203394. lajstromszámú szabadalom • Dugattyú belsőégésű motorokhoz
3 HU 203 394 B 4 talanul, függetlenül a betét és a henger kopásának a mértékétől, mivel a betét a kopási folyamat során a rugó hatására elfordul a szoknya tengelye körül a kikönnyítés felületén és ezzel megszünteti a hézagot, ami kizárja a dugattyú kibillenéséL Azáltal, hogy a betét maximális ékszöge nem haladja meg annak a súrlódási szögét, a betét elfordításához kisebb erőre van szükség. Ezért az ilyen dugattyúknál csak olyan rugót szabad alkalmazni, amelynek a merevsége kicsi. Ekkor le lehet csökkenteni a betét anyagának szilárdsági tulajdonságaival kapcsolatos követelményeket és fokozni lehet a csúszási tulajdonságait, továbbá a dugattyút szilárdabb és hőállóbb anyagból lehet elkészíteni. Ez mind annak a lehetőségét kínálja, hogy a belsőégésű motorokhoz készült találmány szerinti dugattyú élettartamát legalább ötszörösére megnöveljük. A találmány szerinti dugattyút kiviteli példa kapcsán rajzon ismertetjük részletesebben. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti dugattyú részben hosszmetszetben, valamint a 2. ábra az 1. ábrában a II-II vonal mentén vett metszet A találmány szerinti dugattyúnak 1 szoknyája van, amelynek végén 2 fej van kiképezve. Az 1 szoknya alkotóján két hengeres alakú tartomány van kiképezve, amelyneknek közös 0 tengelye van. A közös 0 tengely egybeesik az 1 szoknya tengelyével. Az 1 szoknyában középen 3 dugattyúcsapfurat van kiképezve, ahol a 3 dugattyúcsapfuratok tengelye merőleges az 1 szoknya 0 tengelyére. Az 1 szoknya alkotóján az 0t tengely különböző oldalain kettő 4 kikönnyítés van kialakítva, amelyek mindegyikében S betét van elrendezve. Itt az egyes 5 betétek hossza megegyezik a 4 kikönnyítések hosszával. Az 5 betétnek konvex, hengeres külső felülete van, amely 6 motorhenger belső felületével érintkezik. Az S betét külső felületének a görbületi R sugara megegyezik a 6 motorhenger görbületi sugarával. Az 5 betétnek a 4 kikönnyítés felületével érintkező belső felülete konkáv, ahol az S betét belső felületének a görbületi r sugara megegyezik a 4 kikönnyítés felületének görbületi sugarával. Az S betét és az 1 szoknya között nyomórugó van elrendezve, amely az egyik végén keresztül az 1 szoknyában kiképzett 8 vállra támaszkodik, míg a másik végén át az 5 betétben kiképzett 9 vállra fejti ki nyomását. Az 5 betétnek keresztmetszete tekintetében görbevonalú ék formája van, ahol az ék maximális a szög nem haladja meg az 5 betét súrlódási szögét Az a szög az m és az n érintők közötti szöget jelenti, amely érintők az 5 betét külső és belső felületén a P erő oldalirányú N komponensének a Q támadáspontjában haladnak keresztül, ahol a P erő a találmány szerinti dugattyú 0 tengelye mentén hat Az 5 betét kialakítható olyan anyagból, amelynek nagyon jó a csúszási tulajdonsága, például fémkerámiából, fluoros műanyagból, vagy más olyan önmagukban ismert anyagokból, amelyekből a dugattyú egy-egy része készül. Ismeretes, hogy a legtöbb anyagnál a maximális súrlódási szög kb. 6*-ot tesz ki. A súrlódási szöget a súrlódásban résztvevő anyagpárosítás, valamint más olyan tényezők függvényében határozhatjuk mega a szakkönyvekből, mint a kenés, a felületi minőség, a terhelés jellege és fajtája. Az S betét maximális a szöge nem haladja meg az 5 betét súrlódási szögét, továbbá biztosítania kell a terhelő P erő N komponensének a hatása alatt a 4 kikönnyítésben annak önmaga útján történő beszorulását. Amenynyiben az a szög értéke nagyobb, mint a súrlódási szög, akkor az S betét az N komponens hatására kitolódik a 4 kikönnyítésből, ami szükségessé teszi azt, hogy fokozott merevségű 7 rugót építsünk be. Az S betét ékszögének a megválasztásakor figyelemmel kell lenni a terhelés jellegére (egyenletes vagy nem egyenletes eloszlású terhelés), továbbá tulajdonságára (állandó vagy küszöbterhelés, vagy ingadozó terhelés). Célszerűen ez a szög kisebbre választandó, mint a súrlódási szög. A dugattyú-henger képezte párosítás esetében tanácsos a súrlódási tényezőt 0,07-0,085 között megválasztani, ami 4*-5* súrlódási szögnek felel meg. Amennyiben szerkezeti meggondolásokból kívánatos, hogy más-más súrlódási szöget válasszunk, úgy ebben az esetben olyan kenési feltételeket és felületi érdességet kell kialakítani, valamint úgy kell irányítani a rugóerőt, hogy a dugattyú üzemelés közben a terhelés hatása alatt biztosítsa a 4 kikönnyítésben az 5 betét beszorulását. Az 5 betét belső felülete érintkezik a 4 kikönnyítés hengeres felületével, amelynek az 1 szoknya 0 tengelyével párhuzamos 0 tengelye van. A 4 kikönnyítés O2 tengelye az ék elvékonyodásának az irányában a 3 dugattyúcsapfuratok tengelye mentén olyan mértékben van eltolva az 1 szoknya 0 tengelyétől, amely a 4 kikönnyítés r sugarának és a maximális a szögének a szorzatával azonos, ami az alábbit jelenti: 02.0 = r. a Ebben az összefüggésben az a szög radiánban van kifejezve, mivel a súrlódási szögön belül a kisebb szögekre az alábbi az érvényes: tan a« a Ilyenképpen a 4 kikönnyítés keresztmetszetében olyan alakkal rendelkezik, amely az 5 betétéivel azonos. A 7 rugó úgy van elrendezve, hogy a 7 rugó erőhatásiránya, valamint a k érintő közötti ß szög értéke 90*-nál kisebb, ami az 5 betétnek a 4 kikönnyítésben az elvékonyodás irányában biztosítja a kopása után is az elmozdulását, ahol a 7 rugó erőhatásiránya egybeesik 1 tengelyével, továbbá a k érintő az 5 betét belső felületén található erőtámadási ponton megy keresztül, ami azt jelenti, hogy a 7 rugónak az 5 betét belső felületével való érintkezés C pontjában. A találmány szerinti dugattyú működését a következőkben ismertetjük részletesebben. A 6 motorhengerben az 1 szoknya alternáló mozgása során a 4 kikönnyítésben elrendezett 5 betét a 7 rugó hatására kiküszöböli az 1 szoknya és a 6 motorhenger közötti hézagot, továbbá teljes felületén keresztül érintkezik a 6 motorhenger belső felületével, viszont a teljes belső felületén át az 1 szoknya alkotóján kiképzett 4 kikönnyítés felületével. így az 5 betét hosszirányban nem tolódik el a 4 kikönnyítésben, ami azt jelenti, hogy az 1 szoknya 0 tengelye mentén, így csupán csak a külső felülete van kitéve kopásnak, amely a dugattyúmozgás alatt a 6 motorhenger belső felületéhez képest elcsúszik. Az 5 betét kopásmértékétől függetlenül nem alakul ki 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
