Составной поршень для двигателя внутреннего сгорания

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСНУБЛИН

ИЮ (И1

А1

1Д1 4 F 02 F 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTQPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (21) 3322691/25-06 (22) 13.07.81 (46) 23. 03. 89. Бюл. У 1 1 .(72) Б.Ф. Булатов и В.В. Егоров (53) 621 .43-242.3(088.8) (56) Выложенная заявка ФРГ Н 2558763, кл. F 02 F 3/12, опублик, 1977. (54) СОСТАВНОИ ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57 ) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность поршня путем обеспечения необходимого усилия прижатия накладки к корпусу за счет увеличения в пределах упругой деформации удельных давлений. Накладка сопряжена с

/ корпусом составного поршня посредИзобретение относится к машиностроению, в частности к составньи поршням форсированных двигателей.

Цель изобретения — повышение надежности поршня путем обеспечения необходимого усилия прижатия накладки к корпусу за счет увеличения в пределах упругой деформации удельных давлений.

На чертеже показан поршень, общий вид.

Составной поршень содержит корпус 1 (фиг. 1 ) и сопряженную с ним деталь 2, представляющую в общем случае жаропрочную накладку на днище поршня, выполненную зацело с кольцедержателем. На всех сопрягаемых поверхностей корпуса 1 и детали 2 в данном случае могут быть выделены ством двух буртов, первого и второго. Первый бурт расположен ближе к оси симметрии поршня под углом к последней так, что образующие конических поверхностей этого бурта, сопряженных с корпусом поршня, пересекаются с осью симметрии поршня со стороны нижней ее части. Второй бурт охватывает боковую стенку корпуса поршня. Образующие сопряг аемых поверхностей обоих буртов пересекаются в точке, расстояние от которой до оси поршня меньше радиуса последнего.

При таком выполнении величина удельных давлений на каждой паре сопрягаемых поверхностей не изменяется в процессе нагрева. 1 ил.

М четыре пары: А, Б, В и Г, прямолинейные образующие которых пересекают- «ив@ ся в общей точке О, лежащей, в част- ф, ности, на оси поршня. Cb

Высота кольцедержателя в кольцевом цилиндрическом сечении, расположенном на расстояни r от оси поршня, равна h . Радиус " — высота треуголь-! 1 ника ОДЕ с углом q при вершине 0 и основанием ДЕ = h;.

В результате повышения температуры кольцедержателя в зоне поверхностей А и Б на д Т градусов рассматриваемое сечение детали 2 перемещается в радиальном направлении на величину дг;, а его высота изме 1 няется на д Ь;. Отрезок Д Е пока-, зывает новое положение этого сечения.

1467240!

const, 1

r, », r, (1+ АТ) ь;+, ь;(1+ дт) Радиус r +, = r; + дт; является расстоянием этого сечения от оси пор . шня и высотой нового треугольника

ОД Е с углом ср при вершине О и основанием Д Е = h;, h; + ЬЬ, .

С учетом сказанного

r;Ä=r; +Ьг; =r; +г;осдТ= г; (1 + AT);

1О

Ь;„-Ь;+6Ь; -Ь;+ h; ÛAT=

- h;(1 +К AT), где о!. — коэффициент линейного расширения материала детали 2.

Вне зависимости от нагрева A T u коэффициента о отношение радиуса к высоте сечения есть величина постоянная с учетом (1+ o(AT) Ф О: из разнородных материалов и нагреваются при работе до различных температур, а угол верхней конической поверхности бурта, охватывающего боковую стенку корпуса поршня, меньше угла нижней конической поверхности этого же бурта, относительно оси симметрии поршня.

Размер детали 2 в сечении ДЕ равен ,.h . Размер канавки в корпусе I в этом же сечении (в свободном состоянии) равен h „; =h;-g „ãäå A; — величина натяга в сечении i Очевидно величина удельных давлений на поверхностях А и Б в этом сечении пропорциональна

Ь;/h; (в пределах упругой деформации).

