Поршневий палець

Поршневий палець двигуна внутрішнього згоряння, обмежений циліндричною зовнішньою поверхнею і складною внутрішньою поверхнею, який відрізняє ться тим, що внутрішня поверхня пальця в поздовжньому перерізі виконана по дузі кола радіусом R1 в середині пальця на ділянці під шатуном, дуга х кіл радіуса R2 під бобишками поршня та спряженню при переході від дуги радіуса R1 до дуги радіуса R 2; при цьому Корисна модель відноситься до двигунобудування і може бути використана в двигунах внутрішнього згоряння. Відомі поршневі пальці ([1], стор.154), в яких для раціонального розподілу матеріалу внутрішню поверхню виконують з переходами від циліндричної форми поверхні до конічної, а далі з переходом на циліндричну; або з переходом в середині пальця з однієї конічної поверхні на іншу. Недоліком таких поршневих пальців є наявність концентраторів напруги на вн утрішній поверхні в місцях переходів з однієї форми поверхні на іншу, що знижує витривалість пальців, працюючих в умовах змінних навантажень і температур. Відомий, також, поршневий палець [2], внутрішня поверхня якого, в поздовжньому перерізі, виконана по дузі кола радіуса R для позбавлення від концентраторів напруги. Однак, розрахунки на міцність при схемі навантаження поршневого пальця по рис. 21 ([3], стор.275) виявили, що така форма внутрішньої поверхні поршневого пальця не є раціональною. Мета даної корисної моделі - збільшення економії матеріалу за рахунок використання в поршневому пальці раціонального перерізу, отриманого на основі розрахунків на міцність, при схемі навантаження по рис. 21 ([3], стор.275), а також, позбавлення від концентраторів напруги. Поставлена мета досягається тим, що у відомих поршневих пальців внутрішня поверхня в поздовжньому перерізі виконана по дузі кола радіуса R1 в середині пальця на ділянці під втулкою шатуна; дуги кола радіуса R2 під бобишками поршня та спряженню при переході від дуги кола радіуса R1 до дуги кола радіуса R2. При цьому a2 + (d2 - d1 )2 4c 2 + (D - d - 2h)2 , R2 = , 4(d2 - d1) 4(D - d - 2h) де: а - задана довжина втулки шатуна; d1 - найменший внутрішній розрахунковий діаметр пальця; d2 - найменший внутрішній діаметр пальця під кінцями втулки шатуна; d - найменший внутрішній діаметр пальця під кінцями бобишок поршня; D - заданий зовнішній діаметр пальця; h - товщина стінки на торцях пальця; с - довжина пальця під бобишкою поршня. (13) 36977 (11) UA (19) a2 + (d2 - d1 )2 4c 2 + (D - d - 2h)2 R2 = 4(d2 - d1) , 4(D - d - 2h) де: а - задана довжина втулки шатуна; d1 - найменший внутрішній розрахунковий діаметр пальця; d2 - найменший внутрішній діаметр пальця під кінцями втулки шатуна; d - найменший внутрішній діаметр пальця під кінцями бобишок поршня; D - заданий зовнішній діаметр пальця; h - товщина стінки на торцях пальця; с - довжина пальця під бобишкою поршня. Спряження виконується по схемі: кінці дуг радіусів R1 та R2 (точка А' та точка В') з'єднуємо та через середину відрізка А'В' перпендикулярно до нього проводимо пряму. Перетин цієї прямої з продовженням радіуса R2, проведеного через точку А', визначає положення центру О3 . Радіусом R3= О3 А' з точки А' проводимо дугу в напрямку точR1 = U R1 = 3 36977 ки В'. Спряження закінчуємо відрізком, який дотичний до дуг радіусами R1 та R3 . На фіг. 1 наведена форма пальця, отримана в результаті проектного розрахунку. На фіг. 2 наведена конструкція поршневого пальця, рекомендована для практичного використання при виготовленні. Розрахункова товщина матеріалу на торцях пальця, виходячи з розрахунків на міцність, майже рівна нулю, однак з конструктивних міркувань вона приймається рівною величині h. Найменший внутрішній діаметр пальця d1 (перетин з максимальною товщиною стінки пальця) отриманий в середині пальця. Під кінцями втулки шатуна внутрішній діаметр пальця d2, а під кінцями бобишок поршня d. Тому введення дуги кола радіуса R1 дозволяє наблизитись до раціонального перерізу пальця в його середній частині, а введення дуги кола радіуса R2 дозволяє наблизитись до раціонального перерізу на ділянках під бобишками поршня. Радіуси R1 та R2 отримані розрахунковим шляхом з форми, Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 4 наведеної на рис. 2. Спряження між дугами кіл радіусами R1 та R2 дозволяє уникнути появи концентраторів напруги на ділянках між бобишками поршня та втулкою шатуна і підвищити витривалість пальця. При цьому, по всій довжині пальця внутріїттня поверхня набттижагттгя до раціональної форми, що забезпечує необхідну міцність при мінімальній витраті матеріалу на виготовлення. Джерела інформації 1. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Д.Н. Вырубов, СИ. Ефимов, Н.Ф. Иващенко и др.; под ред. А.С. Орлика, М.Г. Кругло ва. - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 384с. 2. Деклараційний патент на корисну модель № 15793, 17.07.2006. Бюл. № 7. 3. Бюргер И.А. и др. Расчёт на прочность деталей машин: Справочник. 3-е изд. М.: Машиностроение, 1979, -702c. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601