Головка цилиндров для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность и долговечность головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемыч-ках между клапанными седлами. Головка содержит корпус 1 с огневой поверхностью 2 на нижней плите. В последней выполнены клапанные седла 4 и перемычки 5 между ними. В корпусе имеется кольцевая выточка, в которой установлена вставка 7 из материала, обладакнцего эффектом памяти формы. Вставка 7 в форме трапеции имеет чередующиеся проточки 8 и 9 на внешней и внутренней поверхностях в зоне перемычек 5. Проточки на внешней поверхности выполнены на дуге 24-87. При запуске двигателя головка цилиндров нагревается. С ростом т-ры во вставке 7 происходит мартенситное превращение и она изменяет свою форму. Внешняя поверхность вставки оказывает давление на боковую поверхность выточки , что препятствует выпадению вставки, а внутреняя перестает взаимодействовать с головкой цилиндров. При остановке двигателя и охлаждении во вставке происходит обратное мартенситное превращение. 3 з.п. ф-лы, 5 ил. СЛ )

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (Я)4Р 0 F 2!!!ф;;n у, !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4061413/25-06 (22) 28,04.86 (46) 23.08.87. Бюл.)(! 31 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) В.Г.Новиков, Ю.И.Фокин, В.И.Воробьев и В.И.Воробьев (53) 621.43.242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

È 917707ь кл. F 02 F ° 1/24, 1978 ° (54) ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность и долговечность головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемыч. ках между клапанными седлами. Головка содержит корпус 1 с огневой поверхностью 2 на нижней плите. В последней выполнены клапанные седла 4 !

Ю и перемычки 5 между ними. В корпусе имеется кольцевая выточка, в которой установлена вставка 7 из материала, обладающего эффектом памяти формы.

Вставка 7 в форме трапеции ймеет чередующиеся проточки 8 и 9 на внешней и внутренней поверхностях в зоне перемычек 5. Проточки на внешней поверх

О ности выполнены на дуге 24-87 . При запуске двигателя головка цилиндров нагревается. С ростом т-ры во вставке 7 происходит мартенситное превращение и она изменяет свою форму. Внешняя поверхность вставки оказывает давление на боковую поверхность выточки, что препятствует выпадению вставки, а внутреняя перестает взаимодействовать с головкой цилиндров.

При остановке двигателя и охлаждении во вставке происходит обратное мартенситное превращение. 3 з.п. ф-лы, :5 ил. !

1 133

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении головок цилиндров поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами.

На фиг. 1 изображена крышка цилиндров, вид со стороны нижней плиты; на фиг.2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг.3 — кольцевая вставка, поперечное сечение; на фиг.4 — схема для определения дуги проточки, выполненной на внешней поверхности кольцевой вставки в двухклапанной головке цилиндров; на фиг.5 — то же, в четырехклапанной головке цилиндров.

Головка цилиндров содержит корпус

1 с огневой поверхностью 2 на нижней плите 3, в которой выполнены клапанные седла 4 и перемычки 5 между ними, кольцевую выточку 6 в корпусе 1 с высотой, превышающей толщину плиты 3 и кольцевую вставку 7, установленную в кольцевую выточку 6.

Кольцевая вставка 7 имеет чередующиеся проточки 8 н 9 соответственно на внешней 10 и внутренней 11 поверхностях в зоне клапанных перемычек 5 (фиг. 1) .

Кольцевая вставка 7 в поперечном сечении может иметь форму трапеции, большее основание 12 которой обращено к огневой поверхности 2 нижней плиты 3, Кольцевая вставка 7 выполнена нз материала, обладающего эффектом памяти формы, например никелида титана.

Этот материал претерпевает мартенсит.ное превращение с изменением температуры окружающей среды. При этом изделие из такого материала способно изменять свою форму, если оно находится в свободном состоянии, или генерировать значительные внутренние напряжения, если оно находится в связанном состоянии, например запрессовано в другую деталь.

Величину дуги проточки на внешней поверхности кольцевой вставки определяют из условия, что радиусы, проведенные иэ концов дуги в центр огневой поверхности нижней плиты, касательны к отверстиям под клапанные

2055 2 седла, диаметр которых можно принять равным диаметру головки клапана (фиг.4 и 5).

