Поршень для двигателя внутреннего сгорания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 9) О 15 и Р 0 О, Р 161/О САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТ А ВТОРСКОМУ СеЗ ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(53) 62.432- 242(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Ф 179120, кл. Р 16 1 1/04, 1964. (54)(57) 1. ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащий головку и юбку, на рабочей поверхности которой выполнено по меньшей мере одно клинообразное углубление о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения надежности путемснижения потерь на трение, поперечное сечение углубления во взаимноперпендикулярных плоскостях выполнено равномерно сужающимся внутрьпоршня и снабжено дном, плоскостькоторого эквидистантна рабочей поверхности юбки, причем клинообразныеучастки углубления, расположенныевдоль образующей юбки, выпопнены потрохоиде, а общая площадь углублений составляет 20-857. площади рабочей поверхности юбки,1 1Уш - Ь 2 2 2, Поршень по и. 1 о т л и ч аю щ и й с я тем, что длина дна углубления выбрана в соответствии с соотношением где щ - длина дна углубления;. - длина клинообразного участка углубления;Ь - длина углубления вдоль рабочей поверхности юбки. 3. Поршень по пп.и 2, ол ич а ю щ и й с я тем, что глубина угИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания,Цель изобретения - повьппение надежности путем снижения потерь на трение.На фиг. 1 показан поршень, на юбке которого выполнены клинообразные углубления в виде параллелепипеда с донышком; на фиг. 2 - то же, в виде эллипса (овала) с доньппком 1 на фиг.3- углубление с доньппком в центре, вид в плане трения; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг, 3; на фиг, 5 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 6 - углубление с доньппком с конусными стенками в продольной плоскости; на фиг. 7 - В-В на фиг. 6 на фиг. 8 - сечение Г-Г на фиг, 6; на фиг. 9 - углубление в вице овала с доньппком, вид в плане трения, с конусными стенками в продольной плоскости; на фиг, 10 - сечение Д-Д на фиг. 9; на фиг, 11 сечение Е-Е на фиг. 9, на фиг, 12 - эпюра давления и процесс образования масляной пленки в паре трения на фиг. 13 - процесс образования профиля конусного участка углубления, на фиг. 14, - процесс образования углубления.Поршень содержит головку 1 и юбку 2, на рабочей поверхности которой выполнены клинообразные углубления 3, причем углубления во ьзаимно перлубления выбрана в соответствии ссоотношением Б. Ь 0-1),;Е"где 11 - глубина углубления; Э и 1) - наибольший и наименьший диаметры юбки поршня в плоскости оси поршневого пальцаи в плоскости, перпендикулярной оси пальца;К - шероховатость поверхностикюбки.4. Поршень по пп. 1-3, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что углубления расположены по винтовой линии. пендикулярных плоскостях выполненыравномерно сужающимися внутрь поршняи снабжены дном 4, плоскость которого эквидистантна рабочей поверхнос ти юбки 2 а клинообразные участки5 углублений расположены вдоль образующей юбки и выполнены по трохоиде общая площадь углубления составляет 20-857 площади рабочей поверхности юбки.Длина Ь дна углубления выбрана,исходя из соотношения где : - длина клинообразного участка5 углубления 3.Данное условие необходимо для получения гарантированного гидродинамического эффекта при движении поршня от коленвала к головке, при этом клинообразные углубления должны иметь эапа смазки в объеме, не меньшим объема клинообразной щели, например в продольном направлении трения, образованной трущимися поверхностями цилиндра и клинообразной поверхностью углубления (фиг. 12).Кроме того, глубина Ь углублений также выбирается в соответствии с соотношением К; й 1)-В,где К - шероховатость поверхности 2 35 юбки,Ь с0(,8 Я с+ц,где с 0 и Р - наибольший и наименьший диаметры юбки в плоскости оси поршневого пальца и в плоскости, перпендикулярной оси пальца,Помимо этого, углубления предлагается выполнять по винтовой линии с учетом наклона последней на угол величина перемычки междурядами углублений;высота (длина) юбки поршня;величина подъема винтовой линии;ширина клинообразного уг 1лубления.