全間隙自調式活塞總成的製作方法

2023-04-30 04:40:36

專利名稱：全間隙自調式活塞總成的製作方法
技術領域：
本發明涉及活塞式機械中的活塞總成，具體地說是一種全間隙自調式活塞總成。
目前應用的現型活塞總成，是由活塞柱(整體鑄造加工型)及環端平口環側平面活塞環組所組成。無論採用何種材料及工藝製造，一經投入使用，磨損就開始。通常若保養得法，多數發動機在運行3.2～9.7公裡。小時之間，竄油、竄氣及噪聲明顯增大。磨損主要出現在(對活塞總成而言)三大關鍵部位一是活塞裙部與缸套接磨麵。以目前採用先進工藝技術製造的鎳共晶鋁合金活塞柱與鈮合金鑄鐵缸套配磨使用為例，運行10萬公裡測試塞裙磨損值大於0.10毫米，是缸壁磨損量的1倍以上；二是活塞銷軸承孔與活塞銷軸接磨麵。運行10萬公裡出現敲擊噪聲，測試磨損值大於0.025毫米，磨損嚴重的主要部位是軸承及軸銷的上半部；三是活塞環與缸套、環槽側壁接磨麵。採用鈮合金鑄鐵製造的活塞環，經10萬公裡的運行測試，環徑磨損量是缸壁磨損量的5～15倍，環徑磨損值超過0.5毫米，端隙超過1.70毫米。由於槽與環側的高速撞擊，環側隙磨損值超過0.1毫米以上。磨損將使配合間隙惡性擴大，使燃燒室氣體洩漏量從正常進氣量的0.2～1％猛增到5％以上。竄氣、竄油、機油高溫變質，能耗增加，動力下降，運行不穩、敲擊噪聲、廢氣汙染等一系列綜合故障現象惡性循環。至此導致大量的人、財、物力、時間等消耗在修理、換件上。其根本原因是磨損產生的間隙，破壞了活塞總成各部位所具有的工藝技術，結構特徵的穩定性。
本發明的目的是針對上述背景技術中三大關鍵部位存在的耐磨損性差、使用期短、應用效益低等一系列綜合蔽端，而提出的一種全間隙自調式活塞總成，從工藝結構上徹底解決上述蔽端，使其能自動調整活塞總成各部位的磨損間隙，延長活塞式機械的使用期，提高綜合特性效果及經濟效益。
本發明包括活塞柱組、活塞柱滑塊裙、活塞銷滑塊軸承和碟平叉口複合環，其特殊之處是所述的活塞柱滑塊裙由滑塊固架(7)、滑塊體(8)和中分調整簧(9)組成。其中，滑塊體呈月牙形，它的外表圓弧面與缸套滑配，內表圓弧面(上有鋸齒槽)與滑塊固架(上有鋸齒槽)的外表圓弧面滑配。兩組相對稱的每對滑塊體大端部相對接，中分調整簧位於滑塊體大端間的簧槽內，滑塊體對稱並各自向尖端滑動，其斜度與滑塊固架斜度相同，方向相反。
本發明的活塞柱組採用的是全分體式結構，它由塞柱體(1)、隔熱圈(3)、頂蓋體(5)和環槽圈(6)主要部件組成。其中，頂蓋體通過隔熱圈被塞柱體嵌夾固定在塞柱體的頂端，環槽圈被套嵌在塞柱體與頂蓋體接口部的隔熱圈下，滑塊固架(7)的內圓表面壓焊合在塞柱體外圓表面上。
本發明的活塞銷滑塊軸承組可採用以下技術方案，它由軸承套(10)、外滑塊(11)、內滑塊(12)、中分調整簧(13)和活塞銷軸(14)構成。其中，兩軸承對稱位於塞柱體(1)裙部的凹孔中，每個軸承套內有相對稱的月牙形外滑塊及內滑塊，活塞銷軸兩端外徑表面直接與內滑塊的內圓表面配合，內、外滑塊的大端相接，中分調整簧位於內、外滑塊大端間的簧槽內，內、外滑塊的圓弧接磨麵斜度相同，方向相反。
