Уплотнение головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания Советский патент 1982 года по МПК F02F11/00 F16J15/06 

Изобретение относится к двигателя внутреннего сгорания. Известны уплотнения головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащие асбестовую прокладку, армированную металлическими элементами и снабженную стальной окантовкой. Прокладка установлена в кольцевую канавку, выполненную в гильзе цилиндра по внутреннему диаметру, причем бокрвая стенка канавки выполнена цилиндрической, т.е. расположена перпендикулярно к поверхностям, упло няемым прокладкой. При сравнительно небольших давлениях сгорания и умеренных усилиях затяжки крепежных элементов уплотнение обеспечивает удовлетворительную герметичность рабочей полости при необходимой долговечности LlОднако при росте рабочих давлений обус/гавливаются повышенные удельные, давления на материал прокладки и ока товки.. Кроме того, на ее надежность и долговечность отрицательно сказываются особенности выполнения окантовки у кольцевой канавки, так как внутри канавки давление полотна прокладки на окантовку отсутствует, а у внешнего ее края нарастает скачкообразно до максимальной величины. Это вызывает высокие локальные напряжения в окантовке при работе двигателя и, как следствие, обусловливает снижение надежности узла уплотнения. Цель изобретения - повышение надежности уплотнения головки цилиндра. . Указанная цель достигается ,за .счет изменения формы выполнения кольцевой канавки путем уменьшения напряжений, возникающих в окантовке. Для этого дно канавки выполнено наклонным с углом наклона . .14 в - arct с где К - скорость нарастания давления по прокладке вдоль наклонной части; С - отношение жесткости участка . прокладки к его площади, а максимал ная глубина канавки составляет 0,85 0,96 толщины прокладки в зоне вне окантовки. Величина К 20-90 мПа/мм(1 мПа 10 Н/м ), а коэффициент С имеет размерность мПа/мм и представляет собой отношение жесткости участка эластичного полотна.прокладки при сжатии к площади этого участка. На фиг. 1 показан узел уплотнения перед затяжкой шпилек, где - - толщина прокладки по окантовке, с толщина асбестовой прокладки вне окантовки, О - толщина прокладки под окантовкой; на фиг. 2 - узел уплотнения в собранном виде. Уплотнение 1 головки 2 цилиндра двигателя внутреннего сгорания содер жит асбестовую прокладку 3, армирова ную металлическими элементами 4 и снабженную стальной окантовкой 5, а также кольцевую канавку 6, выполненную в гильзе цилиндра 7 по внутреннему ее диаметру d. Дно 8 канавки 6 выполнено наклонным с углом наклона сЗ(1 Qrctgw- , а максимальная 9глубина h канавки 6 составляет 0,85-0,9 толщины прокладки в зоне вне окантов ки 5,. причем глубина канавки измеряется на диаметре d, соответствующим диаметру отверстия для камеры сгорания (от уровня поверхности блока цилиндра, как это показано на фиг. 1 и 2). Предельная же глубина кольцевой канавки равна 0,3-0,7 соответствующей толщины прокладки 3Изгибающие напряжения в окантовке 64 Функционирует узел уплотнения следующим образом. Асбестовая прокладка 3 с металлическими элементами, установленная в. узел уплотнения t между головкой 2 и гильзой цилиндра Ъ двигателя, при затяжке крепежных элементов (не показаны) подвергается деформации, включая стальную окантовку 5 и собственно прокладку 3. При этом вне поверхности окантовки 5 величина деформации составляет, как видно из фиг. 1 и 2, 0,05-0,15 толщины С прокладки. При заданных соотношениях размеров и углах наклона дна 8 канавки 6 давление кромки прокладки 3 (на диаметре d., фиг. 2) на окантовку 5 равно нулю, а вдоль скоса канавки 6 это давление плавно возрастает. В результате в окантовке 5 напряжения остаются на сравнительно низком уровне, это способствует повышению надежности узла уплотнения в целом. В таблице приведены расчетные изгибающие напряжения в окантовке (в пМа) при различных значениях скорости нарастания давления вдоль прокладки К и толщины прокладки а (фиг.1). Там же приведены аналогичные данные, характеризующие известное техническое решение lj. Расчет проведен при следующих исходных данных, характерных для современных двигателей: давление газов в камере сгорания 8 мПа; перемещение головки относительно цилиндра f 0,008 мм; толщина листа окантовки t 0,2 мм, давление эластичного полотна известного соединения gq 150 мПа. Диапазон изменения толщины эластич ного полотна под окантовкой а (фиг.1) выбран в Пределах от 1,1 до 2, мм, что соответствует применяемым толщинам прокладок на практике. Как следует из таблицы, а предлага емом узле напряжения при К 2090 мПа/мм более, чем в 2 раза ниже на пряжений в известном соединении. Для примера укажем, что коэффициент С для эластичного полотна, содержащего асбест и металлическую арматуру, при а 1,5 мм равгн 230 мПа/мм. Тогда угол оС для предлагаемого узла равен .. .0.01.5. 0,087 - 0,391 рад. 5 - 21°. Результаты расчетов совпадают с аналогичными данными, полученными более точными методами. Таким образом, предлагаемое уплотнение обладает более высокой над ежностью. формула изобретения Уплотнение головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащее асбестовую прокладку, армированную металлическими элементами и снабженную стальной окантовкой, и кольцевую канавку, выполненную в гильзе цилиндра по внутреннему диаметру, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения напряжений в окантовке, дно канавки выполнено наклоннь1м с углом наклона 0 01-016- где К - скорость нарастания давления по прокладке вдоль наклонной части; С- отношение жесткости участка прокладки к его площади, а максимальная глубина канавки составляет 0,85-0,95 толщины прокладки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ If , кл. 6С1,7, опублик. 1958.

г 5 1

Фт.г