Поршень двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1988 года по МПК F02F3/10 

/ ffo e/ Htjf7ra

dn

00

yg .

ф(/5.2

Изобретение относится к двигателе- .строению, а именно к конструкции поршней для форсированных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).

Цель изобретения - повышение надеж--, ности поршня при форсировании двига- ;теля внутреннего сгорания за счет исключения задиров.

На фиг.1 показан предлагаемый поршень с покрытием, общий вид; на фиг.2 - фрагмент покрытия (узел 1 на фиг.1).

i Поршень двигателя внутреннего i сгорания (ДВС) содержит корпус 1 из {алюминиевого сплава, запрессов.анные IB корпус 1 стальные-детали: вставку . |2, кольцедержатель 3 и втулки 4, а I также детонационное антифрикционное (покрытие 5, Покрытие 5 имеет в .своем {составе компенсаторы 6 напряжения, jпредставляющие собой V-образные зле- I менты покрытия 5, выполненные путем напыления последнего на кольцевые ка- ;навки 7, расположенные равномерно, на .боковой поверкиости поршня. Пара- метры кольцевых канавок 7 определя- ются из соотношений

h 2-11„;

b h

IT

1где h - глубина канавки; h,, - толащна покрытияj , b - ширина дна канавки.

Глубина Ь кольцевых канавок 7 выбрана равной 2hr,, исходя из, сле соображений:

глубина Ь должна быть минимально возможной, для того, чтобы..вьщержи- вая необходимьй угол наклона стенок канавки, не увеличивать чрезмерно ее ширину и обеспечить тем самым возмож но большую площадь поверхности покрытия, контактирующей со стенками цилиндра (участвующий в работе);

глубина Ь , должна быть достаточной для того, чтобы при полном срабатывании покрытия в процессе эксплуатации обеспечить сохранение канавки для удержания масла.

Ширина Ь дна кольцевых канавок 7 также выбрана минимально возможной:

п

нид покрытия на дне канавки. При , толщина покрытия на дне канавки будет существенно больше hij, в связи с явлениями отражения двухфазного

исходя из условия формировав

детонационного потока от боковых стенок канавки.

Для обеспечения напьшения боковых стенок кольцевых канавок 7 и формирования V-образных злементов покрытия боковые стенки скошены под углом не менее 45°.

Шаг df, между кольцевыми канавка- ми 7 (размер фрагментов покрытия) определяют по формуле (1). Для того, чтобы в адгезионной зоне не возникли отрывные напряжения, необходимо выполнение условия

15

л 18 cin-tfj .

()5

0

5

5

0

5

0

5

0

где dp - размер напьшяемой площади,

т.е. шаг между.кольцевыми

канавками;

hp - толщина покрытия; с(„ - коэффициент термического

расширения (КТР) материала

покрытия; t - температура на поверхности

покрытия;

d(f, - КТР материала корпуса поршня; ti - температура корпуса порпгая.

Поршень двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания (две) поршень нагревается. Из-за различия в коэффициентах термического расширения (КТР) корпуса 1 порпшя (o( алюминиевого сплава равен с(д 24,0 -10 С ) и покрытия 5 ( е/п для меди равен ,010 С ) в последнем возникают растягивающие тангенциальные напряжения, которые в значительной степени релаксируют « в результате пластического деформирования покрытия 5 стенками ци- лшидра ДВС. Однако при остановке ДВС и охлаждении поршня в покрытии 5 (опять же по причине различия КТР) возникают сжимаюш 1е тангенциальные напряжения, фopмиpyюш e нормальные усилия отрыва, приводяшле к разрушению покрытия при недостаточной его адгезионной прочности. Величина этих напряжений зависит от размеров напыленной поверхности. При значительных ее размерах происходит накапливание микронапряжений и увели- . чение их суммарного действия, приво-i дящего к отслаиванию покрытия. Ком14

пенсаторы 6 напряжений расчленяют все покрытие 5 на отдельные фрагменты небольших размеров и снижают, таким образом, напряжения в покрытии При термоциклировании покрытие 5 де- фор труется, причем основное перемещение происходит вдоль поверхности корпуса 1 поршня. Компенсаторы 6 напряжения придают всему покрытию 5 изогнутую волнообразную форму и демпфируют перемещения покрытия 5, снижая тем самьм возникающие напряжения. Кроме того, углубления компенсаторов 6 способствуют удержанию маела на боковой поверхности поршня.

15

разных элементов покрытия, выполненные на кольцевых канавках со скошенными краями и расположенные равномерно по боковой поверхности юбки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности поршня при форсировании двигателя путем исключения задиров, V-образные элементы покрытия установлены путем детонационного напыления, а параметры канавок вьтол- нены в соответствии с соотношениями

Ьк b hi

2hn;

Изобретение позволяет повысить надежность поршня при форсировании двигателя за счет исключения зади- ров. Компенсаторы 6 напряжения в виде V-образных элементов покрытия (П) 5 выполнены на кольцевых канавках 7 со скошенными краями и расположены равномерно по боковой поверхности юбки, имеющей антифрикционное П. Е качестве П применена механическая смесь порошков на основе меди и твердой смазки. Элементы установлены путем детонационного напыления. Параметры канавок выполнены в соответствии с соотношениями: h,2hn, , где h ( - глубина канавки; Ь - толщина П; b - ширина дна канавки. При охлаждении поршня в П возникают сжимающие тангенциальные напряжения, формирующие нормальные усилия отрыва, приводящие к разрушению П при недостаточной адгезионной прочности. Компенсаторы расчленяют все П на отдельные фрагменты небольших размеров, снижая т.обр. напряжения в них, придают всему П изогнутую волнообразную форму и демпфируют перемещения П, снижая тем самым возникающие напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л

Формула изобретен

-Ь 20

25

глубина канавки толщина покрытия ширина дна канавки. 2. Поршень поп.1,отличаю- щ и и с я тем, что в качестве антифрикционного покрытия применена механическая смесь порошков на основе меди и твердой смазки.

X

SZSSSSI iVvjiV y 4V v