Наибольшая величина дуги относительно к головке цилиндров с двумя клапанами, имеющими наименьшие предлагаемые конструктивные размеры (фиг ° 4).

1р Величина дуги определяется иэ геометрических соотношений по формуле

d g = 2 arccos — — ——

+28

1б где d =0,315 D — наименьший рекомендуемый диаметр головки клапана при установке двух клапанов;

В = 0,06 D — наиболее часто используемая толщина огневых стенок

2р днища головки;

D — диаметр цилиндра. (= 87 12, т.е. (87

Наименьшая величина дуги относит" ся к головке цилиндров с четырьмя клапанами, имеющими наибольшие предлагаемые конструктивные размеры (фиг.5).

Величина дуги определяется из герметических соотношений по формуле

30 о О» (= 90 — 2 arcsin (25 + 0 ) 2

Dz= 0,414 D — наибольший рекомендуемый диаметр головки клапана при установке, двух клапанов; о = 0,06D, 23 30, т. е. q = 24

Таким образом, проточки на внешней поверхности кольцевой вставки могут

4р быть выполнены на дуге 24-87

На неработающем двигателе головка цилиндров с кольцевой вставкой 7 из материала, обладающего эффектом памяти формы, имеет температуру окружаю45 щей среды. При этом внутренняя поверх- ность вставки, воздействуя на боковую поверхность кольцевой выточки 6, соз" дает в центральной зоне огневой поверхности нижней плиты 3, в частнос5р ти в перемычках 5, напряжения сжатия, а внешняя — не оказывает воздействия на головку цилиндров.

При запуске двигателя головка цилиндров с кольцевой вставкой .7 нагре55 ваются. В головке появляются термические напряжения, имеющие на огневой поверхности характер сжатия. С ростом температуры во вставке, выполненной из материала с эффектом памя1332055

Я-A

6 7 0 ° ти формы, происходит мартенситное превращение, и она изменяет свою форму. При этом внешняя поверхность кольцевой вставки 7 оказывает давление на боковую поверхность кольцевой вы . точки 6, что препятствует выпаданию вставки, а внутренняя — перестает взаимодействовать с головкой цилиндров. В .результате этого снимаются сжимающие напряжения в перемычках от запрессовки, и увеличивается податливость периферийной области огневой поверхности, что ведет к уменьшению

I термических напряжений сжатия. 15

При остановке двигателя и охлаж,дении головки цилиндра с кольцевой вставкой 7 в последней происходит обратное мартенситное превращение.

Вставка принимает первоначальную фор- му. При этом величина остаточных напряжений растяжения на огневой поверхности нижней плиты 3 значительно уменьшается вследствии воздействия 26 кольцевой вставки 7 на боковую поверхность кольцевой выточки 6, что исключает появление обратной пластической деформации, а следовательно, и накопление остаточных напряжений gp в перемычках 5 между клапанными седлами 4, являющееся причиной их разрушения.

При последующих запусках и остановках двигателя циклы работы голов.ки цилиндров повторяются.

Формула изобретения

1. Головка цилиндров для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с огневой поверхностью на.нижней плите, в которой выполнены клаJ панные седла и перемычки между ними, кольцевую выточку в корпусе, превышающую по высоте толщину плиты, и кольцевую вставку, размещенную в кольцевой выточке, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами, кольцевая вставка выполнена из материала, обладающего эффектом памяти формы.

2. Головка цилиндров по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве материала кольцевой вставки использован никелид титана.

3. Головка цилиндров по п.1, о т-., л и ч а ю щ а я с я тем, что кольцевая вставка выполнена с чередующимися проточками на внутренней и внешней поверхностях, при этом проточки на внешней поверхности выполнены на о дуге 24...87 и размещены в зоне клапанных перемычек.

4. Головка цилиндров по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что кольцевая вставка в поперечном сечении выполнена в форме трапеции, большее основание которой обращено к огневой поверхности нижней плиты корпуса.

1332055

Составитель О.Фунтов

Редактор Л Лангазо Техред M.Äèäüïñ Корректор М.Шароши

Заказ 3784/31 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, у . р л.П оектная 4