МАСЛОСЪЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ Российский патент 2009 года по МПК F16J9/06 

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве маслосъемных устройств, устанавливаемых на поршнях двигателей внутреннего сгорания или компрессоров.

Аналогом предлагаемого устройства является узел маслосъемного поршневого кольца для двигателя внутреннего сгорания, содержащий радиальный многоугольный расширитель, который устанавливается между разрезным маслосъемным кольцом и стенкой канавки поршня (К.Энглиш. Поршневые кольца, т.1, Москва, 1962, с.492, фиг.407). В маслосъемном кольце и находящемся за ним радиальном многоугольном расширителе предусмотрены дренажные отверстия для отвода масла со стенок цилиндра двигателя в закольцевое пространство и далее через сквозные отверстия в поршне на его внутреннюю стенку.

Назначение радиального многоугольного расширителя - создание в подпертом маслосъемном кольце дополнительного постоянно действующего равномерно распределенного по окружности маслосъемного кольца радиального давления (К.Энглиш. Поршневые кольца, т.1, Москва, 1962, с.487).

Одним из основных требований к маслосъемному кольцу является не только съем излишка масла с рабочей поверхности цилиндра двигателя, но и качественное распределение масла по всей его рабочей поверхности, которое заключается в том, чтобы маслосъемное кольцо при своем движении создавало непрерывную масляную пленку одинаковой требуемой толщины, которая обеспечивала бы жидкостное трение кольца по всему ходу поршня (К.Энглиш. Поршневые кольца, т.2, Москва, 1963, с.196, с.201). Однако аналог, состоящий из маслосъемного кольца и радиального многоугольного расширителя, такое требование в процессе работы не выполняет по одной основной причине - это постоянное заданное радиальное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра двигателя при переменной скорости перемещения поршня. В средней части хода это примерно 86° поворота кривошипа, скорость поршня максимальная, а при подходе поршня к его крайним положениям скорость его снижается так, что в верхней и нижней мертвых точках скорость равна нулю.

Известна следующая закономерность. При высокой скорости движения поршня давление подпора срезаемого маслосъемным кольцом масла отжимает маслосъемное кольцо от стенки цилиндра и оно всплывает на масляной пленке, оставляя за собой толстый слой масла в средней части хода поршня. Это повышает расход масла на угар. Со снижением скорости поршня масляная пленка, находящаяся между рабочими поверхностями маслосъемного кольца и цилиндра, легче выдавливается и вблизи мертвого положения поршня наступает полусухое трение. Непосредственный контакт маслосъемного кольца и поверхности цилиндра в районе мертвых точек приводит к возрастанию коэффициента трения и, как следствие, к увеличению износа рабочих поверхностей в этой зоне (К.Энглиш. Поршневые кольца, т.2, Москва, 1963, с.196, с.201).

Таким образом, недостаток известной конструкции узла маслосъемного кольца обусловлен постоянным по ходу поршня радиальным давлением его на стенки цилиндра. Устранить такой недостаток можно путем увеличения радиального давления маслосъемного кольца на зеркало цилиндра двигателя в средней части хода поршня, в зоне высокой скорости поршня, и постепенным снижением радиального давления маслосъемного кольца по мере уменьшения скорости поршня по его ходу вплоть до мертвого положения.

Еще одним аналогом изобретения является маслосъемное кольцо коробчатого типа с радиальным многоугольным расширителем, установленным в канавке поршня, имеющей по меньшей мере одно сквозное отверстие, выходящее на внутреннюю поверхность поршня. Радиальный многоугольный расширитель снабжен по меньшей мере одним грузом, размещенным на внутренней поверхности поршня и связанным с радиальным многоугольным расширителем упругим элементом и гибкой связью, проходящей через сквозное отверстие. Упругий элемент выполнен в виде пружины, установленной между радиальным многоугольным расширителем и дном канавки, а гибкая связь - в виде шарнирного стержня (Авторское свидетельство СССР №595566, кл. F16J 9/06, 1975).

Назначение радиального многоугольного расширителя - создавать в подпертом маслосъемном кольце дополнительное постоянно действующее равномерно распределенное по окружности кольца, радиальное давление.

