Головка цилиндров для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1987 года по МПК F02F1/24 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое- нию, и может быть использовано при изготовлении головок цилиндров поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами.

На фиг. 1 изображена крышка цилиндров, вид со стороны нижней плиты; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - кольцевая вставка, поперечное сечение; на фиг.4 - схема для определения дуги проточки, выполненной на внешней поверхности кольцевой вставки в двухклапанной головке ци- линдроэ; на фиг.5 - то же, в четы- рехклапанной головке цилиндров.

Головка цилиндров содержит корпус 1 с огневой поверхностью 2 на нижней

седла, диаметр которых можно принять равным диаметру головки клапана . (фиг.4 и 5).

,. Наибольшая величина дуги относительно к головке цилиндров с двумя клапанами, имеющими наименьшие предлагаемые конструктивные размеры (фиг.4).

10 Величина дуги определяется из геометрических соотношений по формуле

di

2 arccos ,

15 где d 0,315 D - наименьший рекомендуемый диаметр головки клапана при установке двух itnanaHOBj

5 0,06 D - наиболее часто используемая толщина огневых стенок 20 днища головки;

D - диаметр грглиндра. 9 87°12 , т.е..

Наименьшая величина дуги относится к головке цилиндров с четырьмя плите 3, в которой выполнены клапан- 25 клапанами, имеющими наибольшие пред- ные седла 4 и перемычки 5 между ними, лагаемые конструктивные размеры кольцевую выточку 6 в корпусе 1 с вы- (фиг.5). сотой, превьшающей толщину плиты 3 и Величина дуги определяется из геркольцевую вставку 7, установленную в кольцевую выточку 6.

Кольцевая вставка 7 имеет чередующиеся проточки 8 и 9 соответственно на внешней 10 и внутренней 11 поверхностях в зоне клапанных перемычек 5 (фиг.1).

Кольцевая вставка 7 в поперечном сечении может иметь форму трапеции, большее основание 12 которой обращено к огневой поверхности 2 нижней плиты 3.

Кольцевая вставка 7 выполнена из материала, обладающего зффектом памяти формы, например никелида титана.

30

метических соотношений по формуле

D

С, 90 - 2 arcsin )

D2 0,414 D - наибольший реко- мендуемьш диаметр головки клапана 35 при установквг двух клапанов; 5 0,060.

(f 23°30 , T.e.t,)«24°. Таким образом, проточки на внешней поверхности кольцевой вставки могут 40 быть выполнены на дуге 24-87.

На неработающем двигателе головка цилиндров с кольцевой вставкой 7 из материала, обладающего зффектом памяНа неработающем двигателе головка цилиндров с кольцевой вставкой 7 из материала, обладающего зффектом памяЭтот материал претерпевает мартенсит- и формы, имеет температуру окружаю- ное превращение с изменением темпера- 5 щей среды. При этом внутренняя поверх-| , туры окружающей среды. При этом изде- ность вставки, воздействуя на боковую лие из такого материала способно из- поверхность кольцевой выточки 6, соз- менять свою форму, если оно находится дает в центральной зоне огневой по- в свободном состоянии, или генёриро- верхности нижней плиты 3, в частнос- вать значительные внутренние напряже- Q ти в перемычках 5, напряжения сжатия, If если оно находится в связанном а внешняя - не оказывает воздействия

на головку цилиндров.

При запуске двигателя головка цилиндров с кольцевой вставкой .7 нагре- 55 ваются. В головке появляются термические напряжения, имеющие на огневой поверхности характер сжатия. С ростом температуры во вставке, выполненной из материала с эффектом памяНИЯ)

состоянии, например запрессовано в другую деталь.

Величину дуги проточки на внешней поверхности кольцевой вставки определяют из условия, что радиусы, проведенные из концов дуги в центр огневой поверхности нижней плиты, ка- сательны к отверстиям под клапанные

седла, диаметр которых можно принять равным диаметру головки клапана . (фиг.4 и 5).

Наибольшая величина дуги относительно к головке цилиндров с двумя клапанами, имеющими наименьшие предлагаемые конструктивные размеры (фиг.4).

