Головка цилиндров для двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (И) ЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ ИСА СВИ К АВТОРСК ВИГАТЕЛЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(21) 4061413 Д 5-06 (22) 28,04.86 (46) 23.08.87. Бюл.У 31 (71) Брянский институт транспортного машиностроения (72) В.Г.Новиков, Ю.И.Фокин, В.И.Воробьев и В.И.Воробьев (53) 621.43.242 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР И 917707 ь клф Р 02 Р 1/24, 1978(54) ГОЛОВКА ЦИЛИНДРОВ ДЛЯ Д ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет повысить надежность и долговечность головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами. Головка содержит корпус 1 с огневой поверхностью 2 на нижней плите. В последней выполнены клапанные седла 4У 8 и перемычки 5 между ними. В корпусе имеется кольцевая выточка, в которой установлена вставка 7 из материала, обладающего эффектом памяти формы, Вставка 7 в форме трапеции ймеет чередующиеся проточки 8 и 9 на внешней и внутренней поверхностях в зоне перемычек 5, Проточки на внешней поверх"О ности выполнены на дуге 24-87 . При запуске двигателя головка цилиндров нагревается. С ростом т-ры во вставке 7 происходит мартенситное превращение и она изменяет свою форму. Внешняя поверхность вставки оказывает давление на боковую поверхность выточки, что препятствует выпадению вставки, а внутреняя перестает взаимодействовать с головкой цилиндров. При остановке двигателя и охлаждении во вставке происходит обратное мартенситное превращение, 3 з.п. ф-лы, :5 ил.1 133Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано приизготовлении головок цилиндров поршневых машин, преимущественно двигателей внутреннего сгорания.Целью изобретения является повышение надежности и долговечности головки цилиндров путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами.На фиг. 1 изображена крышка цилиндров, вид со стороны нижней плиты;на фиг.2 - разрез А-А на фиг. 1; нафиг.3 - кольцевая вставка, поперечное сечение; на Фиг.4 - схема дляопределения дуги проточки, выполненной на внешней поверхности кольцевойвставки в двухклапанной головке ци"линдров; на фиг.5 - то же, в четырехклапанной головке цилиндров,Головка цилиндров содержит корпус1 с огневой поверхностью 2 на нижнейплите 3, в которой выполнены клапанные седла 4 и перемычки 5 между ними,кольцевую выточку 6 в корпусе 1 с высотой, превышающей толщину плиты 3 икольцевую вставку 7, установленную вкольцевую выточку 6,Кольцевая вставка 7 имеет чередующиеся проточки 8 н 9 соответственнона внешней 10 и внутренней 11 поверхностях в зоне клапанных перемычек 5(фиг. 1) .Кольцевая вставка 7 в поперечномсечении может иметь форму трапеции,большее основание 12 которой обращено к огневой поверхности 2 нижнейплиты 3Кольцевая вставка 7 выполнена нзматериала, обладающего эффектом памяти формы, например никелида титана.Этот материал претерпевает мартенсит.ное превращение с изменением температуры окружающей среды. При этом изделие из такого материала способно изменять свою форму, если оно находитсяв свободном состоянии, или генерировать значительные внутренние напряжения, если оно находится в связанномсостоянии, например запрессовано вдругую деталь.Величину дуги проточки на внешнейповерхности кольцевой вставки определяют из условия, что радиусы, проведенные иэ концов дуги в центр огневой поверхности нижней плиты, касательны к отверстиям под клапанные 2055 2седла, диаметр которых можно принятьравным диаметру головки клапана(фиг.4 и 5).Наибольшая величина дуги относительно к головке цилиндров с двумяклапанами, имеющими наименьшие предлагаемые конструктивные размеры(фиг4).1 О Величина дуги определяется иэ геометрических соотношений по формуле= 2 агссоз ----д+2 о ф15 где й =0,315 Р - наименьший рекомен"дуемый диаметр головки клапана приустановке двух клапанов,8 = 0,06 П - наиболее часто используемая толщина огневых стенок 20 днища головки;П - диаметр цилиндра.( = 8712, т.е.87Наименьшая величина дуги относит"ся к головке цилиндров с четырьмя 25 клапанами, имеющими наибольшие предлагаемые конструктивные размеры(фиг.5),Величина дуги определяется из герметических соотношений по формуле 30 а 0.(2 о + 0 )2 Р= 0,414 0 - наибольший рекомендуемый диаметр головки клапанапри установке, двух клапанов;ц = 0,060,2330, т, е. у = 24Таким образом, проточки на внешнейповерхности кольцевой вставки могут 40 быть выполнены на дуге 24-87На неработающем двигателе головкацилиндров с кольцевой вставкой 7 изматериала, обладающего эффектом памяти формы, имеет температуру окружаю щей среды. При этом внутренняя поверхность вставки, воздействуя на боковуюповерхность кольцевой выточки 6, соз"дает в центральной зоне огневой поверхности нижней плиты 3, в частнос ти в перемычках 5, напряжения сжатияа внешняя - не оказывает воздействияна головку цилиндров.При запуске двигателя головка цилиндров с кольцевой вставкой .7 нагре ваются. В головке появляются термические напряжения, имеющие на огневой поверхности характер сжатия. Сростом температуры во вставке, выполненной из материала с эффектом памя1332055 35 Я-Я ти формы, происходит мартенситное превращение, и она изменяет свою форму. При этом внешняя поверхность кольцевой вставки 7 оказывает давление на боковую поверхность кольцевой вы. точки 6, что препятствует выпаданию вставки, а внутренняя - перестает взаимодействовать с головкой цилиндров. В .результате этого снимаются сжимающие напряжения в перемычках от запрессовки, и увеличивается податливость периферийной области огневой поверхности, что ведет к уменьшениютермических напряжений сжатия. 15 При остановке двигателя и охлаж,дении головки цилиндра с кольцевой вставкой 7 в последней происходит обратное мартенситное превращение.Вставка принимает первоначальную фор- му. При этом величина остаточных напряжений растяжения на огневой поверхности нижней плиты 3 значительно уменьшается вследствии воздействия 25 кольцевой вставки 7 на боковую поверхность кольцевой выточки 6, что исключает появление обратной пластической деформации, а следовательно, и накопление остаточных напряжений Зов перемычках 5 между клапанными седлами 4, являющееся причиной их разрушения. При последующих запусках и остановках двигателя циклы работы голов.ки цилиндров повторяются. Формула изобретения 1. Головка цилиндров для двигателя внутреннего сгорания, содержащая корпус с огневой поверхностью на.нижней плите, в которой выполнены кла) панные седла и перемычки между ними, кольцевую выточку в корпусе, превышающую по высоте толщину плиты, и кольцевую вставку, размещенную в кольцевой выточке, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности путем устранения накопления остаточных напряжений в перемычках между клапанными седлами, кольцевая вставка выполнена из материала, обладающего эффектом памяти формы.2. Головка цилиндров по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве материала кольцевой вставки использован никелид титана.3. Головка цилиндров по п.1, о т-., л и ч а ю щ а я с я тем, что кольцевая вставка выполнена с чередующимися проточками на внутренней и внешней поверхностях, при этом проточки на внешней поверхности выполнены наодуге 2487 и размещены в зоне клапанных перемычек.4, Головка цилиндров по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что кольцевая вставка в поперечном сечении выполнена в форме трапеции, большее основание которой обращено к огневой поверхности нижней плиты корпуса.1332055 Составитель О.ФунтовТехред М.Дидцк Корректор М.Шароши аз тор митетоткр Прои евно-полигра 4 жческое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,з 3784/31 Тираж 503 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва Ж, Ра