高润滑低摩擦活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于往复活塞式内燃机和空气压缩机的高润滑低摩擦活塞。其技术方案是：主要由活塞头部、活塞裙部和活塞环槽组成，其特征是：在活塞的外壁侧表面开设沿活塞外壁侧表面弧度走行的多道凹槽，相邻的凹槽之间保留的部分活塞外壁侧表面的间隔形成凸脊，凸脊的最突出处和活塞的外壁侧表面平齐。有益效果：润滑性能增强、摩擦阻力下降、防止缸胀和抱死、增强密封性能、提高排放标准减轻排污，发动机使用寿命延长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械制造领域的活塞，特别涉及一种应用于往复活塞式内燃机和 空气压缩机的高润滑低摩擦活塞。二
技术介绍
活塞是发动机的心脏，内燃机的活塞与汽缸壁间的润滑性能的好坏直接决定着发 动机的工作效能和使用寿命。主要由活塞头部、活塞裙部和活塞环槽组成，现有的内 燃机活塞与汽缸壁之间的润滑是靠油环向汽缸壁布油和飞溅润滑的方式来实现润滑 的，油环的环槽有油孔通向活塞内部，润滑油可以由此流向油环，其缺陷是润滑油在 摩擦表面的分布不够充分和均匀；发动机工作时活塞的外壁侧表面与汽缸壁之间的良 好贴合并保持适当的油隙是活塞在汽缸内往复运动顺利进行的关键，由于高速的往复 运动所产生的高负荷及高温的影响，现有活塞与汽缸壁的接触是面与面之间的相对运 动和摩擦，摩擦阻力大，容易出现润滑不良而磨损，特别是活塞裙部甚至可以出现一 定的变形使活塞裙部与汽缸壁之间间隙过小而出现咬缸、拉缸现象，活塞裙部与汽缸 壁之间间隙过大而出现敲缸、缸套穴蚀、噪音过大等现象；位于活塞头部的头部外圆、 环岸外圆工作环境更为恶劣，润滑不良会更容易出现磨损，出现拉缸、密封不良等情 况。这些都可以降低发动机的效率、增加油耗、縮短使用寿命。三、
技术实现思路
-本专利技术的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种高润滑低摩擦活塞， 解决现有技术中润滑油在活塞的摩擦表面的分布充分和均匀的缺陷。其技术方案是主要由活塞头部、活塞裙部和活塞环槽组成，在活塞的外壁侧表 面开设沿活塞外壁侧表面弧度走行的多道凹槽，相邻的凹槽之间保留的部分活塞外壁 侧表面的间隔形成凸脊，凸脊的最突出处和活塞的外壁侧表面平齐。所述的凹槽的深度不超过活塞壁厚的三分之一，每道凹槽可以是连续的也可以是 有间断的；相邻的凹槽相互平行，相邻的凸脊相互平行，使活塞的外壁侧表面呈现出 凸脊和相邻的凹槽平行并且交替反复出现的表面形态，凸脊和凹槽均与活塞环槽走行 平行或基本平行。其中，凹槽的具体尺寸根据活塞的大小和相应部位活塞壁厚的不同 而变化， 一般在100~200毫米直径的活塞上所开设凹槽为宽1 3毫米0、深1~3毫米、 相邻的凹槽之间的间隔为1~3毫米，对于数百毫米直径的船用大型活塞所开设凹槽为 宽10 20毫米、深5 15毫米、相邻的凹槽之间的间隔为10~20毫米，凹槽的横截面 可以是半圆形、矩形、三角形、梯形等多种形态。所述的凹槽和凸脊至少开设在活塞裙部的表面或者活塞头部的头部外圆的表面 或者活塞头部的环岸外圆的表面；或是以上三者均包括。对于大型活塞而言活塞头部的头部外圆和环岸外圆处均匀较大的外壁侧表面完全可以开设凹槽和形成凸脊并使 其外壁侧表面呈现出凸脊和相邻的凹槽平行并且交替反复出现的表面形态。其中，在活塞外壁侧表面呈现完整的圆周表面的部分区域开设凹槽吋，所开设的 凹槽和与其相邻凸脊是沿活塞外壁侧圆周表面弧度环绕或盘旋的环形或螺旋形等类似环形的形状；在活塞外壁侧表面呈现不完整的圆周表面的活塞裙部的部分区域开设 凹槽时，所开设的凹槽和与其相邻凸脊是沿活塞外壁侧圆周表面弧度走行的不完整的 环形或不连续的螺旋形等类似环形的形状。本专利技术的活塞在完成活塞表面的凹槽和凸脊的加工后可以进行表面处理，表面处 理可以增强其表面的硬度、耐腐蚀、耐磨损等性能，使活塞使用寿命延长，有多种表 面处理方法，包括表面阳极化处理、表面磷化处理、表面石墨化处理、激光表面处理 等等本专利技术的活塞，所述的凹槽内填入填充物，填入并固化填充物的最突出处不超出 凸脊的顶面，与凸脊的顶面平齐。所述的填充物的组成成分中至少含有一种一定比例 的固体润滑剂的粉末颗粒，粉末颗粒越细越好，例如1 200微米，因此本专利技术的活塞具有一定的自润滑功能。