Составной поршень двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК Щ 1) Р 02 Р 3/02 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ами, причемы втулок иы в соответи,ин.л иружная втулок о т Что, ка" и распоулки. СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина(56) 1, Заявка ФРГ Р 2757668, кл. Р 02 Р 3/00, опублик. 1978. (54)(57) 1, СОСТАВНОЙ ПОРИЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий головку и корпус, связанные меж ду собой сквозными болтами, и размещенный между головкой и корпусом пакет пластин, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения на. дежности путем снижения теплонапряженности корпуса, болты снабжены.вц ц 2 им д теплоизолирующими втулкгеометрические параметрпакета пластин выполненствии с соотношением(0,2 - 2,5)Ь ,где 3 - толщина стенки втулк фЬд - толщина пакета пласт2. Поршень по п. 1, о тч а ю щ и й с я тем, что наи/или внутренная поверхностьснабжены канавками,3Поршень по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что канаки выполнены продольными.4. Поршень по пп, 1 и 2л и ч а ю щ и й с я тем,навки выполнены кольцевымиложены концентрично оси втИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано ввысокофорсированных и адиабатныхдвигателях..Известен составной поршень двигателя внутреннего сгорания, содержащий головку и корпус, связанныЕ между собой сквозными болтами, и размещенный между головкой и корпусом пакет пластин 1 .10Недостатком известной конструкции является то, что ввиду малойдлины крепежного элемента он имееттакое температуросопротивление, которое, в свою очередь, повышает температуру корпуса поршня и снижаетего надежность, а также увеличиваетстарение и угар масла, Кроме того,поршень имеет изменяющийся в процессе работы натяг в соединении головка - корпус, который не компенсируется за счет температурных деформаций болта из-за его малой длины.Цель изобретения - повышение надежности путем снижения теплонапря дженности корпуса (его температуры вместе контакта с болтом)Поставленная цель достигаетсятем, что в составном поршне двигателя внутреннего сгорания", содержащемголовку и корпус, связанные междусобой сквозными болтами, и размещенный между головкой и корпусом пакетпластин, болты снабжены теплоизолиРующими втулками, причем герметичес,кие параметры втулок и пакета пластин выполнены в соответствии с соотношением2 р 51 г ргде 1 - толщина стенки, втулки,40толщина пакета пластин,Кроме того, наружная и/или внутренняя поверхности втулок снабженыканавками.При этом канавки могут быть выполнены продольными либо кольцевыми,расположенными концентрично оси втулки,На фиг,1 показан поршень, общийвид, на фиг,2 - вид части поршня свтулками, имеющими продольные канавки, и упругим элементом, установленным между корпусом и гайкой; нафиг,З - то же, со втулкой, имеющейкольцевые канавки, на фиг.4 - втулка с продольными канавками, располо.женными на внутренней поверхности,нафиг.5 - то же,с продольными канавкамина внутренней и наружной поверхностях;на фиг.б - втулка с поперечнымиканавками, расположенными на внутренней поверхности; на Фиг.7 - то же,с поперечными канавками, расположенными на внутренней и наружной поверхностях; на Лиг.8 - зависимостикоэффициента адиабатности М,( и дей уПри этом толщина стенки втулки составляет 0,20-2,5 толщины пакета пластин, длина - 0,1 - 0,8 длины болта, причем толщина пакета пластин выполнена исходя из коэффициента адиабатности стенкип 1( ЧнК (- - рАгде( - - потенциальная плотгеь о ность теплового поитока в поршень, есс ли величина(+ в -термическое сопро тивление поршня;Мг - средний коэффициенттеплоотдачи от газов к поршню;(р( - количество деталейв цепочке от газондо системы охлаждения (голонка, пакет пластин, корпуспоршня, кольцо,гильза цилиндра);толщина ( -той детали",коэффициент теплопроводности материала ( -той детали,ствительной плотности теплового псртока в поршень ( от термическогосопротивления поршня 3Пор(день (фиг,1) состоит из корпуса 1,поршня, головки 2 поршня, соединеннык между собой четырьмя илиболее болтами З.