Поршень для двигателя внутреннего сгорания

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетекий и ОткРытий (21) 3801878/25-06 (22) 11.09.84 (46) 07.08.86. Бюл. К 29 (71) Производственное объединение

"Владимирский тракторный завод им.А.A.Æäàíîâà и МВТУ им.Н.Э.Баумана (72) С.В.Путинцев, В.К.Чистяков и Ю.С.Песоцкий (53) 621.432-242.3 (088.8) (56) Гинцбург Б.Я. и др. Профилирввание юбок поршней. — М.: Машиностроение, 1973, с. 18. (54).(57) 1. ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО .СГОРАНИЯ, содержащий головку и юбку с отверстием под поршне вой палец, форма которой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси под поршневой палец, ограничена выпуклой криволинейной образующей, несимметричной по оси поршня относительно центра отверстия под поршневой палец, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем снижения потерь на трение, в нем форма юбки выполнена в виде центрально-симметричной фигуры с осью симметрии второго порядка, расположенной по оси отверстия пед поршневой палец.

2 ° Поршень по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что выпуклая криво90 24 183 Ai (51).4 F 02 F 3/00, F 16 J 1/04 линейная образующая юбки выполнена в соответствии с соотношением

Y=e -(H -H ) ——

1 1 1 (х

+к(1- — 1 K(1 ) S(e+e -е "-е -(е +е -2) -„3

-к х(1-f ) -к (1- ) к -к р +е -е -е -(е +е -2) 6„ к -к

1 P +P -2 =1- 1.(+

K 2к где 4 10 D"— - H,(6-10 D; 1 10 D H (3 10.D, 2.10D S(5.10 0; 2с kñ 6

D; L — диаметр и длина юбки поршня, 1 ,соответственно; ч,х — координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки поршня;

Н, и Н вЂ” высота профиля образующей на длине юбки х=Оих=1.; Ю

S — максимальное расстая- ОВЬ ние между профилем образующей и условной Ми хордой, стягивающей QQ концы профиля; АСАФ

k — коэффициент профиля образующей.; е — основание натурально го логарифма.

12ч 183

y=H -(и -H ) ——

7 к

-к +к(1- -1 -к(1- — ) S(e+e -е -е -(е ° e -2) — ) к к к(1 () к (I () к к е -е -е -(e +e -2) 6, к -к

1 е +Р -2 2 2 — тЗ { (е -е -2) + к

Як к е+! где у,х— координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки поршня; длина юбки поршня; высоты профиля образующей на длине юбки Х= О и х при этом Н, > 42 максимальное расстояние между профилем образующей

Изобретение относится к машино( строению, а именно к двигателестраению, и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение надежности работы поршня путем сниже, ния механических потерь на трение юбки.

На чертеже изображен предлагаемый поршень со стороны отверстия под палец, общий вид.

Поршень содержит головку 1 и юбку

2, в центре которой расположено отверстие 3 под палец. Противолежащие бокбвые образующие 4 юбки поршня составляют центрально-симметричную фигуру с осью симметрии второго порядка, совпадающей с осью отверстия

3. Условные кривые 5 сопряжения противолежащих боковых поверхностей юбки. поршня проходят в зоне так называемых "холодильников" (срезов на юбке напротив пальцевого отверстия), которые специально не профилируются, так как в формировании несущего гидродинамического давления не участвуют, а служат для предотвращения эащемления поршня в гильзе цилиндра при перегреве и деформации. Зона

"холодильника" юбки ограничена кривы.ми 6.

Форма юбки предлагаемого поршня строится следующим способом, За основу боковой образующей юбки берется выпуклый криволинейный префиль бочкообразного типа с точкой перегиба, не лежащей на середине длины юбки, и выполнена в виде и условной хордой, стягивающей концы профиля;

k — коэффициент профиля ебразующей; — основание натурального логарифма.

