CN104595075B - 一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件，包括制有柱塞腔的套筒和研磨配装在套筒柱塞腔内的柱塞，套筒上相距180度制有同轴心径向贯通至套筒柱塞腔的燃油油孔，并且该柱塞腔中上下间隔分布制有两道环向润滑油槽，两道环向润滑油槽均制有连通至套筒外周面的润滑油道，套筒外周面上制有套筒定位凹坑，该套筒定位凹坑的中心轴线与燃油油孔的中心轴线位于同一平面上且垂直相交于柱塞腔的中心轴线上，套筒具有整体采用氮化处理工艺获得的表面氮化层和位于表面氮化层下的芯部硬度层，表面氮化层的氮化层深度≥0.4毫米,表面硬度为HV900‑1100，芯部硬度层的硬度为HB235‑280。本发明具有供油精确、结构简单、易制造、密封性能好，使用寿命长的特点，能满足中速柴油发动机的使用要求。

Description

一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别是涉及中速柴油发动机中使用的一种喷油泵柱塞偶件，具体地说是一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件。

背景技术

喷油泵柱塞偶件被喻为柴油机的心脏,其主要功能是按一定的规律向喷油器定时供给高压柴油，以获得良好的喷雾质量。喷油泵每循环的供油量主要取决于柱塞的有效行程，行程越大则供油越多，反之则越少，其主要原理是通过转动柱塞改变有效行程，以适应柴油机负荷变化的需要。柱塞式喷油泵柱塞运动的总行程不变，供油开始时间是由柱塞上边缘遮住套筒上油孔的时间来控制的，供油延续时间和供油量有柱塞上边缘遮住油孔到斜槽打开油孔的时间来控制，即由柱塞的有效行程来控制。

现有技术中的喷油泵柱塞偶件在使用时容易产生热变形，引起柱塞咬死等现象，因此影响了柱塞的使用寿命，并且其加工制造也较复杂，导致生产效率低，制造成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，而提供具有供油精确、结构简单、易制造、密封性能好，使用寿命长的一种一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件，包括制有柱塞腔的套筒和研磨配装在套筒柱塞腔内的柱塞，套筒上相距180度制有同轴心径向贯通至套筒柱塞腔的燃油油孔，并且该柱塞腔中上下间隔分布制有两道环向润滑油槽，两道环向润滑油槽均制有连通至套筒外周面的润滑油道，套筒外周面上制有套筒定位凹坑，该套筒定位凹坑的中心轴线与燃油油孔的中心轴线位于同一平面上且垂直相交于柱塞腔的中心轴线上，套筒具有整体采用氮化处理工艺获得的表面氮化层和位于表面氮化层下的芯部硬度层，表面氮化层的氮化层深度≥0.4毫米,表面硬度为HV900-1100，芯部硬度层的硬度为HB235-280。

为优化上述技术方案，采取的措施还包括：

上述的柱塞的外圆表面的上部具有采用Cimatron软件编程加工的用于控制燃油油孔并通过旋转能改变柱塞有效行程的柱塞螺旋槽。

上述的柱塞外圆表面的粗糙度为Ra0.05μm，圆柱度为0.002mm，柱塞外圆表面与套筒柱塞腔的配合间隙为0.008mm-0.010mm。

上述的套筒的外形结构由上部的大圆柱体段和下部的小圆柱体段组成；柱塞腔由上至下贯通大圆柱体段和小圆柱体段，燃油油孔位于大圆柱体段，两道环向润滑油槽均位于小圆柱体段。

上述的小圆柱体段的外圆表面上制有密封环装配段，上道的环向润滑油槽的润滑油道为径向连通至密封环装配段上部的径向润滑油道，下道的环向润滑油槽的润滑油道为倾斜连通至密封环装配段中部的斜向润滑油道。