Назначение упругих элементов, установленных по окружности между радиальным многоугольным расширителем и дном канавки, - также создавать дополнительное радиальное давление через радиальный многоугольный расширитель и маслосъемное кольцо на зеркало цилиндра двигателя.

Наличие грузов и гибких связей между грузами и упругими элементами позволяет в процессе работы двигателя внутреннего сгорания изменять радиальное давление упругих элементов на радиальный многоугольный расширитель и, следовательно, на маслосъемное кольцо, так как известно, что при перемещении поршня на него и на все массы, двигающиеся вместе с ним, в том числе и на грузы, действует сила инерции, которая изменяется по закону косинусоиды. Максимум ее достигается в районе мертвых точек (верхней и нижней), а минимум - примерно в середине хода поршня, когда скорость поршня достигает максимума. Под действием силы инерции грузы перемещаются вверх или вниз по конусам сквозных отверстий в стенке поршня, выходящих на его внутреннюю поверхность, втягивая внутрь поршня гибкие связи, которые деформируют упругие элементы. Это приводит к перемещению радиального многоугольного расширителя. Поэтому максимальное давление радиального многоугольного расширителя на кольцо будет иметь место в середине хода поршня, когда равна нулю сила инерции, а минимальное давление - в мертвых точках, когда сила инерции грузиков достигает максимума. Это обеспечивает постоянство масляного слоя по ходу поршня.

Недостатками аналога являются сложность конструкции и ненадежность работы узла маслосъемного поршневого кольца. Сложность конструкции заключается в наличии упругих элементов, выполненных в виде пружин, установленных между радиальным многоугольным расширителем и дном канавки, а также в наличии гибких связей, выполненных в виде шарнирных стержней, соединяющих упругие элементы с подвижными грузами. Кроме этого, следует добавить, что изготовление специальных сквозных каналов на внутренней поверхности поршня для каждого груза требует лишних технологических операций.

Ненадежность конструкции заключается в наличии гибких связей, выполненных в виде шарнирных стержней. И сами гибкие связи, и места соединений их с подвижными грузами и упругими элементами будут подвержены динамическим переменным нагрузкам от сил инерции грузов в процессе их перемещений вверх и вниз между мертвыми точками. Известно, что под действием повторно-переменных нагрузок постепенно развиваются усталостные трещины в деталях и их соединениях с последующим разрушением. Это снижает долговечность работы узла маслосъемного поршневого кольца.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству является маслосъемное устройство цилиндропоршневой группы двигателя, содержащее поршень, в канавке которого установлены маслосъемное кольцо и многоугольный плоский расширитель, упирающийся попеременно в дно канавки поршня и во внутреннюю поверхность маслосъемного кольца, создавая дополнительное радиальное давление на маслосъемное кольцо. Внутри поршня находится механизм, посредством которого происходит изменение радиальной деформации многоугольного плоского расширителя, а следовательно, и маслосъемного кольца (прототип). Он включает расположенные в плоскости качания шатуна диаметрально противоположно друг другу и последовательно взаимодействующие между собой такие детали, как пара кулачков, закрепленных на верхней головке качающегося шатуна в плоскости, проходящей через центр качания шатуна и под углом к поперечной плоскости сечения поршня, два плоских пружинных одноплечих рычага, закрепленных на внутренней поверхности поршня на некотором расстоянии от нее, и два штока, подвижно расположенных в радиальных отверстиях поршня и одновременно контактирующие своими концами с одной стороны с плоскими пружинными одноплечими рычагами, а с другой - с серединами двух плоских сторон многоугольного расширителя, которые располагаются перпендикулярно и симметрично плоскости качания шатуна. Причем на концах штоков, которые выходят в канавку поршня, выполнены бурты, диаметр которых больше диаметра сквозных радиальных отверстий в поршне, и цилиндрические выступы, которые входят в дренажные отверстия плоских сторон многоугольного плоского расширителя (патент №2016301 RU, кл. F16J 9/06, 1994).

