SU1707363A1 - Connecting rod and piston assembly - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к узлам двигателей и компрессоров . Цель изобретени  - снижение металлоемкости и упрощение конструкции. Узел содержит шатун 3 с голопкой (Г) 2 и поршень 1. выполненный в виде кольца с наружной цилиндрической и внутренней сферической поверхност ми. Г 2 имеет форму сферы, усеченной двум  плоскост ми. На внутренней поверхности поршн  1 выполнены пазы 6, рассто ние между их диаметрально расположенными стенками не меньше диаметра сферы Г 2, а ширина их - не меньше ее высоты. 2 з.п.ф-лы. 2 ил.The invention relates to mechanical engineering, in particular to engine and compressor assemblies. The purpose of the invention is to reduce metal consumption and simplify the design. The assembly contains a connecting rod 3 with a holopk (G) 2 and a piston 1. made in the form of a ring with an outer cylindrical and inner spherical surface. G 2 has the shape of a sphere truncated by two planes. The grooves 6 are made on the inner surface of the piston 1, the distance between their diametrically located walls is not less than the diameter of the sphere G 2, and their width is not less than its height. 2 hp ff. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению , а именно к шатунно-поршневым узлам двигателей или компрессоров.The invention relates to mechanical engineering, namely to the connecting rod-piston units of engines or compressors.

Известен шатунно-поршневой узел двигател  внутреннего сгорани  (ДВС), включающий составной поршень, состо щий из головки и тронка, и шатун, жестко соединенный с поршнем (Орлин А.С. и др. Конструкци  и расчет поршневых и комбинированных двигателей, М.: Машиностроение, 1972, с.258, фиг.145).Known connecting rod-piston engine internal combustion engine (ICE), which includes a composite piston consisting of a head and throne, and a rod rigidly connected to the piston (Orlin AS and others. Design and calculation of piston and combined engines, M .: Engineering, 1972, p.258, Fig.145).

Однако указанный поршень имеет сложное конструктивное исполнение, большую массу и не может использоватьс  в дизельных двигател х.However, this piston has a complex design, a large mass and cannot be used in diesel engines.

Известно устройство с переменным обжигом , содержащее поршень, жестко соединенный с шатуном, со сферической боковой поверхностью, скольз щей в цилиндре. (За вка ЕЦВ № 0212343, МКИ F 16 J 1/10, 1987.)A variable firing device is known, comprising a piston rigidly connected to a connecting rod, with a spherical side surface sliding in a cylinder. (Appl. ECV No 0212343, MKI F 16 J 1/10, 1987.)

Недостатком этой конструкции  вл етс  линейный контакт поверхностей поршн The disadvantage of this design is the linear contact of the surfaces of the piston.

и цилиндра, что предопредел ет высокие удельные давлени  в зоне контакта от дей стви  нормальных сил, интенсивный износ сопр гаемых поверхностей, заклинивание поршн  при попадании нагара между цилиндром и сферой, привод щие к низкой надежности и малому сроку службы устройства .Известен шатунно-поршнегзой узел ДВС. включающий составной поршень, состо щий из головки и тронка, и шатун с головкой, расположенной в поршне с образованием шарового шарнира (Патент США NM433616, МКИ F 16 J 1/14, 1984)and a cylinder, which predetermines high specific pressures in the contact zone from normal forces, intense wear of the mating surfaces, piston seizure when a carbon between the cylinder and the sphere enters, leading to low reliability and short service life of the device. Known connecting rod and piston rod ICE. including a composite piston consisting of a head and a tronka and a connecting rod with a head located in the piston to form a ball joint (US Patent NM433616, MKI F 16 J 1/14, 1984)

Указанное изобретение  вл етс  наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и вз т в качестве прототипа.This invention is closest to that proposed by the technical nature and is taken as a prototype.

Недостатком этой конструкции  вл етс  наличие головки поршн , расположенной выше сферического элемента и соединенной с тронком, что увеличивает габариты поршн  по высоте и его массу.The disadvantage of this design is the presence of a piston head located above the spherical element and connected to the throne, which increases the height of the piston and its mass.

оabout

ыs

СОWITH

о соabout with

Целью изобретени   вл етс  снижение металлоемкости и упрощение конструкции шатунно-поршневого узла,The aim of the invention is to reduce the metal and simplify the design of the connecting rod-piston assembly

Достигаетс  это тем, что в шатунно-пор- шневом узле, содержащем шатун с головкой, расположенной в поршне с образованием шарового шарнира, поршень выполнен в виде кольца с наружной цилиндрической и внутренней сферической поверхност ми, а головка шатуна имеет форму сферы, усеченной двум  параллельными и плоскост ми, перпендикул рными оси шатуна, и жестко соединена с последним. На внутренней поверхности поршн  со стороны шатуна выполнены пазы, расположенные симметрично относительно продольной оси и параллельно ей, примем рассто ние между диаметрально расположенными стенками не меньше диаметра сферы головки, а их ширина - не меньше высоты последней,This is achieved by the fact that in a connecting rod-piston unit containing a connecting rod with a head located in the piston to form a ball joint, the piston is made in the form of a ring with an outer cylindrical and internal spherical surface, and the head of the connecting rod has the shape of a sphere truncated by two parallel and planes perpendicular to the axis of the connecting rod, and rigidly connected to the latter. On the inner surface of the piston, from the side of the connecting rod, there are grooves located symmetrically relative to the longitudinal axis and parallel to it, let us take the distance between diametrically located walls not less than the diameter of the head sphere, and their width is not less than the height of the latter

На фиг.1 представлен предлагаемый шатунно-поршневойузел, разрез; на фиг.2 - то же, вид снизу.Figure 1 presents the proposed connecting rod-piston, section; figure 2 - the same, bottom view.

Шатунно-поршневой узел содержит поршень 1, головку шатуна 2, стержень шатуна 3, жестко соединенный с головкой 2 болтами 4, поршень 1 содержит поршневые кольца 5 и пазы 6, головка 2 - уплотнитель- ное кольцо 7 и штифты 8, стержень шатуна 3- масл ный канал 9 дл  охлаждений поршн .The connecting rod-piston assembly contains piston 1, connecting rod head 2, connecting rod rod 3 rigidly connected to head 2 with bolts 4, piston 1 contains piston rings 5 and grooves 6, head 2 - sealing ring 7 and pins 8, rod connecting rod 3- oil channel 9 for piston cooling.

Сборка узла осуществл етс  следующим образом. Головка шатуна 2 с уплотни тельным кольцом 7 устанавливаетс  в . повернутом положении в пазы б поршн  1 и подвигаетс  в этом положении внутрь поршн  1 до совпадени  осей сферических поверхностей и затем поворачиваетс  в рабочее положение. В головку 2 запрессовываютс  фиксирующие штифты 8 и при помощи болтов 4 она соедин етс  со стержнем шатуна 3. Работа предлагаемого шатунно- поршневого узла аналогична работе известных конструкций. Причем рабочие газы воздействуют в основном на открытую верхнюю часть головки шатуна, что позвол ет уменьшить нагрузку в шарнире,The assembly of the assembly is carried out as follows. The head of the connecting rod 2 with the sealing ring 7 is installed in the. the rotated position into the grooves b of the piston 1 and moves in this position inside the piston 1 until the axes of the spherical surfaces coincide and then rotates into the working position. In the head 2, the fixing pins 8 are pressed in and with the help of bolts 4 it is connected to the rod of the connecting rod 3. The operation of the proposed connecting rod-piston unit is similar to the work of the known structures. Moreover, the working gases act mainly on the open upper part of the connecting rod head, which reduces the load in the hinge,

Экономический эффект от использовани  предлагаемого узла заключаетс  вThe economic effect of using the proposed node is

уменьшении металлоемкости и упрощении конструкции за счет исключени  соединени  шатуна и поршн  через поршневой палец , а также в увеличении долговечности двигател  за счет уменьшени  нагрузки вreducing metal consumption and simplifying the design by eliminating the connecting rod and piston through the piston pin, as well as increasing engine durability by reducing the load in

шарнире от газовых и инерционных сил.hinge from gas and inertial forces.

По сравнению с прототипом и с общеприн тыми конструкци ми (с поршневым пальцем) предлагаема  конструкци  позвол ет уменьшить массу возвратно-поступательно движущихс  деталей в 2...3 раза, в 1,5...2 раза уменьшаютс  габариты поршн  по высоте. При тех же габаритах шатунно- поршневого узла увеличиваетс  длина шатуна на 10...15%, что позвол ет уменьшитьCompared with the prototype and with conventional structures (with a piston pin), the proposed design allows reducing the mass of reciprocating moving parts by 2 ... 3 times, by 1.5 ... 2 times reducing the size of the piston in height. With the same dimensions of the connecting rod-piston assembly, the length of the connecting rod increases by 10 ... 15%, which allows reducing

боковые усили  и интенсивность соударени  поршн  и втулки при перекладке поршн  а монтажном зазоре,lateral forces and intensity of the collision of the piston and sleeve when the piston is put over the mounting gap,

Claims (2)

1. Шатунно-поршневой узел, содержащий шатун с головкой, расположенной в поршне с образованием шарового шарнира. отличающийс  тем. что, с целью снижени  металлоемкости и упрощени 1. A connecting rod and piston assembly containing a connecting rod with a head located in the piston to form a ball joint. different in that. which, in order to reduce metal consumption and simplify конструкции, поршень выполнен в виде кольца с наружной цилиндрической и внутренней сферической поверхност ми, а головка шатуна имеет форму сферы, усеченной двум  параллельными плоскост ми, перпендикул рными оси шатуна, и жестко соединена с последним,the construction, the piston is made in the form of a ring with external cylindrical and internal spherical surfaces, and the connecting rod head has the shape of a sphere truncated by two parallel planes perpendicular to the axis of the connecting rod, and is rigidly connected to the latter, 2. Узел по п. 1,отличающийс  тем, что на внутренней поверхности поршн  со стороны шатуна выполнены пазы, расположенные симметрично относительно про дольной оси и п.араллельно ей. причем рассто ние между диаметрально расположенными стенками пчзов не меньше диаметра сферы головки, а их ширина - не меньше2. An assembly according to claim 1, characterized in that grooves are made on the inner surface of the piston on the side of the connecting rod, which are located symmetrically with respect to the longitudinal axis and parallel to it. moreover, the distance between diametrically located walls of bees is not less than the diameter of the head sphere, and their width is not less than высоты последней,the height of the last 5 55 5 Фиг. 1FIG. one kk 66