Шатун

,А ие; в к двигат ть изоб овлен шка 8 ания. Сущно одвижно уста Накидная кр ним цилин овая головк ужным цили го на ре Ша ческполнечески Г СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВ ДОМСТВО СССР1 Г СПАТЕНТ СССР) вошипно-шатуней внутреннего етения: палец 12 тержне 13 шатуполнена с внутим пояском 9.на разъемной с м пояском 17 вместе разъема и установлена в картере с образованием двух полостей, Площадь поверхности шаровой головки, ограничивающей полость со стороны поршневой головки 14, меньше площади поверхности шарбвой головки, ограничивающей полость со стороны кривошипной головки 1, Первая полость соединена с каналами 19 пальца 12, а вторая - по меньше мере с двумя каналами, выполненными в кривошипной головке 1 и вкладыше 4. Дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаговой головки с предварительным натягом. 4 з.п.ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, и может быть использовано в кривошипно-, шатунных механизмах двигателей внутреннего сгорания, 5Известен шатун с демпфирующим разьемным стержнем, установленным в картере шатуна с возможностью продольного и вращательного перемещения, изменяющим длину в процессе эксплуатации при перете кэнии масла под давлением из одной поло- сти картера шатуна в другую полость через каналы, выполненные в стенке пустотелой шаровой головки, в осевой канал стержня шатуна. При этом сокращение длины шату на сопровождается циклическим демпфированием резко изменяющихся усилий, действующих на шатун, обеспечивая повышение эксплуатационной надежности20КШМОднако о 1 носительно быстрое по углуповорота кривошипа вала сокращение длинышатуна из-за относительно быстрогодросселирования масла в каналах его гидравлической системы исключает его применение для предотвращения развитияусловий детонационного сгорания рабочейсмеси в бензиновых двигателях и для снижения наброса максимальных давленийцикла на элементы КДМ в дизелях, З 0Целью изобретения является повышение технико-экономйческих показателейдвигателя путем снижения вероятности де-.тонационного сгорания топлива и снижении .максимальных давлений за счет уменьше- Э 5ния цикловой эффективности степени сжатия в области верхней мертвой точкипоршня при сжимающемся шатуне,С этой целью демпфирующий разъемный стержень шатуна, содержащий кривошипную и поршневую головки, выполнен сразъемной шаровой головки с пальцем, установленными в картере с возможностьюпродольного и вращательного перемещения. Шаровая пустотелая головка в месте 45разъема снабжена наружным цилиндрическим пояском, взаимодействующим с внутренним пояском накидной крышки,соединенной с кривошипной головкой. Палец шаровой головки, неподвижно установленный в стержне шатуна и фиксированныйв отверстии накидной крышки, взаимодействует с элементами уплотнения, установленными в отверстии накидной крышки, ашаровая головка с цилиндрическим оояском образует в картере две полости. Приэтом площадь поверхности шаровой головки, ограничивающая первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой головки, ограничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки, причем первая полость соединена с каналами, выполненными в пальце, а вторая - по меньшей мере с двумя каналами, выполненными в кривошипной головке и вкладыше.Дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаровой головки, выполненной с цилиндрическим участком в диаметральной плоскости, с предварительно натягом, причем в диаметральной плоскости упругий элемент выполнен с кольцевой канавкой, образующей с цилиндрическим участком полости головки аккумулирующую кольцевую полость, э по оси стержня шатуна внем выполнен две лункообразные полости, примыкающие к каналу в шаровой головке и каналу в пальце. Для регулирования дросселирующей характеристики путем изменения упругой податливости в дросселирующем элементе вь 1 полнена глухая полость.Разность в размерах высот взаимодействующих поясков накидной крышки и шаровой головки обеспечивает возможность осевогоперемещения шаровой головки в полости картера на величину Ь= Ь - , гдеО - межцентровое расстояние головок шатуна в крайнем положении; Е - межцентровое расстояние головок шатуна в сжатом состоянии.