Данные признаки устраняют продольные канавки на рабочей поверхности цилиндра, образованные за счет разных опорных площадей рядов углублений и перемычек между ними.Выполнение клинообразных;участков 5 по трохоиде выбрано для устранения облитерации (эаращивания) с расчетом, чтобы поверхность клинообразной поверхности имела кривизну (вогнутость), близкую к прямой, и величина кривизны не превышала бы величины появления облитерированного слоя и уменьшения ее до минимума.Кроме того, профиль трохоиды выбран потому, что ее кривизна имеет переменное значение, радиус которой по мере удаления ее от вершины уменьшается (фиг. 13), что уменьшает участок заращающего слоя, и, помимо этого, ее кривизна в основном больше кривизны производящего ее круга, что дает возмоАость при известном диаметре инструмента получить большую кривизну клинообразной щели. Уголклинообразности, исходя из создания наибольшего гидродинамического клина, должен быть меньше. Соответственно кривизна вогнутой клинообразной поверхности должна быть близка к прямой. Следовательно прогиб т (фиг. 13 и 14) одинаков, а длина вогнутой клинообразной поверхности увеличилась и соответственно уменьшился уголклинообразности.На фиг, 14 пунктирной линией показана кривизна, подобная кривизне круга радиуса г, а сплошной линией подобная кривизне трохоиды радиуса 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При глубине клинообразного углубления Ь=10 мкм и пределе облитерации высотой 5 мкм, если выполнить клинообразную поверхность прямой,то длина облитерированного У, слоя будет равна половине клинообразного углубления. Если клинообразную поверхность выполнить кривизной радиуса г, подобной кривизне круга, то длина облитерированного слоя уменьшится еще приблизительно на половину и будет равна 2 . Если выполнитьгвогнутость клинообразного углубления по трохоиде, то длина облитерированного слоя уменьшится и достигнет величины 7 при постоянном прогибе й 1 с разницей в том, что наибольший прогиб переместится с середины клинообразного углубления ближе к его вершине. При движении поршня в цилиндре от головки к коленвалу получается гарантированный гидродинамический эффект от клинообразных углублений, увеличивается приток смазки в клинообразные углубления эа счет уменьшения сопротивления потоку смазки при перекладках поршня, когда он прижимается к цилиндру, то одной поверхностью юбки, то другой путем выполнения клинообразности по всему периметру углубления.Как видно из эпюры давлений (фиг. 12), положительная часть давления значительно больше отрицательной. Это получается за счет того, что дно углубления эквидистантно трущейся поверхности юбки. С другой стороны, отрицательное давление уменьшается за счет облегчения перекатывания смазки из углублений путем выполнения участков углублений конус- ными в направлении, перпендикулярном направлению трения.Другой особенностью является то, что при перекладках поршня в ВМТ,когда действуют наибольшие нагрузки и поршень совершает колебательное движение, углубления с клинообразностью по всему периметру с глубиной Ь 0-0 являясь как бы гидравлическими демпферами, уменьшают колебание поршня и силы трения между цилиндром.Такой эффект возникает эа счет того, что смазка при резком прижатии юбки к цилиндру мгновенно из клинообразного углубления вытечь не может, а при вытекании по периметрууглубления создает распорное гидроди 12294 С 3намическое давление и не дает поверхности трения юбки поршня прижиматься к цилиндру. Указанный эффект дает воз- можность уменьшить поверхность трения юбки поршня до 85%.Предлагаемая конструкция подходит к волнистой поверхности, которая создает наиболее благоприятные условия трения - скольжения г, присутствии смазки. Кроме того, размеры иформа углублений в предлагаемом порине таковы, что смазки хватает длясоздания микрогидродинамических клиньев, которые уменьшают потери натрение и износ трущихся поверхностей.едактор И.Дерба атаи Заказ 2431 3 диско еСССР оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна Тираж 523 ВНИИПИ Государств по делам изобре13035, Москва, Ж,ного комитета ний и открытииаушская наб