УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕРМОФИКСАЦИИ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ В ПАКЕТЕ

Полезная модель относится к термической обработке, в частности к термофиксации поршневых и уплотнительных колец в пакете, и может быть использовано при изготовлении разрезанных круглых поршневых и уплотнительных колец с параллельными торцовыми поверхностями.
1
1
1
1
1
Аналогом по технической сущности к заявляемому объекту является устройство для термофиксации поршневых колец в пакете, содержащее цилиндрическую оправку, набранный на оправку пакет поршневых колец, средство осевой стяжки, выполненное в виде двух фланцев, связанных посредством цилиндрического стержня с резьбой и гайки, причем верхний фланец подвижный, а нижний фланец неподвижный и выполнен заодно с оправкой, где оправка состоит из двух цилиндрических частей, одна часть которой формирует половину кольца от спинки (0°) до 90° и 270° радиусом r, равным r=d/2=(πD+Skα/2sin(α/2))/2π-t, где d - диаметр цилиндрической части оправки, мм, D - номинальный диаметр поршневого кольца, мм, S - размер замка поршневых колец в свободном состоянии, мм, k - коэффициент усадки материала кольца, равный 1,15-1,25, α - угол, определяющий зону замка S кольца, t - радиальная толщина поршневого кольца, мм, другая цилиндрическая часть оправки состоит из двух дополнительных цилиндрических частей, из которых первая дополнительная цилиндрическая часть оправки формирует часть кольца от 90° до 140° и от 220° до 270°, а центр радиуса цилиндрической части расположен от центра номинального радиуса кольца в сторону замка на расстоянии Δ=Rf, где R - номинальный радиус поршневого кольца, мм, f - коэффициент, равный для колец с пониженным давлением в зоне замка - 0,026, для колец с равномерной эпюрой давления - 0,036, для колец с повышенным давлением в зоне замка - 0,046, а вторая дополнительная цилиндрическая часть оправки формирует часть кольца от 140° и 210° до замка, а центр радиуса цилиндрической части расположен от центра номинального радиуса кольца в сторону спинки на расстоянии Δ=Rf, где f - коэффициент, равный 0,03 (аналог - патент РФ №2371489).
С помощью устройства возможно получать поршневые кольца с равномерной эпюрой давления, а также кольца с пониженным и повышенным давлением в зоне замка. Однако конструкция устройства имеет недостаток, связанный с тем, что после набора поршневых колец на оправку они на отдельных участках неплотно прилегают своей внутренней поверхностью к наружной поверхности оправки и после термофиксации не будут обеспечивать необходимую форму, соответствующую требуемой эпюре радиальных давлений. Поэтому устройство для термофиксации поршневых колец в пакете по аналогу не может обеспечить необходимую форму поршневых колец в свободном состоянии и как следствие соответствующую оптимальную эпюру радиальных давлений поршневого кольца при его изготовлении из-за возможных просветов между оправкой и внутренней радиальной поверхностью поршневого кольца.
1
1
1
1
1
Прототипом является устройство для термофиксации поршневых колец в пакете, содержащее цилиндрическую оправку, набранный на оправку пакет поршневых колец, средство осевой стяжки, выполненное в виде двух фланцев, связанных посредством цилиндрического стержня с резьбой и гайки, причем верхний фланец подвижный, а нижний фланец неподвижный и выполнен заодно с оправкой, где оправка состоит из цилиндрических частей, одна часть которой формирует половину кольца от спинки (0°) до 90° и 270° радиусом r, равным r=d/2=(πD+Skα/2sin(α/2))/2π-t, где d - диаметр цилиндрической части оправки, мм, D - номинальный диаметр поршневого кольца, мм, S - размер замка поршневых колец в свободном состоянии, мм, k - коэффициент усадки материала кольца, равный 1,15-1,25, α - угол, определяющий зону замка S кольца, t - радиальная толщина поршневого кольца, мм, другая цилиндрическая часть оправки состоит из двух дополнительных цилиндрических частей, из которых первая дополнительная цилиндрическая часть оправки формирует часть кольца от 90° до 140° и от 220° до 270°, а центр радиуса цилиндрической части расположен от центра номинального радиуса кольца в сторону замка на расстоянии Δ=Rf, где R - номинальный радиус поршневого кольца, мм, f - коэффициент, равный для колец с пониженным давлением в зоне замка - 0,026, для колец с равномерной эпюрой давления - 0,036, для колец с повышенным давлением в зоне замка - 0,046, а вторая дополнительная цилиндрическая часть оправки формирует часть кольца от 140° и 210° до замка, а центр радиуса цилиндрической части расположен от центра номинального радиуса кольца в сторону спинки на расстоянии Δ=Rf где f - коэффициент, равный 0,03, при этом наружная поверхность пакета поршневых колец охватывается по окружности средством радиальной стяжки в виде гибкой упругой стальной ленты, на концах которой выполнены лапки, отогнутые в радиальном направлении наружу, при этом в лапках выполнены отверстия, куда вставлены стяжные болты с навинченными на их концах гайками, причем ширина гибкой упругой стальной ленты должна соответствовать высоте сжатого в осевом направлении пакета поршневых колец (прототип - патент РФ №2487179).