上述的柱塞的下杆部制有榫舌，并且该柱塞的下杆部尾端制有榫台。

上述的榫台与下杆部形成有内凹的R弧。

上述的柱塞螺旋槽的底部角处具有过渡弧。

上述的柱塞的顶面制有略高于顶平面的条形凸起。

上述的燃油油孔由外端开口渐大的锥形孔和连接在锥形孔小端的柱形孔组成。

与现有技术相比，本发明的套筒上相距180度制有同轴心径向贯通至套筒柱塞腔的燃油油孔，柱塞腔中上下间隔分布制有两道环向润滑油槽，两道环向润滑油槽均制有连通至套筒外周面的润滑油道，套筒外周面上制有套筒定位凹坑，该套筒定位凹坑的中心轴线与燃油油孔的中心轴线位于同一平面上且垂直相交于柱塞腔的中心轴线上，套筒具有整体采用氮化处理工艺获得的表面氮化层和位于表面氮化层下的芯部硬度层，表面氮化层的氮化层深度≥0.4毫米,表面硬度为HV900-1100，芯部硬度层的硬度为HB235-280。

本发明套筒增加有两道环向润滑油槽，在满足高压密封的要求下，改善了加工性能，提高了加工效率；为防止柱塞和套筒配合间隙重燃油泄漏而污染凸轮轴系统滑油。同时由于套筒采用氮化处理工艺因而能获得良好的表面硬度和表面光洁度，因而降低了柴油机的油耗和排放，提高了喷油泵的使用寿命，满足柴油机对喷油泵总成的要求。

本发明具有供油精确、结构简单、易制造、密封性能好，使用寿命长的特点。

附图说明

图1是本发明的剖视结构示意图；

图2是图1中套筒的剖视结构图；

图3是图2中F-F向的剖视结构图；

图4是图2中I-I向的剖视结构图；

图5是图1中柱塞的结构示意图；

图6是图5中K处的局部放大示意图；

图7是图5的左视图；

图8是图7中柱塞顶部G向的结构示意图；

图9是图5的右视图；

图10是本发明柱塞上部柱塞螺旋槽处的展开示意图；

图11是图10中Q-Q处的局部剖视结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

图1至图11为本发明的结构示意图。

其中的附图标记为：R弧A、过渡弧B、锥形孔C、柱形孔D、套筒1、柱塞腔1a、燃油油孔1b、套筒定位凹坑1c、径向润滑油道1d、环向润滑油槽1e、斜向润滑油道1f、大圆柱体段11、小圆柱体段12、密封环装配段13、柱塞2、柱塞螺旋槽2a、外圆表面21、下杆部22、榫舌23、榫台24、条形凸起25。

图1至图11为本发明的结构示意图，如图所示，本发明的一种具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件，包括制有柱塞腔1a的套筒1和研磨配装在套筒1柱塞腔1a内的柱塞2，柱塞2与套筒1一一对应通过研磨后配装，为了保证二都配合的精密性，每对柱塞2和套筒1是不能互换的。套筒1上相距180度制有同轴心径向贯通至套筒柱塞腔1a的燃油油孔1b，并且该柱塞腔1a中上下间隔分布制有两道环向润滑油槽1e，两道所述的环向润滑油槽1e均制有连通至套筒1外周面的润滑油道，套筒1外周面上制有套筒定位凹坑1c，该套筒定位凹坑1c的中心轴线与燃油油孔1b的中心轴线位于同一平面上且垂直相交于柱塞腔1a的中心轴线上，套筒1具有整体采用氮化处理工艺获得的表面氮化层和位于表面氮化层下的芯部硬度层，所述的表面氮化层的氮化层深度≥0.4毫米,表面硬度为HV900-1100，所述的芯部硬度层的硬度为HB235-280。本发明为应用在中速柴油发动机中的一种喷油泵柱塞偶件，套筒1采用氮化处理工艺，经氮化处理的套筒1具有优异的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性及耐高温的特性。本发明的套筒1增加有两道环向润滑油槽1e，能在满足高压密封的要求下，改善加工性能，提高加工效率，并能有效地防止柱塞2和套筒1因高速运动产生热变形，而引起柱塞2咬死等现象，防止柱塞2和套筒1配合间隙因燃油泄漏而污染凸轮轴系统滑油。