Автоматическое регулирование радиального давления маслосъемного кольца на зеркало цилиндра двигателя в прототипе осуществляется следующим образом. При возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре и вращении коленчатого вала двигателя шатун также перемещается вместе с поршнем и одновременно качается симметрично продольной оси цилиндра с центром качания, который находится на продольной оси цилиндра в точке пересечения осей верхней головки шатуна. Когда поршень движется от верхней мертвой точки к нижней, то шатун в первой половине хода поршня отклоняется от вертикальной оси цилиндра вправо, а кулачки вместе с головкой шатуна поворачиваются против часовой стрелки, вступая в контакт с плоскими пружинными одноплечими рычагами, и перемещают их к поверхности поршня. В результате плоские пружинные одноплечие рычаги постепенно перемещают штоки по радиусу, воздействуя на многоугольный плоский расширитель. Последний увеличивает радиальное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра двигателя. Кулачки установлены на головке шатуна таким образом, что максимальное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра будет в тот момент, когда шатун отклонится от вертикали на наибольший угол, а поршень достигнет максимальной скорости перемещения. Во второй половине хода поршня шатун приближается к вертикальной оси цилиндра и кулачки вместе с головкой шатуна уже поворачиваются в противоположную сторону - по часовой стрелке. Воздействие кулачков на весь механизм маслосъемного кольца постепенно уменьшается. Постепенно уменьшается и радиальное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра, достигая минимума в тот момент, когда поршень окажется в нижней мертвой точке. Таким образом, при движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке радиальное давление маслосъемного кольца согласуется прямо пропорционально со скоростью перемещения поршня: минимальное давление в начале и в конце хода поршня, а максимальное - примерно в середине. Это позволяет производить сброс масла с расчетным радиальным давлением маслосъемного кольца по всей высоте цилиндра с одновременным созданием на зеркале цилиндра двигателя необходимого для смазки постоянного и оптимального по толщине масляного слоя.

При движении поршня от нижней мертвой точки к верхней в первой половине его хода шатун отклоняется влево от вертикальной оси, а кулачки вместе с головкой шатуна продолжают поворачиваться по часовой стрелке, уже потеряв контакт с плоскими пружинными одноплечими рычагами. Минимальное заданное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра сохраняется. Во второй половине хода поршня шатун начинает приближаться к вертикальной оси цилиндра и кулачки вместе с головкой шатуна поворачиваются в противоположную сторону - против часовой стрелки, постепенно приближаясь к плоским пружинным одноплечим рычагам. Коснутся кулачки плоских пружинных одноплечих рычагов тогда, когда поршень будет находиться в верхней мертвой точке, а шатун займет вертикальное положение. Таким образом, при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней полностью отсутствует автоматическое регулирование радиального давления маслосъемного кольца на зеркало цилиндра. Сохраняется минимальное заданное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра на всем пути его перемещения. И по мнению авторов прототипа будет отсутствовать транспортирование масла в зону высоких температур и в камеру сгорания.

Однако известны требования к маслосъемным кольцам особенно в быстроходных двигателях. Наряду с высокими соскабливающими действиями при ходе поршня к нижней мертвой точке маслосъемные кольца должны эффективно распределять масло по зеркалу цилиндра во время хода поршня к верхней мертвой точке (К.Энглиш. Поршневые кольца, т.1. М., Машгиз, 1962, с.454).

Недостатком прототипа является то, что при перемещении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке маслосъемное кольцо не будет равномерно и с нужной толщиной по ходу поршня распределять масло по зеркалу цилиндра, так как кулачки головки шатуна в это время не контактируют с плоскими пружинными одноплечими рычагами и механизм изменения радиальной деформации многоугольного плоского расширителя маслосъемного кольца перестает работать. Такой конструктивный недостаток не исключает транспортирование маслосъемным кольцом части масла с поверхности цилиндра в зону высоких температур и далее в камеру сгорания, так как не будет согласовываться радиальное давление маслосъемного кольца на зеркало цилиндра со скоростью движения поршня. Это будет вызывать потерю масла на угар. Кроме того, зеркало цилиндра двигателя не будет подготовлено к следующему ходу поршня от верхней мертвой точки к нижней по причине неравномерного распределения масла по зеркалу цилиндра. Возможно ухудшение процесса сбрасывания масла, особенно в быстроходных двигателях, когда скорость поршня относительно велика. За поршнем на зеркале цилиндра будет оставаться слой масла большей толщины, чем требуется. Это также вызовет потерю масла на угар.

