CN108930602A - 一种活塞 - Google Patents

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CN108930602A CN201811121652.5A CN201811121652A CN108930602A CN 108930602 A CN108930602 A CN 108930602A CN 201811121652 A CN201811121652 A CN 201811121652A CN 108930602 A CN108930602 A CN 108930602A
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种活塞,所述活塞包含有活塞顶部和活塞裙部,其特征在于:所述活塞整体做镀镍处理,所述活塞裙部形状为T形,所述活塞裙部高度为26mm,活塞裙部上部直径的削减量为0.08mm,下部直径削减量为0.02mm,中间为平直段,两端圆弧过度。本发明对活塞各个部分进行重新设计,结构紧凑,设计合理,结合完美,使活塞获得了足够的强度、刚度,而且质量小、重量轻,保证了最小惯性力;导热性好、耐高温、高压、腐蚀,有充分的散热能力,受热面积小;减小了活塞与气缸壁间的摩擦系数;温度变化时,尺寸、形状变化小,和汽缸壁间能保持最佳的间隙;热膨胀系数小,比重小,具有较好的减磨性和热强度。

Description

一种活塞
技术领域
本发明涉及活塞生产技术领域,具体为一种活塞。
背景技术
活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触,瞬时温度可达2500K以上,因此,受热严重,而散热条件又很差,所以活塞工作时温度很高,顶部高达600~700K,且温度分布很不均匀;活塞顶部承受气体压力很大,特别是做功行程压力最大,汽油机高达3~5MPa,柴油机高达6~9MPa,这就使得活塞产生冲击,并承受侧压力的作用;活塞在气缸内以很高的速度(8~12m/s)往复运动,且速度在不断地变化,这就产生了很大的惯性力,使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作,会产生变形并加速磨损,还会产生附加载荷和热应力,同时受到燃气的化学腐蚀作用。这就要求活塞要有足够的强度、刚度、质量小、重量轻,以保证最小惯性力;导热性好、耐高温、高压、腐蚀,有充分的散热能力,受热面积小;活塞与气缸壁间应有较小的摩擦系数;温度变化时,尺寸、形状变化要小,和汽缸壁间要保持最佳的间隙;热膨胀系数小,比重小,具有较好的减磨性和热强度。
发明内容
本发明针对以上不足之处,提供了一种活塞,对活塞各个部分进行重新设计,结构紧凑,设计合理,结合完美,使活塞获得了足够的强度、刚度,而且质量小、重量轻,保证了最小惯性力;导热性好、耐高温、高压、腐蚀,有充分的散热能力,受热面积小;减小了活塞与气缸壁间的摩擦系数;温度变化时,尺寸、形状变化小,和汽缸壁间能保持最小的间隙;热膨胀系数小,比重小,具有较好的减磨性和热强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种活塞,所述活塞包含有活塞顶部和活塞裙部,所述活塞整体做镀镍处理,所述活塞裙部形状为T形,所述活塞裙部高度为26mm,活塞裙部上部直径的削减量为0.08mm,下部直径削减量为0.02mm,中间为平直段,两端圆弧过度。
进一步的,所述活塞裙部刀纹为锯齿状。
进一步的,所述活塞裙部椭圆值为-0.27mm。
进一步的,所述活塞顶部和活塞裙部跟部设置为圆弧倒角。
进一步的,所述圆弧倒角的半径是1.4-1.6。
进一步的,所述镀镍的镀层厚度大于等于0.01mm,镀层硬度HV大于等于300。
进一步的,所述活塞裙部侧壁上相对设置有两个销座,每个销座两侧各设置有一个加强筋。
进一步的,所述活塞内腔顶部从一销座到另一销座设置有加强筋。
进一步的,所述活塞裙部长轴壁厚单边设定为4.2mm。
进一步的,所述活塞顶部外侧设置有三个环槽,所述一二环槽的宽度设置为1.0mm,三环槽的宽度设置为2.5mm。
进一步的,所述活塞销孔内设置两个挡圈槽。
进一步的,所述活塞销孔外边缘设置一缺口。
进一步的,所述活塞销孔和三环槽连接部位设计为缺口。
活塞裙部上部活塞的壁厚厚度较厚,较厚的地方相对膨胀系数大些,根据活塞铝合金的膨胀系数,设计本发明的削减量,上部的直径削减量为0.08mm,下部削减量为0.02mm,此设计能够减小活塞往复运行中产生的热膨胀系数,以及对气缸的摩擦。同时,活塞短轴方向的壁厚也比较厚,为消除短轴方向及销座带来的热膨胀对气缸的摩擦,裙部椭圆值设计为-0.27mm。裙部刀纹为锯齿状,齿尖朝向活塞底部,此形状刀纹使油箱甩上来的润滑油均布在气缸壁上,即把多余的润滑油刮下来,又避免上部的高温气体使润滑油燃烧,造成烧机油;
