Головка цилиндров двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02F1/24 

1чЭ

О

to

2

1

Изобретение относится к ман1инострое- fiMK), а именно к двигателестроению, и может быть иснолыювано при изготовлении ци, 1инлров иоршневых машин, преимущественно лвигателей внутреннего сгорания,

c. изобретения - повышение надежности и долговечности головки цилиндров путем устранения накопления остаточн1 1х напряжений в перемычках между к.мапапны- ми сед. 1ами.

На фиг. 1 изображена предлагаемая ловка цилиндров, вид со стороны нижней tia фи1. 2 разрез А А на фиг. 1; на фи. .разрез Б- Б на фиг. 2; па

(|)иг. 4ко.льцевая вставка с кольцевой

полосгыо виутри в виде греугчхльника, попе- речное сечение; па фиг. 5 разрез 5 В на (jinr. 4.

Г о.ювка цилиндров содержиг корпус 1 г orneBoii повер.ност1 к) 2 па ппжней п, 1ите :. в которой выиолпены клапанные сед.га 4 и перем1)1чки 5 между ними, кольцевую вы- 1()чк () в корпусе 1 на нижней н.мпе 3 с Biiicoroii. п)евьпнак)Н1е11 TO.inuniy плигы 3, и кп.и.невук) вставку 7 с впепшей 8 и isnyT- 11Ч1пей 9 боковыми гювер.хпостями.

Ко.1ьцевая встаг ка 7 размешена кон- цепгрично и внутри отпосите,лыи) ко.льцевой ВЫ10ЧКИ () и выполнена из материа.га с ьо(1и)ипиентом липейпого рас1пи|)епия, бо;1Ь- , чем у материа.ла нижней плиты (па- 11риме|1, из ста.ти д,чя чугунных ro,, из медп д,1я I o. ioiioK и а,:|юмиииев)Г спла- i .) ( фн1 2 и фиг. 3 ).

Ко.и.певая всгавка 7 может быть вьню.:- непа с кольпегюй по/юстью И) внутри. Кольцевая но/юс 1ь К) может бьггь выпо.шепа в виде I реуг().1ьпика, верпшна 1 1 которого на- 1 11авлена к огневой пове|1 ности 2, а проти- воположная сго)она 12 треуг(), 1ьника на- ра;|.1ел1)Па ей ((()иг. 4 п (})иг. 5).

от.1ивке головки ци,)в Ko. вун) вставку 7 yci а11ав,1ивак)т li те/ю нижней н, 3 11ри остывании от,ливки д.1ипа нн тренпе|1 боковой новерхносги 9 умень- паегся быстрее, чем длина соприкаеак)П1ей- ся с ней части нижпе плиты 3, вследствие бо,И)111(мч) ко ;)(|)фипие1гга ,липе1П1ого |)ас- птиренпя у маге|)иала вставки 7, чем у мате- piia.ia н.лпгы 3. 11|1и biroM впутренпяя поверхность 9 вс тавки 7, воздейсгвуя па нижнюю н, 1иту 3, создает ч цент)а, 1ыи)й зоне ()( иевой поверхности 2, в частпоеги в нс ре- ычках 5, напряжения сжатия, а вненшяя поверхность 8 вставки 7 не оказываег воздейСГВИЯ на Ч), ЦП, 1И1{Д)()В

Го, пи.1индров |1аботает с.гедуюшим образом.

При (ануске двигате.т головка цилиндров с ко,1Ы1ев()й всгавкой 7 нагревается. В головке цплиндров появляются термические нанряжения, имеюиик па огневой но- 1и)хности характе|1 сжатия. Ijin ътом д, 1и- iibi внутренней 9 и вне1П11ей 8 боковых но- ве)хн()стей вставки 7 уве.личиваются быст

5

г

0

0

5

0

5

0

рее, чем длины еонрикасаюишхся с ними частей нижней плиты 3, вследствие большего ко :)()фициента линейно|-о расширения у материала вставки 7, чем у материала плиты 3, в результате чего внеи1няя боковая поверхность 8 вставки 7 начинает оказывать воздействие на иижпюю плиту 3, а внут)енпяя боковая новерхность 9 нерестает воздействовать. 1|)и этом снимаются нерво- начал1)Н1)1е сжимаюн1ие напряжения в центральной зоне, кроме того, воздействие внетп- ней поверхности 8 б(),1ыной 1одат,ливос- 1и 1П1жпей плиты 3 из-за имеющейся ко,ль- цевой В1 1точки () вьгзьшает зиачите, 1ьпые )аетягиваю1цие напряжепия в центральной зоне поверхности 2, в частности в перемычках о, кото|)ые, суммируясь с термическими наи11яжепиями сжатия, у.мень- шают их ве,1ичииу.