Технической задачей изобретения является эффективное распределение масла по зеркалу цилиндра двигателя маслосъемным кольцом при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней, что приведет к уменьшению расхода масла на угар и увеличению срока службы двигателя внутреннего сгорания.

Задача достигается в маслосъемном устройстве цилиндропоршневой группы, содержащем маслосъемное кольцо и многоугольный плоский расширитель с дренажными отверстиями, установленные в канавке поршня, и средство изменения радиальной деформации многоугольного плоского расширителя в зависимости от хода поршня, выполненное в виде двух штоков, размещенных с возможностью свободного перемещения в сквозных радиальных отверстиях, выполненных в стенках поршня, при этом концы штоков выходят из радиальных отверстий как в канавку поршня, так и за внутреннюю поверхность поршня, контактируя соответственно с одной стороны, в поршневой канавке, с двумя сторонами многоугольного плоского расширителя, расположенными диаметрально противоположно и перпендикулярно плоскости качания шатуна, а с другой стороны - с плоскими пружинными одноплечими рычагами, прикрепленными к противоположным сторонам внутренней поверхности поршня, в плоскости качания шатуна, которые в свою очередь контактируют с двумя кулачками, установленными на верхней головке шатуна диаметрально противоположно друг другу в одной плоскости, проходящей через центр качания шатуна под углом к поперечной плоскости сечения, причем на концах штоков, входящих в канавку поршня, выполнены бурты, диаметр которых больше диаметра сквозных радиальных отверстий, и цилиндрические выступы, входящие в дренажные отверстия многоугольного плоского расширителя, где согласно изобретению на верхней головке шатуна, в плоскости качания шатуна, дополнительно установлены диаметрально противоположно друг другу два кулачка, располагающиеся в одной плоскости, проходящей через центр качания шатуна под углом к поперечной плоскости, образующие с первой парой кулачков фигуру, симметричную поперечной плоскости сечения, проходящей через центр качания шатуна.

Посредством предлагаемого маслосъемного устройства цилиндропоршневой группы можно регулировать радиальное давление кольца на рабочую поверхность цилиндра в зависимости от хода поршня при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней. При этом на зеркале цилиндра будет создаваться непрерывная масляная пленка одинаковой требуемой толщины, которая обеспечит жидкостное трение по всему ходу поршня, что позволит снизить расход масла на угар и увеличить срок службы двигателя внутреннего сгорания.

Наличие изобретения в предлагаемом маслосъемном устройстве цилиндропоршневой группы доказывается тем, что на верхней головке шатуна дополнительно установлены два кулачка, образующие с первой парой кулачков фигуру, симметричную поперечной плоскости сечения, проходящей через центр качания шатуна.

Оригинальность изобретения заключается в том, что вторая пара кулачков, установленная на верхней головке шатуна, позволяет регулировать радиальное давление маслосъемного кольца на рабочую поверхность цилиндра при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом на зеркале цилиндра будет создаваться непрерывная масляная пленка одинаковой требуемой толщины, которая обеспечит жидкостное трение кольца по всему ходу поршня. Это позволит снизить расход масла на угар и увеличить срок службы двигателя внутреннего сгорания.

Маслосъемное устройство цилиндропоршневой группы поясняется чертежами.

На фиг.1 показан продольный разрез устройства в плоскости качания шатуна при положении поршня в верхней или в нижней мертвых точках.

На фиг.2 показан поперечный разрез устройства, вид А-А фиг.1.

На фиг.3 показан продольный разрез устройства в плоскости качания шатуна при движении поршня к нижней мертвой точке в момент максимального отклонения шатуна от вертикальной оси Y-Y вправо.

На фиг.4 показан продольный разрез устройства в плоскости качания шатуна при движении поршня к верхней мертвой точке в момент максимального отклонения шатуна от вертикальной оси Y-Y влево.

Предлагаемое изобретение состоит из маслосъемного кольца 1, обладающего радиальной упругостью к зеркалу цилиндра 2, многоугольного плоского расширителя 3 с отверстиями 4 для прохода масла и средства изменения деформации расширителя (фиг.1 и 2). Маслосъемное кольцо 1 и многоугольный плоский расширитель 3 установлены в канавке 5 поршня 6, которая имеет два радиальных сквозных отверстия 7, выполненных диаметрально противоположно в плоскости качания Х-Х шатуна 8 (фиг.2). Радиальные отверстия 7 выходят на внутреннюю поверхность 9 поршня 6 и располагаются в его поперечной плоскости.

