Втулка поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания
INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONNECTING ROD PISTON HEAD BUSHING

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к подшипниковым устройствам кривошипно-шатунных механизмов, а именно к втулкам поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания и может быть использовано в форсированных дизелях, в высокооборотных автомобильных двигателях, в компрессорных устройствах и т.п.
Известен подшипниковый узел кривошипной головки шатуна, включающий вал, цилиндрический вкладыш, выполненный с минимальной толщиной, расположенной со стороны стержневой части головки, и имеющий участок рабочей поверхности, выполненный в виде трех сопряженных поверхностей и расположенный на половине вкладыша, прилежащей к стержневой части головки, при этом две сопряженные поверхности имеют переменный радиус кривизны и сопряжены с цилиндрической поверхностью, а третья выполнена в виде эксцентричной расточки, радиус которой больше радиуса вала (см. SU авторское свидетельство №699249, F16C 9/04, 1978).
Недостатком данного устройства является низкая надежность эксплуатации из-за образования зон сухого трения, вследствие неравномерной смазки трущихся поверхностей.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является втулка подшипника скольжения "ASB-4", содержащая выполненные на рабочей поверхности центральную кольцевую канавку и расположенные симметрично под углом и по обе стороны от центральной кольцевой канавки подводящие канавки, сообщенные с центральной кольцевой канавкой, при этом по крайней мере по одному краю рабочей поверхности втулки выполнена по меньшей мере одна кольцевая боковая канавка, отделенная от подводящих канавок телом втулки (см RU, патент №2216660, F16C 33/10, 2002).
Недостатком данного устройства является низкая надежность эксплуатации из-за образования зон сухого трения, вследствие неравномерной смазки трущихся поверхностей, низкий срок эксплуатации из-за перегрева трущихся поверхностей.
Техническим результатом является повышение надежности работы втулки поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания, увеличение срока эксплуатации за счет равномерного распределения смазки и интенсивного охлаждения трущихся поверхностей и исключения быстрого вытекания смазки из зоны трения.
Технический результат достигается во втулке поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания, содержащей корпус, наружная поверхность которого выполнена цилиндрической формы, внутренняя рабочая поверхность - бочкообразной формы, а торцы - частично скошенными, центральную кольцевую канавку, выполненную на внутренней рабочей поверхности корпуса, отверстие для ввода смазки, выполненное цилиндрической формы в нижней части внутренней рабочей поверхности корпуса и отверстие для охлаждения поршневой головки, выполненное в виде усеченного конуса в верхней части внутренней рабочей поверхности корпуса, при этом центральная кольцевая канавка имеет в поперечном сечении трапецеидальную форму, большее основание которой обращено к наружной поверхности корпуса втулки, отверстия для ввода смазки и для охлаждения поршневой головки выполнены на оси центральной кольцевой канавки, а наружная цилиндрическая поверхность корпуса выполнена с антикоррозионным покрытием.
Выполнение наружной поверхности корпуса втулки цилиндрической формы обеспечивает надежность крепления втулки в верхнем отверстии шатуна двигателя внутреннего сгорания, в которое втулка запрессовывается с натягом. Кроме того, плотное прилегание наружной поверхности корпуса втулки к внутренней поверхности отверстия шатуна обеспечивает теплоотвод из зоны трения на втулке.
Выполнение внутренней рабочей поверхности корпуса бочкообразной формы обеспечивает исключение быстрого вытекания смазки из втулки.
Выполнение торцов корпуса частично скошенными обеспечивает долговечность втулки за счет уравнивания нагрузок на верхнюю и нижнюю половинки втулки.
Центральная кольцевая канавка, выполненная на внутренней рабочей поверхности корпуса обеспечивает равномерную подачу смазки на все поверхности втулки, исключает появление на трущихся поверхностях втулки участков «сухого» трения.
Отверстие для ввода смазки, выполненное цилиндрической формы в нижней части внутренней рабочей поверхности корпуса обеспечивает бесперебойную подачу смазки из масленого канала шатуна.
Отверстие для охлаждения поршневой головки, выполненное в виде усеченного конуса в верхней части внутренней рабочей поверхности корпуса обеспечивает постоянную наполняемость смазкой центральной кольцевой канавки.
Выполнение центральной кольцевой канавки в поперечном сечении трапецеидальной формы, большее основание которой обращено к наружной поверхности корпуса втулки обеспечивает наличие необходимого количества смазки во втулке.
Симметричное выполнение отверстий для ввода смазки и для охлаждения поршневой головки на оси центральной кольцевой канавки обеспечивает равномерное поступление смазки по всей поверхности втулки.
Выполнение наружной цилиндрической поверхности корпуса с антикоррозионным покрытием обеспечивает надежную защиту от фреттинг-коррозии, которая возникает при циклических ударных нагрузках.
Втулка поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид втулки, на фиг. 2 - внешний вид установки втулок в головках шатунов двигателя внутреннего сгорания, на фиг. 3 - разрез по А-А фиг. 1.
Втулка поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания состоит из корпуса 1, наружная поверхность 2 которого выполнена цилиндрической формы, внутренняя рабочая поверхность 3 - бочкообразной формы, а торцы 4 - частично скошенными, из центральной кольцевой канавки 5, выполненной на внутренней рабочей поверхности 3 корпуса 1. В нижней части внутренней рабочей поверхности 3 корпуса 1 выполнено отверстие 6 для ввода смазки, выполненное цилиндрической формы. В верхней части внутренней рабочей поверхности 3 корпуса 1 выполнено отверстие 7 для охлаждения поршневой головки, выполненное в виде усеченного конуса. Центральная кольцевая канавка 5 имеет в поперечном сечении трапецеидальную форму, большее основание которой обращено к наружной цилиндрическая поверхности 2 корпуса 1 втулки. Отверстие 6 для ввода смазки и отверстие 7 для охлаждения поршневой головки выполнены на оси центральной кольцевой канавки 5. Наружная цилиндрическая поверхность 2 корпуса 1 выполнена с антикоррозионным покрытием. Втулка запрессована в поршневую головку шатуна 8. Подвод масла к отверстию 6 втулки поршневой головки шатуна 8 осуществляется через масляный канал 9.
Втулка поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания работает следующим образом.
В процессе работы двигателя масло под давлением проходит по каналу 9 и через отверстие 6 заполняет центральную кольцевую канавку 5. При движении шатуна 8 вниз происходит выдавливание масла из центральной кольцевой канавки 5 в зону трения. Таким образом, происходит смазка трущихся поверхностей. При движении шатуна 8 вверх избыток смазки из центральной кольцевой канавки 5 выбрасывается через отверстие 7 для охлаждения поршневой головки. Подвод масла к втулке поршневой головки шатуна 8 осуществляется через масляный канал 9, совпадающим с отверстием 6. Центральная кольцевая канавка 5 втулки 1 поршневой головки шатуна 8, имеющая в поперечном сечении трапецеидальную форму, совмещена с входным отверстием бис выходящим отверстием 7, причем, диаметр цилиндрического входящего отверстия 5 значительно больше диаметра выходящего отверстия 6.
Предложенная втулка поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания повышает надежность работы втулки поршневой головки шатуна двигателя внутреннего сгорания, увеличивает срок эксплуатации за счет равномерного распределения смазки и интенсивного охлаждения трущихся поверхностей и исключения быстрого вытекания смазки из зоны трения.