[实用新型]一种整体锻钢活塞

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种活塞，尤其是一种整体锻钢活塞。

背景技术

近十几年来，发动机设计、制造技术得以迅速提高，特别是柴油发动机都在向大功率、高负荷方向发展，强化程度不断提高，爆发力已经超过20MPa，同时排放要求越来越严格，原铝制活塞虽然有重量轻的优点，但是铝合金材料只能在350℃下稳定工作，虽然采取了多种强化措施，如：第一环槽镶高镍奥氏体环座、第一环槽进行激光淬火，以提高环槽抗磨损能力，燃烧室喉口镶陶瓷复合材料、燃烧室喉口进行激光重熔细化。以提高燃烧室抗裂能力，但铝活塞仍然难以满足欧Ⅳ、欧Ⅴ标准的发动机要求。所以现在很多公司都在选用钢铁材料替代铝合金材料，特别是锻钢活塞材料的开发代表了当前活塞发展的方向，所以铝材质已逐渐不能满足发动机高功率、高强度、低排放的要求。为此国内外活塞设计制造商致力于设计开发既具有高可靠性又能满足经济性及排放要求的新型活塞，如液态模锻陶瓷纤维结构活塞、钢顶铝裙结构的摆体式铰接活塞、铸铁活塞等，以上结构都存在一定的缺点，如液态模锻陶纤维结构铝活塞对毛坯成型工艺要求高，特别是陶瓷纤维结构，必须在高压下才能成型；摆体式铰接结构活塞其活塞头与活塞裙分开加工制造，活塞裙由于壁厚差太大，铸造废品率较高，增加了成本，并且难以形成封闭的油腔，活塞冷却效果较差，同时因为需要更长的活塞销进行连接，总体重量也有所增加，铸铁活塞在制造过程中对环境造成污染，内冷油腔结构难以实现，活塞的重量难以控制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种结构简单、油耗低的整体锻钢活塞，该活塞可以减少发动机的有害排放，安全可靠。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该整体锻钢活塞包括活塞头部和活塞裙部，活塞头部和活塞裙部之间形成封闭的冷却油腔，冷却油腔通过进、出油孔与外部相通，活塞的环槽全部设在活塞裙部上，所述环槽包括位置在上的两个气环槽和位置在下的一个油环槽，销座设在活塞裙部上，所述销座上端与活塞头部的下端通过过盈配合连接在一起；活塞头部上端外圆部分或全部与活塞裙部火力岸（第一环槽到活塞顶的部分）上端内腔形成过盈配合，在活塞顶面有单面焊缝。

上述活塞头部上端外圆部分或全部与活塞裙部火力岸上端内腔之间过盈配合的过盈量为0.12~0.15 mm。

在油环槽下方设有环形槽，环形槽与油环槽之间形成一环带，环带直径比缸孔直径小1~3mm，环带上设有至少一个连通油环槽与环形槽的回油孔，或者在油环槽下表面上设置水平回油盲孔。通过回油孔使油环槽与环形槽贯通，不仅减轻了重量，增加了裙部柔性，而且有利于油环槽部位的机油回油，特别是油环槽底部的机油，通过回油孔直接回流到环形槽中，或通过油环槽侧面的回油盲孔，经过油环槽下侧面直径较小的环带回流到环形槽中，防止由于机油压力高导致机油上窜，有利于降低机油耗，减少发动机的有害排放。

上述回油孔与活塞轴线呈15°-25°的夹角。

上述回油孔与活塞轴线呈20°的夹角。

上述回油孔设置在靠近活塞短轴的位置。

上述水平回油盲孔设置在靠近活塞长轴的位置，水平回油盲孔的中心线在油环槽下侧面或高于油环槽下侧面，该回油盲孔的轴向方向与活塞中心线垂直。

上述环形槽与活塞内腔不通或者在垂直销孔方向相通。

为减少销轴的磨损，在上述销座上设有销孔，在销孔中镶入销孔衬套。

上述销孔纵截面为双曲线形，活塞在工作过程中，活塞销因受活塞杆压力作用而向上弯曲，销孔会受到活塞销的作用力，如果销孔为直线形，很容易导致销座疲劳开裂，此方案将销孔设计为双曲线形，可以降低应力集中，有效防止因过高的压力造成 的销孔开裂。

本申请技术方案的有益效果：

1、在活塞销座上方和活塞顶面处过盈配合、在顶面过盈配合面进行焊接。焊缝容易清理，在发动机工作过程中不会出现硬质磨粒，减少拉缸的机会。由于活塞在缸体中运动，活塞环对环槽上侧面会有很大的拉力，特别是第一环槽积碳严重时，本实用新型焊接部位在活塞顶面处，环槽与裙部为一个整体，活塞环槽的强度得以提高，从而避免活塞脱顶现象的发生。活塞焊接部位首先采用过盈配合，过盈量在0.12~0.15 mm范围内，在活塞工作过程中随着活塞头部温度的提高，活塞头部与裙部的过盈量会进一步增大，活塞顶面只受压应力，因此，焊接部位在顶面处对焊接的要求不是很高，用普通焊接、氩弧焊、激光焊等就可以完成，降低了成本和能源消耗。双过盈配合+焊接多重措施，对活塞的可靠性提供了多重保护，并提高了活塞的整体性能；