Единый поршневой узел двигателя внутреннего сгорания

(19 5/00. 51)5 Р 3 4 1"-У 0 Е И ЗС) Б РЕТЕИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС КОМ тво СССР М 1451313,роению, вых узла евой узел, включающий ой канавке поршня два а разной радиальной елем для нижнего элем сепаратором, размеИзвестен поршн размещенные в одн кольцевых элемент толщины с расширит мента и гребенчаты щенным между ними ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Одесский конструкторско-технологический институт по поршневым кольцам (72) А,И.Флаксин(54) ЕДИНЫЙ ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Использование; конструкции поршневых узлов ДВС, Сущность изобретения: единый поршневой узел состоит из однодетального разрезного обода, установленного в кольцевой проточке поршня. Обод выполнен методом проката и гибки стальной полосы и имеет верхние и нижний рабочие выступы и соединяющую их перемычку с торцовыми полками. Расстояние между выступами соответствует величине необходимого осевого рассредоточения двухколечного поршневогоо комплекта, принятого в двигателестроении. Верхний выступ обода имеет, например, бочкообразную форму рабочей поверхности и выполняет компрессионные фунзобретение относится к двигателест а именно к конструкциям поршне кции, Нижний выступ выполнен в виде скребкового элемента, выполняющего как компрессионные, так и маслосьемные функции. Торцовые полки отогнуты радиально внутри в плоскости, перпендикулярной перемычке, и предназначены для придания ободу общей упругости осевой остойчивости и торцового уплотнения. Перемычка предназначена для осевого рассредоточения рабочих выступов с торцовыми полками и частичного отвода через масляную пленку теплв от поршня на стенку цилиндра, На перемычке над нижним рабочим выступом по всему периметру через равные интервалы методом надрезки выполнены радиальные упругие отгибы, конечные участки которых эквидистантны проточке на порш.не. Упругие радиальные отгибы выполняют функцию радиального расширителя и предназначены для создания требуемой упругости маслосъемного выступа. Проточка поршня имеет на дне две радиальные канавки для установки в них торцовых полок обода, фиксирующих его положение на поршне., Для обеспечения установки обода на поршень и предотвращения прорыва газов и масла на нем выполнен косой замок, 2 ил.4 При этом верхний кольцевой элемент, благодаря. тому, что внутренняя часть радиальной толщины сепаратора выполнена сплошной, выполняет как компрессионные, так и маслосьемн ые фун кции.Недостатками такой конструкции является то, что известный поршневой узел двух- функционального назначения не исключает необходимость иметь на поршне еще одно - два компрессионных кольца, что ведет к уве 1778345личению трения, и соответственно, повышению удельного расхода топлива,Многоэлементность поршневого узлаувеличивает его технологическую сложность и затрудняет его установку на поршне,Частично этих недостатков лишен комплект компрессионных и маслосъемных колец, который устанавливается на поршне. как единый узел.Этот узел включает набор из нескольких(не менее трех) кольцевых элементов, выполняющих компрессионные и маслосъем. ные функции, установленных в одну общуюкольцевую проточку на поршне, имеющейканавки на дне,Однако и такому поршневому узлу присущи недостатки.Сомкнутый по оси комплект поршневыхколец, собранный в одной проточке, снижает осевую остойчивость каждого из элементов, что снижает их долговечность имаслосьемную эффективность всего узла;наличие большого количества сопряженных между собой деталей увеличиваетпотери на трение, что ведет к увеличениюудельного, расхода топлива;расположение единого узла в верхнейчасти поршня снижает эффективность теплообмена, что повышает возможность закоксования элементов и ведет к снижениюего компрессионной и маслосъемной эффективности, а также снижает долговечность поршня;многоэлементность и конструктивнаясложность составляющих элементов узлапредопределяет сложность их изготовленияи сборки,Целью изобретения является повышение долговечности поршневого узла и экономичности ДВС по топливу и маслу.Цель достигается тем, что единый поршневой узел, включающий компрессионный и маслосъемный элементы,установленные в общей кольцевой проточкена поршне с канавками на ее дне, изготовлен в виде однодетального кольцевого обода, имеющего два рабочих выступа,соединенных перемычкой, на которой выполнены радиальные упругие отгибы, упирающиеся в дно проточки на поршне.Такая конструкция поршневого узлаобеспечивает его высокую долговечность засчет улучшения теплоотдачи, высокие комп. рессионные и маслосъемные свойства рабочих выступов, предельную простотуизготовления и сборки за счет выполненияузла в виде одной кольцевой детали,На фиг,1 показано поперечное сечениепоршневого узла; на фиг.2 - часть поршневого узла в иэометрии.Единый поршневой узел состоит из од. нодетального разрезного обода 1, установленного в кольцевой проточке 2 и поршня 3,Обод 1 выполнен методом проката и гибки стальной полосы и имеет верхний 4 и нижний 5 рабочие выступы и соединяющую их перемычку 6 с торцовыми полками 7.Расстояние между выступами соответствует величине необходимого осевого рассредоточения двухколечного поршневого комплекта, принятого в двигателестроении.