專利名稱：全間隙自調(diào)式活塞總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞式機(jī)械中的活塞總成，具體地說(shuō)是一種全間隙自調(diào)式活塞總成。
目前應(yīng)用的現(xiàn)型活塞總成，是由活塞柱(整體鑄造加工型)及環(huán)端平口環(huán)側(cè)平面活塞環(huán)組所組成。無(wú)論采用何種材料及工藝制造，一經(jīng)投入使用，磨損就開始。通常若保養(yǎng)得法，多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行3.2～9.7公里。小時(shí)之間，竄油、竄氣及噪聲明顯增大。磨損主要出現(xiàn)在(對(duì)活塞總成而言)三大關(guān)鍵部位一是活塞裙部與缸套接磨面。以目前采用先進(jìn)工藝技術(shù)制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(yùn)行10萬(wàn)公里測(cè)試塞裙磨損值大于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面。運(yùn)行10萬(wàn)公里出現(xiàn)敲擊噪聲，測(cè)試磨損值大于0.025毫米，磨損嚴(yán)重的主要部位是軸承及軸銷的上半部；三是活塞環(huán)與缸套、環(huán)槽側(cè)壁接磨面。采用鈮合金鑄鐵制造的活塞環(huán)，經(jīng)10萬(wàn)公里的運(yùn)行測(cè)試，環(huán)徑磨損量是缸壁磨損量的5～15倍，環(huán)徑磨損值超過(guò)0.5毫米，端隙超過(guò)1.70毫米。由于槽與環(huán)側(cè)的高速撞擊，環(huán)側(cè)隙磨損值超過(guò)0.1毫米以上。磨損將使配合間隙惡性擴(kuò)大，使燃燒室氣體泄漏量從正常進(jìn)氣量的0.2～1％猛增到5％以上。竄氣、竄油、機(jī)油高溫變質(zhì)，能耗增加，動(dòng)力下降，運(yùn)行不穩(wěn)、敲擊噪聲、廢氣污染等一系列綜合故障現(xiàn)象惡性循環(huán)。至此導(dǎo)致大量的人、財(cái)、物力、時(shí)間等消耗在修理、換件上。其根本原因是磨損產(chǎn)生的間隙，破壞了活塞總成各部位所具有的工藝技術(shù)，結(jié)構(gòu)特征的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述背景技術(shù)中三大關(guān)鍵部位存在的耐磨損性差、使用期短、應(yīng)用效益低等一系列綜合蔽端，而提出的一種全間隙自調(diào)式活塞總成，從工藝結(jié)構(gòu)上徹底解決上述蔽端，使其能自動(dòng)調(diào)整活塞總成各部位的磨損間隙，延長(zhǎng)活塞式機(jī)械的使用期，提高綜合特性效果及經(jīng)濟(jì)效益。
本發(fā)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復(fù)合環(huán)，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(diào)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(nèi)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(duì)稱的每對(duì)滑塊體大端部相對(duì)接，中分調(diào)整簧位于滑塊體大端間的簧槽內(nèi)，滑塊體對(duì)稱并各自向尖端滑動(dòng)，其斜度與滑塊固架斜度相同，方向相反。
本發(fā)明的活塞柱組采用的是全分體式結(jié)構(gòu)，它由塞柱體(1)、隔熱圈(3)、頂蓋體(5)和環(huán)槽圈(6)主要部件組成。其中，頂蓋體通過(guò)隔熱圈被塞柱體嵌夾固定在塞柱體的頂端，環(huán)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(nèi)圓表面壓焊合在塞柱體外圓表面上。
本發(fā)明的活塞銷滑塊軸承組可采用以下技術(shù)方案，它由軸承套(10)、外滑塊(11)、內(nèi)滑塊(12)、中分調(diào)整簧(13)和活塞銷軸(14)構(gòu)成。其中，兩軸承對(duì)稱位于塞柱體(1)裙部的凹孔中，每個(gè)軸承套內(nèi)有相對(duì)稱的月牙形外滑塊及內(nèi)滑塊，活塞銷軸兩端外徑表面直接與內(nèi)滑塊的內(nèi)圓表面配合，內(nèi)、外滑塊的大端相接，中分調(diào)整簧位于內(nèi)、外滑塊大端間的簧槽內(nèi)，內(nèi)、外滑塊的圓弧接磨面斜度相同，方向相反。
本發(fā)明的碟平叉口復(fù)合環(huán)可采用由平面叉口脹環(huán)(15)、碟面叉口環(huán)(16)和叉口平環(huán)(17)組成。其中，一片平面叉口脹環(huán)被兩片碟面叉口環(huán)夾焊在中間的環(huán)根部，其整體位于環(huán)槽圈(6)的槽中，叉口平環(huán)被嵌夾入兩片碟面叉口環(huán)中間的環(huán)槽內(nèi)。
綜上所述，本發(fā)明主要是對(duì)四大部件進(jìn)行了改進(jìn)。一是分體組合件的活塞柱組；二是承擔(dān)活塞裙部磨損、調(diào)隙的活塞柱滑塊裙；三是承擔(dān)活塞銷孔磨損、調(diào)隙的活塞銷滑塊軸承；四是承擔(dān)密封燃燒室防止氣體泄漏，能調(diào)整環(huán)端、側(cè)隙的碟平叉口復(fù)合環(huán)。各部件相互依托配合使用，組成一個(gè)可變的工作容積，它隨連桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)工質(zhì)氣體的吸、壓、脹、排過(guò)程，傳遞功量。
