Маслознімне поршневе кільце

1. Маслознімне поршневе кільце зі спіральним розширювачем, переважно коробчастого типу, Іподібного профілю з однією площиною симетрії, з розніманням по колу - замком кільця, що містить верхню і нижню полиці, зв'язані між собою перемичкою, у тілі якої виконані дренажні вікна, яке відрізняється тим, що кількість дренажних вікон складає не менше 20, відношення довжини дренажного вікна до довжини проміжку між двома суміжними дренажними вікнами складає 0,7-1,25, а відношення товщини перемички до радіальної товщини кільця становить 0,08-0,21. 2. Маслознімне поршневе кільце за п.1, яке відрізняється тим, що виготовлене зі сталі. Винахід відноситься до конструкцій ущільнювальних елементів систем "поршень-гільза циліндра", зокрема, до конструкції маслознімного коробчатого поршневого кільця для двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), компресорів і ін. Відомі конструкції маслознімних поршневих кілець коробчатого типу з розніманням по окружності - замком кільця, виготовлені з чавуну, що містять верхню і нижню полиці, зв'язані між собою перемичкою, у тілі якої виконані дренажні вікна [1]. Авторське свідоцтво 1239384 СРСР МПК4 F02F5/00. Заявлено 17.10.84. Опубліковано 23.06.86, Бюл. №23. [2]. Авторське свідоцтво 1244366 СРСР МПК4 F02F5/00. Заявлено 17.10.84. Опубліковано 15.07.86, Бюл. №26. [3]. Авторське свідоцтво 1271993 СРСР МПК4 F02F5/00, F16J9/06 Заявлено 11.06.85. Опубліковано 23.11.86, Бюл. №43. [4]. 4 Авторське свідоцтво 1312218 СРСР МПК F02F5/00 Заявлено 17.07.85. Опубліковано 23.05.87, Бюл. №17]. Недоліками відомих конструкцій поршневих кілець є низька надійність і недовговічність роботи систем "поршень - поршневе кільце - гільза циліндра". Це обумовлено значними інерційними сила ми, що виникають у цій системі через велику масу і матеріалоємність чавунних поршневих кілець; нерівномірними тисками на стінки циліндра внаслідок низької стабільності пружних сил кільця і, як наслідок, епюри тиску; низьким запасом міцності кілець, що приводить до поломок при вдяганні їх на поршень. Крім того, виготовлення маслознімних поршневих кілець з чавуну пов'язано з високим витратним коефіцієнтом металу, обумовленим необхідністю зняття великих об'ємів металу при формуванні профілю кільця. Зазначені обставини, істотно збільшують відбраковування поршневих кілець, і знижують техніко-економічні показники виробництва і конкурентноздатність цього виду продукції. За прототип прийнято маслознімне поршневе кільце коробчатого типу, з розніманням по окружності - замком кільця, виготовлене з чавуну, що містить верхню і нижню полиці, зв'язані між собою перемичкою, у тілі якої виконані дренажні вікна. [5]. ДСТ 621-87. Кільця поршневі двигунів внутрішнього згоряння. М.: Видавництво стандартів. - 1988. С. 32-42 -прототип]. (19) UA (11) 75195 (13) C2 (21) 2004032115 (22) 23.03.2004 (24) 15.03.2006 (46) 15.03.2006, Бюл. № 3, 2006 р. (72) Голованов Юрій Миколайович, Баришев Євген Володимирович, Жучков Сергій Михайлович, Городницький Віктор Назарійович, Казаріна Надія Вікторівна, Батрушевич Раїса Михайлівна, Кобяков Сергій Вікторович, Куракіна Галина Василівна, Голованов Костянтин Юрійович, Сікачина Ігор Васильович (73) ВІДКРИТЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "ОДЕСЬКИЙ ЗАВОД ПОРШНЕВИХ КІЛЕЦЬ", ІНСТИТУТ ЧОРНОЇ МЕТАЛУРГІЇ ІМ. З.І. НЕКРАСОВА НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU 1239384, 23.06.1986 SU 1244366, 15.07.1986 SU 1271993, 23.11.1986 RU 2119108, 20.09.1998 3 75195 4 Недоліком прототипу є те, що при його виконошення довжини дренажного вікна до довжини ристанні не забезпечується необхідна надійність і проміжку між двома суміжними дренажними вікнадовговічність роботи системи "поршень - поршнеми складає 0,7-1,25, а відношення товщини переве кільце - гільза циліндра" з таких причин: значні мички до радіальної товщини кільця складає 0,08інерційні сили, що виникають у системі "поршень 0,21. поршневе кільце - гільза циліндра" через велику Отже, поршневе кільце, що заявляється, відмасу і матеріалоємність поршневих кілець, виготоповідає критерію "новизна". Порівняння з іншими влених з чавуну; висока нерівномірність тиску на технічними рішеннями в даній галузі техніки покастінки циліндра, обумовлена нестабільністю пружзало наступне. Відомі конструкції поршневих кіних сил кільця по периметру, що викликає, у свою лець, виготовлених з легких сплавів на основі чергу, нестабільність епюри тиску; низький запас алюмінію [6]. Патент 2119108 Російська Федерація міцності кілець, що приводить до поломок при вдяМПК6 F16J 9/00 Заявлено 11.06.96 Опубліковано ганні їх на поршень. 