Верхний выступ 4 обода 1 имеет, например, бочкообразную форму рабочей поверхности и выполняет компрессионные функции,5 10 15 Нижний выступ 5 выполнен в видескребкового элемента, выполняющего как внутри в плоскости, перпендикулярной перемычке 6, и предназначены для придания ободу 1 общей упругости, осевой остойчивости и торцового уплотнения.Перемычка 6 предназначена для осевого рассредоточения рабочих выступов 4 и 5 с торцовыми полками 7 и частичного отвода через масляную пленку тепла от поршня 3 на стенку цилиндра 8.На перемычке 6 над нижним рабочим выступом 5 по.всему периметру через равные интервалы методом надрезки выполнены радиальные упругие отгибы 9, конечные участки которых 10 эквидистантны проточке 2 на поршне 3. 25 30 35 Упругие радиальные отгибы 9 выполняют роль радиального расширителя и предназначены для создания требуемойупругости маслосъемного выступа (элемента) 5,Проточка 2 поршня 3 имеет на дне дверадиальные канавки 11 и 12 для установки вних торцовых полок 7. обода 1, фиксирующих его положение на поршне 3,Для обеспечения установки обода 1 напоршень 3 и предотвращения прорыва газови масла яа нем выполнен косой замок 13.Сборка поршневого узла осуществляется путем предварительного режима обода 1с последующей установкой его торцовых полок 7 в канавки 11 и 12 на дне проточки 2поршня 3.После установки обода 1 поршень 3 вводится в цилиндр 8 двигателя,В результате воздействия стенки цилиндра 8 на рабочие выступы 4, 5 обод 1обжимается до величины теплового зазорав его замке 13,В ходе обжатия увеличивается упругость обода 1 и, соответственно, обеспечи 40 45 50 55вается необходимый поджим его рабочих поверхностей к стенке цилиндра 8,Одновременно опирающиеся на дно проточки 2 поршня 3 упругие радиальные отгибы 9 за счет изгибных деформаций создают необходимые для маслосъемного элемента 5 дополнительные поджимные усилия.Часть дополнительных усилий, создаваемых отгибами 9 через сплошные участки перемычки б, передаются верхнему выступу 4.В результате воздействия упругих отгибов 9 перемычка 6 обода 1 отклоняется (перекашивается) по оси на величину зазоров между торцовыми полками 7 и канавками 11 и 12,При этом внутренние участки 14 торцовых полок 7 упираются о нижние стенки своих канавок 11 и 12, чем достигается дополнительное уплотнение обода 1.В ходе работы двигателя единый поршневой узел работает следующим образом.Компрессионные функции осуществляются за счет надежного прилегания поверхностей рабочих выступов 4 и 5 к стенке цилиндра 8 и перекрытием закольцевого пространства торцовыми полками 7, опирающимися на нижние стенки канавок 11 и 12.При этом газы, проникая в верхнюю канавку 11 проточки 2,еще плотнее прижимают торцовую полку 7 к нижней стенке канавки 11, Кроме того, давление прорвав-. шихся газов, воздействуя на внутреннюю поверхность верхнего компрессионного выступа 4, еще плотнее поджимает его к стенке цилиндра 8, увеличивая компрессионные свойства узла. Отснятое нижним выступом 5 масло отводится через маслоотводные окна 15 поршня 3 в картер двигателя.Упругие отгибы 9 обеспечивают надежный постоянный поджим маслосъемного выступа 5 к стенке цилиндра 8, в том числе и при перекладке поршня, когда рабочий выступ 5 в результате наклона поршня приобретает эллиптическую форму, а также обеспечивает компенсацию поджимных 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 усилий по мере износа рабочих поверхностей,Таким образом применение поршневого узла предлагаемой конструкции создает следующие преимущества: повышение долговечности узла за счет улучшения теплообмена в гильзо-поршневой группе и нормального осевого рассредоточения рабочих выступов; повышает компрессионные свойства обода по сравнению с комплектом поршневых колец, что обеспечивает снижение удельного расхода топлива, при этом дополнительный положительный эффект достигается тем, что линия контакта бочкообразной рабочей поверхности со стенкой цилиндра смещена ниже от оси ее симметрии, что конструктивно выгодно для компрессионных колец; повышается маслосъемная способность поршневого узла благодаря более равномерному поджиму маслосъемных выступов к стенке цилиндра и лучшему перекрытию закольцевого пространства; уменьшение потерь на трение благодаря уменьшению количества и площади трущихся поверхностей обеспечивает дополнительное снижение удельного расхода топлива; высокая осевая остойчивость кольцевого обода, быстрая приспособляемость его рабочих поверхностей; технологическая простота изготовления однодетального обода, предельная простота сборки; возможность применения не только в ДВС, но и в других поршневых машинах.Формула изобретения Единый поршневой узел двигателя внутреннего сгорания, включающий компрессионный и маслосъемный элементы, установленные в общей кольцевой проточке на поршне с канавками на ее поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения долговечности и упрощения его конструкции, компрессионный и маслосьемный элементы выполняют заодно в виде разрезного обода, снабженного двумя рабочими выступами, соединенными перемычкой, на которой выполнены радиальные отгибы, упирающиеся в канавки на поверхности проточки,1778345 70 У 2 Фи Составитель А,ФлаксинТехред М,Моргентал ректор, Э,Лончако кто твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Произ Заказ 4173 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5