Поршневое кольцо Советский патент 1976 года по МПК F16J9/02 

Изобретение относится к двигателе- и компрессоростроению и касается конструкции поршневого кольца.

Известны конструкции поршневых колец, которые создают неравномерную эпюру радиального давления иа стенку цилиндра за счет переменного радиуса кривизны или монотонного изменения радиальной толщины по периметру кольца. Основной недостаток известных конструкций поршиевых колец с заданным радиальным давлением заключается в трудоемкости обеспечения иеременного радиуса кривизны наружной и внутренней цилиндрических поверхностей. Кроме того, по мере износа колец и цилиндров изменяется эпюра радиальных давлений, что ухудшает работоспособность указанных колец, и тем самым снижаются технико-экономические иоказатели работающего двигателя. 1

Целью изобретения является обеспечение неравномериого, например грушевидной формы, радиального давления на стенку цилиндра с одновременным повышением его работоспособностн, долговечности и технологичности изготовления.

Это достигается тем, что для обесиечения заданной эпюры радиальных давленнй на внутренней поверхности поршневого кольца выполнены выступы с постоянной радиальной

толщиной, равной максимальной радиальной толщине иоршневого кольца, а впадины между выстуиами выполнены разновелпкими с постоянным радиальным сечением в пределах одной впадины. При этом в свободном состояНИИ поверхность, образуемая вершиной выступов, выполнена в виде окрунсности, коицентр1 чной наружной поверхности кольца, а длина внадины но иериметру равна ноловине шага расположения смежных выступов, при этом

их глубина определяется по 4)ормуле; Е - модуль упругости материала кольца;г - радиус цилиндра, в котором будет работать кольцо; 7 - радиус окружиости кольца в свободном состоянии; /lo - радиальная толщина кольца; /о - ностоянный момент инерции поиеречного сечеиия кольца. На фиг. 1 нредставлено предлагаемое иоршневое кольцо в свободном состоянии; на фиг. 2 - то же, в сборе с цилиндром. Поршневое кольцо (см. фиг. 1) диаметром D н замком А имеет разновеликие ио глубине впадины 1, выполненные на внутренней цилиндрической поверхности. Разновеликие впадины 1 создают необходимый момент инерции /(ф) поперечного сечения для данного участка кольца. Поршневое кольцо с диаметром D и замком А вставляют в цилиндр 2 диаметром d, для чего кольцо сжимают, и его замок А уменьшается до величины а. В этом случае закон изменения текушего момента инерции /(ср) поперечного сечення создает заданную энюру радиальиых давлений (ианример, грушевидной формы) кольца на стенку цилиндра. Таким образом, в предложенной конструкции норшневое кольцо в свободном состоянии имеет форму окружности, диаметр D которой больше номинального диаметра цилиндра d. В рабочем состоянии кольцо также имеет

1е /г у -глубина впадины, соответствующая углу;

Ф - угол между осями симметрии 40 кольца и впадины, соответствующий дуге окружности кольца в свободном состоянии; Р (ф) -заданное радиальное давотение в

точке, соответствующей углу;45

Е - модуль упругости материала кольца;

sln 90 J Р () COS frf9 - COS o j () sin cd 00

i

г - радиус цилиидра, в котором будет

работать кольцо; R - радиус окружиости кольца в свободиом состоянии; АО - радиальиая толщииа кольца; /о - иостоянный момент инерции поперечного сечения кольца.

Источн1и информации, ирииятый во внимаиие ири экспертизе:

1. Энглиш К. Порииевые кольца. Т. 1 «Маш иостроенне, М., 1962, с. 74, том 1. форму окружности, равную д 1аметру d цилиндра. Цилиидрическая форма при любом состоянии кольца новышает его приспособляемость к стенкам цилиидра, и тем самым постоянно обеспечивается заданная эпюра радиальиых давлений, а иаличие участков, имеющих максимальную радиальную толщину, увеличивает опорную поверхность торцов, что уменьшает взаимный изиос колец, канавки поршня и стеиок цилиндров. Ф о р м у ;i а изобретения 1.Поршневое кольцо, выполненное с переменным радиальным сечением, обеспечивающим заданную эпюру радиальных давлений, отличающееся тем, что, с целью улучшения нрисиособляемости кольца к стенкам цнлиндра н новышеиия технологичности его изготовления, на внутренней новерхности поршневого кольца выполнены выступы с постоянной радиальной толпишой. равной максимальной радиальной толщине поршневого кольиа, а впаднны между выступами выполнены разновеликими с ностоянным раднальным сечением в пределах одиой внаднны. 2.Кольцо по н. 1, отличающееся тем, что в свободном состоянии новерхность, образуемая вершиной выступов, выполнена в виде окружности, коицеитричной наружной поверхности кольца, а длина внадииы ио периметру равна иоловине шага расположения смежных выступов, при этом их глубина определяется по формуле

/