專利名稱：一種低摩擦軸向不等角度平臺珩磨氣缸套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低摩擦軸向不等角度平臺珩磨氣缸套，屬氣缸套設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在發(fā)動機系統(tǒng)中，消耗在活塞/缸套、活塞環(huán)/缸套兩對摩擦副上的摩擦損失占整體摩擦損失的44%左右。因此，一直以來，人們在發(fā)動機氣缸套減小摩擦、增大潤滑方面的研究始終沒有停止過。加上，為了減輕環(huán)境污染，國家環(huán)保局2007年1月1日強制執(zhí)行的中國輕型汽車III、IV號排放標(biāo)準(zhǔn)，使得進一步改善發(fā)動機氣缸套的摩擦學(xué)性能迫在眉睫。平臺珩磨網(wǎng)紋技術(shù)是上世紀(jì)中期就開始使用的一項表面加工技術(shù)。平臺珩磨網(wǎng)紋工藝已成為發(fā)動機氣缸套、氣缸孔以及工程機械中重要的液壓缸等精密偶件孔加工必不可少的工藝技術(shù)，在大功率、高速類汽車發(fā)動機和中速船柴發(fā)動機中得到普遍重視。在氣缸套內(nèi)壁上加工出平臺網(wǎng)紋，有利于縮短發(fā)動機磨合周期，工作時能在網(wǎng)紋溝槽內(nèi)存儲一定量的潤滑油，給其正常運轉(zhuǎn)提供良好的潤滑條件。到目前為止，氣缸套內(nèi)壁平臺珩磨網(wǎng)紋在氣缸套中心軸線方向的網(wǎng)紋夾角多為鈍角，常見的為135士 15°。為了增加潤滑油在珩磨網(wǎng)紋中的回流速度，也有專利將其設(shè)計成為30、5°。在這些設(shè)計中，網(wǎng)紋在整個氣缸套內(nèi)壁面上是均一分布的。其加工方法是珩磨機帶動珩磨頭在氣缸套內(nèi)孔同時作旋轉(zhuǎn)運動和往復(fù)運動，通過控制兩個速度的大小來實現(xiàn)氣缸套中心軸線方向網(wǎng)紋夾角的設(shè)定值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低摩擦軸向不等角度平臺珩磨氣缸套，進一步減小缸套摩擦系數(shù)。在發(fā)動機工作過程中，活塞及活塞環(huán)沿著氣缸套中心軸線方向作往復(fù)運動，氣缸套內(nèi)壁所經(jīng)歷的速度成正弦規(guī)律變化。即，氣缸套的兩端部位經(jīng)歷較小的速度，而氣缸套中間部位經(jīng)歷較大的速度。氣缸套內(nèi)壁上的溝槽型條紋不僅起到存儲潤滑油的作用，同時，當(dāng)速度較大時，由于溝槽的存在會產(chǎn)生流體動壓力，從而減小氣缸套與活塞或活塞環(huán)之間的直接接觸，進而減小其摩擦力。溝槽與速度方向的夾角對油膜產(chǎn)生流體動壓力的能力有直接影響。當(dāng)速度較大時，垂直速度方向的溝槽更容易使油膜產(chǎn)生流體動壓力。而速度較小時主要是依靠溝槽內(nèi)的潤滑油補償?shù)浇佑|表面來減小摩擦，此時，與速度方向平行的溝槽能夠起到更好的作用。針對氣缸套中心軸線方向不同位置進行網(wǎng)紋的設(shè)計有助于進一步提高氣缸套的摩擦學(xué)性能，但是這個方面的設(shè)計還未見報道。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)通過控制珩磨頭在氣缸套內(nèi)孔中旋轉(zhuǎn)運動和往復(fù)運動速度的大小，使之在氣缸套內(nèi)壁的中間部位加工出接近垂直于氣缸套中心軸線方向 (160° <α<180° )的溝槽型網(wǎng)紋，在氣缸套的兩端部位加工出接近平行于氣缸套中心軸線方向(0° <β<20° )的溝槽型網(wǎng)紋，其溝槽型網(wǎng)紋的深度和寬度參數(shù)與現(xiàn)有珩磨網(wǎng)紋參數(shù)相同。其中一種極限情況是中間部位為垂直于氣缸套中心軸線方向的溝槽型條紋，兩端部位為平行于氣缸套中心軸線方向的溝槽型條紋。本發(fā)明與現(xiàn)有的氣缸套內(nèi)壁平臺珩磨網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)相比，具有更低的摩擦系數(shù)。當(dāng)活塞及活塞環(huán)處于氣缸套中間部位時，能夠產(chǎn)生更好的油膜承載能力，當(dāng)活塞及活塞環(huán)處于氣缸套兩端部位時能夠更好的獲得溝槽型條紋內(nèi)的潤滑油的補給。從而，進一步改善氣缸套的潤滑性能，提高其使用壽命。


