本發(fā)明屬于發(fā)動機活塞技術領域，尤其是涉及一種組合隔熱活塞螺栓連接結(jié)構(gòu)。

背景技術：

目前四沖程柴油機多采用鑄鋁活塞以實現(xiàn)減小活塞質(zhì)量，降低活塞往復慣性力的目的，但鑄鋁活塞所能承受的極限溫度較低，約為420度，隨著發(fā)動機燃燒壓力不斷升高，活塞承受的溫度不斷升高，鑄鋁活塞已難以承受如此高的溫度，極易導致活塞燒蝕。

為解決上述問題，一種方法是在活塞頂面設置隔熱涂層，以減小燃燒室到活塞的熱傳遞，降低活塞表面溫度，然而隔熱涂層在活塞熱變形的影響下極易發(fā)生開裂、脫落等問題，其可靠性問題仍難以解決，不建議采用；另一種方法是采用鋼頂鋁裙的組合活塞，鋼頂可承受較高的溫度，不易發(fā)生活塞燒蝕，但由鋼頂傳導至鋁體的溫度較高，必須采用冷卻油道進行冷卻，增加了設計、加工的難度。另外，采用此類組合結(jié)構(gòu)活塞需使用螺栓連接，當活塞受熱膨脹時，活塞受到的拉伸載荷急劇增加，導致螺栓與鋁體接觸面接觸壓力非常大，易導致鋁體在與螺栓頭接觸的位置開裂。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種可以承受頂面更高溫度的組合隔熱活塞，且能防止鋁體開裂。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種組合隔熱活塞螺栓連接結(jié)構(gòu)，包括活塞鋼頂、金屬隔熱墊、彈性組合墊片、螺栓和鋁體；

所述活塞鋼頂與鋁體的接觸面之間設置所述金屬隔熱墊，所述活塞鋼頂設置有用于螺栓緊固的螺栓孔，金屬隔熱墊和鋁體設置有用于穿過螺栓的通孔，所述活塞鋼頂、金屬隔熱墊和鋁體通過多個螺栓緊固在一起，所述螺栓頭部與鋁體之間設置所述彈性組合墊片。

進一步的，所述彈性組合墊片由兩片設有相同凸型線的墊片對置安放，兩側(cè)在螺栓的軸線方向形成間隙。

進一步的，所述活塞鋼頂、金屬隔熱墊和鋁體通過4個螺栓緊固在一起，2個螺栓布置在活塞主推力面一側(cè)，另2個螺栓布置在副推力面一側(cè)，兩組螺栓為面對稱結(jié)構(gòu)。

進一步的，2個相鄰的螺栓共用一個彈性組合墊片。

進一步的，所述墊片的凸型線可按照活塞載荷要求采用連續(xù)曲線，也可以采用多段直線段擬合。

進一步的，所述金屬隔熱墊可采用單層金屬隔熱板，也可以采用多層金屬隔熱板。

進一步的，所述鋁體的第一環(huán)槽內(nèi)鑄入鑲?cè)Α?/p>

相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：

(1)在活塞鋼頂和鋁體之間設置有金屬隔熱墊，通過隔熱墊將熱量部分隔離，使得鋁體溫度控制在合理范圍內(nèi)，其力學性能不發(fā)生大幅退化，進而可不使用冷卻油道等復雜結(jié)構(gòu)，節(jié)約設計、加工成本；

(2)螺栓與鋁體接觸面間采用一種彈性組合墊片，有兩個優(yōu)點：1.在活塞受熱膨脹或冷卻時可補償一部分變形，降低螺栓拉載；2.由于采用整體墊片，接觸面積增加，可降低鋁體承載面的接觸應力，進而防止鋁體開裂；

(3)活塞鋼頂采用耐熱鋼，可承受較高的溫度，可有效避免由于功率提升熱負荷增大導致的活塞頂燒蝕問題。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實施例所述組合隔熱活塞正視圖；