20.09.98, Бюл. №26]. Поршневі кільця, які виготовКрім того, необхідність зняття великих об'ємів лені зі сплавів на основі алюмінію, позбавлені неметалу при виготовленні кільця з чавуну в процесі доліків, властивих чавунним кільцям. Однак, для формування профілю кільця збільшує витратний їхнього виробництва потрібні спеціальні сплави, коефіцієнт металу. Так, при виконанні фрезерноціна яких істотно вище ціни штаби з вуглецевої шліфувальних операцій, у процесі виготовлення сталі, одержуваної в умовах масового виробництмаслознімних поршневих кілець з чавуну до 70% ва на підприємствах чорної металургії. металу іде в стружку. Відома конструкція компресійного поршневого Зазначені обставини, істотно збільшують відбкільця, виготовленого зі сталі. [7]. Заявка раковування маслознімних поршневих кілець, збі2003098302 Україна МПК6 F16J9/02 Заявлено льшують витрати металу, що знижує техніко23.10.03]. Однак ознаки відомого технічного ріекономічні показники їхнього виробництва і конкушення спрямовані на вирішення завдання з підрентноздатність цього виду продукції. вищення ефективності виробництва компресійних Завдання, розв'язуване винаходом, полягає в поршневих кілець і не враховують особливостей оптимізації поєднання службових, технологічних і конструкції маслознімного поршневого кільця, які експлуатаційних властивостей кілець за рахунок обумовлені його призначенням. Тому сукупність зниження інерційних сил у системі "поршень - поознак відомого технічного рішення не може бути ршневе кільце - гільза циліндра" і зменшенні нерівикористана для вирішення завдання, сформувномірності тиску на стінки циліндра сталевого льованого у запропонованому винаході. маслознімного поршневого кільця, а також зниТаким чином, порівняння технічного рішення, ження витратного коефіцієнта металу при виготощо заявляється, з іншими технічними рішеннями в вленні кільця в процесі формування його профілю даній галузі техніки не дозволило виявити в них при низьких витратах на їхнє виробництво. Виріознаки, що відрізняють технічне рішення, що заявшення поставленого завдання спрямовано. наляється, від прототипу. Отже, технічне рішення, самперед, на зниження відбраковування маслозщо заявляється, має "винахідницький рівень". німних поршневих кілець, зниження витратних Винахід пояснюється кресленням, де на фіг.1 коефіцієнтів при їхньому виготовленні і підвищензображено маслознімне поршневе кільце у вільня їхньої конкурентноздатності і техніконому стані, на фіг.2 - схематично представлена економічних показників виробництва. конструкція сталевої стрічки, для виготовлення Технічний результат, що досягається при вимаслознімного поршневого кільця (вид у плані), а користанні винаходу, полягає в підвищенні служна фіг.3 - розріз по А-А на фіг.2, що ілюструє пробових, технологічних і експлуатаційних властивосфіль поперечного перерізу маслознімного порштей кілець за рахунок зменшення маси і невого кільця. матеріалоємності маслознімних поршневих кілець Маслознімне поршневе кільце, переважно копри високому запасі міцності і підвищенні стабільробчатого типу, являє собою кільцевий елемент 1 ності пружних сил кільця по периметру, що забездіаметром D, виконаний зі сталевої стрічки фасонпечує стабільність епюри тиску. ного перерізу. У кільцевому елементі 1 виконано Вирішення поставленого завдання забезпечурознімання по окружності 2 - замок кільця. Сталеється тим, що маслознімне поршневе кільце корова стрічка являє собою фасонний профіль короббчатого типу з розніманням по окружності - замком чатого типу. Фасонний поперечний переріз маслокільця, що містить верхню і нижню полиці, зв'язані знімного поршневого кільця шириною b і висотою t між собою перемичкою, у тілі якої виконані дренамістить дві маслознімні полки 3, з'єднані перемичжні вікна, виготовлено зі сталі, при цьому кількість кою (стінкою) 4, у тілі якої виконані дренажні вікна дренажних вікон, виконаних у