Для сокращения хода Ь стержня шатуна с поршневой головкой возможна установка тонкостенных колец в картере шатуна, сокращая относительное изменение эффективной степени сжатия е е,Такое выполнение шатуна существенно повышает по углу поворота кривошипа вала быстродействие удлинения стержня и вместе с тем существенно замедляет его сжатие, обеспечивая двигателю переменную эффективную степень Скатил в области верхней мертвой точки поршня,На чертеже изображен предлагаемый шатун, общий вид,Шатун содержАт кривошипную головку 1 с накидной крышкой 2, крепящейся на конусных шпильках 3, и вкладыши 4, В цилиндрической шейке 5 головки выполнена чашеобразная аккумулирующая полость 6, сообщаемая с полостью головки двумя маслоприемньми каналами 7, Накидная направляющая крышка 8 выполнена с нижней внутренней резьбой и цилиндрическим по-. яском 9, переходящим в верхней части в чашеобразную полость 10, а в горловине крышки установлены уплотнительные элементы 11. Совместно с кривошипной голо12 неподвижно установлен в стержне 13 ш туна с поршневой головкой 14 и втулкой 15 На конце пальца выполнена разъемная ш ровая головка, включающая чашеобразньй элемент 16 с наружным цилиндрическ м пояском 17, присоединенный на резьбе к. ижнему чашеобразному элементу 18 шаро ой головки шатуна. Шаровая головка уста овлена в картере шатуна с вз имодействием наружного цилиндрического пояска шаровой головки с внутренним пояс ом накидной крышки и образованием в ка тере двух полостей, разграниченных пояс ом шаровой головки. При этом площадь по ерхности шаровой головки, ограничиваю ая первую полость со стороны поршнево головки, меньше площади поверхности шаровой головки, ограничивающей вторую по ость со стороны кривошипной головки - ак умулирующую полость. Гидравлическая си тема шатуна включает выполненные в па ьце стержни шатуна поперечные каналы 19, сообщающие осевой канал 20 стержня ша уна с верхней полостью картера и внутре ней полостью 21 шаровой головки, сообща мой в свою очередь каналом 22 с ак умулирующей полостью кривошипной гол вки, и объемный дросселирующий эдеме т 23, установленный в полости шаровой гол вки с натягом,Дросселирующий элемент с шаровой об азующей поверхностью имеет кольцеву диаметральную выточку 24, образующи аккумулирующую полость в шаровой гол вке, и две осевые лункообразные поло сти 25, примыкающие к каналам в пальце и ша овой головке. Фиксирование дросселиру щего элемента обеспечивается за счет. соп яжения его со стенкой цилиндрического ереходного участка 26, выполненного в пол сти шаровой головки. Дросселирующи элемент выполнен из упругого материала например из масла термостойкой рез ны, хотя возможно применение и других материалов с упругими свойствами. Дро селирующий элемент установлен в полос и шаровой головки с предварительным нат гом и для придания ему упругой податлив сти в нем выполнена глухая полость. Для сокращения хода Лстержня шатуна воз ожна установка тонкостенных колец в . кар ре шатуна, сокращающая относительное зменение эффективности степени сжатия ест, и регулирующая таким образом мощ остные показатели двигателя при снижен и вероятности детонационного сгорания абочей смеси,аботает шатун в КШМ двигателя следую им образом.1 При движении сжатого шатуна из области верхней мертвой точки поршня к егонижней метровой точке масло из каналашейки кривошипа вала подается в каналы 75 кривошипной головки шатуна и через них -в аккумулирующую полость 21 головки. Приэтом из-за разности площадей сферическихповерхностей элементов 18 и 16 шаровойголовки стержня шатуна в аккумулирующей10 полости создается избыточное давлениемасла на нижнюю часть шаровой головки имасло из верхней полости 10 картера свободно выдавливается по каналам 19 в осевой канал 20 стержня шатуна 13 и поступает15 в полость втулки 15 поршневой головки 14шатуна, удлиняя шатун на величину .В этот период работы шатуна у нижнеймертвой точки поршня масло в полости 21шаровой головки оказывает давление на20 дросселирующий элемент, вызывая в .немупруго-напряженное состояние, Из-за значительного превышения усилий предварительного натяга дросселирующего элементадавления масла в нижней лункообразной25 полости 25 ток масла в его кольцевую полость 24 на этот период работы практическиперекрыт,С выходом кривошипа из области нижней мертвой точки и с протеканием процес 30 са сжатия рабочей смеси давление сжатияоказывает на поршневую головку 14 и стержень Шатуна с шаровой головкой давление,превосходящее давление масла в аккумулирующей полости и лункообразной полости35 дросселирующего элемента, в результатечего между нижней часть этого элемента истенкой внутренней полости шаровой головки возникает ток масла, перетекающий вкольцевую выточку 24. Давление масла в40 кольцевой выточке дросселирующего элемента при этом повышается и с дальнейшимповоротом кривошипа в области верхнеймертвой точки поршня, преодолевая усилиеего предварительного натяга, масло с но 45 вым током между контактными поверхностями перетекает в верхнюю лункообразнуюполость дросселирующего элемента и далеев осевой канал шатуна.