Средство изменения деформации многоугольного плоского расширителя 3 находится внутри поршня 6 и одними из связующих деталей ее с многоугольным плоским расширителем 3 являются штоки 10, которые располагаются в сквозных радиальных отверстиях 7 с возможностью свободного перемещения. Концы штоков 10, выходящие в канавку 5 поршня 6, имеют бурты 11, диаметр которых больше, чем диаметр сквозных радиальных отверстий 7, и концентрично расположенные цилиндрические выступы 12, которые входят в отверстия 4 многоугольного плоского расширителя 3. Отверстия 4, куда входят цилиндрические выступы 12, выполнены в центре сторон 13 многоугольного плоского расширителя 3. Причем многоугольный плоский расширитель 3 должен быть выполнен так, чтобы две его диаметрально противоположные стороны 13 были перпендикулярны плоскости качания Х-Х шатуна 8, а оси радиальных отверстий 4 совпадали с осями сквозных отверстий 7 поршня 6 (фиг.2).

Таким образом, многоугольный плоский расширитель 3, одновременно упираясь в маслосъемное кольцо 1 и в дно канавки 5 через бурты 11, фиксирует штоки 10 в сквозных радиальных отверстиях 7, а цилиндрические выступы 12 штоков 10, входя в отверстия 4 многоугольного плоского расширителя 3, предотвращают смещение последнего по окружности канавки 5 поршня 6.

Противоположные концы штоков 10 выходят за внутреннюю поверхность 9 поршня 6 так, что касаются плоских пружинных одноплечих рычагов 14, которые закреплены на внутренней поверхности 9 поршня 6 в плоскости качания Х-Х шатуна 8 диаметрально противоположно друг другу (фиг.1 и 2).

Плоские пружинные одноплечие рычаги 14 представляют собой плоские пружины, установленные параллельно оси Y-Y и внутренней поверхности 9 поршня 6 на некотором расстоянии от поверхности 9 и являются очередным звеном средства изменения деформации многоугольного плоского расширителя 3.

На верхней головке шатуна 15 в плоскости качания Х-Х шатуна 8 закреплены основные детали средства изменения деформации многоугольного плоского расширителя 3 - две пары кулачков 16, 17 и 18, 19 (фиг.1). Каждая пара кулачков 16, 17 и 18, 19 располагаются относительно верхней головки шатуна 15 диаметрально противоположно друг другу в соответствующих плоскостях, проходящих через центр качания "О" шатуна 8 и под одинаковым по величине углом α к поперечной плоскости Z-Z. Такое симметричное расположение кулачков 16, 17 и 18, 19 относительно поперечной плоскости Z-Z необходимо для того, чтобы вершины кулачков каждой пары одновременно касались плоских поверхностей пружинных одноплечих рычагов 14 в тот момент, когда поршень 6 находится в верхней или в нижней мертвых точках (фиг.1). Это дает возможность кулачкам 16 и 17 начинать воздействие на плоские пружинные одноплечие рычаги 14 и далее через штоки 10 на многоугольный плоский расширитель 3 и маслосъемное кольцо 1 точно в момент трогания поршня 6 при движении последнего от верхней мертвой точки и отклонения шатуна 8 вправо от вертикальной оси Y-Y (фиг.3). А затем появляется возможность кулачкам 18 и 19 начинать воздействие на плоские пружинные одноплечие рычаги 14 точно в момент трогания поршня 6 при движении последнего от нижней мертвой точки к верхней и отклонении шатуна 8 влево от вертикальной оси Y-Y (фиг.4).

Рассмотрим работу предлагаемого изобретения поэтапно в процессе перемещения поршня от верхней мертвой точки к нижней и от нижней мертвой точки к верхней.

