专利名称：一种低摩擦轴向不等角度平台珩磨气缸套的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低摩擦轴向不等角度平台珩磨气缸套，属气缸套设计领域。
背景技术：
在发动机系统中，消耗在活塞/缸套、活塞环/缸套两对摩擦副上的摩擦损失占整体摩擦损失的44%左右。因此，一直以来，人们在发动机气缸套减小摩擦、增大润滑方面的研究始终没有停止过。加上，为了减轻环境污染，国家环保局2007年1月1日强制执行的中国轻型汽车III、IV号排放标准，使得进一步改善发动机气缸套的摩擦学性能迫在眉睫。平台珩磨网纹技术是上世纪中期就开始使用的一项表面加工技术。平台珩磨网纹工艺已成为发动机气缸套、气缸孔以及工程机械中重要的液压缸等精密偶件孔加工必不可少的工艺技术，在大功率、高速类汽车发动机和中速船柴发动机中得到普遍重视。在气缸套内壁上加工出平台网纹，有利于缩短发动机磨合周期，工作时能在网纹沟槽内存储一定量的润滑油，给其正常运转提供良好的润滑条件。到目前为止，气缸套内壁平台珩磨网纹在气缸套中心轴线方向的网纹夹角多为钝角，常见的为135士 15°。为了增加润滑油在珩磨网纹中的回流速度，也有专利将其设计成为30、5°。在这些设计中，网纹在整个气缸套内壁面上是均一分布的。其加工方法是珩磨机带动珩磨头在气缸套内孔同时作旋转运动和往复运动，通过控制两个速度的大小来实现气缸套中心轴线方向网纹夹角的设定值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低摩擦轴向不等角度平台珩磨气缸套，进一步减小缸套摩擦系数。在发动机工作过程中，活塞及活塞环沿着气缸套中心轴线方向作往复运动，气缸套内壁所经历的速度成正弦规律变化。即，气缸套的两端部位经历较小的速度，而气缸套中间部位经历较大的速度。气缸套内壁上的沟槽型条纹不仅起到存储润滑油的作用，同时，当速度较大时，由于沟槽的存在会产生流体动压力，从而减小气缸套与活塞或活塞环之间的直接接触，进而减小其摩擦力。沟槽与速度方向的夹角对油膜产生流体动压力的能力有直接影响。当速度较大时，垂直速度方向的沟槽更容易使油膜产生流体动压力。而速度较小时主要是依靠沟槽内的润滑油补偿到接触表面来减小摩擦，此时，与速度方向平行的沟槽能够起到更好的作用。针对气缸套中心轴线方向不同位置进行网纹的设计有助于进一步提高气缸套的摩擦学性能，但是这个方面的设计还未见报道。本发明通过以下技术方案实现通过控制珩磨头在气缸套内孔中旋转运动和往复运动速度的大小，使之在气缸套内壁的中间部位加工出接近垂直于气缸套中心轴线方向 (160° <α<180° )的沟槽型网纹，在气缸套的两端部位加工出接近平行于气缸套中心轴线方向(0° <β<20° )的沟槽型网纹，其沟槽型网纹的深度和宽度参数与现有珩磨网纹参数相同。其中一种极限情况是中间部位为垂直于气缸套中心轴线方向的沟槽型条纹，两端部位为平行于气缸套中心轴线方向的沟槽型条纹。本发明与现有的气缸套内壁平台珩磨网纹结构相比，具有更低的摩擦系数。当活塞及活塞环处于气缸套中间部位时，能够产生更好的油膜承载能力，当活塞及活塞环处于气缸套两端部位时能够更好的获得沟槽型条纹内的润滑油的补给。从而，进一步改善气缸套的润滑性能，提高其使用寿命。
图1是现有气缸套内壁珩磨网纹的示意图； 图2是本发明气缸套内壁中心轴线方向变角度珩磨网纹分布图； 图3是沿气缸套中心轴线方向变角度珩磨条纹的极限情况；