Применение средства радиальной стяжки пакета поршневых колец позволит обеспечить плотное прилегание внутренней радиальной поверхности поршневых колец к поверхности оправки по всему периметру с различной ее формой. Тем самым после термофиксации поршневые кольца будут иметь по всей своей окружности эпюры радиального давления, соответствующие расчетным. Однако известно, время термофиксации поршневых колец, а это время отжига и охлаждения всего устройства, зависит от величины устройства и его сечения (Энглиш К. Поршневые кольца. - М.: Машиностроение, 1962, т. 1, с. 366). И здесь следует обратить внимание на то, что устройство прототипа выполнено так, что пакет поршневых колец и оправка под действием осевой и радиальной нагрузок от соответствующих средств осевой стяжки и радиальной представляют собой как бы одно целое. Оправка, выполненная в виде массива и обладая большой массой, будет увеличивать время отжига и охлаждения контактирующего с ней пакета поршневых колец. Это является серьезным недостатком прототипа, так как снизится производительность труда. Выполнение оправки в виде массива увеличивает расход металла на ее изготовление.
Технической задачей полезной модели является уменьшение расхода материала на изготовление оправки и увеличение производительности труда при производстве поршневых колец методом термофиксации за счет сокращения времени на нагрев и охлаждение пакета поршневых колец, установленных в предлагаемом устройстве для термофиксации поршневых колец.
1
1
1
1
1
Задача достигается путем использования устройства для термофиксации поршневых колец в пакете, содержащее цилиндрическую оправку, набранный на оправку пакет поршневых колец, средство осевой стяжки, выполненное в виде двух фланцев, связанных посредством цилиндрического стержня с резьбой и гайки, причем верхний фланец подвижный, а нижний фланец неподвижный и выполнен заодно с оправкой, где оправка состоит из двух цилиндрических частей, одна часть которой формирует половину кольца от спинки (0°) до 90° и 270° радиусом r равным r=d/2=(πD+Skα/2sin(α/2))/2π-t, где d - диаметр цилиндрической части оправки, мм, D - номинальный диаметр поршневого кольца, мм, S - размер замка поршневых колец в свободном состоянии, мм, k - коэффициент усадки материала кольца, равный 1,15-1,25, α - угол, определяющий зону замка S кольца, t - радиальная толщина поршневого кольца, мм, другая цилиндрическая часть оправки состоит из двух дополнительных цилиндрических частей, из которых первая дополнительная цилиндрическая часть оправки формирует часть кольца от 90° до 140° и от 220° до 270°, а центр радиуса цилиндрической части расположен от центра номинального радиуса кольца в сторону замка на расстоянии Δ=Rf, где R - номинальный радиус поршневого кольца, мм, f - коэффициент, равный для колец с пониженным давлением в зоне замка - 0,026, для колец с равномерной эпюрой давления - 0,036, для колец с повышенным давлением в зоне замка - 0,046, а вторая дополнительная цилиндрическая часть оправки формирует часть кольца от 140° и 210° до замка, а центр радиуса цилиндрической части расположен от центра номинального радиуса кольца в сторону спинки на расстоянии Δ=Rf, где f - коэффициент, равный 0,03, при этом наружная поверхность пакета поршневых колец охвачена по окружности средством радиальной стяжки в виде гибкой упругой стальной ленты, на концах которой выполнены лапки, отогнутые в радиальном направлении наружу и в лапках выполнены отверстия, в которые вставлены стяжные болты с навинченными на их концах гайками, причем ширина гибкой упругой стальной ленты соответствует высоте сжатого в осевом направлении пакета поршневых колец, где согласно изобретению оправка выполнена пустотелой в виде цилиндрического стакана, днищем, обращенным к подвижному фланцу.
Наличие новизны в предлагаемом устройстве для термофиксации поршневых колец в пакете доказывается тем, что оправка выполнена пустотелой в виде цилиндрического стакана, днищем, обращенным к подвижному фланцу.
Оригинальность предлагаемого устройства для термофиксации поршневых колец в пакете заключается в том, что оправка выполнена пустотелой в виде цилиндрического стакана.
Посредством предлагаемого устройства для термофиксации поршневых колец в пакете можно снизить расход металла на изготовление оправки. Это удешевит выпуск предлагаемых устройств для термофиксации поршневых колец в пакете. Уменьшение массы оправки сократит время нагрева и охлаждения пакета поршневых колец в процессе термофиксации, что повысит производительность выпуска поршневых колец.