тілі перемички скла5 довжиною С1 і шириною b1. Кількість дренажних дає не менш 20, відношення довжини дренажного вікон складає не менш 20, а відношення довжини вікна до довжини проміжку між двома суміжними дренажного вікна С1 до довжини проміжку С між дренажними вікнами складає 0,7-1,25, а відношендвома суміжними дренажними вікнами складає ня товщини перемички до радіальної товщини кі0,7-1,25. Відношення товщини перемички tп до льця складає 0,08-0,21. радіальної товщини t кільця запропонованої консПорівняння з прототипом показує, що маслозтрукції складає 0,08-0,21. Маслознімне поршневе німне поршневе кільце коробчатого типу, що заявкільце із зазначеними конструктивними параметляється, відрізняється тим, що воно виготовлено зі рами виготовлено зі сталі. Сталі, які застосовують сталі, при цьому кількість дренажних вікон, викодля виготовлення маслознімних поршневих кілець наних у тілі перемички складає не менш 20, відіз зазначеними конструктивними параметрами 5 75195 6 це, як правило, вуглецеві низьколеговані сталі з яка складає 0,08-0,21. При виконанні tп/t менше вуглецевим еквівалентом не нижче 0,40%. 0,08 - можливі проблеми з верстатною механічною Працює сталеве маслознімне поршневе кільце обробкою кілець, у процесі якої може відбутися коробчатого типу в такий же спосіб, як і аналогічне втрата поперечної стійкості профілю кільця, що маслознімне поршневе кільце, виготовлене з чавикликає деформацію перемички. Якщо ж tп/t буде вуну. більше 0,21 - це необгрунтовано збільшить масу Кількість дренажних вікон, що заявляється, і кільця, що, у свою чергу, збільшить сили інерції виконання зазначених співвідношень геометричпри роботі поршневої групи (у системі "поршень них параметрів маслознімного поршневого кільця поршневе кільце - гільза циліндра"). Крім того, у коробчатого типу, виготовленого зі сталі, забезпецьому випадку збільшується жорсткість кільця, яка чує йому комплекс технологічних властивостей: погіршує його контакт із дзеркалом циліндра порстабілізує епюру тиску пружених сил кільця по йошневої групи. го периметру в робочому стані, що, у свою чергу, Виготовлення маслознімного поршневого кіпідвищує рівномірність тиску кільця на стінки цилільця, що заявляється, із сталі забезпечує йому ндра; знижує інерційні сили, що виникають у сисоптимальний комплекс службових, технологічних і темі "поршень - поршневе кільце - гільза циліндра" експлуатаційних характеристик. Як показали реза рахунок зменшення маси і матеріалоємності зультати випробувань, сталеві маслознімні поршмаслознімного кільця, виготовленого зі сталі в поневі кільця знижують інерційні сили в системі "порівнянні з чавунними кільцями; забезпечує рівноршень - поршневе кільце - гільза циліндра" і мірність тиску на стінки циліндра; попереджає позменшують нерівномірність тиску на стінки циліндломку кілець у небезпечних перерізах (по ра. При цьому забезпечуються необхідні міцностні дренажних вікнах); забезпечує зниження витрат і і пружні характеристики кілець. Істотно спрощуєтьвитратного коефіцієнта металу, зв'язаних з викося процес їхнього виготовлення в порівнянні з чананням профілю кільця. вунними кільцями, зменшується кількість браку, і Регламентація кількості дренажних вікон, в стабілізуються властивості кілець. У порівнянні з маслознімному поршневому кільці, що заявляєтьпоршневими кільцями, виготовленими зі спеціалься, виготовленому зі сталі, яка складає не менш них сплавів, збільшується довговічність маслозні20, при відношенні довжини дренажного вікна до мних поршневих кілець і надійність їх роботи за довжини проміжку між двома суміжними дренажрахунок зменшення зносу. Це забезпечує виріними вікнами, що складає 0,7-1,25, попереджає шення поставленого завдання - оптимального поогранювання робочої поверхні кільця, що має місєднання службових, технологічних і експлуатаційце в кільцях, виготовлених з чавуну, у яких довжиних властивостей кілець за рахунок зниження на дренажних вікон значно більше, а їхня кількість інерційних сил у системі "поршень - поршневе кіменша. Так, у відомому маслознімному поршнельце - гільза циліндра" і зменшенні нерівномірності вому кільці, виготовленому з чавуну [5. ДСТ 621тиску на стінки циліндра сталевого маслознімного 87. Кільця поршневі двигунів внутрішнього згорянпоршневого