用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，尤其是涉及往復(fù)式壓縮的結(jié)構(gòu)設(shè)計領(lǐng)域，具體為用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]大型往復(fù)式壓縮機被稱為化工、天然氣等行業(yè)流程中的心臟，其安全可靠性對工業(yè)流程的穩(wěn)定運行起著至關(guān)重要的作用；而活塞作為往復(fù)式壓縮機的重要部件，其結(jié)構(gòu)強度的可靠性是機組穩(wěn)定安全運行的關(guān)鍵。
[0003]往復(fù)式壓縮機活塞選用鑄鋁材料時其具有密度小、質(zhì)量輕的特點，故可以大大減小往復(fù)式壓縮機運轉(zhuǎn)中的往復(fù)慣性力，并且鑄鋁活塞能有效降低支承環(huán)的比壓，特別是在無油潤滑壓縮機設(shè)計中，其支承環(huán)施用比壓的苛刻性(小于0.035MPa)使得鑄鋁活塞廣受青睞。
[0004]目前常見的大直徑鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)主要有兩種:
一種是帶有堵塞的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，見圖1，其活塞桿30軸向穿過活塞體20-1的轂部23并由活塞螺母10預(yù)緊，其在活塞體兩側(cè)端面開有用于鑄造后清砂處理的清砂孔40，待清砂完成后再由堵塞50將清砂孔堵住，該結(jié)構(gòu)整體強度較高，活塞桿段可以施加較高的預(yù)緊力從而降低活塞各個零件上由于交變栽載荷生的應(yīng)力幅值、增加活塞部件的疲勞強度，但是由于堵塞50多為鑄鐵結(jié)構(gòu)，鑄鋁活塞與鑄鐵堵塞兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，鑄鐵堵塞在壓縮機工作過程中極易脫落而造成事故。
[0005]另一種是無堵塞無轂部的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，見圖2，該鑄鋁活塞體20-2內(nèi)部不設(shè)有轂部，因而活塞體兩側(cè)端面不需要開設(shè)清砂孔，鑄造后可以直接從兩側(cè)通孔清砂，有效解決堵塞脫落的問題，但是該結(jié)構(gòu)由于沒有設(shè)置轂部，當(dāng)活塞桿30依次穿過軸側(cè)套筒70、蓋側(cè)套筒60并通過活塞螺母10預(yù)緊時兩套筒與活塞軸孔接觸的臺階面a、b處會形成較大的應(yīng)力，因此活塞桿段不能施加太大的預(yù)緊力，而當(dāng)往復(fù)式壓縮機綜合活塞力較大時，不足的預(yù)緊力會使得活塞部件在工作過程中形成較大的應(yīng)力幅值從而降低其疲勞強度，所以在工作過程中a、b兩處常常會形成裂紋直至鑄鋁活塞或兩套筒失效；另外，由于該鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)內(nèi)部沒有轂部支撐，所以在活塞體內(nèi)部需設(shè)計比較復(fù)雜的加強筋來保證其具有一定的強度，從而又給鑄造清砂帶了一定的麻煩。
[0006]綜上，現(xiàn)有的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)的鑄鐵活塞雖然具有質(zhì)量輕、用于大直徑活塞時可以大幅減小往復(fù)慣性力、縮短活塞體上支撐環(huán)的寬度等優(yōu)點，但是其也存在與鑄鐵、合金鋼裝配后在工作過程中受熱易產(chǎn)生較大熱應(yīng)力而降低結(jié)構(gòu)靜強度和疲勞強度的問題，并且其也存在不易清砂、強度低、在壓縮機運行過程中易發(fā)生失效等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述問題，本發(fā)明提供了用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其能解決現(xiàn)有鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)存在的不易清砂、強度低、在壓縮機運行過程中易失效的問題，從而保證壓縮機的可靠運行。