Устройство для термофиксации поршневых колец в пакете поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан продольный разрез пакета поршневых колец в сборе с устройством для его термофиксации. На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.
Предлагаемое устройство для термофиксации поршневых колец в пакете содержит пакет поршневых колец 1, который состоит из отдельных поршневых колец 2, набранных последовательно на внешнюю окружную поверхность 3 оправки 4 так, чтобы разведенные концы 5, составляющие замки поршневых колец 2, располагались симметрично оси x-x, проходящей между разведенными концами 5 и через спинку 6 поршневых колец 2 (фиг. 1, фиг. 2). Оправка 4 выполнена пустотелой в виде цилиндрического стакана 7, днище 8 которого обращено вверх по оси z-z к подвижному фланцу 9 (фиг. 1). А снизу цилиндрического стакана 7, к внешнему краю его окружной поверхности, жестко прикреплен неподвижный фланец 10, на который нижним торцом 11 опирается пакет поршневых колец 1. На верхний торец 12 пакета поршневых колец 1 свободно установлен подвижный фланец 9, который имеет сквозное отверстие 13 по оси z-z, являющейся осью симметрии цилиндрического стакана 7 оправки 4. Через сквозное отверстие 13 наружу по оси z-z выходит цилиндрический стержень 14 с резьбой, который жестко прикреплен к наружной поверхности 15 днища 8 цилиндрического стакана 7. На резьбу стержня 14 навинчена гайка 16 для осуществления осевого сжатия пакета поршневых колец 1, находящегося между нижним неподвижным фланцем 10 цилиндрического стакана 7 и подвижным фланцем 9 (фиг. 1). Для осуществления радиального сжатия пакета поршневых колец 1 его наружная поверхность охватывается по окружности гибкой упругой стальной лентой 17, на концах которой выполнены лапки 18, отогнутые в радиальном направлении наружу (фиг. 1, фиг. 2). В лапках 18 выполнены отверстия, в которые вставлены стяжные болты 19 с навинченными на их концах гайками 20. При этом ширина гибкой упругой стальной ленты 17 соответствует высоте сжатого в осевом направлении z-z пакета поршневых колец 1 (фиг. 1, фиг. 2).
Перед термофиксацией поршневые кольца 2 набирают на оправку 4 так, чтобы разведенные концы 5, составляющие замки поршневых колец 2, располагались симметрично поперечной оси x-x, проходящей между разведенными концами 5 и через спинку 6 поршневых колец 2 (фиг. 2). Затем по окружности набранного таким образом пакета поршневых колец 1 устанавливают гибкую упругую стальную ленту 17 так, чтобы отогнутые лапки 18 располагались симметрично поперечной оси x-x (фиг. 1, фиг. 2). С помощью стяжных болтов 19 и гаек 20 пакет поршневых колец 1 стягивают гибкой упругой стальной лентой 17 в радиальном направлении до полного прилегания внутренней поверхности пакета поршневых колец 1 к внешней окружной поверхности 3 оправки 4. Сверху на пакет поршневых колец 1 устанавливают подвижный фланец 9 и, навинчивая гайку 16 на цилиндрический стержень 14, сжимают пакет поршневых колец 1 в осевом направлении для предотвращения коробления поршневых колец 2 по их торцам в процессе термофиксации. Набранный таким образом пакет поршневых колец 1 вместе с оправкой 4, которая представляет собой цилиндрический стакан 7, и средствами осевого и радиального сжатия пакета поршневых колец 1, подвергается термообработке, т.е. полному отжигу при температуре 600…630°C, как правило, в соляной ванне. После соляной ванны устройство для термофиксации поршневых колец в пакете охлаждается в горячей воде (Энглиш К. Поршневые кольца. - М.: Машиностроение, 1962, т. 1, с. 366). Режим термообработки должен обеспечить снятие внутренних напряжений в материале поршневых колец 2 и зафиксировать полученную расчетную форму поршневых колец 2. В предлагаемом устройстве для термофиксации поршневых колец в пакете оправка 4 выполнена пустотелой в виде цилиндрического стакана 7. Поэтому время нагрева и время охлаждения пакета поршневых колец 1 будет гораздо меньше, чем у прототипа.
Технико-экономический эффект от предлагаемого устройства для термофиксации поршневых колец в пакете заключается в том, что можно снизить расход металла на изготовление оправки. Это удешевит выпуск предлагаемых устройств для термофиксации поршневых колец в пакете. Уменьшение массы оправки сократит время нагрева и охлаждения пакета поршневых колец в процессе термофиксации, что повысит производительность выпуска поршневых колец.