Поршневое кольцо

 

Использование: в автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении. Сущность изобретения: поршневое кольцо выполнено с разъемом и переменной радиальной жесткостью. На наружной поверхности поршневого кольца выполняют упрочняющий слой с переменной по периметру толщиной. Толщина наружного слоя имеет максимальное значение со стороны разъема, а минимальное - с противоположной стороны. Предложена математическая зависимость для определения толщины наружного упрочняющего слоя. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к двигателестроению автомобильного тракторного и сельскохозяйственного машиностроения и касается конструкции поршневого кольца.

Известны конструкции поршневых колец (1), имеющих упрочненную наружную поверхность, образованную твердым тонкослойным покрытием. Твердое покрытие обычно получают путем электрохимического нанесения хрома или молибдена.

Основными недостатками таких колец являются: сложность изготовления и недостаточная надежность работы, обусловленная наличием градиента свойств на границе перехода "покрытие-основной слой".

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является выбранное в качестве прототипа поршневое кольцо (2), выполненное с переменной по периметру жесткостью, обеспечивающей заданную эпюру радиальных давлений, и содержащее наружный упрочненный слой. Для обеспечения переменной жесткости на внутренней поверхности кольца выполнены выступы с постоянной радиальной толщиной, равной максимальной радиальной толщине кольца, а впадины между выступами выполнены равновеликими с постоянным сечением в пределах одной впадины.

Данная конструкция поршневого кольца обеспечивает заданную эпюру радиальных давлений и при этом имеет постоянную по периметру кольца площадь контакта с гильзой цилиндра.

К недостаткам этой конструкции относятся: высокая трудоемкость механической обработки кольца и уменьшение площади контакта кольца с плоскими стенками канавок поршня, вызванное наличием впадин на внутренней части кольца, которое проводит к снижению надежности работы узлы "кольцо-поршень". В зависимости от материалов этой пары возможны случаи разрушения выступов кольца (например, в случае применения стального или чугунного поршня) либо разрушения кольцевой канавки, особенно в случае алюминиевого поршня.

Техническим эффектом является снижение трудоемкости изготовления и повышение надежности работы кольца.

На фиг. 1 дан общий вид поршневого кольца с упрочненным поверхностным слоем, в сжатом состоянии; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Поршневое кольцо состоит из тела кольца и упрочненного поверхностного слоя 2, выполненного с переменной по периметру толщиной δ , который имеет максимальную толщину δ_max со стороны замка (фиг.1), а минимальную - с противоположной стороны. Текущее значение толщины упрочненного слоя между δ_min и δ_max изменяется по закону δ= где δ_min - минимальное значение толщины упрочненного поверхностного слоя 0,05 мм; α - задаваемый коэффициент увеличения радиального давления у концов кольца по сравнению с давлением в районе спинки равно 1,4-2,86; ϕ - текущий угол (с учетом содержания с 4,5).

Создание необходимой формы эпюры распределения удельных контактных давлений за счет формирования упрочненного поверхностного слоя переменной толщины обеспечивает минимальные трудозатраты при изготовлении поршневых колец. Высокая адгезионная связь упрочненного поверхностного слоя с матрицей, отсутствие резкого градиента свойств, а также отсутствие на кольцо выступов и впадин обеспечивают надежную работу кольца в условиях знакопеременных тепловых и осевых нагрузок.

Формула изобретения

1. ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО, выполненное с разъемом и переменной радиальной жесткостью, обеспечивающей заданную эпюру радиальных давлений, отличающееся тем, что на наружной поверхности поршневого кольца выполняют упрочняющий слой с переменной по периметру толщиной.

2. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что толщина наружного слоя имеет максимальное значение со стороны разъема, а минимальное - с противоположной стороны.

3. Кольцо по п.2, отличающееся тем, что толщину δ наружного слоя по периметру поршневого кольца определяют по зависимости δ=, где δ_min - минимальное значение толщины упрочненного поверхностного слоя; α - задаваемый коэффициент увеличения радиального давления у концов поршневого кольца по сравнению с давлением в противоположном районе; ϕ - текущий угол.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2