Поршень для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1990 года по МПК F02F3/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение надежности путем снижения потерь на трение.

На фиг. 1 показан поршень со стороны отверстия под поршневой палец; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Поршень содержит головку 1 и юбку 2, в центре которой расположено отверстие 3 под поршневой палец. Противолежашие боковые образующие 4 юбки поршня составляют несимметричную фигуру, у которой высота профиля в верхней и нижней частях юбки для первой и второй образуюших выбрана по отношению

,,

где Н, HZ - высота профиля образующей соответственно в верхней и нижней частях юбки для первой образующей;

Яз,Я4 - высота профиля образующей соответственно в верхней и нижней частях юбки для второй образующей.

Условные кривые 5 сопряжения противолежащих боковых поверхностей юбки поршня проходят в зоне так называемых «холодильников (срезов на юбке напротив пальцевого отверстия), которые ограничены кривыми 6, и образуют массив боковых образующих юбки поршня, формирующий гладкие выпуклые криволинейные поверхности, выполненные переменными по высоте юбки порщня. Угол в, ограничивающий этот массив, связан соотношением

ел

CD О СП

QD О5

,5839Л:+30°,

где 9 - угол в градусах, охватывающий массив криволинейных образующих боковых поверхностей юбки поршня в плоскости, перпендикулярной оси поршня.

Форма юбки поршня строится следующим образом.

За основу соответствующих боковых образующих юбки берутся выпуклые криволинейные профили бочкообразного типа с точкой перегиба, не лежащей на середине длины юбки, и выполнены в виде: для первой образующей

У,Я|(Я,-Я2)3- (0,000216X4

+ 0,02966 -+), для второй образующей

-(Яз-Я4) (0,0003115 :2+ + 0,04268А -Ь1),

где У,Х - координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки П.ОРШНЯ; L - длина юбки поршня

10,,12,7-lO D; 1,33- ,66-10- /);

13,33 15,33 10-); 3,0-10-),33-10-.

В объемном представлении массив боковых образующих юбки поршня формирует гладкие выпуклые криволинейные поверхности, ограниченные с обоих сторон пальцевого отверстия зонами «холодильников.

Поршень работает следующим образом.

При ходе поршня вниз от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) на такте «Выпуск боковая сила прижимает его постоянно одной стороной к стенке гильзы цилиндра. Поскольку несущее гидродинамическое давление смазки в зазоре юбка поршня-гильза цилиндра образуется только на сужающихся навстречу вектору скорости потока смазки участках криволинейного профиля юбки 2 поршня, несущим оказывается участок (в-г), вое- принимающий действие боковой силы и отвечающий указанному условию возникновения маслянного клина. Величина гидро- динамического давления определяется.отношением зазоров по торцам образованного маслянного слоя. Соотношение зазоров на участке (в-г) такое, что соот етствует максимальной несущей способности и большему гидродинамическому давлению слоя Смазки. Таким образом, да1шый участок поверхности поршня при данных условиях находится в жидкостном режиме трения. %

5

х„

15

0

5

При выходе двигателя на режимы нами- нальной мощности и максимального крутящего момента или близкие к ним происходит тепловая и силовая деформации образующей поверхности юбки поршня. Силовая деформация на образующую поверхности юбки порщня оказывает значительно меньщее влияние, чем тепловая, поэтому ею можно пренебречь.

Тепловая деформация выражается в том, что кроме общего увеличения диаметра поршня деформируется образующая поверхность высот профиля HI и H, которые уменьшаются на эту величину деформации. В этом случае отнощение зазоров по торцам образованного смазочного слоя становится таким, что оно соответствует высоким параметрам коэффициентов несущей способности и сопротивления сдвигу в слое смазки, и жидкостный режим трения может быть реализован.

Обеспечение высоких параметров несущей способности слоя смазки на эксплуатационных режимах позволяет повысить надежность работы поршня путем снижения механических потерь на трение и уменьшения вследствие этого опасности износа и задира трущихся поверхностей юбки порщня и гильзы цилиндра.

0

5

0

Формула изобретения

1. Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку и юбку с отверстием под поршневой палец, форма которой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси отверстия под поршневой палец, образована выпуклой кривой, несимметричной оси поршня относительно центра отверстия под поршневой палец, причем в сечении высота профиля первой образующей юбки в верхней ее части высоты профиля этой образующей в нижней части юбки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения потерь на трение, форма юбки для первой и второй образующих выбрана по соот- нощению: ,.H2, гдеЯ| и Я2 - высота профия образующей, соответственно, в верхней и нижней частях юбки для первой образующей, Яз и Я,( - высота профиля образующей соответственно в верхней и нижней частях юбки для второй образующей, причем криволин 1нце образующие выполняются в соответствии с соотношениями: для первой образующей

K,Я,-(Я,-Я)f.(0,000216; + Ц

+0,02966Л:+1),

для второй образующей

(Яз-Я4) .(0,0003115Х + +0,04268Х+1),

где 10,6-10- D W,12,7-10- D; 1,33- ,66- 10- D; 13,33.,33- 3.0- 10- Д Я4 5,33- lO- D,

Y, X - координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки поршня;

D к L - диаметр и длина юбки поршня соответственно.

2. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что в плоскости, перпендикулярной оси поршня, боковые образующие юбки составляют массив, ограниченный углом в, изменяюшим- ся по высоте юбки в соответствии с соотношением ,5839; r-f 30°.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении поршневой двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет снизить потери на трение в сопряжении поршень - гильза, прорыв газов в картер, расход масла на угар и склонность к задирам. Это достигается организацией жидкостного режима трения в указанном сопряжении и уменьшением минимального зазора между юбкой поршня и гильзой за счет изменения формы профиля образующей поверхности поршня. Форма образующей поверхности поршня выполнена с учетом действующих на поршень сил и моментов и обеспечения благоприятных условий для возникновения гидродинамического режима трения и теплового состояния поршня. Форма образующей поверхности поршня выполнена в виде несимметричной фигуры по оси поршня относительно центра отверстия под поршневой палец, у которой высоты профиля в начале и в конце длины юбки поршня для левой и правой образующей выбраны по определенному соотношению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

стенка гильзы Проёая . цилиндрацилиндра

CPU2.1

Фиг. 2