При этом с относительно замедленным50 по углу поворота кривошипа вала током масла в полости шаровой головки шатуна происходит замедленное сокращение егодлины, обеспечивающее демпфированиерезко возрастающих давлений цикла до55 прихода. поршня в верхнюю мертвую точкус относительно сниженной, новой степеньюсжатия Есе 8 сеПри ходе поршня за верхней мертвойточкой в результате продолжающегося воз1793120 5 10 15 механизма,20 30 35 натягом 40 50 растания действия давления газов и вместе с ним связанного сокращения длины шатуна эффективная степене се оказывается существенно сниженной и сгорание рабочей смеси происходит при сниженной вероятности ее детонации с относительно сниженным максимальным давлением сгорания Р макс.С применением шатуна в КШМ двигателей внутреннего сгорания снижается наброс максимальных давлений сгорания на детали КШМ и связанный с ним износ элементов шатунно-поршневой группы, шатунных и коренных подшипников силового Для автомобильных бензиновых двигателей с применением шатуна открывается перспектива повышения их мощностных и экономических показателей за счет примеФормула изобретения 1. Шатун, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащий демпфирующий разъемный стержень, кривошипную и поршневую головки с подшипниковыми вкладышами, картер в виде накидной крышки, соединенной с кривбшип. ной головкой, дросселирующий элемент, раз- мещенный между входным и выходным каналами, палец с шаровой полой головкой, установленной в картере с возможностью продольного и вращательного перемещения, при этом в пальце шаровой головке; кривошипной и поршневой головках с вкладышами и в стержне шатуна вйполнены каналы для подачи масла. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения технико-экономических показателей двигателя путем снижения вероятности детонационного сгорания топлива с снижения максимальных давлений за счет уменьшения цикловой эффективной степени сжатия в области верхней мертвой точки поршня при сжимающемся шатуне, палец неподвижно установлен в стержне шатуна, накидная крышка выполнена с внутренним цилиндрическим пояском, шаровая головка выполнена разъемной с наружным цилиндрическим пояском в месте разъема; взаимодействующим с пояском накидной крышки, и установлена в картере с образованием двух полостей, при этом площадь поверхности шаровой головки, ограничивающая первую полость со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой гонения более дешевых низкооктановых бензинов при относительно повышенной эффективности степени сжатия и надежном снижении вероятности детонационного сгорания рабочей смеси.С применением шатуна в дизелях улучшаются характеристики сгорания рабочей смеси, способствующие снижению наброса давления на элементы КШМ в области верхней мертвой точки и тем самым повышению из моторесурса. На практике возможно использование шатуна с применение в нем дросселирующих элементов другой геометрической формы, однако подчиненной основной идее - создания шатуна с длиной, изменяемой по углу поворота кривошипа вала. ловки, ограничивающей вторую полость:со стороны поршневой головки, меньше площади поверхности шаровой, головки, ограничивающей вторую полость со стороны кривошипной головки, первая полость соединена с каналами, выполненными в пальце, а вторая - по меньшей мере с двумя каналами, выполненными в кривошипной головке и вкладыше, а дросселирующий элемент выполнен упругим и установлен в полости шаровой головки с предварительным 2, Шатунпоп 1;отличающийся тем, что внутренняя поверхность шаровой головки выполнена с цилиндрическим участком, расположенным в диаметральной плоскости, перпендикулярной оси шатуна. 3, Шатун, по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что дросселирующий элемент в диаметральной плоскости выполнен с кольцевой канавкой, образующей с цилиндрическим участком полости головки аккумулирующую кольцевую полость, а по оси стержня шатуна выполнены две лункообразные полости, примыкающие к каналу в шаровой головке иканалу в пальце,4. Шатун по пп.1 - 3, отлич а ющи йся тем, что для регулирования дросселирующей характеристики путем изменения упругой податливости, в дросселирующемэлементе выполнена глухая полость. 55 5, Шатун по и,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен уплотнительными элементами, размещенными между крышкой ипальцем шаровой головки.