本發(fā)明能對(duì)活塞總成各部位的磨損間隙進(jìn)行有效的自動(dòng)調(diào)整，確保總成各部位處于最佳配合及高穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。它裝配簡(jiǎn)單易行，新裝件從啟用運(yùn)行至使用終結(jié)，一次性無(wú)故障，不修換有效極限超過(guò)50萬(wàn)公里以上，是現(xiàn)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、連桿的原機(jī)件，就可直接裝機(jī)運(yùn)行。新裝件不需走磨合期，就能達(dá)到已走磨合的效果。它不僅有利于提高制造效率，降低生產(chǎn)成本，節(jié)省實(shí)用投資，而且還有利于發(fā)動(dòng)機(jī)(活塞式機(jī)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(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
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(huán)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(diào)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(nèi)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是碟平叉口復(fù)合環(huán)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(huán)(16)與脹環(huán)(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(huán)(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(huán)(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(huán)(17)的主視圖。
圖21－2是圖21的俯視圖參照?qǐng)D6至圖9，活塞柱組由塞柱體(1)、隔熱圈(3)、頂蓋體(5)和環(huán)槽圈(6)主要部件組成。塞柱體(1)和環(huán)槽圈(6)采用黑色普鋼薄板壓延而成。隔熱圈采用高密度石棉混合料熱壓成型，它對(duì)頂蓋體以下的活塞環(huán)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。頂蓋體采用工程陶瓷或鋁合金材料制成，它能更好地提高熱效利用率、耐熱性、耐高壓和耐腐蝕性。環(huán)槽圈位于頂蓋體與塞柱體相接口部的隔熱圈下，起到保護(hù)及嵌固活塞環(huán)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(diào)整簧(9)組成。中分調(diào)整簧選用高彈性優(yōu)質(zhì)鋼絲標(biāo)準(zhǔn)件，滑塊固架采用黑色普鋼薄板壓延而成，滑塊體采用工程陶瓷或其它輕質(zhì)耐磨材料制成?；瑝K固架內(nèi)圓面壓焊合在塞柱體(1)上，外圓弧面與滑塊體(8)的內(nèi)圓弧面配合，兩件在互有的鋸齒槽道上(只能)作橫向滑動(dòng)，中分調(diào)整簧嵌放在兩片滑塊體大端部相對(duì)接的簧槽中，當(dāng)活塞工作時(shí)，滑塊在承受往復(fù)運(yùn)動(dòng)的側(cè)向推壓磨擦力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)兩對(duì)側(cè)裙部間隙松礦，于是每對(duì)滑塊體在中分調(diào)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(shí)作逆向移動(dòng)，自動(dòng)調(diào)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(nèi)滑塊(12)、中分調(diào)整簧(13)和活塞銷軸(14)構(gòu)成。兩軸承組對(duì)稱位于塞柱體(1)裙部的凹孔中，每個(gè)軸承套采用黑色普鋼薄板壓延而成。其中，軸承套內(nèi)有對(duì)稱的月牙形外滑塊和內(nèi)滑塊，內(nèi)、外滑塊采用工程陶瓷或其它材料制成，活塞銷軸兩端外徑直接與內(nèi)滑塊的內(nèi)圓表面配合，內(nèi)、外滑塊的大端相接。中分調(diào)整簧采用優(yōu)質(zhì)高彈性的鋼絲繞制或標(biāo)準(zhǔn)件，它位于內(nèi)、外滑塊大端相對(duì)應(yīng)的簧槽內(nèi)，內(nèi)、外滑塊配合的圓弧接磨面斜度相同，方向相反。
軸承組在承受壓回轉(zhuǎn)滑動(dòng)磨擦的運(yùn)動(dòng)中，配合間隙會(huì)出現(xiàn)磨損松礦，于是內(nèi)、外滑塊在中分調(diào)整簧的推動(dòng)下，各自向尖端作逆向滑進(jìn)。不僅自動(dòng)交替補(bǔ)償調(diào)整磨損前、后松礦的間隙，并且在確保自然正常間隙的同時(shí)，對(duì)膨脹變化起重要作用。
參照