本發明的碟平叉口複合環可採用由平面叉口脹環(15)、碟面叉口環(16)和叉口平環(17)組成。其中，一片平面叉口脹環被兩片碟面叉口環夾焊在中間的環根部，其整體位於環槽圈(6)的槽中，叉口平環被嵌夾入兩片碟面叉口環中間的環槽內。
綜上所述，本發明主要是對四大部件進行了改進。一是分體組合件的活塞柱組；二是承擔活塞裙部磨損、調隙的活塞柱滑塊裙；三是承擔活塞銷孔磨損、調隙的活塞銷滑塊軸承；四是承擔密封燃燒室防止氣體洩漏，能調整環端、側隙的碟平叉口複合環。各部件相互依託配合使用，組成一個可變的工作容積，它隨連杆作往復運動，完成對工質氣體的吸、壓、脹、排過程，傳遞功量。
本發明能對活塞總成各部位的磨損間隙進行有效的自動調整，確保總成各部位處於最佳配合及高穩定運行狀態。它裝配簡單易行，新裝件從啟用運行至使用終結，一次性無故障，不修換有效極限超過50萬公裡以上，是現型活塞總成最高極限使用期的5～15倍。它不需改變與原活塞配套的缸套、活塞銷、連杆的原機件，就可直接裝機運行。新裝件不需走磨合期，就能達到已走磨合的效果。它不僅有利於提高製造效率，降低生產成本，節省實用投資，而且還有利於發動機(活塞式機械)向小缸徑、高壓比、小體積、大功率、大扭矩、低能耗、低燥聲方面改造。
以下結合附圖具體描述本發明的結構。
圖6－1是塞柱體(1)的主視圖。
圖6－2是圖6－1的A－A剖視圖。
圖7－1是隔熱圈(3)的主視圖。
圖7－2是圖7－1的A－A剖視圖。
圖8－1是頂蓋體(5)的主視圖。
圖8－2是圖8－1的A－A剖視圖。
圖9－1是環槽圈(9)的主視圖。
圖9－2是圖9－1的A－A剖視圖。


圖10－1是滑塊固架(10)的主視圖。
圖10－2是
圖10－1的Ⅰ局部放大剖視圖。
圖10－3是
圖10－1的俯視圖。
圖11－1是滑塊體(8)與中分調整簧(9)的裝配圖。
圖11－2是
圖11－1的A－A剖視圖。
圖12－1是滑塊體(8)的主視圖。
圖12－2是
圖12－1的Ⅰ局部放大剖視圖。
圖12－3是
圖12－1的D－D俯視圖。
圖12－4是
圖12－1的E－E剖視圖。
圖12－5是
圖12－1的F－F剖視圖。
圖12－6是
圖12－1的G－G剖視圖。
圖13－1是活塞銷滑塊軸承組裝配
圖13－2的A－A剖視圖。
圖13－2是活塞銷滑塊軸承組裝配
圖13－1的B－B剖視圖。
圖14－1是軸承套(10)的主視圖。
圖14－2是
圖14－1的A－A剖視圖。
圖15－1是外滑塊(11)
圖15－2的A－A主視圖。
圖15－2是
圖15－1的B－B剖視圖。
圖15－3是
圖15－1的C－C剖視圖。
圖15－4是
圖15－1的左視圖。
圖15－5是
圖15－1的俯視圖。
圖16－1是內滑塊(12)
圖16－2的A－A剖視圖。
圖16－2是
圖16－1的B－B剖視圖。
圖17－1是碟平叉口複合環的裝配剖視圖。
圖17－2是
圖17－1的Ⅰ局部放大剖視圖。
圖18－1是碟環(16)與脹環(15)的裝合剖視圖。
圖18－2是
