Поршень Советский патент 1982 года по МПК F02F3/00 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроеНИЮ ;

Известен поршень для двигателя. внутреннего сгорания, содержащий корпус с выполненной в его днише- камерой сгорания и вставку под верхнее поршневое кольцо, внутренняя поверхность которой выполнена по параболе l. .

Недостатками известного поршня являются низкая надежность соединения вставки с поршнем из-за высоких температурных напряжений; высокая температура внутренней поверхности камеры сгорания, особенно кромки; высокая стоимость вставки из-за использования дорогостоящих сплавов, имеющих одинаковую температурную зависимость физико-механических свойств со свойствами материала поршня..

Цель изобретения - пбвышение надежности соединения вставки с nofaiiнем путем снижения температурных н-апряжений,

Указанная цель достигается тем, что ось симметрии параболй и бис.сектриса угла между касательной к ; .образукяцёА поверхности камеры сгорания и днищем поршня образуют между собой угол ai. , равный 5-30 , а координаты вершины параболы располо-. жены в соответствии с соотношением

с (1 ,0 - 2.,0)а,

d ,5h.

:Где сна- координаты вершины параболы соответственно от боковой поверхности nojxuня и от верхней плоскости поршневой канавки; а - глубина поршневой канав ки;

h - высота поршневой канавки. Кроме того, часть внутренней поверхности вставки образована симметричными касательными к параболе, точка пересечения которых расположена в соответствии с соотношением

f (2 -Ч)а,.

е 2Ъ,,- .

где f и е - координаты точки пересб, чения соответственно 6т боковой поверхнос и поршня и от верхней плоскости поршневой канавки. .. . На фиг. 1 изображен поршень со 0 вставкой под первое поршневое кольпо; на фиг, 2 - сечениа вставки под поршневое кольцо, внутренняя поверхность которой образована кривой второго порядка (параболой); на фиг, 3 то же, частью окружности и касательными к ней. Поршень (фиг. 1) состоит из тела 1 со вставкой 2 под первое поршневое кольцо, на ружняя поверхность 3 встав ки 2 образует часть боковой поверхно ти поршня и поверхность канавки 4 под первое поршневое кольцо. Внутрен няя поверхность 5 вставки 2 образова на вращением кривой второго порядка (параболы)-вокруг оси б поршня. Внут ренняя поверхность 5 вставки 2 симметрична, причем ось 7 ее симметрии составляет с биссектрисой 8 угла, образованного пересечением боковой поверхности 9 камеры сгорания Скасательной К ее образующей; и донышком 10 поршня, угол OL 5 - ЗО. Вершина Л кривой второго порядка, образующей внутреннюю поверхность вставки (фиг, 2 и 3), расположена на расстоянии с (1,5-2)а (где а глубин канавки) для поршневого кольца от боковой поверхности .3 по направлению к оси 6 поршня и на расстоянии ,5 (где h - высота канавки) от .ее верхней плоскости вверх по направлению к головке поршня. Как вариант (фиг.З внутренняя поверхность 5 вставки 2 об.разрвана частью окружности 11 и ка сательными 12 к части окружности 11. Точка пересечения В касательных 12 лежит на расстоянии f (2-it)a и на расстоянии не более e:S2h. Точка пересечения оси симметрии вставки образованной частью окружности 11 и касательными 12, с биссектрисой угла определена аналогично вершине образующей поверхности 5. Причем нижние предельные значения.координат точек А и В, а также величина угла сС соответствуют поршням с закрытой камерой сгорания типа ЦНИДИ, верхние предельные значения - открытым камерам сгорания типа Гессельман. При работе двигателя тепловой .поток распространяется от наиболее наг ретой части поршня - кромки 9 камеры сгорания - к менее нагретой, имеющей наибольший коэффициент теплообмена с окружающей средой - поверхности канавки 4 первого поршневого кольца. Вставка 2 имеет в этом напра Ленин минимальную толщину, а следовательно, и термическое сопротивление, что снижает температуру поверхности камеры сгорания и головки порш ня в целом. Нижняя часть вставки 2 не защищает перемычку между поршневыми кольцами от подвода теплоты, что приводит к повышению температуры перемычки и нижней части вставки Z- Таким, образом, указанная геометрия вставки 2 и параметры ее установки относительно поршневой канавки и камеры сгорания, а именно расположение вершины кривой, образующей внутреннюю поверхность вставки 2 и направление оси 7 симметрии относительно направления теплового потока (биссектрисы 8 угла), способствуют снижению температуры внутренних слоев поршня в верхней части вставки 2 и увеличению - в нижней. Такое перераспределение теплоты по телу 1 поршня и вставки 2 увеличивает температурные перемещения материала поршня в нижней части и уменьшает в верхней радиальные и касательные напряжения, а следовательно, и интенсивность напряжений в теле 1 поршня, вставке 2 и зоне их диффузионного соединё ния. Благодаря выполнению внутренней поверхности 5 вставки 2 в виде плавной кривой второго порядка, например параболы или части окружности 11 и касательных 12 к ней, она не имеет концентраторов напряжений, а значит, снижает местную интенсивность напряжений во вставке 2 и зоне соединения её с теплом 1 поршня. Формула изобретения 1.Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус с выполненной в его днище камерой сгорания и вставку под верхнее поршневое кольцо, внутренняя поверхность которой выполнена по параболе, о т личающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения температурных напряжений, ось симметрии параболы и биссектриса угла между касательной к образующей поверхности камеры сгорания и днищем поршня образуют между собой угол of, . равный 5-30 , а координаты вершины параболы расположены в соответствии с соотношением с (1 ,0-2,0)а, d f ,5h, где с и d - координаты вершины параболы соответственно от боковой поверхности поршня и от верхней плоскости поршневой канавки; а - глубина поршневой канавки;h - высота поршневой канавки. 2.Поршень по П.1, от л и ч а гощ и и с я тем, что часть внутренней поверхности вставки образована симметричными касательными к параболе, точка пересечения которых расположена в соответствии с соотношением f (2-Ц}а, е S2h,