Поршень двигателя внутреннего сгорания
Изобретение позволяет повысить надежность поршня при форсировании двигателя за счет исключения задиров. Компенсаторы 6 напряжения в виде V-образных элементов покрытия (П) 5 выполнены на кольцевых канавках 7 со скошенными краями и расположены равномерно по боковой поверхности юбки , имеющей антифрикционное П. Е качестве П применена механическая смесь порошков на основе меди и твердой смазки. Элементы установлены путем детонационного напыления. Параметры канавок выполнены в соответствии с соотношениями: h,2hn, , где h ( - глубина канавки; Ь - толщина П; b - ширина дна канавки. При охлаждении поршня в П возникают сжимающие тангенциальные напряжения, формирующие нормальные усилия отрыва , приводящие к разрушению П при недостаточной адгезионной прочности. Компенсаторы расчленяют все П на отдельные фрагменты небольших размеров, снижая т.обр. напряжения в них, придают всему П изогнутую волнообразную форму и демпфируют перемещения П, снижая тем самым возникающие напряжения . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК.,SUÄÄ 143?544 А1
m4 F02Р310
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITMA фее A i «i Ä - g
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д " ц
Ч юЫ i Я l, (21) 4155603/25-06 (22) 03.12.86, (46) 15.11.88. Бюл. У 42 (72) В.М.Темкин, В.Н.Власенко, Т.П,Балдина, Б.А.Подольский, А.Н.Косовцев, Э.С.Кулик и Б.К,Любецкий (53) 621.43-242.3 (088.8) (56) Патент Франции У 2333961, кл. F 02 F 3/10, 1977. (54) ПОРШЕНЬ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить надежность поршня при форсировании двигателя за счет исключения задиров. Компенсаторы 6 напряжения в виде
7-образных элементов покрытия (П) 5 выполнены на кольцевых канавках 7 со скошенными краями и расположены равномерно по боковой поверхности юбр юа&риулм к лвто сномм свидкткльствм ки, имеющей антифрикционное П. В качестве П применена механическая смесь порошков на основе меди и твердой смазки. Элементы установлены путем детонационного напыления. Параметры канавок выполнены в соответствии с соотношениями: h = 2hä, Ь = hр, где h > — глубина канавки; Ьр - толщи" на П; Ь вЂ” ширина дна канавки. При охлаждении поршня в П возникают сжимающие тангенциальные напряжения, формирующие нормальные усилия отрыва, приводящие к разрушению П прн недостаточной адгезионной прочности.
Компенсаторы расчленяют все П на отдельные фрагменты небольших размеров, снижая т.обр. напряжения в них, придают всему П изогнутую волнообразную форму и демпфируют перемещения П, снижая тем самым возникающие напряжения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
1437544
Изобретение относится к двигателестроению„ а именно к конструкции пор шней для форсированных двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Цель изобретения - повышение надежности поршня при форсировании двигателя внутреннего сгорания за счет исключения задиров.
На фиг.1 показан предлагаемый пор- 10 шень с покрытием, обп,ий вид; на фиг.2 — фрагмент покрытия (узел Х на фиг.1).
Поршень двигателя внутреннего
:сгорания (ДВС) содержит корпус 1 из 15
1 алюминиевого сплава, запрессованные ! в корпус 1 стальные, детали: вставку, ,2, кольцедержатель 3 и втулки 4, а, òàêæå детонациопное антифрикционное
:покрытие 5, Покрытие 5 имеет в своем 20
,,ñîñòàâå компенсаторы 6 напряжения,, представляющие собой 7-образные эле менты покрытия 5, выполненные путем напыления последнего на кольцевые канавки 7, расположенные равномерно на
25 боковой поверхности поршня. Рараметры кольцевых канавок 7 определя:;ются иэ соотношений дп — ( пп е dï
h„ с и (м м
Поршень двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
При работе двигателя внутреннего
35 сгорания (ДВС) поршень нагревается.
