Рубашка охлаждения гильзы-цилиндра двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1992 года по МПК F02F1/12 

Фиг. 2

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению.

Известна конструкция рубашки рабочего цилиндра, предназначенная для образования полости для циркуляции охлаждающей воды, одновременно являющаяся бандажом гильзы с обеспечением ей необходимой прочности, имеющая отверстия под адаптеры, в которые вставляются форсунки, индикаторный кран. Для повышения усталостной прочности рубашки места с наибольшей концентрацией напряжений (поверхности возле отверстий под адаптеры) подвергаются упрочнению с последующим нанесением на них антикоррозионного покрытия.

Недостатком таких рубашек является то, что при эксплуатации двигателя поток охлаждающей воды, омывая участки с антикоррозионным покрытием, постепенно, с течением времени разрушает их, вызывая в последующем интенсивную коррозию оголенных участков, что приводит к резкому снижению (не менее, чем в 2-3 раза) предела их усталостной прочности.

Опыт эксплуатации таких рубашек, ус- тановленных на дизель-генераторе 10Д100, показал их недостаточную надежность, связанную с выходом из строя по причине появления трещин по отверстиям под адаптеры, причем толщина в большинстве случаев раз- вивается от внутренней поверхности рубашки и появляется там после разрушения антикоррозионного покрытия.

Восстановление антикоррозионного покрытия по внутренней поверхности ру- башки с необходимой периодичностью в эксплуатационных условиях представляет определенные трудности, ибо это связано с выемкой рабочего цилиндра и выпрессов- кой из него рубашки.

Целью изобретения является увеличение срока службы рубашки путем повышения сохранности необходимой части ее антикоррозионного покрытия во время эксплуатации.

Поставленная цель достигается тем, что рубашка охлаждения гильзы цилиндра ДВС, содержащая корпус с адаптерными отверстиями, поверхности в зоне которых упрочнены и защищены антикоррозионным покрытием, рубашка снабжена защитной втулкой с отверстиями под адаптеры, жестко связанной с корпусом, причем каждое отверстие во втулке выполнено с диаметром, меньшим диаметра соответствующего соосного отверстия в корпусе.

На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкция рубашки; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Рубашка состоит из корпуса 1, в который впрессована защитная тонкостенная втулка 2. В средней части корпуса и защитной втулки выполнены соосно расположенные отверстия под адаптеры 3 и 4, причем диаметры отверстий корпуса 3 выполнены несколько большими, чем диаметры отверстий 4 во втулке. Для входа охлаждающей воды выполнены отверстия 5, а для выхода - отверстия 6. Поверхности Е, Б, В, Г, Д возле отверстий под адаптеры упрочнены и покрыты антикоррозионным составом. Надежность антикоррозионного покрытия поверхности Е обеспечена благодаря отсутствию контакта ее с охлаждающей водой. Антикоррозионное покрытие поверхности Б отделено от интенсивного основного потока охлаждающей воды (полости охлаждения гильзы) защитной втулкой и ограничивает расширенную уже после ответвления ее отверстием часть основного потока для охлаждения адаптера. Это дает возможность обеспечить меньшие, чем у прототипа, скорости воды по поверхности антикоррозионного покрытия в этом месте, а следовательно, большую, чем у него, длительность сохранности покрытия в эксплуатации. Кроме того, антикоррозионное покрытие поверхности Б может с необходимой периодичностью восстанавливаться в эксплуатационных условиях, без демонтажа рабочего цилиндра, для этого необходимо лишь снять с цилиндра адаптер. При определенных размерах адаптера оптимальная величина скорости воды по поверхности Б может быть получена варьированием диаметров отверстий под адаптеры защитной втулки и корпуса при соблюдений указанного условия: диаметры отверстий защитной втулки должны быть меньше соосных отверстий корпуса. Это необходимо не только для защиты антикоррозионного покрытия корпуса, но и для восстановления его в условиях эксплуатации и особенно при заполнении его в месте стыка с защитной втулкой. Антикоррозионное покрытие поверхности В (корпуса) находится в благоприятных условиях, защищено резиновой прокладкой уплотнения адаптера, а в случае необходимости также может быть восстановлено в эксплуатационных условиях. Места наибольшей концентрации напряжений защитной втулки находятся в таких же условиях, как и аналогичные участ-. ки прототипа, и потому для приближения ее срока службы к сроку службы корпуса в ней создаются соответствующие напряжения сжатия при монтаже. Кроме того, даже появление трещины в защитной втулке не является препятствием для дальнейшей сравнительно продолжительной эксплуатации рабочего цилиндра, поскольку несущая способность рубашки, как бандажа гильзы, в этом случае уменьшается не так значительно (из-за малой по сравнению с корпусом толщины защитной втулки), как это имеет место с прототипом при разрушении его антикоррозионного покрытия.