Координаты высот v профиля опредедяются в зависимости от текущей координаты длины х юбки поршня по приве10 денной формуле, при этом для создания максимальной несущей способности боковой поверхности на слое смазки параметры, однозначно определяющие форму профиля боковой образующей, выбиI5 раются в зависимости от максимального диаметра юбки D (диаметра поршня) в пределах

4 4 -4 .1 4 10 )) e Н а 6 1О D 1 10 ) е Н < 3 -10 g

-4 4

2р 2 -1p 3 < S < 5 1p D, Параметр К для поршней, из алюминиевых и чугунных сплавов определяется из соотношения 2 < К 6. В этом случае д точка перегиба профиля с координатой х располагается ближе к кромке юбки с высотой Н,, разделив длину юбки на неравные части. Значение координаты

1х при выборе параметра K в указаиньн4 пределах составляет от 0,3 до 0,35L.

Для получения профиля боковой образующей юбки с противолежащей ее стероны ранее построенный профиль поворачивается на 180 вокруг оси пальцевого отверстия. В объемном представлении ыассив боковых образующих юбки поршня формирует гладкие выпуклые криволинейные поверхности, ограниченные с обеих сторон пальцевого отверстия зонами "холодильников", при этом линии точек перегиба обеих противолежащих криволинейных поверхностей юбки лежат во взаимно параллельных, перпендикулярных центральной оси поршня плоскостях.

Изготовление юбки предлагаемого поршня осуществляется путем токарной обточки заготовки по объемному кепиру, либо при помощи бескопирной обработки на специальном токарном оборудовании.

Поршень работает следующим образом.

При ходе поршня вверх на такте

"Гжатие" боковая сила прижимает его постоянно одной стороной (на фиг.правой) к стенке гильзы цилиндра. Поскольку несущее гидродинамическое давление смазки в зазоре юбка пор124

Д и, BHH>mH Заказ 4213/33 Тираж 523

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгороп, уи. Проектная, 4 ия — гильза цилиндра. образуется только на сужающихся навстречу вектору скорости потока смазки участках криволинейного профиля юбки, несущим оказывается участок Ь, воспринимающий действие боковой силы и отвечающий указанному условию возникновения масляного клина. Этот участок за счет большей по сравнению с участком 8Ь дпины создает и большее несущее гид- 1 10 родинамическое давление, которое препятствует уменьшению зазора и перехода режима смазки из жидкостного в граничный, неблагоприятный с точки зрения потерь на трение, износа и надежности работы сопряжения. Далее при стабильном режиме жидкостной смазки более высокое гидродинамическое давление со стороны нагруженного участка профиля юбки поршня улучшает условия ее смазки, снижает силу жидкостного трения. При ходе поршня вниз по такте "Рабочий ход" боковая сила .меняет знаки в течение всего такта прижимает поршень к стенке гильзы цилиндра другой стороной (на фиг. левой). В этом случае несущее гидрадинамическое давление создается на участке Be более длинном, чем участок дг и более надежно, следовательно, обеспечивающим всплытие юбки поршня на слое смазки.

Участки профиля юбки дг и ЬЬ формируют несущее гидродинамическое давление и обеспечивают всплытие юбки

9183 4 при ходе поршня на тактах Впуск и

Выпуск, которые динамически менее нагружены, и на которых, кроме тяго, происходит двухкратная перекладка поршня в течение хода, т,е. на каждом иэ этих тактов в создание несущего гидродинамического давления по" переменно включаются участкидг иаЬ ($8 и де ), обеспечивая в итоге высо-. кую несущую способность юбки в течение всего хода поршня.

Таким образом, на динамически наиболее нагруженных тактах "Сжатие" и

"Рабочий ход", определяющих уровень механических потерь в цилиндро-поршневой группе ДВС, предлагаемый профиль юбки поршня обеспечивает одинаково высокую несущую способность смазки на обеих противолежащих боко" вых образующих, в то же время на динамически менее нагруженных тактах

"Впуск" и "Выпуск" п ддержание благоприятного режима смазки достигается попеременным включением в работу участков юбки с пониженной и повышен ной несущей способностью.

Повышение общей несущей способности за счет использования юбки предлагаемой формы позволяет повысить надежность работы поршня путем снижения механических потерь на трение и уменьшения вследствие этого опасности износа и задира трущихся поверхностей юбки поршня и гильзы цилиндра.