашки снабжена кольцевым выступом, опирающимся на картер двигателя.