SU1698469A1 - Составной поршень двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности к двигателестроению, и позвол ет за счет усовершенствовани  составного поршн  снизить расход масла на угар. Головка поршн  выполнена за одно целое с бобышками и отъемна  тронкова  часть с канавками под поршневые кольца выполнена в виде тонкостенной цилиндрической втулки с круговыми ребрами жесткости на внутренней поверхности. Сопр жение головки поршн  с тронком осуществл етс  по торцовым поверхност м, имеющим коническую форму с вершинами конусности, обращенными в строну днища. При этом угол конусности на головке больше угла соответствующей поверхности на тронке. Сопр жение головки поршн  с трон- ком осуществл етс  также круговыми ребрами жесткости, причем бокова  поверхность верхнего ребра жесткости имеет цилиндрическую форму, нижнего - коническую форму с вершиной конусности, обращенной в сторону картера двигател . Над верхним ребром жесткости имеетс  кругова  канавка, примыкающа  к верхней торцовой поверхности ребра. За счет создани  в каждом сопр жении по круговым ребрам жесткости определенных посадок с гарантированным нат гом, получаемых в результате суммарного действи  монтажной и тепловой деформации при работе дизел , образуетс  требуемый профиль на наружной поверхности тронковой части. Дл  повышени  надежности сборки тронка с головкой поршн  примен ютс  винты, которые устанавливаютс  в плоскости перекладки поршн . 2 з.п ф-лы, 1 ил

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , в частности двигателестроению дл  усовершенствовани  составных поршней двигателей внутреннего сгорани .

Известен составной поршень, включающий в себ  отъемную стальную головку, чугунную вставку с бобышками и тонкостенную тронковую часть, выполненную из легкого сплава. При этом на боковой поверхности головки и чугунной вставки выполнены канавки под поршневые кольца, а герметичность внутренних полостей охлаждени , заключенных

между головкой поршн  и чугунной вставкой , достигаетс  установкой уплотнительно- го кольца и с помощью ст жных болтов. Кроме того, дл  придани  жесткости тонкостенному цилиндрическому тронку, на ее внутренней поверхности имеетс  круговое ребро жесткости, св занное с чугунной вставкой.

Недостатками такого поршн   вл ютс  конструктивна  сложность и ненадежность в эксплуатации, обусловленные наличием большого количества деталей с различными

о о

00

4 О

о

коэффициентами теплового расширени  и поверхностей уплотнени  при помощи болтов и шпилек.

Известен также поршень, включающий в себ  головку, выполненную за одно целое с бобышками, и отъемную тронковую часть, выполненную в виде втулки с цилиндрической наружной поверхностью, а на внутренней поверхности тронка имеютс  продольные профильные выемки. При этом соединение головки поршн  с тронком осуществл етс  при помощи двух нецилиндрических полуколец из легкодеформируемого материала, установленных между головкой и тронком.

Недостатком такого поршн   вл етс  ненадежное соединение головки поршн  и тронка при помощи уплотнительных полуколец , которые в процессе циклического нагрева приобретают остаточную деформацию , и нарушение плотности сопр жени .

Кроме того, известен составной поршень , содержащий головку с канавками дл  поршневых колец и бобышками под поршневой палец, а также тронковую часть с канавками под поршневые кольца, цилиндрической наружной поверхностью и ребрами жесткости на внутренней поверхности . При этом головка поршн  соединена с тронком при помощи сварки, а торцовые поверхности ребер жесткости тронка и кон- тактируемых с ними поверхностей головки имеют плоскую форму.

Недостатком указанного поршн   вл етс  жесткое соединение головки с тронком и сопр жение этих деталей по одной посадке , что не позвол ет обеспечить необходимую тепловую подвижность и податливость поршн  дл  образовани  профил  боковой поверхности.

Целью изобретени   вл етс  придание поршню необходимой подвижности и податливости в зависимости от его теплового состо ни  дл  формировани  требуемого профил  наружной поверхности.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в составном поршне, включающем головку с бобышками и тронк, выполненным из материалов с различными физико-механическими свойствами, при этом тронк изготовлен в виде тонкостенной втулки с ребрами жесткости на его внутренней поверхности , контактирующими с соответствующими поверхност ми бобышки под поршневой палец, боковые контактирующие поверхности нижнего ребра жесткости тронка и бобышек выполнены конусными с вершинами конусности, обращенными в сторону картера двигател , над верхним ребром жесткости имеетс  кругова  канавка.

непосредственно примыкающа  к верхней торцовой поверхности ребра, а торцова  поверхность тронка и сопр гаема  с ней кругова  поверхность головки имеют

коническую форму с вершинами конусности , обращенными в сторону днища поршн , при этом угол конусности на головке больше угла конусности торцовой поверхности тронка.

0На чертеже представлена конструктивна  схема предлагаемого составного поршн , у которого головка с бобышками и тронк выполнены из материалов с разными физико-механическими свойствами.

5 Предлагаемый поршень включает в себ  головку 1, выполненную за одно целое с бобышками 2, тронк 3, выполненный в виде тонкостенной трубки с ребрами жесткости 4 (верхнее) и 5 (нижнее), отверстие 6 в бобыш0 ке 2 под поршневой палец (не показан), полукруглую канавку 7, примыкающую к верхней торцовой поверхности верхнего ребра жесткости 4, расположенного над отверстием 6 в бобышке 2, винты 8 креплени 

5 тронка 3 к головке 1, термостойкое антифрикционное кольцо 9, например из графе- лона. При этом боковые контактирующие поверхности нижнего ребра жесткости 5 и соответствующие поверхности на бобышке

0 2 выполнены коническими с одинаковыми углами конусности и вершинами, обращенными в сторону картера двигател  (по чертежу вниз). Кроме того, торцова  кругова  поверхность тронка 3 и сопр гаема  с ней

5 поверхность головки 1 имеют коническую форму с вершинами конусности, обращенными в сторону днища головки поршн . Дл  поршн , у которого головка и тронк выполнены из материала с различными физико0 механическими свойствами, например, головка из стали, а тронк из алюминиевого сплава, угол конусности круговой поверхности на головке больше угла конусности торцовой поверхности тронка. Дл  поршн ,

5 головка и тронк которого выполнены из материала с одинаковыми физико-механическими свойствами, угол конусности кольцевой поверхности на головке равен углу конусности торцовой поверхности трон0 ка.

Поршень работает следующим образом .

В процессе работы двигател  внутреннего сгорани  часть теплоты от сгорани 

5 топлива в цилиндре расходуетс  на нагрев головки 1 поршн  и бобышки 2, а через поверхности соприкосновени  головки 1 и бобышек 2 с тронком 3, в частности головки 1 с боковой поверхностью ребра жесткости 4 тронка и бобышки с ребром жесткости 5

на нагрев тронка. При этом нагрев головки 1 приводит к ее расширению и радиальной деформации конусной поверхности, сопр гаемой с торцовой (конусной)поверхностью тронка 3. Учитыва , что угол конусности, сопр гаемой с тронком поверхности головки 1, больше угла конусности на торцовой поверхности тронка, расширение головки сопровождаетс  поворотом сопр гаемой поверхности вокруг вершины конического выступа на торцовой поверхности тронка 3 с одновременным радиальным перемещением сопр гаемых поверхностей в направлении увеличени  диаметров этих поверхностей.

Радиальное расширение тронка 3 в зоне верхнего ребра жесткости 4 происходит в результате суммарного вли ни  нат га, создаваемого при сборке головки 1 с трон- ком 3, и теплового расширени  ребра жесткости 4. При этом величина радиального расширени  на этом участке тронка определ етс  как значени ми коэффициентов линейного расширени  материалов головки и тронка, так и податливостью конструкции, обусловленной наличием круговой канавки 7 на внутренней поверхности тронка.

Расширение тронка в зоне ребра жесткости 5 практически происходит под действием тех же факторов, что и в зоне ребра жесткости 4, Однако величина этого расширени  будет меньше и обусловлено это прежде всего более низким уровнем температур нагрева нижней части бобышки 2, а также по влением радиальной и продольной составл ющих усили  расширени  на конической бобышке поверхности соприкосновени  ребра жесткости 5 с бобышкой 2.

Предлагаема  конструкци  составного поршн  двигател  внутреннего сгорани  позвол ет за счет различных нат гов, устанавливаемых при сборке поршн  в местах соприкосновени  головки и тронка, с учетом различных уровней нагрева по высоте поршн , имеющих место при работе двигател , получить требуемую форму профил  наружной поверхности поршн , не прибега  к помощи сложной копирной обработки.

Таким образом, в известном составном поршне, содержащем головку с бобышками, тронк, выполненный в виде тонкостенной втулки с ребрами жесткости на внутренней поверхности, бокова  поверхность нижнего

ребра жесткости тронка и соответствующа  контактирующа  с ней поверхность на бобышке поршн  выполнены коническими с вершинами конусности, обращенными в

сторону картера двигател , над верхним ребром жесткости имеетс  кругова  канавка, непосредственно примыкающа  к верхней торцовой поверхности ребра, а торцова  поверхность тронка (тонкостенной втулки) и

сопр гаема  с ней поверхность на головке имеют коническую форму с вершинами конусности , обращенными в сторону днища поршн  (головки), при этом угол конусности поверхности на головке больше угла конусности торцовой поверхности тронка. Когда головка и тронк поршн  выполнены из одного материала, угол конусности поверхности на головке поршн  равен углу конусности торцовой поверхности тронка.

Claims (3)

1.Составной поршень двигател  внутреннего сгорани , содержащий головку с бобышками и тронк, выполненный в виде тонкостенной втулки с ребрами жесткости

на внутренней поверхности, отличающий- с   тем, что. с целью повышени  надежности путем усовершенствовани  конструкции поршн  за счет придани  тепловой подвижности и податливости наружной поверхности, бокова  поверхность нижнего ребра жесткости тронка и соответствующа  контактирующа  с ней поверхность бобышки выполнены коническими с вершинами конусности, обращенными в сторону от головки поршн ,

под верхним ребром жесткости выполнена кругова  канавка, примыкающа  к верхней торцовой поверхности ребра, а верхн   торцова  поверхность тронка и сопр гаема  с ней поверхность головки имеют коническую

форму с вершинами конусности, обращенными в сторону головки поршн 

2.Поршень по п.1,отличающийс  тем, что головка с бобышками и тронк выполнены из различных материалов, причем

угол конусности торцовой поверхности головки больше угла конусности торцовой поверхности тронка.

3.Поршень по п.1,отличающийс  тем, что головка с бобышками и тронк выполнены из одного материала, причем угол конусности торцовой поверхности головки равен углу конусности торцовой поверхности тронка.