Составное поршневое кольцо

Изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и других поршневых машин. Кольцо содержит пластинчатые кольца и радиальный расширитель, пружинные витки которого выполнены в виде радиальных поддерживающих полок с концевыми упорными буртами, соединенными между собой осевыми перемычками. Радиальные поддерживающие полки тангенциального расширителя в местах соединения их с концевыми упорными буртами выполнены с прогибом к центру симметрии профиля таким образом, что нижняя точка внутреннего прогиба по отношению к внешней поверхности радиальной поддерживающей полки смещена к центру симметрии профиля тангенциального расширителя на величину ≥0,05 мм. Изобретение позволяет повысить прочность и износостойкость кольца, а следовательно, цилиндропоршневой группы ДВС. 2 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно: к двигателестроению, и может быть применено в качестве поршневого кольца в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах и других поршневых машинах.

К поршневым кольцам предъявляются высокие требования по долговечности, обеспечению минимального расхода масла на угар, от которого зависят вредные выбросы твердых частиц в атмосферу, прорыву газов и потерям на трение, при снижении которых сокращается расход топлива. При этом количество поршневых колец на поршне должно быть минимальным.

Для обеспечения этих требований конструкции поршневых колец должны обладать следующими свойствами:

- высокой эластичностью, гибкостью, приспосабливаемостью, обеспечивающей прилегаемость кольца к стенке гильзы цилиндра при искажениях его геометрической формы;

- мягкой (пологой) характеристикой пружины тангенциального расширителя, обеспечивающей незначительное падение упругой силы при износе трущихся элементов кольца;

- высокой сопротивляемостью процессу релаксации в заневоленном состоянии при температуре до 300°С;

- хорошей собираемостью на поршень и вместе с поршнем в гильзу цилиндра;

- надежной герметизацией рабочего пространства между поршнем, цилиндром и головкой блока.

Известны конструкции составных поршневых колец (см. изобретения по авторскому свидетельству №303448 МПК F 02 f 5/00; опублик. в 1971 г. по патентам РФ №2028485 CI 6 F 02 F 5/00 и №2177569 С2 7 F 1699/06 опублик. в 1995 и 2001 гг. и по заявке Франции №2525282, кл. F 02 F 5/00, опублик. в 1983 г., которые содержат пластинчатые витые кольца и тангенциальный расширитель, выполненные из металлических лент прямоугольного сечения со скрученными кромками. Эти конструкции составных поршневых колец не полностью отвечают предъявляемым им требованиям.

Основной недостаток заключается в том, что радиальные поддерживающие полки в местах соединения их с концевыми упорными буртами изгибаются с радиусом изгиба на 40...70% меньшим толщины материала. При этом в месте изгиба материал становится тоньше на 40...60% и теряет свою прочность.

При изгибах с радиусом, равным толщине материала, пластинчатые кольца, имеющие малый радиус округления кромок, не ложатся на радиальные поддерживающие полки горизонтально и более быстро изнашиваются из-за прилегания к торцевой канавке поршня под углом по линии. При этом канавка поршня также вырабатывается в местах контакта с пластинчатым кольцом. Кроме того, при этом требуется увеличивать зазоры между радиальными поддерживающими полками и торцевыми поверхностями канавки поршня на величину, большую высоты пластинчатого витого кольца, что приводит к вибрации и быстрому выходу поршневого кольца из строя из-за нарушения прилегания пластинчатых колец к стенке цилиндра.

Технической задачей данного изобретения является повышение эффективности составного поршневого кольца путем повышения прочности соединения радиальных поддерживающих полок с концевыми упорными буртами, без увеличения зазоров между радиальными поддерживающими полками и торцевыми поверхностями канавки поршня.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в тангенциальном расширителе радиальные поддерживающие полки в местах соединения их с концевыми упорными буртами выполнены с прогибом к центру симметрии профиля тангенциального расширителя таким образом, что нижняя точка внутреннего радиуса изгиба по отношению к внешней поверхности радиальной поддерживающей полки смещена к центру симметрии профиля тангенциального расширителя на величину не менее 0,05 мм.

При таком техническом решении пластинчатые витые кольца с малыми округлениями в поперечном сечении смогут располагаться горизонтально, опираясь на радиальные поддерживающие полки, с минимально необходимым зазором между поверхностью кольца и торцевой поверхностью канавки поршня. При этом соединение радиальных поддерживающих полок с концевыми упорными буртами может выполняться с радиусом прогиба, равным не менее толщины ленты, из которой тангенциальный расширитель изготавливается, и следовательно, без снижения прочности в местах изгиба и прогиба.

Такое конструктивное выполнение в тангенциальном расширителе составного поршневого кольца позволит повысить его надежность и прочность с одновременным улучшением его служебных свойств и износостойкости.

В известных технических решениях не обнаружены признаки, сходные с отличительными заявленного изобретения.

На фиг.1 показано поперечное сечение составного поршневого кольца в сборе, в поршневой канавке в рабочем состоянии с тангенциальным расширителем V-образной формы. На фиг.2 показана часть составного поршневого кольца по фиг.1, изображенного в перспективе.

Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего сгорания содержит пластинчатые витые кольца 1 и 2 и тангенциальный расширитель 3, у которого соединения радиальных поддерживающих полок 4 и 5 с концевыми упорными буртами 6 и 7 выполнены в виде прогибов 8 и 9. При этом нижняя точка радиуса "R" прогиба смещена к центру симметрии профиля тангенциального расширителя относительно внешней поверхности радиальной поддерживающей полки на величину "К", которая составляете менее 0,05 мм. Составное поршневое кольцо расположено в канавке поршня 10 и внутри цилиндра 11.

Поршневое составное кольцо работает следующим образом. В двигателе внутреннего сгорания при возвратно-поступательном движении поршня пластинчатые кольца 1 и 2 прижимаются концевыми упорными буртами 6 и 7 и радиальными поддерживающими полками 4 и 5 тангенциального расширителя 3 в радиальном направлении к стенке цилиндра 11, а в осевом направлении к торцевым поверхностям канавки поршня 10.

В результате использования изобретения экономический эффект ожидается от повышения износостойкости составного поршневого кольца и повышения прочности соединения элементов тангенциального расширителя.

Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего сгорания, содержащее пластинчатые кольца и тангенциальный расширитель, пружинные витки которого выполнены в виде радиальных поддерживающих полок с концевыми упорными буртами, соединенными между собой осевыми перемычками, отличающееся тем, что радиальные поддерживающие полки тангенциального расширителя в местах соединения их с концевыми упорными буртами выполнены с прогибом к центру симметрии профиля таким образом, что нижняя точка внутреннего прогиба по отношению к внешней поверхности радиальной поддерживающей полки смещена к центру симметрии профиля тангенциального расширителя на величину ≥0,05 мм.