圖18－1的Ⅰ局部放大剖視圖。
圖19－1是叉口脹環(15)的主視圖。
圖19－2是
圖19－1的Ⅰ－Ⅰ局部放大剖視圖。
圖20－1是碟面叉口環(16)的主視圖。
圖20－2是圖20－1的A－A局部放大剖視圖。
圖21－1是叉口平環(17)的主視圖。
圖21－2是圖21的俯視圖參照圖6至圖9，活塞柱組由塞柱體(1)、隔熱圈(3)、頂蓋體(5)和環槽圈(6)主要部件組成。塞柱體(1)和環槽圈(6)採用黑色普鋼薄板壓延而成。隔熱圈採用高密度石棉混合料熱壓成型，它對頂蓋體以下的活塞環組、塞柱體等部件起著非常重要的隔熱保肌 饔矛防止零部件熱失效變形。頂蓋體採用工程陶瓷或鋁合金材料製成，它能更好地提高熱效利用率、耐熱性、耐高壓和耐腐蝕性。環槽圈位於頂蓋體與塞柱體相接口部的隔熱圈下，起到保護及嵌固活塞環的作用。
參照
圖11、
圖12，活塞柱滑塊裙由滑塊固架(7)、滑塊體(8)和中分調整簧(9)組成。中分調整簧選用高彈性優質鋼絲標準件，滑塊固架採用黑色普鋼薄板壓延而成，滑塊體採用工程陶瓷或其它輕質耐磨材料製成。滑塊固架內圓面壓焊合在塞柱體(1)上，外圓弧面與滑塊體(8)的內圓弧面配合，兩件在互有的鋸齒槽道上(只能)作橫向滑動，中分調整簧嵌放在兩片滑塊體大端部相對接的簧槽中，當活塞工作時，滑塊在承受往復運動的側向推壓磨擦力時，會出現兩對側裙部間隙松礦，於是每對滑塊體在中分調整簧的推壓力作用下，使滑塊體沿滑塊固架鋸齒槽道向各自尖端同時作逆向移動，自動調整滑塊體與缸套壁的磨損間隙。
參照
圖13至
圖16，活塞銷滑塊軸承組是由軸承套(10)、外滑塊(11)、內滑塊(12)、中分調整簧(13)和活塞銷軸(14)構成。兩軸承組對稱位於塞柱體(1)裙部的凹孔中，每個軸承套採用黑色普鋼薄板壓延而成。其中，軸承套內有對稱的月牙形外滑塊和內滑塊，內、外滑塊採用工程陶瓷或其它材料製成，活塞銷軸兩端外徑直接與內滑塊的內圓表面配合，內、外滑塊的大端相接。中分調整簧採用優質高彈性的鋼絲繞制或標準件，它位於內、外滑塊大端相對應的簧槽內，內、外滑塊配合的圓弧接磨麵斜度相同，方向相反。
軸承組在承受壓迴轉滑動磨擦的運動中，配合間隙會出現磨損松礦，於是內、外滑塊在中分調整簧的推動下，各自向尖端作逆向滑進。不僅自動交替補償調整磨損前、後松礦的間隙，並且在確保自然正常間隙的同時，對膨脹變化起重要作用。
參照
圖17至21，碟平叉口複合環由平面叉口脹環(15)、碟面叉口環(16)和叉口平環(17)組成。其中，平面叉口脹環及碟平叉口環採用優質高彈性鋼製得，叉口平環採用鑄鐵合金製得。一片平面叉口脹環被兩片碟面叉口環夾焊在中間的環根部，其整體位於環槽圈(6)的槽中，叉口平環被嵌夾入兩片碟面叉口環中間的環槽內。碟平叉口複合環的全部環埠採用的是縱垂向交錯的叉口聯接方式，它們的埠裝配位置要錯開。在平面叉口脹的作用力下與平面叉口環同時與缸套壁貼合密封，這種碟環面及叉口聯接方式對熱脹冷縮的環側隙、環端隙有很強的彈壓貼合密封性，對緩衝、密封起重要作用，使衝擊噪聲、磨損間隙得到有效消減。