当活塞运行到气缸顶部和下部位置,然后往回运行时活塞倾斜,活塞顶部和裙部跟部设计为圆弧倒角,避免了活塞顶部边缘和根部边缘对气缸的撞击;
活塞内腔顶部设置加强筋,加强顶部承受力,防止顶部过高的燃烧爆发力击穿顶部,销座两侧设置加强筋,防止活塞销轴在往复运行过程中冲击造成形变。
附图说明
图1所示是本发明的型线理论图;
图2所示是活塞裙部椭圆变化量图;
图3所示是活塞裙部横截面图;
图4所示是活塞裙部T型剖面图;
图5所示是活塞裙部刀纹图形;
图6所示是活塞顶部和活塞裙部跟部倒角示意图;
图7所示是活塞环槽和示意图;
图8所示是加强筋结构示意图;
图9所示是缺口和挡圈槽示意图;
图10所示是图1数字部分放大图;
图中标号:1-活塞顶部,2-活塞裙部跟部,3-油孔,4-一二环槽,5-三环槽,6-销孔缺口,7-销座,8-顶部加强筋,9-销座两侧加强筋,10-销孔与三槽连接处缺口,11-挡圈槽,12-活塞裙部。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明进行详细描述,下面未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术。显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本申请保护的范围。
实施例1
一种活塞,活塞包含有活塞顶部1和活塞裙部12,所述活塞整体做镀镍处理,镀层厚度大于等于0.01mm,镀层硬度应满足HV大于等于300,转化为布氏硬度值为HRB105;远远大于活塞基体硬度HRB63-78,增强了整体硬度,镀镍层耐磨性比较强,大大减小了活塞与气缸壁的摩擦,使活塞更好的在气缸内作往复高速运动。
活塞裙部12形状为T形,活塞裙部12高度为26mm,活塞裙部12上部直径的削减量为0.08mm,下部直径削减量为0.02mm,中间为平直段,两端圆弧过度,在上部活塞的壁厚厚度较厚,较厚的地方相对膨胀系数大些,根据活塞铝合金的膨胀系数,设计削减量,减小活塞往复运行中产生的热膨胀系数,对气缸的摩擦。同时,活塞短轴方向的壁厚也比较厚,为消除短轴方向及销座7带来的热膨胀对气缸的摩擦,裙部12椭圆值设计为-0.27mm。裙部12刀纹为锯齿状,齿尖朝向活塞底部,此形状刀纹使油箱甩上来的润滑油均布在气缸壁上,即把多余的润滑油刮下来,又避免上部的高温气体使润滑油燃烧,造成烧机油。
活塞顶部1和活塞裙部跟部2设置为圆弧倒角,圆弧倒角的半径是1.5,当活塞运行到气缸顶部和下部位置,然后往回运行时活塞倾斜,避免了活塞顶部边缘和根部边缘对气缸的撞击。
所述活塞裙部12侧壁上相对设置有两个销座7,每个销座两侧各设置有一个加强筋,加强筋直径为¢6.5,可以防止活塞销轴在往复运行过程中的冲击造成形变。所述活塞内腔顶部从一销座到另一销座设置有加强筋,加强筋为R1.75,加强顶部的承受力,防止顶部过高的燃烧爆发力击穿顶部。
所述活塞裙部12长轴壁厚单边设定为4.2mm,让活塞裙部12有足够的承受力,防止活塞在高速往复运行中产生形变。
所述活塞顶部1外侧设置有三个环槽4,5,一二环,4的宽度设置为1.0mm,使相应的活塞环既能承受高温气压的冲力,又有良好的密封性;三环槽5的宽度设置为2.5mm,在长轴两侧各设置6个共12个¢1.5mm的油孔,使油箱甩上来的润滑油通过活塞内腔、油孔,油环顺利进入到活塞和气缸壁之间,起到良好的润滑作用。三个槽的倾斜度为25:0.05,上倾,和高温气体冲击方向对应,增强环岸的承受力。
所述活塞销孔内设置两个挡圈槽11,挡圈槽11的宽度为1.1mm,深度为0.6mm,使线径为¢1.0的挡圈在其弹性张力的作用下,更好的镶嵌在挡圈槽内,在活塞销轴的冲击下不会脱落,造成拉缸严重的质量事故。活塞销孔外边缘设置一缺口,便于挡圈的取放。活塞销孔和三环槽连接部位设计为缺口,避免此处壁厚薄,在运行过程中产生形变脱落,造成拉缸。
实施例2
一种活塞,活塞包含有活塞顶部1和活塞裙部12,所述活塞整体做镀镍处理,镀层厚度大于等于0.01mm,镀层硬度应满足HV大于等于300,转化为布氏硬度值为HRB105;远远大于活塞基体硬度HRB63-78,增强了整体硬度,镀镍层耐磨性比较强,大大减小了活塞与气缸壁的摩擦,使活塞更好的在气缸内作往复高速运动。
活塞裙部12形状为T形,活塞裙部12高度为26mm,活塞裙部12上部直径的削减量为0.08mm,下部直径削减量为0.02mm,中间为平直段,两端圆弧过度,在上部活塞的壁厚厚度较厚,较厚的地方相对膨胀系数大些,根据活塞铝合金的膨胀系数,设计削减量,减小活塞往复运行中产生的热膨胀系数,对气缸的摩擦。同时,活塞短轴方向的壁厚也比较厚,为消除短轴方向及销座7带来的热膨胀对气缸的摩擦,裙部12椭圆值设计为-0.27mm。裙部12刀纹为锯齿状,齿尖朝向活塞底部,此形状刀纹使油箱甩上来的润滑油均布在气缸壁上,即把多余的润滑油刮下来,又避免上部的高温气体使润滑油燃烧,造成烧机油。

