Поршень для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02F3/00 

Изобретение относится к двигате- лестроению, а именно к конструкции поршней двигателей внутреннего сгорания, имеющих бочкообразно-овальную форму боковой поверхности .

Целью изобретения является снижение механических потерь на трение.

На фиг.1 показан поршень с бочкообразно-овальной формой боковой по- BepxHOCTHj на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1.

Поршень содержит головку 1 и юбку 2, которая снабжена отверстиями 3 для поршневого пальца. Юбка 2 вьтол- нена в поперечном сечении овальной и имеет бочкообразный профиль А, ко- торый выполнен в виде совокупности верхней 5 и нижней 6 парабол. Точка сопряжения ветвей парабол 5 и 6 представляет собой вершину 7 профиля 4. Юбка 2 поршня ограничена верхним 8 и нижним 9 торцами. Вершина JO верхней параболы 5 расположена на верхнем торце 8, а вершина 11 нижней параболы 6 - на нижнем торце 9.

Геометрическим местом вершин 7 профиля 4, расположенных в горизонтальной плоскости, является кривая овала 12 поршня. Геометрическим местом вершин 0 верхних парабол в плоскости верхнего торца 8 юбки 2 является кривая овала 13 поршня. Аналогично вершины 11 нижних парабол также образуют овал в плоскости торца 9.

Расстояние m от вершины 7 профиля 4 до горизонтальной плоскости В-В, проходящей через ось 14 отверс- тий 3 для поршневого пальца, пропорционально расстоянию 1 от этой плоскости до центра 15 массы поршня и определяют его из соотношения m (0,9,...1,8)1. Длина L юбки 2 является суммой длин L р, и L участков, образованных соответственно верхней 5 и нижней 6 параболами.

Глубины Кр и К ц профиля 4 в местах расположения вершин 10 и 11 па- рабол 5 и 6 переменны по дугам поперечного сечения юбки 2. Величины глубин профиля 4 максимальны в диаметральной плоскости С-С, перпендибки 2 определяют из следуюшз1м уравения :

KB (0,12... .0,24) - 0,03oi

К, (0,05,...0,10) - 0,ОЫ,

де Кц - глубина профиля 4 в месте

расположения вершины 10 параболы 5, измеряемая по оси Y в плоскости торца 8 юбки 2:

К - глубина профиля 4 в месте

расположения вершины 11 па раболы 6, измеряемая по оси Y в плоскости торца 9 юбки 2;

угловая координата по дуге поперечного сечения поршня с началом отсчета от диаметральной плоскости С-С изменяется в пределах

ОС О

.--

Поскольку поршень имеет две вертикальные плоскости симметрии, то изменение величин Kg и К„ рассмотрено только в одной четверти, т.е. при изменении угла ei. от О до « /2. В остальных четвертях К и К изменяются аналогичным образом.

Показатели степени Пр и П парабол 5 и 6 переменны по дугам поперечного сечения юбки 2 и величины их максимальны в диаметральной плоскости С-С, перпендикулярной оси 14 отверстий 3 для поршневого пальца, и минимальны в диаметральной плоскости совпадающей с осью 14. Изменение показателей степени Пв и Пч по дуге поперечного сечения юбки 2 определяют Pi3 следующих уравнений:

Пв (1,83,5) - 0,20

Пн (2,5,...3,5 ) - 0,

где Пд и П ц - показатели степени соответственно верхней 5 и нижней 6 парабол. Исходными для построения криволинейной боковой поверхности юбки поршня являются координаты кривой 12 овала поршня, длина юбки и положение центра 15 массы поршня относительно горизонтальной плоскости, проходящей через ось 14 отверстий для поршнево

Изобретение позволяет снизить механические потери на трение. Юбка 2 выполнена в поперечном сечении овальной и имеет бочкообразный профиль 4, который выполнен в виде совокупности 4 А5 ff I верхней и нижней парабол 5 и 6. Точка сопряжения последних представляет собой вершину 7 профиля 4. Вершина 10 параболы 5 расположена на торце 8, а вершина 11 параболы 6 - на торце 9. Вершины 11 образуют овал 6 плоскости торца 9. Расстояние от вершины профиля юбки до горизонтальной плоскости, проходящей через ось отверстий под поршневой палец, изменение глубин профиля по дугам поперечного сечения парабол 5 и 6 по дугам поперечного сечения юбки определены в соответствии с определенными соотношениями. Вьтолнение профиля 4 в виде двух парабол обеспечивает условия эффективного гидродинамического режима смазки при осевом перемещении поршня в обоих направлениях. Положение вершины 7 в зависимости от положения центра 15 массы поршня согласно установленному соотношению обеспечивает равномерность бокового движения поршня. 3 3 . п . ф-лы, 2 ил. (Л оо оо оо . О5 Vut 1

кулярной оси 14 отверстий 3 для порш- 55 ° пальца.

невого пальца и минимальны в диамет- На основе этих данных определяют ральной плоскости, совпадающей с положение вершины 7 профиля 4 и в осью 14. Изменение глубин Kg и К ц зависимости от угла ос - величины Kg, профиля 4 по дуге поперечного сечения К„, Rg и Пм.Затем находят текущие

ординаты верхней Y | и нижней У„ парабол профиля юбки 2 по формулам

Р

YH кЛ - (Ь1) Чпри , L J-JH J

Во время работы двигателя поршень совершает возвратно-поступательное осевое движение и в пределах зазора в цилиндре - боковое перемещение. При этом за счет выполн ения профиля 4 предлагаемого поршня в виде совокуп- ности двух парабол 5 и 6 обеспечиваются условия эффективного гидродинамического режима смазки при осевом перемещении поршня в обоих направлениях.

Равномерность бокового движения поршня реализуется вследствие выбранного положения вершины 7 профиля 4 в зависимости от положения центра 15 массы поршня согласно установленному соотношению. Формула изобретения

поршневой палец, и минимальны в диаметральной плоскости, совпадающей с этой осью,

m

(О,9,..,1,8)1,

5 0

5

Q

0

5

где m - расстояние от вершины профиля по горизонтальной плоскости, проходящей через ось отверстий под поршневой палец;

1 - расстояние от центра массы поршня до той же плоскости,

Kg (0,120,24) - 0,,

Кц - (0,05,...,0,10) - 0,01ei ,

где Kg и Kj, - глубины профиля в местах расположения вершин соответственно верхней и нижней парабол; ei - угловая координата по дуге поперечного сечения поршня с началом отсчета от диаметральной плоскости, перпендикулярной оси отверстий под поршневой палец, изменяется в пределах О i ОС 7 /2.

4,Поршень по п.), отличающийся тем, что. изменение показателей степеней верхней и нижней парабол по дугам поперечного сечения юбки определены в соответствии с уравнениями

П, (1,8,...,3,5) - 0,20«i ;

П,

(2,5,...,3,5) - 0,05ei,

где 1 g и Пц - показатели степени соответственно верхней и нижней парабол.

/J

12

Риг.2

Ю 7