Когда поршень 6 достигает верхней мертвой точки и скорость его падает до нуля, а шатун 8 занимает вертикальное положение по оси Y-Y, то соответствующие пары кулачков 16, 17 и 18, 19 верхней головки шатуна 15 своими вершинами лишь касаются плоских пружинных одноплечих рычагов 14 и не воздействуют на последние (фиг.1). Многоугольный плоский расширитель 3 не деформирован, его стороны 13 расположены на максимальном расстоянии от маслосъемного кольца 1, контактируя с дном канавки 5 поршня 6 через бурты 11 штоков 10 (фиг.2). Следовательно, сила воздействия многоугольного плоского расширителя 3 на маслосъемное кольцо 1 минимальная, а потому минимально и радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2 в верхней мертвой точке. Это минимальное радиальное давление маслосъемного кольца 1 можно рассчитать, если согласовать собственно упругость маслосъемного кольца 1 и многоугольного плоского расширителя 3 с толщиной масляного слоя на зеркале цилиндра, какая должна быть в верхней мертвой точке при скорости поршня 6, равной нулю.

В первой половине хода поршня 6 от верхней мертвой точки к нижней (90° поворота кривошипа), когда начинается сброс масла с зеркала цилиндра 2 маслосъемным кольцом 1, шатун 8 отклоняется вправо от вертикальной оси Y-Y (фиг.3). При этом кулачки 16, 17 и 18, 19 поворачиваются вместе с головкой шатуна 15 вокруг центра качания шатуна "О" против часовой стрелки. Пара кулачков 18 и 19 удаляются от внутренней поверхности 9 поршня 6 и от плоских пружинных одноплечих рычагов 14, теряя связь с последними, а пара кулачков 16 и 17 в этот момент приближаются к внутренней поверхности 9 поршня 6 и, не прерывая контакта с плоскими пружинными одноплечими рычагами 14, скользят по их плоским поверхностям, перемещая плоские пружинные одноплечие рычаги 14 к штокам 10. Воспринимая усилие от плоских пружинных одноплечих рычагов 14, штоки 10 движутся в сквозных радиальных отверстиях 7 поршня 6 и буртами 11 нажимают на стороны 13 многоугольного плоского расширителя 3, перемещая их от дна канавки 5 поршня 6 к маслосъемному кольцу 1 (фиг.2). Воздействие многоугольного расширителя 3 на маслосъемное кольцо 1 возрастает, следовательно, растет и радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2.

Максимальное радиальное давление маслосъемного кольца 1 будет примерно в середине хода поршня 6, когда шатун 8 отклонится от вертикальной оси Y-Y на наибольшую величину угла, а кулачки 16 и 17 максимально приблизятся к внутренней поверхности 9 поршня 6. При этом плоскость, в которой располагаются кулачки 16 и 17, в этот момент совпадает с поперечной плоскостью Z-Z, проходящей через центр качания шатуна "О" (фиг.3).

Постепенное увеличение радиального давления маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2 по ходу поршня 6 и достижение максимального давления в середине хода увязано со скоростью поршня 6, которая также постепенно увеличивается и достигает максимума в середине хода поршня 6. Этим самым предотвращается всплытие маслосъемного кольца 1 над зеркалом цилиндра 2 под воздействием гидродинамических сил сбрасываемого масла и выдерживается постоянная и необходимая толщина слоя масла на зеркале цилиндра 2.

Во второй половине хода поршня 6 (следующие 90° поворота кривошипа) шатун 8 приближается к вертикальной оси Y-Y, а пара кулачков 16, 17, так же как и пара кулачков 18, 19, поворачиваются вместе с головкой шатуна 15 вокруг центра качания шатуна "О" в обратную сторону, уже по часовой стрелке. Кулачки 16 и 17 удаляются от поверхности 9 поршня 6, а кулачки 18 и 19 приближаются к поверхности 9 поршня 6 и к плоским пружинным одноплечим рычагам 14. Так как одноплечие рычаги 14 представляют собой плоские пружины, усилие которых всегда направлены к контактирующим с ними кулачкам 16 и 17, то они отходят от внутренней поверхности 9 поршня 6 вслед за кулачками 16 и 17. Совместное действие кулачков 16 и 17 через плоские пружинные одноплечие рычаги 14 и штоки 10 на многоугольный плоский расширитель 3 ослабляется. Под действием собственных упругих сил многоугольный плоский расширитель 3 восстанавливает свою первоначальную форму: стороны 13 многоугольного плоского расширителя 3 перемещаются уже от маслосъемного кольца 1 к дну канавки 5 поршня 6. Радиальное давление многоугольного плоского расширителя 3 уменьшается, а следовательно, уменьшается и радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2.

