Поршень двухтактного двигателя Советский патент 1960 года по МПК F16J1/04 F02F3/00 

В процессе эксплуатации двигателей внутренного сгорания с поршнями, имеющими кольцевую опору днища, наблюдаются случаи обрыва стакана поршня по канавке верхнего поршневого кольца.

Описываемый способ позволяет предотвратить такой обрыв стакана поршня. Он состоит в том, что, с целью разгрузки стакана поршня от давления газов на днище, координаты кольцевой опоры определяются по формуле: , где: Доп-средний диаметр опоры; До- средний диаметр стакана поршня и /С - коэффициент, зависящий от формы днища, толщины днища и толщины стенки стакана, определяемый экспериментально или расчетно.

Для стаканов с плоскими днищами, с толщиной днищ и цилиндрических стенок стаканов, равных 0,086 Д {где Д-наружный диаметр стакана порщня), коэффициент К применяют равным 0,71.

Для стаканов со сферическими днищами, с толщиной днищ и цилиндрических стенок 0,086Д, внещним диаметром сферы 0,569Д и внутренним диаметром сферы 0,655Д (где Д-наружный диаметр стакана поршня), коэффициент К принимается равным 0,83.

На фиг. 1 схематически изобрал ены различные варианты расположения кольцевых опор днища: а) вблизи оси порщня; б) вблизи цилиндрической стенки стакана поршня; в) расположение кольцевой опоры, рекомендуемое описываемым способом; на фиг. 2 схематически изображен стакан поршня с плоским днищем; на фиг. 3 - со сферическим днищем.

Обрыв стакана поршня по канавке верхнего поршневого кольца происходит потому, что днище стакана, находящееся под воздействием переменных напряжений газов, при определенном расположении коль№ 129898- 2 -

цевой опоры может передавать связанной с ним цилиндрической стенке стакана изгибающие усилия, которые вызывают усталость металла в стенке стакана.

Для любой конструкции днища при расположении его кольцевой опоры вблизи оси поршня (фиг. 1а) цилиндрическая стенка под влиянием изгибающих усилий приобретает выгнутую форму. В этом случае угол между касательной к упругой линии деформированного днища на среднем диаметре стакана и перпендикуляром к оси поршня будет отрицательным и равен (-а).

При расположении кольцевой опоры днища вблизи цилин 1;рической стенки стакана поршня (фиг. 16) цилиндрическая стенка под влиянием изгибающих усилий приобретет выпуклую форму (бочкообразную), а соответствующий угол будет отрицательным (-а).

При определенном отношении между диаметром кольцевой опоры {Дon) и средним диаметром поршня (До), равным коэффициенту К,

т. е. -- -К, цилиндрическая стенка стакана не будет претерпевать

деформации изгиба. В этом случае угол а будет равен О ().

При изменении формы днища или толщины днища и цилиндрической стенки стакана коэффициент К будет всякий раз иметь разную величину.

Предмет изобретения

1.Способ предотвращения обрыва стакана поршня двигателя внутреннего сгорания с кольцевой опорой днища, отличающийся тем, что, с целью разгрузки стакана порщня от давления газов на днище, определяют оптимальную координату кольцевой опоры по формуле Дд„ К-До, где К - постоянный коэффициент, зависящий от формы и толщины стенки стакана, определяемый экспериментально или расчетно, а Дд - средний диаметр стакана.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что для плоского днища с тоу1щиной днища и стенок стакана, равными 0,086Д (Д - наружный диаметр стакана), К коэффициент принимают равным 0,71.

3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что /С для сферического днища с толщиной стенки и днища, указанных в п. 2, и внешним и внутренним диаметрах сферы соответственно 0,569Д и 0,655Д, К принимают равным 0,83.