圖1是現(xiàn)有氣缸套內(nèi)壁珩磨網(wǎng)紋的示意圖； 圖2是本發(fā)明氣缸套內(nèi)壁中心軸線方向變角度珩磨網(wǎng)紋分布圖； 圖3是沿氣缸套中心軸線方向變角度珩磨條紋的極限情況；
圖中標(biāo)號名稱1為氣缸套內(nèi)壁，2為珩磨網(wǎng)紋，3為接近平行于氣缸套中心軸線方向的溝槽型網(wǎng)紋，4為接近垂直于氣缸套中心軸線方向的溝槽型網(wǎng)紋，5為平行于氣缸套中心軸線方向的溝槽型條紋，6為垂直于氣缸套中心軸線方向的溝槽型條紋。
具體實施例方式
在實施前，首先進行了模擬實驗。在氣缸套試件上加工深度為7 μ m，寬度為100 ym 的溝槽條紋，其溝槽方向與試件運動方向的角度分別為0°，45°和90°。試驗在往復(fù)試驗機上進行。試驗過程中，試驗機曲柄轉(zhuǎn)速為50-500r/min，即試件經(jīng)歷的最大線速度為 0. 21-2. lm/s，試驗載荷為0. 5MPa。試驗后，在曲柄轉(zhuǎn)速50r/min時，具有0°溝槽條紋的試件摩擦系數(shù)為0.03402，具有45°溝槽條紋的試件摩擦系數(shù)為0.03725，具有90°溝槽條紋的試件摩擦系數(shù)為0.04177。在曲柄轉(zhuǎn)速為200r/min時，具有0°，45°和90°溝槽條紋的試件摩擦系數(shù)分別為0.02995、0. 03177和0.03011。在曲柄轉(zhuǎn)速為500r/min時，具有0°， 45°和90°溝槽條紋的試件摩擦系數(shù)分別為0.02761、0. 025 和0.02217。從試驗結(jié)果看出，在速度較低時，溝槽角度為0°的試件具有最低的摩擦系數(shù)。隨著速度的增大，溝槽角度為90°的試件逐漸表現(xiàn)出最低摩擦系數(shù)。而在實際發(fā)動機工作中，氣缸套中間部位經(jīng)歷的速度往往大于7m/s，而兩端部位經(jīng)歷的速度仍為Om/s。從而預(yù)計在氣缸套中間部位加工 160° <α<180°的溝槽型網(wǎng)紋，在氣缸套兩端部位加工0° <β<20°的溝槽型網(wǎng)紋會使得氣缸套具有較低的摩擦系數(shù)。本發(fā)明提出在氣缸套中心軸線方向進行不同的珩磨網(wǎng)紋設(shè)計，以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施。其具體為通過控制珩磨頭的運動，實現(xiàn)在氣缸套的中間部位加工接近垂直氣缸套中心軸線方向的珩磨網(wǎng)紋，其加工部分的比例為氣缸套長度的1/2— 2/3，在氣缸套兩端對稱加工接近平行氣缸套中心軸線方向的珩磨網(wǎng)紋。加工時，珩磨頭向上運動過程中，使珩磨頭作低速旋轉(zhuǎn)運動，快速進給加工氣缸套的頂部，然后增大旋轉(zhuǎn)運動速度，降低進給速度加工氣缸套的中間部位，隨后再減小旋轉(zhuǎn)運動速度，快速進給加工氣缸套的底部。 珩磨頭向下運動過程中，其速度變化與上述過程相同。加工后使氣缸套頂部加工部位與底部加工部位呈氣缸套中心軸線中點對稱。
權(quán)利要求
1. 一種低摩擦軸向不等角度平臺珩磨氣缸套，其特征在于氣缸套內(nèi)壁的中間部位具有160° <α<180°的溝槽型網(wǎng)紋，其中α為氣缸套中間部位平臺珩磨網(wǎng)紋在氣缸套中心軸線方向的網(wǎng)紋夾角；氣缸套內(nèi)壁兩端部位具有0° <β<20°的溝槽型網(wǎng)紋，其中β為氣缸套兩端部位平臺珩磨網(wǎng)紋在氣缸套中心軸線方向的網(wǎng)紋夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低摩擦軸向不等角度平臺珩磨氣缸套，其特征在于 α =180° ，β =0° 。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低摩擦軸向不等角度平臺珩磨氣缸套，屬氣缸套設(shè)計領(lǐng)域。其特征在于氣缸套內(nèi)壁的中間部位具有160°<α<180°的溝槽型網(wǎng)紋，其中α為氣缸套中間部位平臺珩磨網(wǎng)紋在氣缸套中心軸線方向的網(wǎng)紋夾角；氣缸套內(nèi)壁兩端部位具有0°<β<20°的溝槽型網(wǎng)紋，其中β為氣缸套兩端部位平臺珩磨網(wǎng)紋在氣缸套中心軸線方向的網(wǎng)紋夾角。本發(fā)明能夠減小缸套摩擦系數(shù)。
文檔編號F02F1/20GK102278225SQ20111019182
公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者于海武, 王曉雷, 黃巍 申請人:南京航空航天大學(xué)