Величина дуги определяется из геометрических соотношений по формуле

di

2 arccos ,

30

метических соотношений по формуле

D

С, 90 - 2 arcsin )

D2 0,414 D - наибольший реко- мендуемьш диаметр головки клапана при установквг двух клапанов; 5 0,060.

(f 23°30 , T.e.t,)«24°. Таким образом, проточки на внешней поверхности кольцевой вставки могут быть выполнены на дуге 24-87.

На неработающем двигателе головка цилиндров с кольцевой вставкой 7 из материала, обладающего зффектом памя и формы, имеет температуру окружаю- щей среды. При этом внутренняя поверх-| ность вставки, воздействуя на боковую поверхность кольцевой выточки 6, соз- ает в центральной зоне огневой по- верхности нижней плиты 3, в частнос- ти в перемычках 5, напряжения сжатия, а внешняя - не оказывает воздействия

ти формы, происходит мартенситное превращение, и она изменяет свою форму. При эТом внешняя поверхность кольцевой вставки 7 оказьшает давление на боковую поверхность кольцевой вы- точки 6, что препятствует выпаданию вставки, а внутренняя - перестает взаимодействовать с головкой цилиндров. В результате этого снимаются сжимающие напряжения в перемычках от запрессовки, и увеличивается податливость периферийной области огневой поверхности, что ведет к уменьшению термических напряжений сжатия,

i ,.

При остановке -двигателя и охлаж- дении головки цилиндра с кольцевой вставкой 7 в последней происходит обратное мартенситное превращение. Вставка принимает первоначальную форму. При этом величина остаточных напряжений растяжения на огневой поверхности нижней плиты 3 значительно уменьшается вследствии воздействия кольцевой вставки 7 на боковую поверхность кольцевой выточки 6, что исключает появление обратной пластической деформации, а следовательно и накопление остаточных напряжений в перемычках 5 между клапанными седлами 4, являющееся причиной их разрушения.

При последующих запусках и остановках двигателя циклы работы головки цилиндров ПОВТОРЯЮТСЯ.

Фо. рмула изобрет.ейия

1. Головка ц илиндров длЯ двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с огневой поверхностью на нижней плите, в которой выполнены клапанные седла и перемычки между ними, кольцевую выточку в корпусе, превышающую по высоте толщину плиты, и

кольцевую вставку, размещенную в кольцевой выточке, отличающая- с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами, кольцевая вставка выполнена из материала, обладающего эффектом памяти формы.

2. Головка цилиндров по п.1, о т- личающаяся тем, что в качестве материала кольцевой вставки использован никелид титана.

3.Головка цилиндров по п.1, о т- личающаяся тем, что кольцевая вставка выполнена с чередукнцими- ся проточками на внутренней и внешней поверхностях, при этом проточки на внешней поверхности выполнены на

дуге 24...87 и размещены в зоне клапанных перемычек.

4.Головка цилиндров по п.1, отличающаяся тем, что кольцевая вставка в поперечном сечении выполнена в форме трапеции, большее основание которой обращено к огневрй поверхности нижней плиты корпуса.

Изобретение относится к двига- телестроению и позволяет повысить надежность и долговечность головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемыч-ках между клапанными седлами. Головка содержит корпус 1 с огневой поверхностью 2 на нижней плите. В последней выполнены клапанные седла 4 и перемычки 5 между ними. В корпусе имеется кольцевая выточка, в которой установлена вставка 7 из материала, обладакнцего эффектом памяти формы. Вставка 7 в форме трапеции имеет чередующиеся проточки 8 и 9 на внешней и внутренней поверхностях в зоне перемычек 5. Проточки на внешней поверхности выполнены на дуге 24-87. При запуске двигателя головка цилиндров нагревается. С ростом т-ры во вставке 7 происходит мартенситное превращение и она изменяет свою форму. Внешняя поверхность вставки оказывает давление на боковую поверхность выточки, что препятствует выпадению вставки, а внутреняя перестает взаимодействовать с головкой цилиндров. При остановке двигателя и охлаждении во вставке происходит обратное мартенситное превращение. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. СЛ )

ю

Фиг.З

Фиг, tf

Составитель О.Фунтов Редактор Л.Лангазо Техред М.Дидык, Корректор М.Шароши

Заказ 3784/31 Тираж 503 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Фи9, 5