權利要求1.一種全間隙自調式活塞總成，包括活塞柱組、活塞柱滑塊裙、活塞銷滑塊軸和碟平叉口複合環，本發明的特徵在於所述的活塞柱滑塊裙由滑塊固架(7)、滑塊體(8)和中分調整簧(9)組成，其中，滑塊體呈月牙形，它的外表圓弧面與缸套滑配，內表圓弧面與滑塊固架的外表圓弧面相滑配，兩組相對稱的每對滑塊體大端部相對接，中分調整簧位於滑塊體大端間的簧槽內，滑塊體對稱並同時各自向尖端滑動，其斜度與滑塊固架斜度相同，方向相反。
2.按照權利要求1所述的全間隙自調式活塞總成，其特徵在於所述的活塞柱組是全分體式結構，該活塞柱組由塞柱體(1)、隔熱圈(3)、頂蓋體(5)、環槽圈(6)主要部件組成，其中，頂蓋體通過隔熱圈被塞柱體嵌夾固定在塞柱體的頂端，環槽圈被套嵌在塞柱體與頂蓋體相接口部的隔熱圈下，滑塊固架(7)的內圓表面壓焊合在塞柱體外圓表面上。
3.按照權利要求1或2所述的全間隙自調式活塞總成，其特徵在於所述的活塞銷滑塊軸承是由軸承套(10)、外滑塊(11)、內滑塊(12)、中分調整簧(13)和活塞銷軸(14)構成，兩軸承對稱位於塞柱體(1)裙部的凹孔中，每個軸承套內有相對稱的月牙形外滑塊、內滑塊，活塞銷軸兩端外徑直接與內滑塊的內圓表面配合，內、外滑塊的圓弧接磨麵斜度相同，方向相反。
4.按照權利要求1或2所述的全間隙自調式活塞總成，其特徵在於所述的碟平叉口複合環是由平面叉口脹環(15)、碟面叉口環(16)和叉口平環(17)組成，其中，一片平面叉口脹環被兩片碟面叉口環夾焊在中間的環根部，其整體位於環槽圈(6)的槽中，叉口平環被嵌夾入兩片碟面叉口環中間的環槽內。
5.按照權利要求3所述的全間隙自調式活塞總成，其特徵在於所述的碟平叉口複合環是由平面叉口脹環(15)、碟面叉口環(16)和叉口平環(17)組成，其中，一片平面叉口脹環被兩片碟面叉口環夾焊在中間的環根部，其整體位於環槽圈(6)的槽中，叉口平環被嵌夾入兩片碟面叉口環中間的環槽內。
6.按照權利要求4所述的全間隙自調式活塞總成，其特徵在於所述的平面叉口脹環(15)、碟面叉口環(16)和叉口平環(17)的埠全部採用的是縱垂向交錯的叉口聯接方式。
7.按照權利要求5所述的全間隙自調式活塞總成，其特徵在於所述的平面叉口脹環(15)、碟面叉口環(16)和叉口平環(17)的埠全部採用的是縱垂向交錯的叉口聯接方式。
專利摘要一種全間隙自調式活塞總成，包括活塞柱組、活塞柱滑塊裙、活塞銷滑塊軸承組和碟平叉口複合環。本實用新型的特徵是在塞柱裙部有內嵌內外滑塊(11)、(12)的滑塊軸承，在滑塊固架(7)上嵌有滑塊體(8)。滑塊為月牙形，在滑塊體大端間裝有中分調整簧(9)、(13)，總成採用全分體件拼合結構。本實用新型能對總成各部位間隙自動調整，確保各部位處於最佳的動配合狀態。總成不需走磨合期就可達到已走磨合的效果，一次性無故障、不修換極限超過50萬公裡。
文檔編號F16J1/00GK2197521SQ9420894
公開日1995年5月17日 申請日期1994年4月11日 優先權日1994年4月11日
發明者李樂勇 申請人:李樂勇