ЦИЛИНДРОПОРШНЕВАЯ ГРУППА Российский патент 2014 года по МПК F02F1/20 F16J10/04 

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно для двигателя внутреннего сгорания (ДВС), и может быть использовано при восстановлении гильз цилиндров.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению относится цилиндропоршневая группа [Цилиндропоршневая группа. - Патент RU №2440503. Опубл. 20.01.2012 г.], включающая гильзу, поршень с поршневыми кольцами. На рабочей поверхности гильзы выполнены канавки в виде замкнутых колец отдельных друг от друга, заполненных цветным металлом и имеющих в продольном сечении горообразную форму. Угол подъема первой и последней канавок выполнены в пределах 15…20 градусов, центральной канавки - 40…45 градусов к диаметральной плоскости гильзы, причем канавки расположены на рабочей поверхности гильзы от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки.

Недостатками данного устройства являются пониженная износостойкость рабочей поверхности гильзы цилиндра в местах повышенного износа в верхней мертвой точке и нижней мертвой точке и неудовлетворительное качество работы цилиндропоршневой группы вследствие недостаточного распределения цветного металла по рабочей поверхности гильзы цилиндра, из-за неравномерного расположения кольцевых канавок.

Заявленное изобретение направлено на устранение указанных недостатков и от его применения получен следующий технический результат: повышение износостойкости, уменьшение неравномерности износа гильз цилиндров по высоте и улучшение качества работы цилиндропоршневой группы.

Указанный технический результат достигается тем, что на рабочей поверхности гильзы цилиндра в местах наибольшего износа, соответствующие положениям поршня в верхней и нижней мертвых точках, выполнены канавки, имеющие форму встречных синусоид, а в средней части гильзы цилиндров, на расстоянии 13 мм от крайних точек верхней и нижней синусоид, выполнены две канавки в виде встречных замкнутых колец отдельных друг от друга с углом подъема 17 градусов к диаметральной плоскости гильзы, расстояние от начала первых синусоидальных канавок до верхнего торца гильзы равно 10±0,5 мм, в поперечном сечении канавки имеют глубину и ширину равные 1,5 мм, максимальное расстояние между соседними канавками соответствует расстоянию между верхним компрессионным и нижним масло-съемным поршневыми кольцами.

На фиг.1 изображена гильза цилиндра с измененными физико-механическими характеристиками и выполненными на ее рабочей поверхности синусоидальными и кольцевыми канавками, на фиг.2 - поперечный разрез канавки в сечении А-А, на фиг.3 - схема контакта поршневых колец с рабочей поверхностью гильзы цилиндра в сечении Б-Б.

Цилиндропоршневая группа включает поршень 1 с компрессионными 2 и маслосъемным 3 кольцами, контактирующими с рабочей поверхностью гильзы цилиндра 4 и канавки, заполненные цветным металлом 5. На рабочей поверхности гильзы цилиндра 4 двигателя внутреннего сгорания в местах наибольшего износа выполнены канавки 6, имеющие форму встречных синусоид, а в средней части гильзы цилиндров, на расстоянии 13 мм от крайних точек верхней и нижней синусоид 6, выполнены две канавки 7 в виде встречных замкнутых колец отдельных друг от друга с углом подъема 17 градусов к диаметральной плоскости гильзы 4. Расстояние от начала первых синусоидальных канавок 6 до верхнего торца гильзы равно 10±0,5 мм. В поперечном сечении канавки 6 и 7 имеют глубину и ширину, равные 1,5 мм.

Цилиндропоршневая группа работает следующим образом. В процессе работы ДВС поршень 1 с кольцами 2 и 3 совершает возвратно поступательное движение вверх-вниз. При этом кольца 2 и 3, двигаясь по рабочей поверхности гильзы 4, за счет пластической деформации снимают часть цветного металла 5 с канавок 6 и 7 и «размазывают» его по рабочей поверхности гильзы 4 от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки. Этот процесс происходит в течение всех тактов ДВС и продолжается до тех пор, пока на рабочей поверхности гильзы 4 не образуется слой цветного металла 5 определенной толщины. В результате этого процесса коэффициент трения рабочих поверхностей поршневых колец 2 и 3 и рабочей поверхности гильзы 4 снижается, а кольца 2 и 3 перестают снимать цветной металл 5 с канавок 6 и 7. По мере уменьшения толщины «размазанного» цветного металла 5 с поверхности гильзы 4 коэффициент трения между рабочими поверхностями поршневых колец 2 и 3 и рабочей поверхностью гильзы 4 несколько увеличивается. Одновременно начинает повышаться и интенсивность снятия поршневыми кольцами 2 и 3 цветного металла 5 с канавок 6 и 7, и процесс «размазывания» цветного металла 5 по рабочей поверхности гильзы 4 повторяется. Процесс нанесения слоя цветного металла 5 на рабочую поверхность гильзы 4 сопровождает весь период эксплуатации цилиндропоршневой группы две.

Выполнение синусоидальных канавок в местах повышенного износа позволит повысить износостойкость и уменьшить неравномерность износа по высоте гильз цилиндров, а выполнение отдельных замкнутых колец в средней части способствует равномерному распределению цветного металла по рабочей поверхности гильзы цилиндра.

Такое конструктивное исполнение рабочей поверхности гильзы цилиндра позволит также повысить качество работы цилиндропоршневой группы.

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Цилиндропоршневая группа включает в себя поршень с компрессионными и маслосъемным кольцами, контактирующими с рабочей поверхностью гильзы (4) цилиндра. Гильза (4) цилиндра имеет канавки (6) и (7), заполненные цветным металлом. На рабочей поверхности гильзы (4) цилиндра двигателя в местах наибольшего износа выполнены канавки (6), имеющие форму встречных синусоид. В средней части гильзы 4 цилиндров, на расстоянии 13 мм от крайних точек верхней и нижней синусоид, выполнены две канавки (7) в виде встречных замкнутых колец, отдельных друг от друга с углом подъема 17 градусов к диаметральной плоскости гильзы (4). Расстояние от начала первых синусоидальных канавок (6) до верхнего торца гильзы равно 10±0,5 мм. В поперечном сечении канавки (6) и (7) имеют глубину и ширину 1,5 мм. Технический результат заключается в повышении износостойкости, уменьшении неравномерности износа гильз цилиндров по высоте. 3 ил.

Цилиндропоршневая группа, включающая поршень с компрессионными и маслосъемным кольцами, контактирующими с рабочей поверхностью гильзы цилиндра, имеющей канавки, заполненные цветным металлом, отличающаяся тем, что на рабочей поверхности гильзы цилиндра в местах наибольшего износа соответствующие положениям поршня в верхней и нижней мертвых точках выполнены канавки, имеющие форму встречных синусоид, а в средней части гильзы цилиндров, на расстоянии 13 мм от крайних точек верхней и нижней синусоид, выполнены две канавки в виде встречных замкнутых колец отдельных друг от друга с углом подъема 17° к диаметральной плоскости гильзы, расстояние от начала первых синусоидальных канавок до верхнего торца гильзы равно 10±0,5 мм, в поперечном сечении канавки имеют глубину и ширину равные 1,5 мм, максимальное расстояние между соседними канавками соответствует расстоянию между верхним компрессионным и нижним маслосъемным поршневыми кольцами.