Поршень из алюминиевого сплава для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к двигателестроению и касается поршней с камерой сгорания в них и острой кромкой, образованной горловиной камеры сгорания. Цель изобретения - повышение долговечности. Поршень для двигателя внутреннего сгорания содержит жаропрочное кольцо 2, установленное в горловине камеры сгорания. При этом жаропрочное кольцо 2 имеет поверхность контактирования 5, а горловина - соответствующую поверхность контактирования. На поверхности контактирования 5 жаропрочного кольца 2 выполнена канавка 7, а на поверхности контактирования горловины - соответственно буртик. Поверхность контактирования 5 жаропрочного кольца 2 представляет собой цилиндрическую поверхность с диаметром в холодном состоянии, равном α<SB POS="POST">1</SB>. Диаметр горловины 3 камеры сгорания 4 по буртику 8 в разогретом до рабочей температуры поршня 1 равен α<SB POS="POST">2</SB>. Жаропрочное кольцо 2 имеет винтовой разрез 9, ось винтовой линии которого совпадает с осью 10 горловины камеры сгорания 4. Винтовой разрез 9 жаропрочного кольца 2 на поверхности контактирования горловины образует поверхность 11 контактирования рабочего тела с горловиной. Поперечное сечение поверхности 11 контактирования рабочего тела с горловиной равно H. Угол подъема винтовой линии *98в=3-15°, а ширина δ винтового разреза 9 в плоскости, перпендикулярной оси 10 горловины, определяют из условия δ=φ (D<SB POS="POST">1</SB>-D<SB POS="POST">2</SB>). 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СВОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19> (11) 15g4 Р 02 F 3/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4364217/25-06 (22) 20.01.88 (46) 23.11.89. Бюл. № 43 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) А.Ф.Шеховцов, Ф.И.Абрамчук, А.М,Левтеров и В.А.Пылев (53) 621.43 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 943423, кл. F 02 F 3/14, опублик., 1982. (54) ПОРШЕНЬ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА

ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к- двигателестроению и касается поршней с камерой сгорания в них и острой кромкой, образованной горловиной камеры сгорания. Цель изобретения — повышение долговечности. Поршень для двигателя внутреннего сгорания содержит жаропрочное кольцо 2, установленное в горловине камеры сгорания. При этом жаропрочное кольцо 2 имеет поверхность контактирования 5, а горловина — соответствующую поверхность

2 контактирования. На поверхности контактирования 5 жаропрочного кольца

2 выполнена канавка 7, а на поверхности контактирования горловины— соответственно буртик ° Поверхность контактирования 5 жаропрочного кольца 2 представляет собой цилиндрическую поверхность с диаметром в холодном состоянии, равным d . Диаметр горловины 3 камеры сгорания 4 по буртику 8 в разогретом до рабочей температуры поршне 1 равен Й . Жаропрочное кольцо 2 имеет винтовой разрез

9, ось винтовой линии которого совпадает с осью 10 горловины камеры сгорания 4. Винтовой разрез 9 жаропрочного кольца 2 на поверхности контактирования горловины образует поверхность 11 контактирования рабочего тела с горловиной. Поперечное сечение поверхности 11 контактирования рабочего тела с горловиной равно h. Угол о подъема винтовой линии р =3-15, а ширина 3 винтового разреза 9 .в плоскости, перпендикулярной оси 10 горло/ вины, определяют из условия о =п(й,— с1 ) . 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1523702

Изобретение относится к двигателестроению и касается поршней с камерой сгорания в них и острой кромкой, образованной горловиной камеры сгорания.

Цель изобретения — повышение долговечности.

11а фиг.1 показан предлагаемый пор,шень, общий вид; на фиг.2 — жаропроч- 10 ное кольцо, общий вид. .т

Поршень 1 для двигателя внутренне-

ro сгорания содержит жаропрочное кольцо 2, установленное в горловине 3 камеры 4 сгоран-м. При этом жа- 15 ропрочное кольцо 2 имеет поверхность

5 контактирования, а горловина, 3— соответствующую поверхность 6 контактирования. На поверхности 5 контактирования жаропрочного кольца 2 вы- 20 полнена канавка 7, а на поверхности

6 контактирования горловины 3 — соответственно буртик 8. Поверхность

5 контактирования жаропрочного кольца 2 представляет. собой цилиндричес- 25 кую поверхность с диаметром в холодном состоянии, равным с,. Диаметр горловины 3 камеры 4 сгорания по буртику 8 в разогретом до рабочей температуры поршне 1 равен d . Жаро- 30 прочное кольцо 2 имеет винтовй разрез 9. Ось винтовой линии которого совпадает с осью 10 горловины 3 камеры 4 сгорания. Винтовой разрез 9 жаропрочного кольца 2 на.поверхности 6 контактирования горловины 3 образует поверхность 11 контактирования рабочего тела с горловиной 3.

