Поршень для двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении поршневой двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет снизить потери на трение в сопряжении поршень - гильза, прорыв газов в картер, расход масла на угар и склонность к задирам. Это достигается организацией жидкостного режима трения в указанном сопряжении и уменьшением минимального зазора между юбкой поршня и гильзой за счет изменения формы профиля образующей поверхности поршня. Форма образующей поверхности поршня выполнена с учетом действующих на поршень сил и моментов и обеспечения благоприятных условий для возникновения гидродинамического режима трения и теплового состояния поршня. Форма образующей поверхности поршня выполнена в виде несимметричной фигуры по оси поршня относительно центра отверстия под поршневой палец, у которой высоты профиля в начале и в конце длины юбки поршня для левой и правой образующей выбраны по определенному соотношению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 02 F 3/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Нэ Н Н4 оН2, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4460219/25-06 (22) 06.06.88 (46) 07.09.90. Бюл. № 33 (71) Челябинский филиал Государственного союзного научно-исследовательского тракторного института (72) А. П. Маслов и В. И. Суркин (53) 621.43-242.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1249183, кл. F 02 F 3/00, 1984. (54) ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания. Изобретение позволяет снизить потери на трение в сопряжении поршень— гильза, прорыв газов в картер, расход масИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при изготовлении поршней двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение надежности путем снижения потерь на трение.

На фиг. 1 показан поршень со стороны отверстия под поршневой палец; на фиг. 2— сечение А-А на фиг. 1.

Поршень содержит головку 1 и юбку 2, в центре которой расположено отверстие

3 под поршневой палец. Противолежащие боковые образующие 4 юбки поршня составляют несимметричную фигуру, у которой высота профиля в верхней и нижней частях юбки для первой и второй образующих выбрана по отношению

„„SU„„1590596 А ) ла на угар и склонность к задирам. Это достигается организацией жидкостного режима трения в указанном сопряжении и уменьшением минимального зазора между юбкой поршня и гильзой за счет изменения формы профиля образующей поверхности поршня. Форма образующей поверхности поршня выполнена с учетбм действующих на поршень сил и моментов и обеспечения благоприятных условий для возникновения гидродинамического режима трения и теплового состояния поршня. Форма образующей поверхности поршня выполнена в виде несимметричной фигуры по оси поршня относительно центра отверстия под поршневой палец, у которой высоты профиля в начале и в конце длины юбки поршня для левой и правой образующей выбраны по определенному соотношению. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. где H i, Н вЂ” высота профиля образующей соответственно в верхней и нижней частях юбки для первой образующей;

Нз,Н4 — высота профиля образующей соответственно в верхней и нижней частях юбки для второй образующей.

Условные кривые 5 сопряжения противолежащих боковых поверхностей юбки поршня проходят в зоне так называемых «холодильников» (срезов на юбке напротив пальцевого отверстия), которые ограничены кривыми 6, и образуют массив боковых образующих юбки поршня, формирующий гладкие выпуклые криволинейные поверхности, выполненные переменными по высоте юбки поршня. Угол 6, ограничивающий этот массив, связан соотношением

1590596

+ 0,02966Х+1), для второй образующей

Формула изобретения

1. Поршень для двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку и юбку с отверстием под поршневой палец, форма которой в проекции на плоскость, перпендикулярную оси отверстия под поршневой палец, образована выпуклой кривой, несимметричной оси поршня относительно центра отверстия под поршневой палец, причем в сечении высота профиля первой образующей юбки в верхней ее части высоты

4О профиля этой образующей в нижней части юбки, отличающийся тем, что, с целью пов ышения надежности путем снижения потерь на трение, форма юбки для первой и второй образующих выбрана по соот45 ношению: Нз)Н )Н,)Нг, где Н и Нг — высота профия образующей, соответственно, в верхней и нижней частях юбки для первой образующей, Нз и Н1 — высота профиля образующей соответственно в верхней и нижней частях юбки для второй об8=0,5839Х+30, где 0 — угол в градусах, охватывающий массив криволинейных образующих боковых поверхностей юбки поршня в плоскости, перпендикулярной оси поршня.