кільця. Крім того, знижується витратня. М.: Видавництво стандартів. -1988. - С. 32-42], ний коефіцієнт металу при виготовленні кільця в довжина дренажного вікна складає 12-18мм (у процесі формування його профілю при низьких залежності від типорозміру кільця), при їхній кільвитратах на їхнє виробництво. Вирішення поставкості не більш 10, а в кільці, що заявляється, виголеного завдання спрямовано, насамперед, на товленому зі сталі, довжина дренажного вікна зниження відбраковування маслознімних поршнескладає 4-5мм (у залежності від типорозміру кільвих кілець, зниження витратних коефіцієнтів при ця) при їхній кількості не менш 20. Це, крім іншого, їхньому виготовленні і підвищення їхньої конкурезабезпечує підвищення службових характеристик нтноздатності і техніко-економічних показників кільця, його експлуатаційну стійкість, що забезпевиробництва. чує йому високу конкурентноздатність у порівнянні Експерименти з визначення співвідношень гез традиційними кільцями. ометричних параметрів, що заявляються, сталеРегламентація відношення довжини дренажвих маслознімних поршневих кілець виконувалися ного вікна до довжини проміжку між двома суміжв умовах ВАТ "Одеський завод поршневих кілець" ними дренажними вікнами, що складає в кільці, що (ОЗПК), Інституту чорної металургії (ІЧМ) ім. З.І. заявляється, 0,7-1,25, забезпечує йому оптимальНекрасова НАН України і Дніпропетровського доний комплекс міцностних властивостей, службових чірнього підприємства ОЗПК - "ОЗПК-Днепр". Ексхарактеристик і експлуатаційної стійкості. Якщо периментальні зразки маслознімних поршневих відношення довжини дренажного вікна до довжини кілець діаметром 72... 130мм, які застосовують в проміжку між двома суміжними дренажними вікнаДВЗ вантажних, легкових автомобілів і сільськогоми, буде менше 0,7, то не будуть забезпечені його сподарських машин, випробовували за стандартслужбові характеристики внаслідок малої площі ними методиками, наведеними в [5. ДСТ 621-87. дренажних вікон. Якщо ця величина буде більше Кільця поршневі двигунів внутрішнього згоряння. 1,25, то це істотно послабить конструкцію кільця, С. 6-12]. Результати цих випробувань з'явилися знизить його міцностні властивості, що може приосновою для встановлення співвідношень геометвести до його поломок і зниження, тим самим, ексричних параметрів, що заявляються, поршневих плуатаційної стійкості. кілець. Комплекс міцностних властивостей, службових Таким чином, вирішення поставленого у винахарактеристик і експлуатаційної стійкості кільця ході технічного завдання було забезпечено за разабезпечує також регламентація відношення товхунок регламентації геометричних параметрів мащини перемички tп до радіальної товщини t кільця, слознімного поршневого кільця, що встановлює 7 75195 8 кількість дренажних вікон, виконаних у тілі стінки 2. Авторське посвідчення 1244366 СРСР МКИ4 кільця, співвідношень довжини дренажного вікна F02F5/00. Заявлено 17.10.84. Опубліковано С1 до довжини проміжку С між двома суміжними 15.07.86, Бюл. №26. дренажними вікнами, а також товщини перемички 3. Авторське посвідчення 1271993 СРСР МКИ4 tп до радіальної товщини t кільця, у комплексі з F02F5/00, F16J9/06 Заявлено 11.06.85. Опублікоматеріалом, з якого воно виготовлено. При цьому вано 23.11.86, Бюл. №43. забезпечено оптимальне сполучення службових, 4. Авторське посвідчення 1312218 СРСР МКИ4 технологічних і експлуатаційних властивостей маF02F5/00 Заявлено 17.07.85. Опубліковано слознімних кілець при низьких витратах на їхнє 23.05.87, Бюл. №17 виробництво за рахунок зниження витратних кое5. ДСТ 621-87. Кільця поршневі двигунів внутфіцієнтів металу при їхньому виготовленні, що рішнього згоряння. М.: Видавництво стандартів. сприяє підвищенню техніко-економічних показників 1988. - С. 32-42 - прототип. виробництва і конкурентноздатності сталевих ма6. Патент 2119108 Російська Федерація МПК6 слознімних поршневих кілець. F16J 9/00 Заявлено 11.06.96 Опубліковане Джерела інформації, прийняті до уваги при 20.09.98, Бюл. №26 складанні заявки. 7. Заявка 2003098302 Україна МПК6 F16J 9/02 4 1. Авторське посвідчення 1239384 СРСР МКИ Заявлено 23.10.03]. F02F5/00. Заявлено 17.10.84. Опубліковано 23.06.86, Бюл. №23. Комп’ютерна верстка M. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601