Поршень для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1986 года по МПК F02F3/00 F16J1/04 

I

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое- нию, и может быть использова 1о при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение надежности работы поршня путем сниже- ния механических потерь на трение юбки.

, На чертеже изображен предлагаемый поршень со стороны отверстия под палец, общий вид.

Поршень содержит головку 1 и юбку

2,в центре которой расположено ет- верстие 3 под палец. Противолежащие боковые образующие 4 юбки поршня составляют центрально-симметричную фигуру с осью симметрии второго порядка, совпадающей с осью отверстия

3.Условные кривые 5 сопряжения про- тиволежащих боковых поверхностей

юбки поршня проходят в зоне так называемых холодильников (срезов на юбке напротив пальцевого отверстия), которые специально не профилируются, так как в формировании несущего гидродинамического давления не участвует, а служат для предотвращения защемления поршня в гильзе цилиндра при ларегреве и деформации. Зона холодильника юбки ограничена кривыми 6.

Форма юбки предлагаемого поршня строится следующим способом.

За основу боковой образующей юбки берется вьшуклый криволинейньй профиль бочкообразного типа с точкой перегиба, не лежащей на середине длины юбки, и вьтолнена в виде

,-(H,-HJ

...blE.(±-li-l./(.)K ; к 2к

к -к -к{1-- -1 -к(1--) к -к . -е -е -(е е -2) 1

к -к к(1-) -к (1-) к --i . ,. е+е-е -е -fe е -г) к -к

50

де у,х - координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки поршня; L - длина юбки поршня; Н , Hj- высоты профиля образующей

на длине юбки Х О и X 55

i , при ЭТОМН,Н, ;

S - максимальное расстояние между профилем образующей

5

tO

is

20

25 зо

35

40

45

50

55

1832

и условной хордой, стягивающей концы профиля; k - коэффициент профиля образующей;

S - основание натурального логарифма .

Координаты высот v профиля опреде- дяются в зависимости от текущей координаты длины X юбки поршня по приведенной формз -ле, при этом для создания максимальной несущей способности боковой поверхности на слое смазки параметры, однозначно определякмцие форму профиля боковой образующей, выбираются в зависимости от максимальнэ- го диаметра юбки D (диаметра поршня) в пределах

DS Ъ; 1 1o DiHj 3-10 D-, 2-1o j)s 5-1o D.

Параметр К для поршней j из алюминиевых и чугунных сплавов определяется из соотношения 26 KS6. В этом случае точка перегиба профиля с координатой Xg располагается ближе к кромке юбки с высотой Н, , разделив длину юбки на неравные части. Значение координаты к5 при выборе параметрам в указанных пределах составляет от 0,3 до 0,35L. Для получения профиля боковой обра-- зукяцей юбки с противолежащей ее ств- роны ранее построенный профиль поворачивается на 180° вокруг оси пальцевого отверстия. В объемном представлении массив боковых образующих юбки поршня формирует гладкие вьтук- лые криволинейные поверхности, ограниченные с обеих сторон пальцевого отверстия зонами холодильников, при этом линии точек перегиба обеих противолежащих криволинейных поверхностей юбки лежат во взаимно параллельных, перпендикулярных центральной оси поршня плоскостях. . Изготовление юбки предлагаемого поршня осуществляется путем токарной обточки заготовки по объемному квпи- ру, либо при помощи бескопйрной обработки на специальном токарном оборудовании .

Поршень работает следующим образом.

При ходе поршня вверх на такте Сжатие боковая сила прижимает его постоянно одной стороной Сна фиг.правой) к стенке гильзы цилиндра. Поскольку несущее гидродинамическое давление смазки в зазоре юбка поршя - гильза цилиндра.образуется только на сужающихся навстречу вектору скорости потока смазки участках криволинейного профиля юбки, несущим оказывается участок а6 , воспринимающий действие боковой силы и отвечающий указанному условию возникновения масляного клина. Этот участок за сче большей по сравнению с участком S& дДнны создает и большее несущее гид- родинамическое давление, которое препятствует уменьшению зазора и перехода режима смазки из жидкостного в граничный, неблагоприятный с точки зрения потерь на трение, износа и надежности работы сопряжения. Далее при стабильном режиме жидкостной смазки более высокое гидродинамическое давление со стороны нагруженного участка профиля юбки поршня улучшает условия ее смазки, снижает силу жидкостного трения. При ходе поршня вни по такте Рабочий ход боковая сила меняет знаки в течение всего такта прижимает поршень к стенке гильзы цилиндра другой стороной (на фиг. левой) , В этом случае несущее гидродинамическое давление создается на участке де , более длинном, чем участок дг и более надежно, следовательно, обеспечивающим всплытие юбки поршня на слое смазки.

Участки профиля юбки дг и SB формируют несущее гидродинамическое давление и обеспечивают всплытие юбки

to

2491834

при ходе поршня на тактах Впуск и Выпуск, которые динамически менее нагружены, и на которых, кроме твго, происходит двухкратная перекладка поршня в течение хода, т.е. на каждом из этих тактов в создание несущего гидродинамического.давления попеременно включаются участки Зг и аЬ (SB иЗе), обеспечивая в итоге высокую несущую способность юбки в течение всего хода поршня..

Таким образом, на динамически наиболее нагруженных тактах Сжатие и Рабочий ход, определяющих уровень и механических потерь в цшшндро-порш- невой группе ДВС, предлагаемый профиль юбки поршня обеспечивает одинаково высокую несущую способность смазки на обеих противолежащих боковых образующих, в то же время на динамически менее нагруженньпс тактах Впуск и Вьшуск поддержание благоприятного режима смазки достигается попеременным включением в работу участков юбки с пониженной и повьш1ен- ной несущей способностью.

Повьшгение общей несущей способности за счет использования юбки предлагаемой формы позволяет повы- сить надежность работы поршня путем снижения механических потерь на трение и уменьшения вследствие этого опасности износа и задира трущихся поверхностей юбки поршня и гильзы цилиндра.

20

25

ВНКИПИ Заказ 4213/33 Тираж 52J3

Пропив.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное