Поршень двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 РЗ/00 Вь"ЫЙЮьЛ. ЙЛ., 51 БЛЯ: К АВТ нст УТРЕНН Изобресени ю.Цель изоем кости к двигателес ие отно цилин реэ и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛГО СГОРАНИЯ ретения - снижение материаувеличение работоспособноНа 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 для компрессионных и маслосъемных колец 3. При этом головка выполнена иэ 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 поршня.Поршень двигателя внутреннего сгорания работае следующим образом.При работе двигателя давление газов вдре воспринимается головкой 1 и чеален передается шатуну. При этом мапв.Мои 1687830 А 1(57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет снизить материалоемкость поршня двигателя внутреннего сгорания и увеличить работоспособность. Головка поршня выполнена из жаропрочного легкого сплава и имеет в нижней части проушины со скругленной вершиной, с пазом для установки шатуна и отверстиями под поршневой палец. Юбка поршня выполнена из ферросплава или металлокерамики, толщина стенок юбки уменьшается по мере удаления от головки поршня. 2 ил,териал головки работает в более благоприятных условиях - чистое сжатие,Юбка 2 уплотняет поршень в цилиндре двигателя и направляет его движение, при этом в юбке отсутствуют напряжения от силы давления газов на головку поршня, что значительно уменьшает ее деформацию и позволяет уменьшить зазор между юбкой и цилиндром двигателя.Конструкция головки исключает воэможность прогара, Предлагаемая конфигурация выступа с пазом для установки шатуна обеспечивает весьма благоприятное распределение нагрузок в совокупности с высокой прочностью. Предлагаемое убывание толщины юбки по мере удаления от головки поршня позволяет получить легкую, прочную конструкцию, благодаря отсутствию внутренних ребер нет концентраторов напряжений, чем достигается высокая надежность, Уменьшением веса поршня достигаются высокая жесткость и прочность конструкции. Меньший по сравнению с традиционным зазором цилиндр-поршень облегчает условия работы поршневых колец,1687830 а активная площадь поперечного сечения1 О юбки Хо = (О,5 в+ В),Уо= цп-йб,где радиус окружности определяется по зэВИСИМОСТИ 15верхности юбки находят из оэвенства55 Омо. Р(у 1= - ксь 1 е -кс)4 У1 пу) 5(у) уменьшает угар масла, шумы двигателя, увеличивает межремонтный пробег, Благодаря тому, что юе поверхностиобки тела вращения, удешевляется технология ремонта поршня,Координаты центра направляющей окружности цилиндрических поверхностей В плоскости ХУ находятся по зависимОстям й) + 0,5В 2 - 0,5 ( в - б ) ,0,54 п + гб )2 В 2 в + б(2)а Внутренняя поверхность юбки выполненаВ Виде поверхности вращениЯ с убывающейпо мере удаления от головки толщинойстенок по зависимости а Р ам Ру 1)п л( и ф 3. ы 3 аксР( в 1 ) Зависимости (1находятся из геометрических равенств, а форм,лэ (2) получена из уравненияНсов а Щ Н В 2 - О,5(в б)Таким образом, подставляя формулы для Щр, сов,В и Н в уравнение для Й, получают зависимость (2), Уравнение (3) для внутренней поверхности юбки поршня Определяется из условия равнопрочности всех поперечных сечений юбки при действии инерционных нагрузок в процессе работы дВигэтеля. Соответствующее рэстягивающее напряжение, действующее В произвольном поперечном сечении юбки У, равно где инерционная нагрузка Р(1 а,ох (И= а, рР, Р(тД:Я - х-, ГДЕ ПОПРаВКа Яо УЧИтЫВавт СНИЖЕНИЕ НЕСУ- щей способности юбки вследствие нагрева.Тогда условие равнопрочности юбки имеет вид откуда получают линейное интегральное уравнение Вольтерра 2-го рода относительно неизвестной функции Р(у), полагая, что напряжения с равны допускаемым сгу)к 0Пусть Зо - линейная функция у К и Ь - постоянные коэффициенты, и тогдарешение Р(у) можно представить в виде где А, В и С - постоянные величины.Подставляя решение Р(у) и зависимостьЗо(у) В ИСХОДНОЕ ИНТЕГраЛЬНОЕ ураВНЕНИЕ,легко находят связь между А, В, С и К, Ь К=кВС; е = В+ - ; А в7 гЗависимость для кривой внутренней по1687830 10 Хо = +(0,5 в+ Я),УО =цп - Йб,Если у = О, то х(0) = Ок/2, тогда из зависимости х(у) находят коэффициент Ьг ОгЬ =-(,Окончательно уравнение для внутренней поверхности юбки поршня принимает вид щ 4:Д+ - ,%".-с"-)люс Р фи. Р- св -ф-р 1 "з . ( сбЗ где коэффициент К характеризует интенсивность изменения толщины юбки.Формула изобретения Поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку с пазом для верхней головки шатуна, юбку с канавками для компрессионных и маслосъемных колец, причем в головке выполнены отверстия под поршневой палец, а нижняя часть головки , выполнена с бобышками в виде проушин, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения материалоемкости и увеличения 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, находятся по зависимостям где радиус окружности определяется по зависимости В =- -- - - +О,Эвг О,5 в - (Ь 13,(ОЛс(п + яо)22 Б 2 (в + (б а внутренняя поверхность юбки выполненав виде поверхности вращения с убывающейпо мере удаления ст головки толщиной стенки по зависимости,Л Лиас Л- Ви.,С 1- ";,. Ргде Рб - радиус закругления выступов бобы 15 шек,ь - ширина шатунного паза;(в - минимальное расстояние между боковыми поверхностями выступов;(цл - расстояние ат нижнего среза абки20 до оси отверстия для поршневого пальца;дл - диаметр отверстия для поршневогопальца;Вг - длина образующей цилиндрической поверхности отверстия для поршневого пальца с более нагруженной стороны:О - наружный диаметр юбки поршня,Ою - внутренний диаметр юбки поршняна нижнем срезе;авкв - максимальное прадаль;,ае ус:арение поршня при раоате двигателя вн,треннего сгорания;р - плотность материала юбки;(пу) - допускаемое напряжение растяжения материала юбки;е - основание натуральных (агарифмав;К - коэффициент, характеризующий ин -тенсивность изменения толщины юбки,1687830 Составитель А,ГладкихТехред М.Моргентал Редактор Л.Павлова Корректор А.Осауленко изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 3689 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5