При нагреве сечение ДЕ перемеща1 ( ется в положение Д Е и его размер изменяется до h;„, = h; (I+ac. b, Т) .

Из условия подобия треугольников размер канавки в корпусе I в сечении с

Д Е определяется зависимостью

В рассматриваемых треугольниках

ОДЕ и ОД Е углы при вершине 25 (2)

Уравнение (2) является условием постоянства при нагреве угла между прямолинейными образующими, пересекающимися на оси поршня, двух поверхностей детали 2. Это условие справедливо вне зависимости от физических свойств материала и степени нагрева. . Образующие поверхностей А и Б пересекаются не на оси поршня, а в

I точке О, лежащей между осью поршня и внутренней поверхностью с оп ряг аемой детали. 40

При нагреве такого поршня вследствие большего коэффициента линейного расширения материала корпуса

1 на сапрягаемьж поверхностях возникает дополнительный натяг . 45

Описанное полностью справедливо для канавки корпуса 1, образованной поверхностями А и Б, а также дляпроизвольных сечений ИК корпуса 1 и ЛМ детали 2 и корпуса 1, причем в каждом случае при произвольном повышении температуры b,Т.

Таким образом, угол между прямолинейными образующими каждых двух пар сопрягаемьж поверхностей, пересекающимися в общей точке, лежащей на оси поршня, не изменяется в процессе нагрева, в том числе, если корпус и сопрягаемая деталь выполнены г;(!+в! AT) к, к, 1 ri

"h;(1+ЫдТ)

=(h -Ь;)(1 +(д т).

Натяг в сечении i+1 равен разности размеров детали 2 и канавки в корпусе 1:

h i

Величина удельных давлений в сечении i+! пропорциональна отношению д;„ и .равна

h„.

A;+ д; (I+0L ° дт) Ь, hi (I+ 4 ° ДТ) h;

Следовательно, величина удельных давлений на паре сопрягаемых поверхностей А и Б не изменяется в процессе нагрева.

Приведенное доказательство справедливо для каждой из двух пар поверхностей Б и В, В и Г.

Таким образом, величина удельных давлений на каждой паре сопрягаемых поверхностей не изменяется в .процессе нагрева, если прямолинейные образующие этих поверхностей пересекаются в общей точке, лежащей на оси поршня „

Увеличение натяга при нагреве достигается, если точка пересечения

Формула изобретения l5

Составитель А. Гладких

Техред Л.Олийнык

Редактор М. Бланар

Корректор M. Самборская

Заказ 1125/29 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. 1 агарина, 101

5 ) 46724 прямолинейных образующих смещена от оси цилиндра в сторону внутренней поверхности сопрягаемой детали (точка О, фиг. 1), Очевидно, что величина дополнительного натяга про5 порциональна расстоянию между точкой

О и осью поршня. Предельное положение точки О определяется физическими свойствами материалов поршня и 10 кольцедержателя, но в общем случае не выходит за пределы, ограниченные радиусом поршня.

Составной поршень для двигателя внутреннего сгорания„содержащий корпус и сопрягаемую с нич накладку, выполненные из разнородных материалов, причем накладка сопряжена с корпусом поршня посредством двух буртов, пер0 6 вого и второго, причем первый бурт расположен ближе к оси,симметрии поршня под углом к последней так,что образующие конических поверхностей этого бурта, сопряженных с корпусом поршня, пересекаются с осью симметрии поршня со стороны нижней ее части, а второй бурт охватывает боковую стенку корпуса поршня, о т л и— ч ающ ий с я тем, что, с целью повышения надежности поршня путем обеспечения необходимого усилия прижатия накладки к корпусу за счет увеличения в пределах упругой деформации удельных давлений по меньшей мере на двух парах сопрягаемых поверхностей обоих буртов, образующие этих поверхностей пересекаются в точке, расстояние от которой до оси поршня меньше радиуса последнего.