Маслосъемное поршневое кольцо Советский патент 1984 года по МПК F02F5/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестро нию,и может быть использовано в ка честве уплотнения пары поршень-цилиндр двигателя внутреннего сгорания . Известно маслосъемное поршневое колЬцо для двигателя внутреннего с рания, содержащее скребки и соединяющую их вертикальную стойку, в к торой выполнены дренажные отверстия связывающие межскребковую полость заколечным пространством . Недостатком известного маслосъем ного кольца является то, что давле ние на стенку цилиндра остается по тоянньм, в результате чего толщина масляного слоя, оставленного кольц на стенке цилиндра при снятии им излишков масла, изменяется по ходу поршня от минимального значения в районе мертвых точек до максималь ного в зоне наибольшей скорости поршня. Непосредственный контакт кольца и поверхности цилиндра в районемертвых точек приводит к увеличению износа рабочих поверхностей в этой зоне за счет возрастания коэффициента трения, а слишком большой слой масла в зоне высоких скоростей движения поршня повышает расход масла на угар. Цель изобретения - сокращение ра хода масла путем автоматического регулирования давления кольца на. стенку цилиндра. Поставленная цель достигается за счет того, что в маслосъемном поршневом кольце для двигателя внут реннего сгорания, содержащем скребки и co.ejcщняющyю их вертикальную стойку, в которой выполнены дрена ные отверстия, связывающие межскреб ковую полость с заколечным простран ством, в межскребковой полости разм щен с зазором кольцевой элемент, причем геометрические формы сопряженных поверхностей наружной вертикальной стойки и кольцевого элемента вьгаолнены взаимно соответствующими. Кроме того, поверхности вертикал ной стойки и кольцевого элемента выполнены конусными. При этом поверхности вертикальной стойки и кольцевого элемента выполнены по радиусу, причем.повер 012 ность стойки сопряжена с внутренними плоскостями скребков. На фиг. 1 показано маслосъемное кольцо, с поверхностью сопряжения вертикальной стойки в сечении кольца, выполненной конусной, вершина конуса направлена внутрь кольца; на фиг. 2 - то же, вершина конуса, на-правлена наружу кольца; на фиг. 3 маслосъемное кольцо с поверхностями сопряжения, выполненными по радиусу, на фиг. 4-6 - схемы положения сил при взаимодействии кольцевого элемента и маслосъемного кольца по фиг. 1-3 соответственно, на фиг. 7 сечение кольцевого элемента по фиг. 3 (с облегченной массой); на фиг. 8 - то же, (с увеличенной массой); на фиг. 9 - зависимости давления кольца и толщины масляного слоя. Маслосъемное кольцо содержит скребки 1 и соединякнцую их вертикальную стойку 2, в которой выполнены дренажные отверстия 3. В межскребковой полости 4 размещен кольцевой элемент 5. Наружная поверхность 6 вертикальной стойки 2 и внутренняя поверхность 7 кольцевого элемента 5 выполнены взаимно соответствующими, причем геометрические формы этих поверхностей могут быть вьшолнены конусными или по радиусу. Так, наружная поверхность вертикальной стойки может быть выполнена конусной с вершиной конуса, обращенной либо внутрь, либо наружу кольца (фиг. 1 и 2), или по радиусу (R), и сопряжена с внутренними поверхностями скребков, причем радиус внутренней поверхности кольцевого элемента (г) меньше радиуса поверхности вертикальной стойки. . . Кольцевой элемент 5 изготовлен так, чтобы при установке маслосъемного кольца в цилиндр 8 двигателя между маслосъемньм кольцом и кольцевым элементом бьши радиальный С и осевой оС зазоры, необходимые:, для нормальной работы при износе торцов скребков. После сборки маслосъемного кольца в комплект стык кольцевого элемента соединяется жестко (винтом, заклепкой, сваркой ит. д.). Маслосъемное поршневое кольцо работает следую1Щ1м образом. .При неподвижном поршне упругость кольца обуславливает максимальное давление его на зepкiaлo цилиндра 8. При перемещении поршня на его и все массы, движущиеся вместе с ним, в том числе на кольцевой элемент, действует сила инерции (фиг. 4), ко торая изменяется по закону косинусоиды. Максимум ее достигается в ра I не мертвых точек (верхней и ниж-. ней), а минимум - примерно в середи не хода порщня, когда скорость порш ня достигает максимума. Под действием силы инерции кольцевой элемент перемещается вверх или вниз и воздействует на поверхности маслосъемного кольца, сжимая его, уменьшает тем самым силу давления кольца на зеркало цилиндра. На фиг. 4 показаны: сила Pi , наоси движения правленная параллельно поршня, и боковая сила F, направлен ная перпендикулярно оси цилиндра, величина которой зависит от величины силы Р; и угла оС конуса. Сила Q является суммой сил Р; и F. При работе двигателя максимальное давление маслосъемного кольца на стенку цилиндра будет в середине хода поршня, когда сила инерции Р,, а значит и сила F будут равны нулю. Шнимум давления кольца будет в мертвых точках, когда силы Р; и F максимальны. Таким образом, давление маслосъемного кольца на стенку цилиндра регулируется в зависимости от хода

I / е поршня кольцевым элементом, обеспечивая постоянство масляного слоя. Работа маслосъемного кольца по фиг. 3 почти полностью соответствует работе первого варианта, изменяется лишь место приложения силы F. Работа маслосъемного кольца в этом варианте отличается от работы первого варианта тем, что точка приложения силы F от кольцевого элемента в процессе износа кромок кольца может несколько изменяться. При работе маслосъемного кольца по фиг. 9, где ( - кривая давления маслосъемного кольца на стенку цилиндра в зависимости от действия силы F кольцевого элемента, h - тоящи a масляной пленки при работе обычного масляного кольца с постоянным давлением на стенку цилиндра, но с переменной скоростью движения относительно стенки цилиндра, 9 толщина масляной пленки для трех вариантов кольца, в зоне ВМТ и НМТ скорость кольца доходит до нуля и давление кольца на стенку цилиндра минимально. При увеличении скорости движения кольца относительно стенки цилиндра сила F уменьшается, дйвление маслосъемного кольца возрастает, в результате чего масляная пленка сохраняет постоянную необходи мую толщину. Технико-экономические преимущества изобретения по сравнению . с известными заключаются-в снижении расхода масла.

фаг. 2

1. МАСЛОСЪЕМНОЕ ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО для двигателя внутреннего сгорания, содержащее скребки и соединяюцую их вертикальную стойку,-в которой выполнены дренажные отверстия, связывающие межскребковую полость с заколечным пространством, о т л ичающееся тем, что, с целью сокращения расхода масла путем автоматического регулирования давления кольца на стенку цилиндра, в межскребковой полости размещен,с зазором кольцевой элемелт, причем геометрические формы сопряженных поверхностей наружной вертикальной стойки и кольцевого элемента выполнены взаимно соответствующими. 2.Кольцо по п. 1, отличающее с .я тем, что поверхности вертикальной стойки и кольцевого элемента выполнены конусньми. 3.Кольцо по п. 1, отличаг ющееся тем, что поверхности вертикальной стойки и кольцевого элемента вьшолнены по радиусу, причем поверхность стойки сопряжена с внутренними плоскостями скребков.