[0008]用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其包括活塞螺母、活塞本體，所述活塞本體內(nèi)設(shè)置有轂部，活塞桿穿過所述活塞本體的轂部后由所述活塞螺母將所述活塞桿與活塞本體軸向鎖緊同時對所述活塞桿施加預(yù)緊力，其特征在于:所述活塞本體由前半活塞體和后半活塞體鑲拼而成，所述前半活塞體設(shè)有前半轂部、后半活塞體設(shè)有后半轂部，所述前半轂部與后半轂部拼合成所述轂部，活塞桿依次穿過所述后半轂部、前半轂部的軸向通孔后由所述活塞螺母將所述活塞桿、前半活塞體、后半活塞體軸向鎖緊同時對所述活塞桿施加預(yù)緊力。
[0009]其進一步特征在于:
所述前半活塞體、后半活塞體內(nèi)部分別設(shè)有加強筋；
所述前半活塞體包括鑄造為一體的前端面部和前半轂部，所述前半轂部開有第一軸向通孔，所述前端面部開有與所述第一軸向通孔同心的第一擴孔，所述第一擴孔用于所述活塞螺母的軸向鎖緊限位；
所述后半活塞體包括鑄造為一體的后端面部、后半轂部和外緣部，所述后半轂部開有第二軸向通孔，所述后端面部開有與所述第二軸向通過孔心的第二擴孔，所述第二擴孔用于所述活塞桿肩部的限位；
所述前半活塞體與后半活塞體鑲拼后，所述第一軸向通孔與第二軸向通孔軸向連接貫通。
[0010]本發(fā)明的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)其由前半活塞體與后半活塞體鑲拼而成，并且前半活塞體和后半活塞體分別設(shè)有前半轂部和后半轂部，當(dāng)前半活塞體與后半活塞體鑲拼后其前半轂部和后半轂部亦拼合形成整體的轂部，由于設(shè)有轂部，一方面能夠保證活塞的整體強度，另一方面裝配后的活塞可以承受較大的預(yù)緊力，能有效避免現(xiàn)有無堵塞無轂部結(jié)構(gòu)的活塞在往復(fù)式壓縮機運行過程中活塞體或者兩側(cè)蓋套筒頻繁出現(xiàn)裂紋并導(dǎo)致斷裂的失效情況；而又由于本發(fā)明的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)為兩段式的鑲拼結(jié)構(gòu)，因此其前半活塞體、后半活塞體均為軸向的中空敞開式結(jié)構(gòu)，故其便于前半活塞體、后半活塞體分別單獨鑄造后的清砂處理，由此免去了在活塞體兩側(cè)端面部上開設(shè)清砂孔、并在清砂處理后用鑄鐵堵塞堵住清砂孔，有效避免了鑄鋁材料與鑄鐵材料由于熱膨脹系數(shù)不同鑄鐵堵塞在壓縮機工作過程中脫落而造成事故的問題，保證了壓縮機的正常、可靠運行；此外，其前半活塞體、后半活塞體內(nèi)部能夠根據(jù)實際設(shè)計需要設(shè)置加強筋，從而起到進一步提高活塞整體的結(jié)構(gòu)強度的作用。
【附圖說明】
[0011]圖1為現(xiàn)有帶有堵塞的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為現(xiàn)有無堵塞無轂部的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明一種用于大型往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)裝配示意圖；
圖4為本發(fā)明一種用于大型往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)的分解爆炸圖。
【具體實施方式】
[0012]見圖3和圖4，本發(fā)明一種用于大型往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)包括活塞螺母10、活塞本體20，活塞本體20內(nèi)設(shè)置有轂部23，活塞桿30穿過活塞本體20的轂部后由活塞螺母10將活塞桿30與活塞本體20軸向鎖緊同時對活塞桿30施加預(yù)緊力；其中，活塞本體20由前半活塞體21和后半活塞體22鑲拼而成，前半活塞體21設(shè)有前半轂部231、后半活塞體22設(shè)有后半轂部232，前半轂部231與后半轂部232拼合成轂部23，活塞桿30依次穿過后半轂部232、前半轂部231的軸向通孔后由活塞螺母10將活塞桿30、前半活塞體21、后半活塞體22軸向鎖緊同時對活塞桿30施加預(yù)緊力；前半活塞體21、后半活塞體22內(nèi)部能夠根據(jù)實際設(shè)計需要分別設(shè)置加強筋，以進一步提高活塞整體的結(jié)構(gòu)強度，本實施例附圖中加強筋未表達。
