SU1687830A1 - Поршень двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к двигателест- роению и позвол ет снизить материалоемкость поршн  двигател  внутреннего сгорани  и увеличить работоспособность. Головка поршн  выполнена из жаропрочного легкого сплава и имеет в нижней части проушины со скругленной вершиной, с пз- зом дл  установки шатуна и отверсти ми под поршневой палец. Юбка поршн  выполнена из ферросплава или металлокерамики, толщина стенок юбки уменьшаетс  по мере удалени  от головки поршн . 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к двигателест- роению.

Цель изобретени  - снижение материалоемкости и увеличение работоспособно- сти.

На фиг. 1 показан поршень, разрез вдоль оси поршневого пальца; на фиг.2 - то же. разрез поперек оси поршневого пальца.

Поршень содержит головку 1 с отверстием под поршневой палец, на котором установлен шатун, и соединенную с головкой юбку 2 с канавками дл  компрессионных и маслосъемных колец 3. При этом головка выполнена из легкого сплава или из жаропрочного сплава на титановой основе. Юбка изготовлена из ферросплава или металлокерамики .

Ось отверстий под поршневой палец проходит через приведенный центр масс поршн .

Поршень двигател  внутреннего сгорани  работает следующим образом.

При работе двигател  давление газов в цилиндре воспринимаетс  головкой 1 и через палец передаетс  шатуну. При этом материал головки работает в более благопри тных услови х - чистое сжатие.

Юбка 2 уплотн ет поршень в цилиндре двигател  и направл ет его движение, при этом в юбке отсутствуют напр жени  от си лы давлени  газов на головку поршн , что значительно уменьшает ее деформацию и позвол ет уменьшить зазор между юбкой и цилиндром двигател .

Конструкци  головки исключает возможность прогара. Предлагаема  конфигураци  выступа с пазом дл  установки шатуна обеспечивает весьма благопри тное распределение нагрузок в совокупности с высокой прочностью. Предлагаемое убывание толщины юбки по мере удалени  от головки поршн  позвол ет получить легкую, прочную конструкцию, благодар  отсутствию внутренних ребер нет концентраторов напр жений, чем достигаетс  высока  надежность . Уменьшением веса поршн  достигаютс  высока  жесткость и прочность конструкции. Меньший по сравнению с традиционным зазором цилиндр-поршень облегчает услови  работы поршневых колец,

(/

С

о

XI

00

со

о

уменьшает угар масла, шумы двигател , увеличивает межремонтный пробег. Благодар р.,Лчв 1 I г I тому, что взе поверхности юбки тела враще- J ч- ни , удешевл етс  технологи  ремонта пор- , ({ ff-« U))) - шн . 5 ч

Координаты центра направл ющей ок-....с ИТЫТ,

ружности цилиндрических поверхностей врт-Ш -х т

плоскости XY наход тс  по зависимост м 2

а активна  площадь поперечного сечени  Хо ±(0,5IB + R),Ю юбки

0) Y° lun R6 3(у) (-|-)(у)5о

где радиус окружности определ етс  по за- пр ( у ) - So ,

висимости15

где поправка 30 учитывает снижение несу (asdn + Re)2 чщей способности юбки вследствие нагрева.

R ооТПТГ-ис +о, -0,5(1В ).Тогда условие равнопоочности юбки

2В7Г1-|И 4-|6 ° 51В2 о.5 16).Тогда условие равнопрочности юбки

О имеет вид

9П

а внутренн   поверхность юбки выполнена иг ,. . ,

в виде поверхности вращени  с убывающей ма«с Р Tl 7

по мере удалени  от головки толщинойG „ tconst

стенок по зависимости« Р(ч (

,. откуда получают линейное интегральное

х( 0 r iv |eT 5 Y-t.уравнение Вольтерра 2-го рода относител ь но неизвестной функции Р(у), полага , что

Зависимости (1) наход тс  из геометри- напр жени  Оу равны допускаемым Оу ческих равенств, а формула (2) получена из

уравнени 30 р(,.- of ). f 1

. Htf Г

cos о.