При достижении поршнем 6 нижней мертвой точки шатун 8 будет находиться в вертикальном положении вдоль оси Y-Y (фиг.1). Кулачки 18 и 19 подошли к плоским пружинным одноплечим рычагам 14, а кулачки 16 и 17 отошли и лишь касаются плоских пружинных одноплечих рычагов 14 своими вершинами. Ни одна пара кулачков не воздействует через плоские пружинные одноплечие рычаги 14, штоки 10 и многоугольный плоский расширитель 3 на маслосъемное кольцо 1. Скорость поршня 6 в этот момент равна нулю, а радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2 будет по величине минимально необходимым для сохранения нужной толщины слоя масла на зеркале цилиндра 2 (как и при положении поршня 6 в верхней мертвой точке).

При движении поршня 6 от нижней мертвой точки к верхней, когда начинается равномерное по толщине распределение масла по всей высоте зеркала цилиндра 2 маслосъемным кольцом 1, в первой половине его хода шатун 8 отклоняется влево от вертикальной оси Y-Y (фиг.4). При этом кулачки 16, 17 и 18, 19 поворачиваются вместе с головкой шатуна 15 вокруг центра качания шатуна "О" по часовой стрелке. Пара кулачков 16 и 17 удаляются от внутренней поверхности 9 поршня 6 и от плоских пружинных одноплечих рычагов 14, теряя связь с последними, а пара кулачков 18 и 19 в этот момент приближаются к внутренней поверхности 9 поршня 6 и, не прерывая контакта с плоскими пружинными одноплечими рычагами 14, скользят по их плоским поверхностям, перемещая последние к штокам 10. Воспринимая усилие от плоских пружинных одноплечих рычагов 14, штоки 10 движутся в сквозных радиальных отверстиях 7 поршня 6 и буртами 11 нажимают на стороны 13 многоугольного плоского расширителя 3, перемещая последние от дна канавки 5 поршня 6 к маслосъемному кольцу 1 (фиг.2 и фиг.4). Радиальное давление многоугольного плоского расширителя 3 на маслосъемное кольцо 1 возрастает. Следовательно, растет и радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2.

Максимальное радиальное давление маслосъемного кольца 1 будет примерно в середине хода поршня 6, когда шатун 8 отклонится от вертикальной оси Y-Y на наибольшую величину угла, а кулачки 18 и 19 максимально приблизятся к внутренней поверхности 9 поршня 6. При этом плоскость, в которой располагаются кулачки 18 и 19, совпадает с поперечной плоскостью Z-Z (фиг.4).

Постепенное увеличение радиального давления маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2 по ходу поршня 6 и достижение максимального давления в середине хода поршня увязано со скоростью поршня 6, которая также постепенно увеличивается и достигает максимума в середине хода поршня 6. Этим самым предотвращается всплытие маслосъемного кольца 1 над зеркалом цилиндра 2 под воздействием гидродинамических сил масла и выдерживается постоянная и необходимая толщина слоя масла на зеркале цилиндра 2.

Во второй половине хода поршня 6 к верхней мертвой точке (следующие 90° поворота кривошипа) шатун 8 приближается к вертикальной оси Y-Y, а пара кулачков 18, 19, так же как и пара кулачков 16, 17, поворачиваются вместе с головкой шатуна 15 вокруг центра качания шатуна "О" в обратную сторону, уже против часовой стрелки. При этом кулачки 18, 19 удаляются от поверхности 9 поршня 6, а кулачки 16, 17 приближаются к поверхности 9 поршня 6 и к плоским пружинным одноплечим рычагам 14. Так как одноплечие рычаги 14 представляют собой плоские пружины, усилия которых направлены к контактирующим с ними кулачкам 18 и 19, то плоские пружинные одноплечие рычаги 14 отходят от внутренней поверхности 9 поршня 6 вслед за кулачками 18, 19. Совместное действие кулачков 18 и 19 через плоские одноплечие пружинные рычаги 14 и штоки 10 на многоугольный плоский расширитель 3 постепенно ослабевает. Под действием собственных упругих сил многоугольный плоский расширитель 3 восстанавливает свою первоначальную форму: стороны 13 многоугольного плоского расширителя 3 перемещаются уже от маслосъемного кольца 1 к дну канавки 5 поршня 6 (фиг.2). Радиальное давление многоугольного плоского расширителя 3 уменьшается, а следовательно, уменьшается и радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2.

