Уплотнение головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания

 

Союз Советскнк . Социалистических

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6! ) Дополнительное к авт. сеид-ву—

> (22)Заящ ено 130680 (21) 2939913/25-06 (5l)N. Кл, F 02 F 11/00

F 16 J 15/06 с присоединением заявки М— . (23) Прнорнтет—

Гоеудареианай квинтет

СССР (53) УДК 621.43-224-762 (088.8 ) Опубликовано 150582. Бюллетень Рй 18

Дата опубликования описания 150582 ио деаеи изобретений и открытий

В Е Степанов

/ р . . / с

Институт проблем надежности и долговесщости. машин

АН Белорусской ССР

t (72) Автор изобретения (71) Заявитель (54) УПЛОТНЕНИЕ ГОЛОВКИ ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к двигателям

i внутреннего сгорания.

Известны уплотнения головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащие асбестовую прокладку, ар- 5 мированную металлическими элементами и снабженную стальной окантовкой.

Прокладка установлена в кольцевую канавку, выполненную в гильзе цилиндра по внутреннему диаметру, причем боковая стенка канавки выполнена цилиндрической, т.е. расположена перпендикулярно к поверхностям,. уплотняемым прокладкой. При сравнительно небольших давлениях сгорания и умеренных усилиях затяжки крепежных элементов уплотнение обеспечивает удовлетворительную герметичность рабочей полости при необходимой долго20 вечности $1).

Однако при росте рабочих давлений, обусловливаются повышенные удельные. давления на материал прокладки и оканЯ

I товки,. Кроме того, на ее надежность и долговечность отрицательно сказываются особенности выполнения окантовки у кольцевой канавки, так как внутри канавки давление полотна прокладки на окантовку отсутствует, а у внешнего,ее края нарастает скачкообразно до максимальной величины.

Это вызывает высокие локальные напряжения в окантовке при работе двигателя и, как следствие, обусловливает снижение надежности узла уплотнения.

Цель изобретения — повышение надежности уплотнения головки цилиндра.

Указанная цель достигается эа,счет изменения формы выполнения кольцевой канавки путем уменьшения напряжений, возникающих в окантовке. Для этого дно канавки выполнено наклонным с углом наклона

3- = „14"

928056

20

30

Изгибающие напряжения в окантовке

Известное уплотнение

Предлагаемое из к,мПа/мм

5 J 10 а,мм

289 139

310 161

394 203

427

112 129

131 114

114 102

1,5

360

236

2,4 где К вЂ” скорость нарастания давления по прокладке вдоль наклонной части;

С - отношение жесткости участка . прокладки к его площади, а максимальная глубина канавки составляет 0„850,96 толщины прокладки в зоне вне окантовки.

Величина k= 20-90 мПаlмм(1 мПа =

10 Н/и ), а коэффициент С имеет

4 2 размерность мПа/мм и представляет собой отношение жесткости участка эластичного полотна. прокладки при сжатии к площади этого участка.

На фиг. 1 показан узел уплотнения перед затяжкой шпилек, где 8 — толщина прокладки по окантовке, с толщина асбестовой прокладки вне окантовки, 0 — толщина прокладки под окантовкой; на фиг. 2 - узел уплотнения в собранном виде.

Уплотнение 1 головки 2 цилиндра двигателя внутреннего сгорания содержит асбестовую прокладку 3, армированную металлическими элементами 4 и снабженную стальной окантовкой 5, а также кольцевую канавку 6, выполненную в гильзе цилиндра 7 по внутреннему ее диаметру d. Дно 8 канавки

6 выполнено наклонным с углом наклона a(= Ol"c4g —, а максимальная глуК бина h канавки 6 составляет 0,85-0,95 толщины прокладки в зоне вне окантовки 5,. причем глубина канавки измеряется на диаметре d, соответствующим диаметру отверстия для камеры сгорания (от уровня поверхности блока цилиндра, как это показано на фиг. 1 и

2). Предельная же глубина кольцевой канавки равна 0,3-0,7 соответствующей толщины прокладки 3.

Функционирует узел уплотнения следующим образом.

Асбестовая прокладка 3 с металлическими элементами, установленная в, узел уплотнения 1 между головкой 2 и гильзой цилиндра 7 двигателя, при затяжке крепежных элементов (не показаны). подвергается деформации, включая стальную окантовку 5 и собственно прокладку 3. При этом вне поверхности окантовки 5 величина деформации составляет, как видно из фиг, l и 2, о,05-0,15 толщины Е прокладки. При заданных соотношениях размеров и углах наклона дна 8 канавки 6 давление кромки прокладки 3 (на диаметре 4., фиг. 2) на окантовку 5 равно нулю, а вдоль скоса канавки 6 это давление плавно возрастает. В результате в окантовке 5 напряжения остаются на сравнительно низком уровне, это способствует повышению надежности узла уплотнения в целом.

В таблице приведены расчетные изгибающие напряжения в окантовке (в пМа) при различных значениях скорости нарастания давления вдоль прокладки К и толщины прокладки О (фиг.1).

Там же приведены аналогичные данные, характеризующие известное техническое решение Г1).

Расчет проведен при следующих исходных данных, характерных для современных двигателей: давление газов в камере сгорания 8 мПа; перемещение головки относительно цилиндра

f = 0,008 мм; толщина листа окантовки t = 0,2 мм, давление эластичного полотна известного соединения

g = 150 мПа.

145 195 343

139 161 267

108 110 150

5 92

Диапазон изменения толщины эластичного полотна под окантовкой С1 (Фиг.1) выбран в пределах от 1,1 до 2,4 мм, что соответствует применяемым толщинам прокладок на практике.

Как следует из таблицы, в предлагаемом узле напряжения при К = 2090 мПа/мм более, чем в 2 раза ниже напряжений в известном соединении.

Для примера укажем, что коэффициент С для эластичного полотна, содержащего асбест и металлическую арматуру, при 0 = 1,5 мм равен 230 мПа/мм.

Тогда угол с4 для предлагаемого узла равен

g=arctj — = ave(,g = к 20 + 90 с 230

= 0,087 - 0,391 рад. = 5 - 21

Результаты расчетов совпадают с аналогичными данными, полученными более точными методами.

Таким образом, предлагаемое уплотнение обладает более высокой надежностью.

8056

Формула изобретения

Уплотнение головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащее асбестовую прокладку, армированную металлическими элементами и снабженную стальной окантовкой, и кольцевую канавку, выполненную в гильзе цилиндра по внутреннему диаметру, 1о о т л и ч à ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности путем уменьшения напряжений в окантовке, дно канавки выпслнено наклонным с углом наклона

15 Ы= а .сМ вЂ”, К где К вЂ” скорость нарастания давления по прокладке вдоль наклонной частй;

C — отношение жесткости участка прокладки к его площади, а максимальная глубина канавки составляет

0,85-0,95 толщины прокладки, Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ И 1004862, кл. 46С1,7, опублик. 1958.

928056 и7.2

Составитель В. Ткаченко

Редактор С. Запесочный Техред 3. фанта

Корректор И. Шароши

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3201/46 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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