[0013]前半活塞體21包括鑄造為一體的前端面部211和前半轂部231，前半轂部231開有第一軸向通孔251，前端面部211開有與第一軸向通孔251同心的第一擴孔212，第一擴孔212用于活塞螺母10的軸向鎖緊限位；
后半活塞體22包括鑄造為一體的后端面部221、后半轂部232和外緣部222，后半轂部232開有第二軸向通孔252，后端面部221開有與第二軸向通孔252同心的第二擴孔223，第二擴孔223用于活塞桿肩部31的限位；
前半活塞體21與后半活塞體22鑲拼后，第一軸向通孔251與第二軸向通孔252軸向連接貫通。
[0014]本發(fā)明的鑄鋁活塞，其前半活塞體21與后半活塞體22分開鑄造，裝配時在活塞螺母端液壓拉伸，將活塞螺母10、前半活塞體21、后半活塞體22以及活塞桿30鎖緊并在活塞桿30上形成預(yù)緊力，降低活塞部件工作時的應(yīng)力幅值，提高其疲勞強度；在加工裝配時應(yīng)保證前半活塞體21的前半轂部231端面應(yīng)與后半活塞體22的后半轂部232端面接觸，進一步保證整體結(jié)構(gòu)可以承受較大預(yù)緊力。
【主權(quán)項】
1.用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其包括活塞螺母、活塞本體，所述活塞本體內(nèi)設(shè)置有轂部，活塞桿穿過所述活塞本體的轂部后由所述活塞螺母將所述活塞桿與活塞本體軸向鎖緊同時對所述活塞桿施加預(yù)緊力，將其特征在于:所述活塞本體由前半活塞體和后半活塞體鑲拼而成，所述前半活塞體設(shè)有前半轂部、后半活塞體設(shè)有和后半轂部，所述前半轂部與后半轂部拼合成所述轂部，活塞桿依次穿過所述后半轂部、前半轂部的軸向通孔后由所述活塞螺母將所述活塞桿、前半活塞體、后半活塞體軸向鎖緊同時對所述活塞桿施加預(yù)緊力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述前半活塞體、后半活塞體內(nèi)部分別設(shè)有加強筋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述前半活塞體包括鑄造為一體的前端面部和前半轂部，所述前半轂部開有第一軸向通孔，所述前端面部開有與所述第一軸向通孔同心的第一擴孔，所述第一擴孔用于所述活塞螺母的軸向鎖緊限位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述后半活塞體包括鑄造為一體的后端面部、后半轂部和外緣部，所述后半轂部開有第二軸向通孔，所述后端面部開有與所述第二軸向通過孔心的第二擴孔，所述第二擴孔用于所述活塞桿肩部的限位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述前半活塞體與后半活塞體鑲拼后，所述第一軸向通孔與第二軸向通孔軸向連接貫通。
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于往復(fù)式壓縮機的鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)，其能解決現(xiàn)有鑄鋁活塞結(jié)構(gòu)存在的不易清砂、強度低、在壓縮機運行過程中易失效的問題，從而保證壓縮機的可靠運行?；钊倔w內(nèi)設(shè)置有轂部，活塞桿穿過活塞本體的轂部后由活塞螺母將活塞桿與活塞本體軸向鎖緊同時對所述活塞桿施加預(yù)緊力，其特征在于：活塞本體由前半活塞體和后半活塞體鑲拼而成，前半活塞體、后半活塞體分別設(shè)有前半轂部、后半轂部，前半轂部與后半轂部拼合成轂部，活塞桿依次穿過后半轂部、前半轂部的軸向通孔后由活塞螺母將活塞桿、前半活塞體、后半活塞體軸向鎖緊同時對活塞桿施加預(yù)緊力。
【IPC分類】F04B39-00
【公開號】CN104806477
【申請?zhí)枴緾N201510220022
【發(fā)明人】朱為宇, 秦志堅, 何清萍, 華曉麗, 周莉麗, 范達, 徐月蘭
【申請人】無錫壓縮機股份有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年5月4日