При достижении поршнем 6 верхней мертвой точки шатун 8 будет находиться в вертикальном положении вдоль оси Y-Y (фиг.1). Кулачки 16 и 17 подошли к плоским пружинным одноплечим рычагам 14, а кулачки 18 и 19 отошли и лишь касаются плоских пружинных одноплечих рычагов 14 своими вершинами. Ни одна пара кулачков 16, 17 и 18, 19 не воздействует через плоские пружинные одноплечие рычаги 14, штоки 10 и многоугольный плоский расширитель 3 на маслосъемное кольцо 1. Скорость поршня 6 в этот момент равна нулю, а радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2 будет по величине минимально необходимым для сохранения нужной толщины слоя масла на зеркале цилиндра 2 (как и при положении поршня 6 в нижней мертвой точке).

Итак, радиальное давление маслосъемного кольца 1 на зеркало цилиндра 2 регулируется в зависимости от хода поршня 6 не только при движении поршня 6 от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, когда совершается сброс излишка масла с зеркала цилиндра 2, но и благодаря установки на головке шатуна 15 дополнительной пары кулачков 18 и 19 и при движении поршня 6 от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Такая работа маслосъемного устройства цилиндропоршневой группы позволяет равномерно и с нужной толщиной распределять масло маслосъемным кольцом 1 по зеркалу цилиндра 2. Это соответствует требованиям к маслосъемным кольцам, особенно в быстроходных двигателях, с целью сохранения жидкостного трения между кольцами и зеркалом цилиндра. При этом снизится расход масла на угар и увеличится срок службы двигателя внутреннего сгорания.

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в двигателях внутреннего сгорания. В маслосъемном устройстве на верхней головке шатуна в плоскости его качания дополнительно установлены диаметрально противоположно друг другу два кулачка, располагающиеся в одной плоскости, проходящей через центр качания шатуна под углом к поперечной плоскости, и образующие с первой парой кулачков фигуру, симметричную поперечной плоскости сечения, проходящей через центр качания шатуна. Изобретение обеспечивает уменьшение расхода масла и увеличение срока службы двигателя. 4 ил.

Маслосъемное устройство цилиндропоршневой группы, содержащее маслосъемное кольцо и многоугольный плоский расширитель с дренажными отверстиями, установленные в канавке поршня, и средство изменения радиальной деформации многоугольного плоского расширителя в зависимости от хода поршня, выполненное в виде двух штоков, размещенных с возможностью свободного перемещения в сквозных радиальных отверстиях, выполненных в стенках поршня, при этом концы штоков выходят из радиальных отверстий как в канавку поршня, так и за внутреннюю поверхность поршня, контактируя соответственно, с одной стороны в поршневой канавке с двумя сторонами многоугольного плоского расширителя, расположенными диаметрально противоположно и перпендикулярно плоскости качания шатуна, а с другой стороны - с плоскими пружинными одноплечими рычагами, прикрепленными к противоположным сторонам внутренней поверхности поршня, в плоскости качания шатуна, которые в свою очередь контактируют с двумя кулачками, установленными на верхней головке шатуна диаметрально противоположно друг другу в одной плоскости, проходящей через центр качания шатуна под углом к поперечной плоскости сечения, причем на концах штоков, выходящих в канавку поршня, выполнены бурты, диаметр которых больше диаметра сквозных радиальных отверстий, и цилиндрические выступы, входящие в дренажные отверстия многоугольного плоского расширителя, отличающееся тем, что на верхней головке шатуна, в плоскости качания шатуна, дополнительно установлены диаметрально противоположно друг другу два кулачка, располагающиеся в одной плоскости, проходящей через центр качания шатуна под углом к поперечной плоскости и образующие с первой парой кулачков фигуру, симметричную поперечной плоскости сечения, проходящей через центр качания шатуна.