Из-за различия в коэффициентах термического расширения (KTP) корпуса 1 поршня (с(м для алюминиевого сплава равен с(м= 24,0 10 ОС ) и покрытия
5 (а и для меди равен с „=17,0 10 С ) в последнем возникают растягивающие тангенциальные напряжения, которые в значительной степени релаксируют в результате пластического деформирования покрытия 5 стенками цилиндра ДВС. Однако при остановке ДВС и охлаждении поршня в покрытии 5 (опять же по причине различия KTP) возникают сжимающие тангенциальные напряжения, формирующие нормальные усилия отрыва, приводящие к разрушению покрытия при недостаточной его адгезионной прочности. Величина этих напряжений зависит от размеров напыленной поверхности. При значительных ее размерах происходит накапливание микронапряжений и увели- . чение их суммарного действия, приводящего к отслаиванию покрытия. Комhq= 2 h„;
= h 1, где h< — глубина канавки;
h > толщина покрытия;
Ь вЂ” ширина дна канавки.
Глубина h кольцевых канавок 7 выбрана равной 2hð, исходя из следующих соображений: глубина h должна быть минимально возможной, дпя того, чтобы, выдерживая необходимый угол наклона стенок канавки, не увеличивать черезмерно ее ширину и обеспечить тем самым возмож но большую площадь поверхности покрытия, контактирующей со стенками цилиндра (участвующий в работе); глубина b должна быть достаточной для того, чтобы при полном срабатывании покрытия в процессе эксплуатации обеспечить сохранение канавки для удержания масла.
Ширина Ь дна кольцевых канавок 7 также выбрана минимально возможной:
Ь h исходя из условия формирова" ния покрытия на дне канавки. При
b(h толщина покрытия на дне канавки будет существенно больше Ьп в связи с явлениями отражения двухфазного детонационного потока от боковых стенок канавки.
Для обеспечения напыления боковых стенок кольцевых канавок 7 и формирования V-образных элементов покрытия боковые стенки скошены под углом не менее 45
Шаг дд между кольцевыми канавками 7 (размер фрагментов покрытия) определяют по формуле (1). Для того, чтобы в адгезионной зоне не возникли отрывные напряжения, необходимо вы" полнение условия размер напыляемой площади, т.е. шаг между кольцевыми канавками; толщина покрытия; коэффициент термического расширения (KTP) материала покрытия, температура на поверхности покрытия;
KTP материала корпуса поршня; температура корпуса поршня.
? к 2hÀ>
Ь =?1п, где h „— глубина канавки
h> толщина покрытия;
Ь вЂ” ширина дна канавки.
2. Поршень по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве антифрикционного покрытия применена механическая смесь порошков на основе меди и твердой смазки.
Формулаизобретения
1. Поршень двигателя внутреннего сгорания из алюминиевого сплава, содержащий юбку с антифрикционным покрытием на ее боковой поверхности и компенсаторы напряжений в виде V-об20
Составитель А.Гладких (ТехРед А.КРавчУк КоРРектоР P.Кравцова
Редактор А.Ревин
Заказ 5870/33
Подписное
Тираж 505
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
143754 пенсаторы 6 напряжении расчленяют все покрытие 5 на отдельные фрагменты небольших размеров и снижают, таким образом, напряжения в покрытии, 5
При термоциклировании покрытие 5 деформируется, причем основное перемещение происходит вдоль поверхности корпуса I поршня. Компенсаторы 6 напряжения придают всему покрытию 10
5 изогнутую волнообразную форму и
: демпфируют перемещения покрытия 5, снижая тем самым возникающие напряжения. Кроме того, углубления компенсаторов 6 способствуют удержанию мас- ?r„ ла на боковой поверхности поршня. разных элементов покрытия, выполнен" ные на кольцевых канавках со скошенными краями и расположенные равномерно по боковой поверхности юбки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности поршня при форсировании двигателя путем исключения задиров, V-образные элементы покрытия установлены путем детонационного напыления, а параметры канавок выполнены в соответствии с соотношениями
