Маслосъемное поршневое кольцо Советский патент 1992 года по МПК F02F5/00 F16J9/14 

Ё

Изобретение относится к двигателест- роению в области конструкций маслосъем- ных поршневых колец (ПК) и позволяет создать хорошую приспособляемость и оптимизирует мэслосброс. Маслосьемное ПК содержит два рабочих пояска 1, разнесенных по оси и соединенных сплошной перегородкой 2. В нижнем опорном пояске выполнен симметричный относительно замка паз, величина которого определяется из соотношения I 0,063 --, где I - ширина паза, мм; D - диаметр поршневого кольца, мм; t - глубина паза, мм.2 ил.

XI

CJ

ю VI

Фиг 1

Изобретение относится к двигателест- роению в области конструкций маслосъем- ных поршневых колец.

Известны составные маслосъемные поршневые кольца, имеющие на рабочей поверхности между двумя опорными поясками кольцевую маслосборную и масло- распределительную канавку и в ней ряд прорезей для отвода снятого со стенок цилиндра масла. Это кольца коробчатого типа, как правило изготавливаемые из чугуна.

Количество маслоотводящих прорезей выбирается в зависимости от диаметра кольца, так, например, в чугунных кольцах тракторных двигателей количество проре- зей колеблется от 8 до 12 шт. Маслоотводя- щие прорези располагаются по условиям прочности на расстоянии не менее длины прорези, а высота прорези составляет 0,45 от высоты кольца.

Такие кольца имеют следующие недостатки.

Наличие маслоотводящих прорезей создает переменную по периметру кольца жесткость; в процессе работы такого кольца в двигателе возникает явление огранки. Кольцо приобретает по периметру форму многогранника (по числу дренажных окон), а не окружности. Это происходит в результате неравномерной радиальной жесткости кольца и его деформации.

Ограничена возможность снижения высоты кольца из-за необходимости иметь прорези определенной высоты.

Невозможность уменьшения массы кольца при заданных габаритных размерах сечения по условию прочности не позволяет улучшить приспосабливаемость и маслосъ- емную эффективность.

Известны составные маслосъемные кольца из стальной прокатной ленты. Изготавливаются штамповкой, образованием складок и гибкой с максимальной эффективностью.

Известно кольцо, состоящее из 2 полок, соединенных перемычкой, имеющей масло- отводящие прорези, и тангенциального расширителя.

В кольце с учетом особенностей материала увеличено число маслоотводящих прорезей и уменьшены промежутки между ними. Однако это не исключает радиальных деформаций, способствующих образованию огранки.

Уменьшить эффект огранки маслось- емного кольца можно путем продолжительной его притирки по наружной поверхности. Каждый из указанных способов повышает трудоемкость изготовления колец, но при этом не устраняет полностью явления or-

ранки. Следует также указать на то, что наличие дренажей усложняет процесс хромирования наружной поверхности кольца.

Наличие дренажных окон в кольце обязывает создавать дренажные отверстия в поршне за кольцом, что снижает уплотни- тельные функции кольца, а следовательно, требует установки дополнительных колец.

Наиболее близким к изобретению является маслосъемное кольцо коробчатого типа, имеющее на рабочей поверхности между двумя опорными поясками частично трапециедальной формы кольцевую маслосборную и маслораспределительную канавку, в которой отсутствуют маслоотводящие прорези.

Возврат масла происходит через световой зазор, образованный некруглостью поршня и цилиндра.

Такое кольцо при работе в двигателе обладает повышенной прилегаемостью (приспособляемостью), не дает эффекта огранки, так как отсутствуют радиальные деформации. Обладает достаточной жесткостью в осевом направлении, что гарантирует перпендикулярность положения скребковых выступов к стенке цилиндра и улучшает маслосьемный эффект.

Существенным недостатком такого кольца является то, что при хорошей приспособляемости кольца величина светового зазора между кольцом и стенкой цилиндра минимальна и, практически, случайна. Отсутствие конструктивно заданного зазора приводит к тому, что в наиболее ответственный период времени, когда поршень имеет наибольшую скорость, а съем масла максимален, возникает повышенное давление масла в пространстве между двумя опорными (рабочими) поясками, и под воздействием этого давления происходит отжим кольца (при этом и нижнего и верхнего пояска), что снижает эффективность работы кольца в целом.