实施例中，柱塞2的外圆表面21的上部具有采用Cimatron软件编程加工的用于控制燃油油孔1a并通过旋转能改变柱塞2有效行程的柱塞螺旋槽2a。从图5中我们还可以看到，柱塞螺旋槽2a还加工有环形油道，该环形油道经柱塞螺旋槽2a与柱塞2顶面的柱塞腔1a相连通，环形油道用于喷油结束后回油，以降低柱塞2顶面的柱塞腔1a内燃油的压力。柱塞2在柱塞腔1a中通过往复运动实现吸泵燃油的功能，同时由于柱塞2往复运动的总行程是不变的，柱塞2的有效行程则是通过柱塞2的相对旋转以改变柱塞螺旋槽2a遮挡燃油油孔1b的时间来调控的。

实施例中，柱塞2外圆表面21的粗糙度为Ra0.05μm，圆柱度为0.002mm，柱塞2外圆表面21与套筒1柱塞腔1a的配合间隙为0.008mm-0.010mm。

实施例中，套筒1的外形结构由上部的大圆柱体段11和下部的小圆柱体段12组成；柱塞腔1a由上至下贯通大圆柱体段11和小圆柱体段12，燃油油孔1b位于大圆柱体段11，两道环向润滑油槽1e均位于小圆柱体段12。

实施例中，小圆柱体段12的外圆表面上制有密封环装配段13，上道的环向润滑油槽1e的润滑油道为径向连通至密封环装配段13上部的径向润滑油道1d，下道的环向润滑油槽1e的润滑油道为倾斜连通至密封环装配段13中部的斜向润滑油道1f。

实施例中，柱塞2的下杆部22制有榫舌23，并且该柱塞2的下杆部22尾端制有榫台24。

实施例中，榫台24与下杆部22形成有内凹的R弧A。

实施例中，柱塞螺旋槽2a的底部角处具有过渡弧B。

实施例中，柱塞2的顶面制有略高于顶平面的条形凸起25。

实施例中，燃油油孔1b由外端开口渐大的锥形孔C和连接在锥形孔C小端的柱形孔D组成。

本发明在柱塞2的顶面设置有条形凸起25，因而能储存适量的油以增加对柱塞2和套筒1的润滑。能进一步防止柱塞和套筒咬死。

本发明提供了一种采用氮化处理工艺的具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件，该喷油泵柱塞偶件，包括制有柱塞腔1a的套筒1和研磨配装在套筒1柱塞腔1a内的柱塞2，套筒1具有整体采用氮化处理工艺获得的表面氮化层和位于表面氮化层下的芯部硬度层，表面氮化层的氮化层深度≥0.4毫米,表面硬度为HV900-1100，所述的芯部硬度层的硬度为HB235-280，其氮化处理工艺为：首先将套筒1用汽油清洗干净，保证套筒1内外表面无污渍，防止氮化后的套筒1有污渍附在表面；然后将清洗干净的套筒1放入氮化炉内，氮化炉分上中下3层，根据氮化层深度要求放置。然后升高炉内温度到515℃，升温时间7小时，同时炉内通氨气，515℃保温15小时，控制氨气分解率在18-25%，升温至550℃，保温28小时，控制氨气分解率在65-75%，升温至555℃，保温2小时，控制氨气分解率为85-90%，后炉内冷却，冷却至炉内120℃，关闭氨气。然后再在120℃温度下，对套筒1进行时效处理，时效处理时间为24小时。最后自然冷却出炉。出炉后检查硬度、氮化层、金相组织和外观质量即获得本发明的采用氮化处理工艺的套筒1。

本发明的喷油泵柱塞偶件采用氮化工艺处理，因而能极大地增加套筒表面的化学稳定性，提高套筒的表面硬度以及耐磨性、耐蚀性和抗咬合能力。

本发明具有供油精确、结构简单、易制造、密封性能好，使用寿命长的特点，能满足中速柴油发动机的使用要求。

Claims (1)