11|)п остановке двигалч ля го, 1овка ци, 1инд- )ов с ко.льцевой вставкой 7 ох,лаждается. При этом длипы внегпней 8 и внутренней 9 боковых поверхностей вс1авки 7 уменынают- ся бысгрее, чем д, 1нны соприкасающихся с ними часгей нижней нлиты 3, вс,ледсгвие бо,11)П1е1о ко:|ффиниен I а ,п1нейного расширения у материала всгавки 7, че.м у материа.ла 1ГЛИТЫ 3. В Н зу.льта Г е чего внутренняя боковая 11ове)хность 9 вставки 7 начинает оказывать воздействие па нижнюю плиту 3, а впегнпяя перестает воздействовать. П|1и этом ве, 1ичина остаточньгх панряжени растяжения па огневой поверхности 2 ннж- neii нлиты 3 зпачительпо умепьп1ается вс.ледствие воздействия впутренней поверхности 9 вставки 7 па пижпюю и,литу 3, что иск,лючает иояв,ление обратной п,ластической де(()0 1мации, а с,ледовате,1ьно, и иакои,1ение осгагочных ианряжений в неремычках 5 между к,лананны.ми сед, 1ами 4, яв,ляюшееся 11)и- чиной их разрушепия.

11ос,ледую|цих занусках и остано - ках двигате.ля цик,лы рабогы головки ци- .лнндров повторяются.

Ко.льцевая вставка 7, В11шо,пгенпая с ко,льцеги)й по,лостью И) внчл ри, имеег пере- .мепнуго по высоте жесткость, следовате, но, Г1)и работе г о,1овки ни, гиндров ко,льпе- вая гитавка 7 создает нере.менные по голнигне нижней н.читы 3 папряжепия. Ко.лГ)- цевая всгавка 7, имеюгцая виугри ко, по.лость 10 с сечением в виде треуго.чьии- ка, )1пипа 1 1 которог о па11рав,чена к ог пе- Boir (говерхиости 2, а противоиоложпая сто- ропа 12 параллельна ей, с одной стороны паибо,лее проста и техно.юг ична, а с друг ой стороны создает переме1гные но толгцине 1гг1жне|1 плиты 3 напряжения, наибольшие (пачепия которых наблюдаются па оглгевой новерхиости 2. При этом они комиенси- рукгг термические напряжения сжатия па работающем двигателе или растягивающие наггряжения от обрат1гой п.ластической де- фо|)мации ггри его остановке, имеюгцие ио- добньгй характер распределения по толгципе.

фаз. 2

Изобретение позволяет повысить надежность и долговечность головки цилиндров путем устранения накопления остаточны.х напряжений в неремычка.х между клапан- иы.мн сед.та.ми. На нижней плите 3 огневой повер.хности (ОП) 2 выполнены клапанные седла и перемычки между ними. В плите 3 выполнена кольцевая выточка 6 с высотой, превы1пак)щей толщипу п,1пты. Конненг- ричпо выточке 6 размещена ко.11 це1К1я встаи- ка (KB) 7, выпо.шенная из материи,la с коуфф. линейного рас1ннренпя, больп1им, чем . линейного расширения материа,1а ii.in- ты 3. Диаметр KB 7 диаметра выточки 6 и внутри нее выполнена кольцевая 11().:1ость (КИ) 10. K1I 10 иьпюлпепа перемепной площади продольш гх сеченн11. уне,-1ичивающейся от ОН 2. КП м. б. иьию,- нена в нонеречном сечении в виде греуго,1ь- ника, основание 12 к-рого параллельно ОМ 2, а вери1ина 1 1 направлена к neii. KF 7 имеет переменную по высоте жесткость и со.дает переменные но толщине плиты 3 напряжения, паибольи1ие значения к-ры наб/подают- ся на ОН 2. Они компенсируют термические напряжения сжатия на работак)П1ем двигателе или растягиваюпще паиряжения от обратной пластической деформации при его оетановке. 3 з.п.ф-лы, 5 ил. е (Л

фиг.5

В -в

фае 5

ч1 nil; ||, (), 1 нгов

.:ii . i| 1ь:мh х|н- : II lii poi К(1 ррект()р О. Кравцова

i;ir,,i 1Ч 1Г| ,Ч.)I ii|). i/h iDf)Подписное

BUllHini I)t.ujp( ценного комитет; ((( l ио делам изобретений и открытий

|1,, Моекна, Ж ЗГ, 1 уун1ская иаб., д. 4/5 11рои И1)Д1 тве1|ио-11(1:11-:1 р;и()()е 11|)ед||риятие, г. Ужгород, y. i. Проектная, 4