Claims (10)

1.一种活塞,所述活塞包含有活塞顶部和活塞裙部,其特征在于:所述活塞整体做镀镍处理,所述活塞裙部形状为T形,所述活塞裙部高度为26mm,活塞裙部上部直径的削减量为0.08mm,下部直径削减量为0.02mm,中间为平直段,两端圆弧过度。
2.根据权利要求1所述的一种活塞,其特征在于: 所述活塞裙部刀纹为锯齿状。
3.根据权利要求1所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞裙部椭圆值为-0.27mm。
4.根据权利要求1所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞顶部和活塞裙部跟部设置为圆弧倒角,所述圆弧倒角的半径是1.4-1.6。
5.根据权利要求1所述的一种活塞,其特征在于:所述镀镍的镀层厚度大于等于0.01mm,镀层硬度HV大于等于300。
6.根据权利要求1所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞裙部侧壁上相对设置有两个销座,每个销座两侧各设置有一个加强筋,所述活塞内腔顶部从一销座到另一销座设置有加强筋。
7.根据权利要求1所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞顶部外侧设置有三个环槽,所述一二环槽的宽度设置为1.0mm,三环槽的宽度设置为2.5mm。
8.根据权利要求6所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞销孔内设置两个挡圈槽。
9.根据权利要求8所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞销孔外边缘设置一缺口。
10.根据权利要求8所述的一种活塞,其特征在于:所述活塞销孔和三环槽连接部位设计为缺口。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113931761A (zh) * 2021-09-27 2022-01-14 北京科技大学 一种轻质高强耐高温钛合金点阵结构活塞及制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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