Форма юбки, поршня строится следующим образом.

За основу соответствующих боковых образующих юбки берутся выпуклые криволинейные профили бочкообразного типа с точкой перегиба, не лежащей на середине длины юбки, и выполнены в виде: для первой образующей

y, rH (H, Н,) ) (0,000216Х +

У г=(Нз — (Нз — Н4) — ) (0,0003115Х +

+ 0,04268Х+ 1), где Y,Õ вЂ” координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки поршня;

L — длина юбки поршня

10,6 !О 0(Н <12,7 ° 10 0;

1,33 ° 10 +0(Нг(2,66 10 0;

13,33 10 0<Нз(15,33;. 10 б»

3,0 - 10 D< H (5,33 10 40.

В объемном представлении массив боковых образующих юбки поршня формирует гладкие выпуклые криволинейные поверхности, ограниченные с обоих сторон пальцевого отверстия зонами «холодильников».

Поршень работает следующим образом.

При ходе поршня вниз от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ) на такте «Выпуск» боковая сила прижимает его постоянно одной стороной к стенке гильзы цилиндра. Поскольку несущее гидродинамическое давление смазки в зазоре юбка поршня — гильза цилиндра образуется только на сужающихся навстречу вектору скорости потока смазки участках криволинейного профиля юбки 2 поршня, несущим оказывается участок (в-г), воспринимающий действие боковой силы и отвечающий указанному условию возникновения маслянного клина. Величина гидродинамического давления определяется.отношением зазоров по торцам образованного маслянного слоя. Соотношение зазоров на участке (в-г) такое, что соответствует максимальной несущей способности и большему гидродинамическому давлению слоя смазки.

Таким образом, данный участок поверхности поршня при данных условиях находится в жидкостном режиме трения.

При выходе двигателя на режимы наминальной мощности и максимального крутящего момента или близкие к ним происходит тепловая и силовая деформации образующей поверхности юбки поршня. Силовая деформация на образующую поверхности юбки поршня оказывает значительно меньшее влияние, чем тепловая, поэтому ею можно пренебречь.

Тепловая деформация выражается в том, что кроме общего увеличения диаметра поршня деформируется образующая поверхность высот профиля Н1 и Н4, которые уменьшаются на эту величину деформации.

В этом случае отношение зазоров по торцам образованного смазочного слоя становится таким, что оно соответствует высоким параметрам коэффициентов несущей способности и сопротивления сдвигу в слое смазки, и жидкостный режим трения может быть реализован.

Обеспечение высоких параметров несущей способности слоя смазки на эксплуатационных режимах 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. разующей, причем криволинфуце образующие выполняются в соответствии с соотношениями: для первой образующей

Yi =(H i — (Н i — Hg) + j . (0,000216Х +

+0,02966Х+ 1), для второй образующей т г=(Нз — (Нз — H4) ) - (0,00031 15Хг-1+ 0,04268Х+. I ) 1590596

ЛеЫ сп енм гильзы П Юая стенка тяьзы

gunue0pc цыачдра

Рыг.1

10 6 10 — D(H (12 7 10 — D;

1,33 10=- 0(Н (2,66 10 D;

13,33 10 D(H)(<15,33.10 D;

3,0 10 0(Н4(5,33-10 D, У, Х вЂ” координаты высоты и длины профиля боковой образующей юбки поршня;

D u L — диаметр и длина юбки поршня соответственно.

2. Поршень по п. 1, отличающийся тем, что в плоскости, перпендикулярной оси поршня, боковые образующие юбки составляют массив, ограниченный углом 8, изменяющимся по высоте юбки в соответствии с соотношением 8=0,5839Õ+30 .

1590596

Составитель А. Гладких

Редактор Л. Зайцева Техред А. Кравчук Корректор И. Муска

Заказ 26!9 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат <Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !01