УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ Российский патент 1997 года по МПК G01L1/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле эпюры радиальных давлений поршневых колец двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Аналогом устройства является многоопорный эпюромер, описанный в работе [1] который позволяет определить реакции на опорах от упругости кольца, вставленного в калибр номинального диаметра.

Недостатками аналога являются:
сложность конструкции устройства;
большие погрешности результатов измерений;
необходимость пересчета реакций опор эпюромера в эпюру радиальных давлений.

Прототипом изобретения является устройство [2] для определения эпюры радиального давления поршневого кольца по интерференционным полосам, возникающим при освещении оптически-активного материала, служащего кольцевой обечайкой (кольцевым калибром), параллельным пучком света. Интерференционные полосы сравнивают с эталоном и по величине отступлений этих полос от эталона определяют эпюру радиальных давлений.

Прототип не позволяет:
1) определять действительную величину отступления интерференционных полос от эталона, а следовательно и фактическую эпюру радиальных давлений поршневого кольца;
2) численно определить без дополнительных данных в виде таблицы или номограмм и соотнести измеряемую эпюру радиальных давлений с фактической эпюрой;
3) без большого количества интерференционных этанолов определить поршневые кольца различных сечений (прямоугольное, бочкообразное, минутное, коробчатое, маслосъемное и т.д.);
4) определить зоны отрыва кольца от кольцевого калибра.

Технической задачей изобретения является повышение точности определения эпюры радиального давления поршневого кольца и упрощение измерений с помощью устройства.

Сформулированная техническая задача решается тем, что устройство снабжено источником света, луч от которого направлен под углом падения α к наружной поверхности кольцевого калибра, выполненного из оптически прозрачного материала, а угол b являющийся результатом отражения луча источника света от поверхности контакта внешней рабочей поверхности поршневого кольца с внутренней поверхностью кольцевого калибра, численно определяет эпюру радиальных давлений поршневого кольца по шкале, расположенной неподвижно относительно кольцевого калибра, имеющего возможность вращаться совместно с измеряемым поршневым кольцом вокруг своей оси. Угол отражения луча источника света b зависит от величины деформации рабочей поверхности (внутреннего диаметра) кольцевого калибра под действием упругих сил поршневого кольца, находящегося в кольцевом калибре. Отраженный луч света падает на специальную шкалу.

На фиг. 1 изображено устройство; на фиг. 2 возможные варианты расположения кольца в кольцевом калибре устройства.

Устройство состоит из кольцевого калибра 1, изготовленного из оптически прозрачного материала и закрепленного на жесткой оправке 2, которая имеет возможность вращаться вокруг оси 0-0', шкалы 3, расположенной по ходу отраженного луча неподвижно относительно кольцевого калибра, в который устанавливается контролируемое поршневое кольцо 4, источника света 5, установленного с возможностью падения его луча на наружную цилиндрическую поверхность кольцевого калибра 1 и отражения его от наружной поверхности испытуемого поршневого кольца.

Работа устройства заключается в следующем.

Вначале производится настройка устройства на нуль. Для этого в кольцевой калибр 1 устанавливается шаблон до соприкосновения без усилия, диаметр которого равен внутреннему диаметру кольцевого калибра. Угол падения луча от источника света 5 подбирается таким образом, чтобы отраженный луч света под углом отражения b находился на нулевом делении шкалы 3. В дальнейшем шкала 3 тарируется путем нагружения кольцевого калибра 1 со стороны поршневого кольца нормируемой силой. После тарировки шкалы 3 поршневое кольцо 4 помещается в кольцевой калибр 1, закрепленный на жесткой оправке 2. На наружную поверхность кольцевого калибра под углом a направляют луч от источника света 5. Под действием радиальных давлений поршневого кольца 4 внутренняя поверхность кольцевого калибра деформируется пропорционально величине давлений кольца 4 на кольцевой калибр 1. Отраженный от внутренней поверхности кольцевого калибра в зоне контакта с кольцом луч под углом b попадает на шкалу 3.

Возможны три варианта сопряжения поршневого кольца 4 с кольцевым калибром 1 (фиг. 2);
поршневое кольцо прилегает к калибру не оказывая на него давления, отраженный луч источника света 5 попадает на нулевое деление шкалы 3 под углом b₁ (фиг. 2, а);
поршневое кольцо оказывает давление на кольцевой калибр, деформируя его, отраженный луч источника света попадает на шкалу 3 под углом β₂ и показывает численное значение эпюры радиального давления поршневого кольца (фиг. 2, б);
поршневое кольцо не прилегает к кольцевому калибру, отраженный от рабочей поверхности кольца луч света попадает на шкалу под углом β₃ (фиг. 2, в), выше нулевого давления. Величина радиального зазора (просвета) поршневого кольца в кольцевом калибре определяется по отклонению отраженного луча.

Поворачивая оправку 2 вокруг оси 0-0' на 360^o, определяем эпюру радиального давления поршневого кольца по отраженному лучу света и тарированной шкале 3.

Использование: при контроле эпюры радиальных давлений поршневых колец двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: устройство состоит из кольцевого калибра 1, изготовленного из оптически прозрачного материала и закрепленного на жесткой оправке 2, установленной с возможностью вращения вокруг своей оси, шкалы 3, расположенной по ходу отраженного луча неподвижно относительно кольцевого калибра, в котором размещено испытуемое поршневое кольцо 4, и источника света 5. Источник света 5 установлен с возможностью падения его луча на наружную цилиндрическую поверхность кольцевого калибра 1 и отражения его от наружной поверхности поршневого кольца. 2 ил.

Устройство для определения эпюры радиального давления поршневого кольца двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцевой калибр с внутренним диаметром, равным номинальному диаметру рабочего цилиндра двигателя внутреннего сгорания, выполненный из оптически прозрачного материала и закрепленный на жесткой оправке, а также источник света, отличающееся тем, что источник света установлен с возможностью падения его луча на наружную цилиндрическую поверхность кольцевого калибра и отражения его от наружной поверхности испытуемого поршневого кольца, установленного в кольцевом калибре, жесткая оправка установлена с возможностью вращения вокруг своей оси, а введенная в устройство шкала установлена неподвижно по ходу отраженного луча.