Поперечное сечение поверхности 11 контактирования рабочего тела с гор- 40 ловиной 3 равно h. Угол подъема вино товой линии Р =3-15, а ширина 3 вин тового разреза 9 в плоскости, перпендикулярной оси 10 горловины 3, / определяют из условия О =и И -Йg). 45

Во время сборки поршень 1 разогревают до рабочей температуры и, сжимая жаропрочное кольцо 2 до момента полного выбирания ширины 3 винтового разреза 9, вставляют его в горловину

3 камеры 4 сгорания. При этом канавка

7 жаропрочного кольца 2 охватывает буртик 8 горловины, и происходит сопряжение поверхности 5 контактирования жаропрочного кольца 2 с поверх ностью 6 контактирования горловины3. 55

Во время работы происходит интенсивный разогрев жаропрочного кольца 2, его термическое расширение компенсируется уменьшением ширины 3 винтового разреза 9, а окружные напря- жения в жаропрочном кольце 2 при его свободной деформации незначительны, что повышает долговечность поршня.

Однако через разрез 9 происходит контактирование рабочего тела с горловиной 3 камеры 4 сгорания. Но вследствие того, что разрез 9 жаропрочного кольца 2 выполнен винтовым, ось винтовой линии которого совпадает с осью 10 горловины 3 камеры 4 сгорания, то поперечное сечение h поверхности 11 контактирования рабочего тела с горловиной 3 значительно меньше ширины о винтового разреза 9 в плоскости, перпендикулярной оси l0.

Поверхность 11 оказывается распределенной по поверхности 6 контактирования горловины 3 с жаропрочным кольцом 2. При этом угол P =--3-15 обеспе„чивает уменьшение поперечного сечения h поверхности 11 в 4-10 раз и распределяет поверхность 11 по поверхности 6 контактирования горловины 3 в пределах одного витка разреза

9. Зто обеспечивает для применяемых поршней выполнение поперечного сечения разреза 9 в пределах 0,3-1,5 мм, что гарантирует эффективный теплоотвод от поверхности ii контактирования рабочего тела с горловиной 3 в тело алюминиевого поршня 1. При этом не возникает локальный перегрев поверхности 6 контактирования горловины 3, вызывающий ее местное деформирование в районе разреза 9.

В таких условиях поверхность 5 контактирования жаропрочного кольца

2 при его термическом расширении отслеживает поверхность 6 контактирования горловины 3 камеры 4 сгорания без нарушения контакта между жаропрочным кольцом 2 и горловиной 3, что не приводит к перегреву жаропрочf ного кольца 2 и повышает долговечность поршня.

Вследствие выполнения ширины о разреза 9 жаропрочного кольца 2 в плоскости, перпендикулярной оси 10 горловины 3, согласно формуле

3= (41 -с ), где Й, — наружный диаметр жаропрочного кольца 2 в холодном состоянии;

d — диаметр горловины З,камеры

4 сгорания по буртику 8 в

5 152370 разогретом до рабочей температуры поршне 1, жаропрочное кольцо 2 находится прижатым под действием сил упругости к горловине

3 на всех температурных режимах поршня 1. Так, в разогретом до рабочей температуры поршне 1 жаропрочное кольцо 2 также при работе расширяется и силами воей упругости прижимается к горловине 3. При более низких температурах поршня 1. происходит дополнительное прижатие жаропрочного кольца

2 к горловине 3. При.этом выбирается ширина 8 разреза 9. Так как жаропроч- 15 ное кольцо 2 остается постоянно прижатым к горловине 3 камеры 4 сгорания, то обеспечивается надежный отвод тепла в тело поршня 1 на всех режимах его работы, кольцо не перегревается 20 и в нем не возникают большие термические напряжения, что повышает долговечность поршня.

Формула изобретения 25. 1. Поршень из алюминиевого сплава для двигателя внутреннего сгорания, содержащий камеру сгорания в головке

2 6 и разрезное жаропрочное кольцо, установленное в ее горловине, причем в горловине камеры сгорания выполнен буртик, а в жаропрочном кольце — канавка, сопряженные между собой, о тл и ч а ю шийся тем„ что,с целью повышения долговечности, paspes жаропрочного кольца выполнен винтовым, а ось его винтовой линии совпадает с осью горловины камеры сгорания.

2. Поршень по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что угол подъема винтовой линии разреза жаропрочного кольца составляет 3-15 о

3.. Поршень по пп.1 и 2, о т л и— ч а ю шийся тем, что ширину разреза в плоскости, перпендикулярной оси горловины камеры сгорания, определяют из условия

3 = u {d, -d z), где Й, — наружный диаметр жаропрочного кольца в холодном состоянии;

d„ — диаметр горловины камеры сгорания по буртику,в поршне, разогретом до рабочей температуры.