Уровень касательных напряжений на внутренней поверхности рубашки-прототипа при нагружении внутренним давлением Р составляет

Gtp P

Ф2 -«Ј

где гв - радиус внутренней поверхности рубашки;

гн - радиус наружной поверхности рубашки.

Касательные напряжения на внутренней поверхности корпуса в случае наличия трещины защитной втулки при том же внутреннем давлении составляют

1+(lL±I)2

4 Гн

-ЈL±lf

4 Гн

где t - толщина стенки защитной втулки.

При реально существующих размерах рубашек изменение уровня максимальных касательных напряжений в этом случае оказывается практически в линейной зависимости от толщины стенки рубашки (корпуса). Например, рубашка-прототип рабочего цилиндра двигателя 10Д 100 имеет размеры: гв 12,15 см, гн 13,8 см. В предлагаемой рубашке для этого двигателя, корпус ее может иметь размеры: гв + t (12,15 + 0,4) см, гн 13,8см.

Касательные напряжения по внутренней поверхности при нагружении одним и тем же внутренним давлением Р составляют для рубашки-прототипа Otp - 7,9 Р, а для корпуса предлагаемой рубашки оы 10,5Р, т. е. больше лишь в 1,33 раза, в то время как

предел усталостной прочности рубашки- прототипа в случае разрушения антикоррозионного покрытия может снизиться не менее, чем в 2-3 раза. При этом следует учитывать и дополнительный фактор, влияющий на снижение предела усталостной прочности рубашки, который связан с разрушением в результате коррозии поверхностного упрочненного слоя участков с концентрацией напряжений, т. е. связан с

ликвидацией эффекта от применения упрочнения рубашки.

Формула изобретения Рубашка охлаждения гильзы-цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с адаптерными отверстиями, поверхности в зоне которых упрочнены и защищены антикоррозионным покрытием, отличающаяся тем, что, с целью увеличения срока службы путем повышения

надежности антикоррозионного покрытия, рубашка снабжена защитной втулкой с отверстиями под адаптеры, жестко связанной с корпусом, причем каждое отверстие во втулке выполнено с диаметром, меньшим

диаметра соответствующего сооснрго отверстия в корпусе.

ФигЛ

Изобретение относится к машиностроению. Рубашка состоит из корпуса, в который впрессовывается тонкостенная защитная . Автулка. В средней части корпуса и защитной втулке выполнены соосно расположенные отверстия под адаптеры 3 и 4, причем диаметры отверстий 3 корпуса выполняются большими, чем диаметры отверстий 4. Поверхности Е, Б, В, Г, Д возле отверстий под адаптеры упрочнены и покрыты антикоррозионным составом. Защитная втулка защищает антикоррозионное покрытие корпуса по поверхности Е от контакта с охлаждающей водой, а по поверхности Б от основного его потока. Конструкция позволяет восстанавливать антикоррозионное покрытие по поверхностям корпуса Б и В с необходимой периодичностью в эксплуатационных условиях без демонтажа рабочего цилиндра, для чего демонтируются лишь адаптеры. 2 ил. А