Поршень для двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02F3/00 

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и предназначено для использования в поршнях форсированных дизелей,

В известных поршнях повышение надежности конструкции достигается путем оптимизации поверхности контакта поршня со стенками цилиндра, что осуществляется выбором их наружной геометрии как в продольном, так и в окружном направлении.

Такое выполнение профиля предопределяется тем, что за основной фактор, характеризующий условия работы сопряжения поршень-гильза цилиндров, берется состояние слоя смазки между сопрягаемыми поверхностями, которое зависит от закономерностей распределения гидродинамического давления как по образующей этих поверхностей, так и по дугам их контакта. Гидродинамическое давление в слое смазки способна уравновесить нагрузку, действующую на сопрягаемые поверхности, предотвратить их непосредственное

соприкосновение, схватывание или заклинивание.

Однако эффективность воздействия указанных мероприятий на состояние поверхностей сопряжения недостаточна, так как не учитывается распространение упругих волн в теле юбки, что снижает надежность поршня в работе.

За прототип принят поршень, который содержит юбку, выполненную в поперечном сечении в виде овала, малая ось которого совпадает по направлению с осью отверстия под поршневой палец, а.большая про- ходит к ней перпендикулярно. При этом приращение овала по дуге изменяется по синусоидальному закону, который позволяет улучшить надежность работы пйршня.

Однако и это решение не учитывает за-; кономерноети распространения упругих волн, что при воздействии нагрузки приводит к появлению микротрещин, что, в свою очередь, снижает демпфирующие свойства юбки и надежности работы поршня.

сл

с

Ч-А

о

00

ел

Цель изобретения - повышение надежности поршня путем демпфирования упругих волн.

Поставленная цель достигается тем, что в поршне, содержащем юбку, выполненную в поперечном сечении в виде овала, малая ось которого совпадает по направлению с осью отверстия под поршневой палец, а большая проходит к ней перпендикулярно, внутренняя поверхность выполнена по гармоническому закону в соответствии с зависимостью

У jOm + A0-/%)/,

где р- расстояние от оси поршня до точки на поверхности демпфирования;

АО - амплитуда поверхности демпфирования, равная

АО Ј0,20h

h-толщина юбки поршня; af ((р) - трапециевидная гармоника поверхности демпфирования.равная

f(p ) sln n p +/tein3nrT где р -угол поворота с началом отсчета Б i плоскости, перпендикулярной большой оси поршневого пальца;

n - количество волн на поверхности демпфирования, равное

12 $ n Ј 16,

коэффициент демпфирования, равный 1/9.

Новым в предложенном решении является выполнение внутренней поверхности юбки по гармоническому закону.

у pm + Ao7f(p )/

в котором дополнительно определена амплитуда и форма поверхности демпфирования в виде трапециевидной гармоники . i(p ) sin

Такое решение позволяет осуществить гашение упругих колебаний, обеспечивая надежную работу поршня.

На фиг. 1 показан общий вид поршня; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Поршень 1 для двигателя внутреннего сгорания, содержащий юбку 2, выполненную в поперечном сечении в виде Овала, малая ось которого совпадает по направлению с осью 3 отверстия под поршневой палец (см.фиг.2), а большая 4 проходит к ней перпендикулярно, внутренняя поверхность 5 выполнена в поперечном сечении по гармоническому закону в соответствии с зависимостью

у рт +Ао7%)/,

где рт - расстояние от оси поршня 1 до поверхности 5 демпфирования;

АО - амплитуда поверхности 5 демпфирования, равная

Ао 0,20 h,

h - толщина юбки 2 поршня 1; af( p) - трапециевидная гармоника поверхности 5 демпфирования, равная

f(Ј) sinn Зп р , где (р - угол поворота с началом отсчета в плоскости 4, перпендикулярной большой оси 3 поршневого пальца;

n - количество волн на поверхности 5 демпфирования, причем 12 п 16;

коэффициент демпфирования, равный 1/9.

Устройство работает следующим образом.

При работе двигателя боковые нагрузки, действующие на юбку 2 поршня 1, являются источником периодического возбуждения упругих колебаний, которые обуславливают бегущие изгибные волны в окружном направлении. Наличие в юбке 2 внутренней поверхности 5, выполненной по гармоническому закону:

у /9m + Ao /f(p)/,

позволяет сглаживать амплитуду бегущей изгибной волны за счет энергетических потерь при движении по поверхности, имеющей трапециевидную форму гармоники, тем самым увеличивается демпфирующая способность юбки 2 поршня 1, обеспечивая его надежную работу.

Формула изобретения Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий юбку, выполненную в поперечном сечении в виде овала, причем малая ось последнего совпадает по направ- лению с осью отверстия под поршневой палец, а большая - проходит к ней перпендикулярно, о т л и ч а ю..щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем демпфирования упругих волн, внутренняя поверхность юбки в поперечном сечении выполнена в соответствии с выражением

.у рт +Ао If ((р) , где рщ - расстояние от оси поршня до поверхности демпфирования;

АО Ј 0.20Н.- амплитуда поверхности демпфирования;

h - толщина юбки поршня; f( (р ) sin n p +/3 sin ЗпУ- трапециевидная гармоника поверхности демпфирования;

лр угол поворота с началом отсчета в плоскости, перпендикулярной большой оси поршневого пальца;

п - количество волн на поверхности де- мпфирования, причем 12 n 16:

ft- коэффициент демпфирования, равный 1/9.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания и предназначено для использования в поршнях форсированных дизелей. Изобретение позволяет повысить надежность путем демпфирования упругих волн. Поршень содержит юбку (Ю), выполненную в поперечном сечении в виде овала, малая ось (0) которого совпадает по направлению с 0 отверстий под поршневой палец, а большая 0 проходит к ней перпендикулярно, внутренняя поверхность Ю выполнена в поперечном сечении по гармоническому закону +Ao/ffy)/. 2 ил.

Редактор Н.Н.Коляда

Составитель А. Гладких Техред М.Моргентал

ФиьЈ

Корректор Н.Ревская