1.一种采用氮化处理工艺的具有润滑结构的耐磨型喷油泵柱塞偶件，该喷油泵柱塞偶件包括制有柱塞腔(1a)的套筒(1)和研磨配装在套筒(1)柱塞腔(1a)内的柱塞(2)，所述的套筒(1)上相距180度制有同轴心径向贯通至套筒柱塞腔(1a)的燃油油孔(1b)，并且该柱塞腔(1a)中上下间隔分布制有两道环向润滑油槽(1e)，两道所述的环向润滑油槽(1e)均制有连通至套筒(1)外周面的润滑油道，所述的套筒(1)外周面上制有套筒定位凹坑(1c)，该套筒定位凹坑(1c)的中心轴线与燃油油孔(1b)的中心轴线位于同一平面上且垂直相交于柱塞腔(1a)的中心轴线上，所述的套筒(1)的外形结构由上部的大圆柱体段(11)和下部的小圆柱体段(12)组成；所述的燃油油孔(1b)位于大圆柱体段(11)，两道所述的环向润滑油槽(1e)均位于小圆柱体段(12)；所述的小圆柱体段(12)的外圆表面上制有密封环装配段(13)，上道的环向润滑油槽(1e)的润滑油道为径向连通至密封环装配段(13)上部的径向润滑油道(1d)，所述的柱塞(2)的下杆部(22)制有榫舌(23)，并且该柱塞(2)的下杆部(22)尾端制有榫台(24)；所述的燃油油孔(1b)由外端开口渐大的锥形孔(C)和连接在锥形孔(C)小端的柱形孔(D)组成；所述的柱塞(2)外圆表面(21)的粗糙度为Ra0.05μm，圆柱度为0.002mm，柱塞(2)外圆表面(21)与套筒(1)柱塞腔(1a)的配合间隙为0.008mm-0.010mm；所述的柱塞(2)的外圆表面(21)的上部具有采用Cimatron软件编程加工的用于控制燃油油孔(1b)并通过旋转能改变柱塞(2)有效行程的柱塞螺旋槽(2a)；所述的套筒(1)具有整体采用氮化处理工艺获得的表面氮化层和位于表面氮化层下的芯部硬度层，表面氮化层的表面硬度为HV900-1100，所述的芯部硬度层的硬度为HB235-280；其特征是：所述的表面氮化层的氮化层深度≥0.4毫米；其氮化处理工艺为：首先将套筒(1)用汽油清洗干净，保证套筒(1)内外表面无污渍，防止氮化后的套筒(1)有污渍附在表面；然后将清洗干净的套筒(1)放入氮化炉内，氮化炉分上中下3层，根据氮化层深度要求放置；然后升高炉内温度到515℃，升温时间7小时，同时炉内通氨气，515℃保温15小时，控制氨气分解率在18-25%，升温至550℃，保温28小时，控制氨气分解率在65-75%，升温至555℃，保温2小时，控制氨气分解率为85-90%，后炉内冷却，冷却至炉内120℃，关闭氨气；然后再在120℃温度下，对套筒1进行时效处理，时效处理时间为24小时；最后自然冷却出炉，出炉后检查硬度、氮化层、金相组织和外观质量即获得采用氮化处理工艺的套筒(1)；

所述的柱塞腔(1a)由上至下贯通大圆柱体段(11)和小圆柱体段(12)，下道的环向润滑油槽(1e)的润滑油道为倾斜连通至密封环装配段(13)中部的斜向润滑油道(1f)；所述的榫台(24)与下杆部(22)形成有内凹的R弧(A)；所述的柱塞螺旋槽(2a)的底部角处具有过渡弧(B)；所述的柱塞(2)的顶面制有略高于顶平面的条形凸起(25)；柱塞螺旋槽(2a)还加工有环形油道，该环形油道经柱塞螺旋槽(2a)与柱塞(2)顶面的柱塞腔(1a)相连通，环形油道用于喷油结束后回油，以降低柱塞(2)顶面的柱塞腔(1a)内燃油的压力。