Пусть So - линейна  функци  у

где Н 0,5dn + R&;

cosa cos(-y)coS(/5-(90°-))35So(y)Ky + b,

sin 2/3 2 sin/ cos/3 2 tg/3 cos2/3 к и Ь - посто нные коэффициенты, и тогда

2 tgPрешение Р(у) можно представить в виде

tg2 + 140Р(у) ,

где

где А, В и С - посто нные величины.

НПодставл   решение Р(у) и зависимость

19Р В - 6 5 f I в исходное интегральное уравнение,

45 легко наход т св зь между А, В, С и К, b

Таким образом, подставл   формулы дл 

т.дД cos/J и Н в уравнение дл  R, получаютК тгВС; ед В + -; зависимость (2). Уравнение (3) дл  внутрен-  ней поверхности юбки поршн  определ етс  из услови  равнопрочности всех 0 Q - а акс/з поперечных сечений юбхи при действии #у инерционных нагрузок в процессе работы

двигател . Соответствующее раст гиваю-Зависимость дл  кривой внутренней пощее напр жение, действующее в произ- верхности юбки наход т из равенства

вольном поперечном сечении юбки Y, равно 5 моче Р

р,( ™ -в,.

Оу- s(y) ,откуда .,

где инерционна  нагрузка(Ы- -(KC + b) .

Если у 0, то х(0) Ою/2 тогда из зависимо сти х(у) наход т коэффициент b

„-(

Dib

)

Окончательно уравнение дл  внутренней поверхности юбки поршн  принимает вид

4iJfi lVT ci cT;i

R

(СЕН,, РГ Y MI ч и п

(, f I

2И2 I i

а внутренн   riOMf (1хио ujh и -и ч м в виде поверхности врчщени  I м ч1ощгч1 по мере уда лени гт олг вки 1илщи f гн н ки по зависимости

(еХ

Claims (1)

1. где коэффициент К характеризует интенсивность изменени  толщины юбки Формула изобретени  Поршень двигател  внутреннего сгорани , содержащий головку с пазом дл  верх ней головки шатуна, юбку с канавк ми дл  компрессионных и маслосъемных колец, причем в головке выполнены отверсти  под поршневой палец а нижн   часть головки выполнена с бобышками в виде проушин отличающийс  тем, что с целью снижени  материалоемкости и увеличени  работоспособности, бобышки выполнены монотонно убывающей толщины в направлении к нижнему срезу юбки а координаты центра окружности описывающей в плоскости , параллельной оси поршневого пальца наружную поверхность бобышек, наход тс  по зависимост м

   Хо Yo

   ± (О 5IB + R),

   1цп R6

   где радиус окружности определ етс  по зависимости

   .П Ч

   где pa;aiv- зчкру1 ЛРНИЯ i /нов hob, i

   шек

   1б - иирмнэ i rid т

   ID - МШ ИМТЛ,.( м i р,,)

   косыми повер и( гнiynf.

   1цп pdCCTO44 l 01 М I ll I

   до осп отверсти  д nufijH- nro d и  

   dp, диаметрmnepLu- ш ч , и, i ,i,tr пальца

   В - ДЛИНа 1LI Ц.(

   ско 1 поверхногт - oi TI г г °

   to пальца с боле | i и л i D наружный ,4 V стр и гюри i ч

   Ою ВНу (ПСИН 1 H Oi i lr 6l I и г

   на нижгнсм срj e

   Эм.. L П. 11ЧЯ i г НПО И

   рение nopiijh i p i MI j реннего сгорани 

   р- ПЛОТНОСТ1 Иг ПИ I , i

   Оу допугк-1Р Г ьчпр  у жени  материала -оПки

   е основание Нгтгурэльн 1

   К- КОЭффИЦР ОН Mil Т II ,11

   тенсивность изменени  олщиь -F

   Фиг. /