Цель изобретения - оптимизация мас- лосброса поршневого кольца и, таким образом, повышение эффективности его работы.

Поставленная цель достигается тем, что в маслосъемном поршневом кольце, преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, содержащем два рабочих опорных пояска, разнесенных в осевом направлении и соединенных сплошной перегородкой, в нижнем рабочем пояске

на полную его высоту и радиальную глубину выполнен симметричный относительно замка паз, величина которого определяется из соотношения

1 0,063 у где I - ширина паза, мм;

D -диаметр поршневого кольца;

t - радиальная глубина паза, мм.

На фиг. 1 показано поршневое кольцо в изометрии; на фиг. 2 - поршневое кольцо, вид сбоку.

Кольцо содержит два рабочих пояска 1 (фиг. 1), разнесенных в осевом направлении и соединенных сплошной перегородкой 2. В нижнем опорном пояске выполнен симметричный относительно замка паз 3 (фиг. 2).

Расположение паза симметрично замку обосновывается тем, что изгибающие моменты в этой зоне кольца практически равны нулю. Такое расположение паза не оказывает влияния на плавность изменения кривой кольца при переходе его из свободного в рабочее состояние, таким образом в этом кольце устранен недостаток, который присущ маслосъемным кольцам с дренажными прорезями по периметру.

Предлагаемое кольцо работает следующим образом.

При движении поршня вниз каждый опорный поясок 1 кольца(как верхний, так и нижний) снимает определенный слой масла с поверхности цилиндра. Масло, снимаемое с поверхности цилиндра верхним опорным пояском, заполняет маслосбор- ную канавку между поясками и в случае повышения давления отводится через паз 3 в нижнем пояске и далее через дренажные отверстия в поршне.

Мгновенный объем снимаемого пояском масла зависит от удельного давления кольца на стенку цилиндра, конфигурации поперечного сечения опорного пояска кольца, толщины масляного слоя, которая, в свою очередь, зависит от многих факторов.

Размер паза таков, что обеспечивает оптимальный маслосброс снимаемого кольцом масла (в значительной степени зависит от параметров кольца).

Экспериментально-расчетным путем определено соотношение, связывающее размер паза I с параметрами кольца

I 0,063 у Пример. Испытывалось кольцо коробчатого типа, маслосъемное для двигателей

внутреннего сгорания модели Д-240 Минского моторного завода. Кольцо имеет диаметр 110 мм, два опорных пояска, разнесенных в осевом направлении, соединенных сплошной перегородкой. В нижнем рабочем опорном пояске кольца выполнен паз на полную высоту пояска и радиальную глубину. В данном конкретном случае глубина паза равна 1 мм.

Толщина слоя масла, снимаемого верхним пояском, равна в среднем 0.020 мм.

Учитывая указанные параметры, находят, что ширина паза в кольце должна быть равна 7 мм. Паз выполнен симметрично к

замку - по 3,5 мм с каждой его стороны.

Проведено восемь угарных циклов. Продолжительность каждого цикла 5 ч. Испытания показали, что расход масла (на угар) при применении предлагаемого кольца в среднем составляет 0,92% (от расхода топлива). Серия испытаний известного кольца показала, что с применением такого кольца расход масла повышается до 1,34%.

Таким образом, следует, что применение предлагаемого кольца оптимизирует маслосброс, уменьшая расход на 0,4% в сравнении с известным.

Кроме того, кольцо с пазом в замке, не подвергаясь огранке и сохраняя хорошую

приспособляемость, проявляет высокие уп- лотнительные свойства.

Применение таких колец даст экономию до 6 тыс. рублей на каждую партию двигателей в 1000 шт. (двигатели Д-240).

Формула изобретения Маслосъемное поршневое кольцо преимущественно для двигателей внутреннего сгорания, содержащее два рабочих опорных

пояска, разнесенных в осевом направлении и соединенных сплошной перегородкой, о т- личающееся тем, что, с целью оптимизации маслосброса, в нижнем рабочем пояске на полную его высоту и радиальную

глубину выполнен симметричный относительно замка паз, величина которого определяется из соотношения I 0,063 D/t, где I - ширина паза, мм; D - диаметр поршневого кольца, мм; t-радиальная глубина паза, мм.

Фиг. 2

20 25 30 35 40