图中标号名称1为气缸套内壁，2为珩磨网纹，3为接近平行于气缸套中心轴线方向的沟槽型网纹，4为接近垂直于气缸套中心轴线方向的沟槽型网纹，5为平行于气缸套中心轴线方向的沟槽型条纹，6为垂直于气缸套中心轴线方向的沟槽型条纹。
具体实施例方式
在实施前，首先进行了模拟实验。在气缸套试件上加工深度为7 μ m，宽度为100 ym 的沟槽条纹，其沟槽方向与试件运动方向的角度分别为0°，45°和90°。试验在往复试验机上进行。试验过程中，试验机曲柄转速为50-500r/min，即试件经历的最大线速度为 0. 21-2. lm/s，试验载荷为0. 5MPa。试验后，在曲柄转速50r/min时，具有0°沟槽条纹的试件摩擦系数为0.03402，具有45°沟槽条纹的试件摩擦系数为0.03725，具有90°沟槽条纹的试件摩擦系数为0.04177。在曲柄转速为200r/min时，具有0°，45°和90°沟槽条纹的试件摩擦系数分别为0.02995、0. 03177和0.03011。在曲柄转速为500r/min时，具有0°， 45°和90°沟槽条纹的试件摩擦系数分别为0.02761、0. 025 和0.02217。从试验结果看出，在速度较低时，沟槽角度为0°的试件具有最低的摩擦系数。随着速度的增大，沟槽角度为90°的试件逐渐表现出最低摩擦系数。而在实际发动机工作中，气缸套中间部位经历的速度往往大于7m/s，而两端部位经历的速度仍为Om/s。从而预计在气缸套中间部位加工 160° <α<180°的沟槽型网纹，在气缸套两端部位加工0° <β<20°的沟槽型网纹会使得气缸套具有较低的摩擦系数。本发明提出在气缸套中心轴线方向进行不同的珩磨网纹设计，以本发明技术方案为前提进行实施。其具体为通过控制珩磨头的运动，实现在气缸套的中间部位加工接近垂直气缸套中心轴线方向的珩磨网纹，其加工部分的比例为气缸套长度的1/2— 2/3，在气缸套两端对称加工接近平行气缸套中心轴线方向的珩磨网纹。加工时，珩磨头向上运动过程中，使珩磨头作低速旋转运动，快速进给加工气缸套的顶部，然后增大旋转运动速度，降低进给速度加工气缸套的中间部位，随后再减小旋转运动速度，快速进给加工气缸套的底部。 珩磨头向下运动过程中，其速度变化与上述过程相同。加工后使气缸套顶部加工部位与底部加工部位呈气缸套中心轴线中点对称。
权利要求
1. 一种低摩擦轴向不等角度平台珩磨气缸套，其特征在于气缸套内壁的中间部位具有160° <α<180°的沟槽型网纹，其中α为气缸套中间部位平台珩磨网纹在气缸套中心轴线方向的网纹夹角；气缸套内壁两端部位具有0° <β<20°的沟槽型网纹，其中β为气缸套两端部位平台珩磨网纹在气缸套中心轴线方向的网纹夹角。
2.根据权利要求1所述的低摩擦轴向不等角度平台珩磨气缸套，其特征在于 α =180° ，β =0° 。
全文摘要
本发明提供一种低摩擦轴向不等角度平台珩磨气缸套，属气缸套设计领域。其特征在于气缸套内壁的中间部位具有160°<α<180°的沟槽型网纹，其中α为气缸套中间部位平台珩磨网纹在气缸套中心轴线方向的网纹夹角；气缸套内壁两端部位具有0°<β<20°的沟槽型网纹，其中β为气缸套两端部位平台珩磨网纹在气缸套中心轴线方向的网纹夹角。本发明能够减小缸套摩擦系数。
文档编号F02F1/20GK102278225SQ20111019182
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月11日 优先权日2011年7月11日
发明者于海武, 王晓雷, 黄巍 申请人:南京航空航天大学