目前固体润滑剂品种繁多，其中常用的以具有六方晶体的层 状结构的石墨、二硫化钼最具有代表性，还有聚四氟乙烯(PTFE)等等，多具有良 好的化学稳定性和热稳定性并且具有优秀的润滑性能，即使与溶剂、油脂、树脂类粘 合剂以及一些金属混合时也不失掉其特性。本专利技术的活塞，所述的填充物的内部具有多孔隙或多裂隙，为了达到这一目的填 充物填入凹槽的方式为常压疏松装填后在一定温度下固化；或填充物的组成成分中至 少含有一种造孔剂，将此种填充物填入凹槽后在一定温度下固化，造孔剂融化析出或 蒸发或浸入溶剂中溶解后形成孔隙。本专利技术的活塞，所述的填充物填入凹槽的方式为常压疏松装填后在一定温度下固 化；或填充物的组成成分中至少含有一种造孔剂，将此种填充物填入凹槽后在一定温 度下固化。本专利技术的活塞，可以将加工完成的活塞再进行浸油处理，即将活塞浸泡在润滑油 中，使填入凹槽的填充物的孔隙中浸润润滑油，从而形成含有固体润滑剂并且还具有 储油功能的填充物，填充物在受压时可以释放出部分润滑油和微量的固体润滑剂，形 成具有高效润滑功能的润滑油固体润滑剂复合物。本专利技术与现有技术相比会产生明显的有益效果1、润滑性能增强、发动机运行平稳、噪音降低在工作冲程中活塞承受的侧压 力增加和活塞与缸壁间的润滑油压力升高，都使凹槽内的含有固体润滑剂并且还具有 储油功能的填充物受到挤压，释放出含有微量固体润滑剂的内含润滑油并且均匀涂布 在活塞与缸壁间，使活塞与缸壁间的润滑油层增厚并且形成比单纯润滑油润滑性能更 好的润滑油——固体润滑剂复合物或混合物覆层，使活塞与缸壁间润滑性能大大增 强；而在非工作冲程中活塞承受的侧压力大大降低，油环从缸壁上刮下的含有微量固 体润滑剂的润滑油又被填充物重新吸收，从而使本专利技术的活塞具有持久的润滑性能增 强功能；即使填充物耗尽，单纯的凹槽结构也能在一定程度完成释放和储存润滑油的 功能，使润滑性能增强。润滑油层增厚在使润滑性能增强的同时，也对活塞的振动和 噪音有更好的阻尼作用，减少了敲缸的可能同时也使发动机运行更平稳、噪音降低。2、 活塞的摩擦阻力下降由于活塞与缸壁间润滑性能增强导致活塞的摩擦阻力 下降；本专利技术使活塞的外壁侧表面呈现出凸脊和相邻的凹槽平行并且交替反复出现的 表面形态，这种形态使所有的凸脊的顶面成为活塞与缸壁间的摩擦面，由于凸脊的顶 面面积总和小于现有活塞的摩擦面积，在充分润滑的情况下摩擦面积的减小有助于减 小摩擦阻力；润滑油——固体润滑剂复合物或混合物覆层的存在，使活塞与缸壁间摩 擦系数降低有助于减小摩擦阻力。3、 磨损减轻发动机使用寿命延长由于润滑性能增强使活塞与缸壁间的磨损减 轻，因磨损而导致的机械变形下降，使发动机使用寿命延长；同时本专利技术的活塞因为 凹槽l内含有固体润滑剂，当活塞发生磨损时会加速固体润滑剂的释放，使本专利技术的 活塞具有一定的自润滑性能，使活塞的耐磨性能增强，也使发动机使用寿命延长。4、 防止缸胀和抱死、增强密封性能、提高排放标准减轻排污本专利技术使活塞的 外壁侧表面呈现出凸脊和相邻的凹槽平行并且交替反复出现的表面形态，这种结构本 身可以使本专利技术的活塞承受和吸收热变形和热膨胀的能力增强防止缸胀和抱死；与活 塞环走行平行或基本平行且结构类似的多道环形或类似环形的凸脊，其在活塞的工作 冲程中活塞受到侧向压力时本身也可以起到一定的类似活塞环的增强密封作用；本发 明的活塞由于具有良好的润滑性且有一定的自润滑性能，所以磨损轻微，可以在较长 的时期内保持良好的密封状态。当现有发动机处于密封不良状态时出现串气、串油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高润滑低摩擦活塞，主要由活塞头部、活塞裙部和活塞环槽组成，其特征是：在活塞的外壁侧表面开设沿活塞外壁侧表面弧度走行的多道凹槽（１），相邻的凹槽（１）之间保留的部分活塞外壁侧表面的间隔形成凸脊（２），凸脊（２）的最突出处和活塞的外壁侧表面平齐。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周林，周天宇，
申请(专利权)人：周林，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]