В теле поршня 1 выполнены отверстия 4 для болтов 3,выточки 5 под втулки б, а также выточки 7 для пакета тонких пластин 8.В головКе 2 поршня с камерой сгорания 9 выполнены отверстия 10 для болтов 3, выточки 11 под втулки б, атакже выточки 12 под голонки болтов 3. В пакете пластин 8 выполненыотверстия 13 под втулки б. Болт 3 устанавливают с одной стороны в ныточке 12 и отверстии 10 головки 2 поршня, с другой в , в отнерстия 4 корпусапоршня, причем между болтом 3 и корпусом поршня 1 выполнен зазор 14. Вкорпусе 1 поршня в выточке 15 установлена втулка 1 б (Фиг.2) . На концеболта 3 насажена,гайка 17, а междугайкой 17 и корпусом поршня установлен упругий элемент, например пружина 18. Втулка б имеет канавки 19,выполненные на ннутренней поверхности 20 (,фиг 4 и б) или на внутренней 20 и наружной 21 цилиндрическихповерхностях риг 5 и 7). Канавки 19выполнены продольными (фиг.4 и 5) иликольцевыми ( фиг.б и 7),контактное термическое сопротивление между-той и( +1)-й деталями;окл - коэффициент теплоотдачи от гильзыцилиндров в охлаждающую среду;гре - средняя результирующая по теплопередаче температура 10газа в цилиндредвигателя;температура охлаждающей среды;сд - действительная 15плотность теплового потока в поршень.Длина болта составляет не менее 12 толщин пакета пластин.20Из приведенной на Аиг,8 зависимости коэффициента адиабатности поршня а и действительной плотности теплового потока в поршеньот термического сопротивления поршня 8 видно, что коэффициент адиабатности может быть повышен эа счет увеличения термического сопротивления поршня "в . Так как поршень воспринимает нагрузки от сил давления газов, то для увеличения термического сопротивления здесь можно применять пакет тонких пластин.Поршень работает следующим образом.К поверхностям головки 2 и бол тов 3, образуют,им поверхность камеры сгорания, от газов подводится тепловой поток, Головка 2 выполнена из низкотеплопроводного материала,а болт 3 из стали, имеющей коэффициент 40 теплопроводности в 5-10 раз больше, чем материал головки 2. Тепловой поток проходит с одной стороны через головку 2, пакет пластин 8, тело поршня 1, суммарное термическое сопротивление которых выбрано из условияФ= 0,9.аА аС другой стороны тепловой поток идет через болт 3 и отводится частично в корпус 1 поршня,. а частично в масло. Теплопроводность болта 3 больше теплопроводности головки 2 поршня, следовательно на равном расстоянии от тепловоспринимающей поверхности их температуры различны, Разница (градиент) температур болта 3 и соединяемых деталей 1, 2, 8 достигает 200-300 ОС, Для устранения локального перегрева соединяемых деталей болт 3 установлен по всей длине с зазором до 1 мм. Центровка соединяемых болтом 3 деталей 1, 2, 8 осуществляется втулкой 6 длиной 0,1- 0,8 длины болта. Поскольку толщина стенки втулки составляет 0,20-2,5 толщины пакета пластин, она является теплоизолятором и не позволяет теплу передаваться от головки 2 к болту 3 и от болта к корпусу поршня 1,На наружной 21 и внутренней 20 поверхностях оболочки 6 выполнены канавки 19 продольные (Фиг.4 и 5)ипоперечные (Фиг.6 и 7) . Чродольные канавки 19 выполнены в оболочках при установКе дополнительного упругого элемента 18 (Лиг,2), Кольцевые канавки 19 обЕспечивают, кроме указанных качеств (центровки, теплоизоляции), заданную продольную податливость, т,е, втулка 6 выполняет роль упругого элемента (Фиг,3) .Таким образом, предложенная конструкция поршня является более надеж- . ной по сравнению с известными,так как имеет сниженную теплонапряженность, достигаемую уменьшением температуры корпуса вместе контакта с болтом.