圖17至21，碟平叉口復(fù)合環(huán)由平面叉口脹環(huán)(15)、碟面叉口環(huán)(16)和叉口平環(huán)(17)組成。其中，平面叉口脹環(huán)及碟平叉口環(huán)采用優(yōu)質(zhì)高彈性鋼制得，叉口平環(huán)采用鑄鐵合金制得。一片平面叉口脹環(huán)被兩片碟面叉口環(huán)夾焊在中間的環(huán)根部，其整體位于環(huán)槽圈(6)的槽中，叉口平環(huán)被嵌夾入兩片碟面叉口環(huán)中間的環(huán)槽內(nèi)。碟平叉口復(fù)合環(huán)的全部環(huán)端口采用的是縱垂向交錯(cuò)的叉口聯(lián)接方式，它們的端口裝配位置要錯(cuò)開。在平面叉口脹的作用力下與平面叉口環(huán)同時(shí)與缸套壁貼合密封，這種碟環(huán)面及叉口聯(lián)接方式對(duì)熱脹冷縮的環(huán)側(cè)隙、環(huán)端隙有很強(qiáng)的彈壓貼合密封性，對(duì)緩沖、密封起重要作用，使沖擊噪聲、磨損間隙得到有效消減。
權(quán)利要求1.一種全間隙自調(diào)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復(fù)合環(huán)，本發(fā)明的特征在于所述的活塞柱滑塊裙由滑塊固架(7)、滑塊體(8)和中分調(diào)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(nèi)表圓弧面與滑塊固架的外表圓弧面相滑配，兩組相對(duì)稱的每對(duì)滑塊體大端部相對(duì)接，中分調(diào)整簧位于滑塊體大端間的簧槽內(nèi)，滑塊體對(duì)稱并同時(shí)各自向尖端滑動(dòng)，其斜度與滑塊固架斜度相同，方向相反。
2.按照權(quán)利要求1所述的全間隙自調(diào)式活塞總成，其特征在于所述的活塞柱組是全分體式結(jié)構(gòu)，該活塞柱組由塞柱體(1)、隔熱圈(3)、頂蓋體(5)、環(huán)槽圈(6)主要部件組成，其中，頂蓋體通過(guò)隔熱圈被塞柱體嵌夾固定在塞柱體的頂端，環(huán)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(nèi)圓表面壓焊合在塞柱體外圓表面上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的全間隙自調(diào)式活塞總成，其特征在于所述的活塞銷滑塊軸承是由軸承套(10)、外滑塊(11)、內(nèi)滑塊(12)、中分調(diào)整簧(13)和活塞銷軸(14)構(gòu)成，兩軸承對(duì)稱位于塞柱體(1)裙部的凹孔中，每個(gè)軸承套內(nèi)有相對(duì)稱的月牙形外滑塊、內(nèi)滑塊，活塞銷軸兩端外徑直接與內(nèi)滑塊的內(nèi)圓表面配合，內(nèi)、外滑塊的圓弧接磨面斜度相同，方向相反。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的全間隙自調(diào)式活塞總成，其特征在于所述的碟平叉口復(fù)合環(huán)是由平面叉口脹環(huán)(15)、碟面叉口環(huán)(16)和叉口平環(huán)(17)組成，其中，一片平面叉口脹環(huán)被兩片碟面叉口環(huán)夾焊在中間的環(huán)根部，其整體位于環(huán)槽圈(6)的槽中，叉口平環(huán)被嵌夾入兩片碟面叉口環(huán)中間的環(huán)槽內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求3所述的全間隙自調(diào)式活塞總成，其特征在于所述的碟平叉口復(fù)合環(huán)是由平面叉口脹環(huán)(15)、碟面叉口環(huán)(16)和叉口平環(huán)(17)組成，其中，一片平面叉口脹環(huán)被兩片碟面叉口環(huán)夾焊在中間的環(huán)根部，其整體位于環(huán)槽圈(6)的槽中，叉口平環(huán)被嵌夾入兩片碟面叉口環(huán)中間的環(huán)槽內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求4所述的全間隙自調(diào)式活塞總成，其特征在于所述的平面叉口脹環(huán)(15)、碟面叉口環(huán)(16)和叉口平環(huán)(17)的端口全部采用的是縱垂向交錯(cuò)的叉口聯(lián)接方式。
7.按照權(quán)利要求5所述的全間隙自調(diào)式活塞總成，其特征在于所述的平面叉口脹環(huán)(15)、碟面叉口環(huán)(16)和叉口平環(huán)(17)的端口全部采用的是縱垂向交錯(cuò)的叉口聯(lián)接方式。
專利摘要一種全間隙自調(diào)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復(fù)合環(huán)。本實(shí)用新型的特征是在塞柱裙部有內(nèi)嵌內(nèi)外滑塊(11)、(12)的滑塊軸承，在滑塊固架(7)上嵌有滑塊體(8)?；瑝K為月牙形，在滑塊體大端間裝有中分調(diào)整簧(9)、(13)，總成采用全分體件拼合結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型能對(duì)總成各部位間隙自動(dòng)調(diào)整，確保各部位處于最佳的動(dòng)配合狀態(tài)。總成不需走磨合期就可達(dá)到已走磨合的效果，一次性無(wú)故障、不修換極限超過(guò)50萬(wàn)公里。
文檔編號(hào)F16J1/00GK2197521SQ9420894
公開日1995年5月17日 申請(qǐng)日期1994年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月11日
發(fā)明者李樂(lè)勇 申請(qǐng)人:李樂(lè)勇