圖2為本發(fā)明實施例所述組合隔熱活塞仰視圖；

圖3為本發(fā)明實施例所述組合隔熱活塞剖視圖；

圖4為本發(fā)明實施例所述組合彈性墊片示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例所述組合彈性墊片剖視圖。

附圖標記說明：

活塞鋼頂1，金屬隔熱墊2，鑲?cè)?，彈性組合墊片4，螺栓5，鋁體6，墊片7。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。

一種組合隔熱活塞螺栓連接結(jié)構(gòu)，如圖1至5所示，包括活塞鋼頂1、金屬隔熱墊2、鑲?cè)?、彈性組合墊片4、螺栓5和鋁體6；

所述活塞鋼頂1與鋁體6的接觸面之間設置所述金屬隔熱墊2，金屬隔熱墊2用于隔離由活塞鋼頂1傳導至鋁體6上的熱量。

所述活塞鋼頂1設置有用于螺栓緊固的螺栓孔，金屬隔熱墊2和鋁體6設置有用于穿過螺栓的通孔，所述活塞鋼頂1、金屬隔熱墊2和鋁體6通過4個螺栓5緊固在一起，所述螺栓5頭部與鋁體6之間設置所述彈性組合墊片4。

所述彈性組合墊片4由兩片設有相同凸型線的墊片7對置安放，兩側(cè)在螺栓5的軸線方向形成間隙，借助結(jié)構(gòu)變形以達到緩解活塞熱約束的目的。

其中，2個螺栓5布置在活塞主推力面一側(cè)，另2個螺栓5布置在副推力面一側(cè)，兩組螺栓為面對稱結(jié)構(gòu)。

活塞單側(cè)2個螺栓5共用一個彈性組合墊片4，可將2個螺栓5載荷傳遞至墊片7，通過墊片7間接增加承載面積，進而實現(xiàn)降低鋁體接觸應力的目的，防止鋁體因應力過大而開裂。

所述墊片7的凸型線可按照活塞載荷要求采用連續(xù)曲線，也可以采用多段直線段擬合。

所述金屬隔熱墊2可采用單層金屬隔熱板，也可以采用多層金屬隔熱板。

所述鑲?cè)?鑄入鋁體6的第一環(huán)槽內(nèi)。

本發(fā)明技術方案通過金屬隔熱墊隔離活塞頂向鋁體的部分熱量，使鋁體溫度維持在合理范圍內(nèi)，從而省去復雜的冷卻油道結(jié)構(gòu)，此外在螺栓與鋁體接觸面間還采用一種彈性組合墊片降低鋁體承載面的接觸應力，防止鋁體開裂。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術特征：

技術總結(jié)
本發(fā)明提供了一種組合隔熱活塞螺栓連接結(jié)構(gòu)，包括活塞鋼頂、金屬隔熱墊、彈性組合墊片、螺栓和鋁體；所述活塞鋼頂與鋁體的接觸面之間設置所述金屬隔熱墊，所述活塞鋼頂設置有用于螺栓緊固的螺栓孔，金屬隔熱墊和鋁體設置有用于穿過螺栓的通孔，所述活塞鋼頂、金屬隔熱墊和鋁體通過多個螺栓緊固在一起，所述螺栓頭部與鋁體之間設置所述彈性組合墊片。本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：在活塞鋼頂和鋁體之間設置有金屬隔熱墊，通過隔熱墊將熱量部分隔離，使得鋁體溫度控制在合理范圍內(nèi)，螺栓與鋁體接觸面間采用一種彈性組合墊片，在活塞受熱膨脹或冷卻時可補償一部分變形，降低螺栓拉載；可降低鋁體承載面的接觸應力，進而防止鋁體開裂。

技術研發(fā)人員：張利敏;王延榮;許春光;劉玉婷;張曉靜
受保護的技術使用者：中國北方發(fā)動機研究所（天津）
技術研發(fā)日：2017.06.02
技術公布日：2017.08.29