一种活塞、具有其的压缩机以及活塞的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及活塞压缩机技术领域，具体涉及一种活塞。本发明还涉及具有该活塞的压缩机以及活塞的加工方法。
【背景技术】
[0002]常见的活塞压缩机(例如冰箱活塞压缩机)的机芯结构如图1和2所示。压缩机运动部件主要由机架1、活塞3、活塞销2、曲轴5、连杆4组成，其机构简图如图3所示。在工作过程中，活塞3在连杆4的推力Fiff作用下压缩气体做功。活塞受到的推力Faf可以分解为压缩气体的力F气体和侧向分力F?拘，而曲轴受到的反作用力F ’渐则可以分解为转动阻力F綠g和约束力F约束。其中，巧!拘的存在导致活塞的一侧与气缸壁发生摩擦。同时，在FM!；]的作用下，活塞会偏离中心位置，因而活塞两侧的泄漏不同，导致活塞两侧气体压力不同而引起附加的侧向力，使得活塞所受的总侧向力进一步加大。
[0003]为此，现有技术中通常在活塞中心与曲轴旋转中心之间设置有偏心量e，以减小侧向分力F?拘的大小，但效果非常有限。另外，现有技术中还在活塞本体的外周面开设凹槽，例如如图4所示的一圈宽度恒定的凹槽，以起到均衡压力的作用，同时可以减少活塞和缸壁的接触面积，由此来减少摩擦，但活塞所受的侧向力依然较大。因此，现有技术的活塞结构阻碍了压缩机性能的进一步提高。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术的上述现状，本发明的主要目的在于提供一种活塞，其能够减少活塞的侧向摩擦力，改善活塞的可靠性。
[0005]上述目的通过以下技术方案实现:
[0006]—种活塞，其包括活塞本体，其中，所述活塞本体的外周面上设有凹槽，所述凹槽包括第一槽段和第二槽段，其中，所述第一槽段位于活塞本体的第一中心面的一侧，所述第二槽段位于所述第一中心面的另一侧，并且，所述第二槽段的面积大于所述第一槽段的面积;其中，所述第一中心面为经过所述活塞本体的轴线的面。
[0007]优选地，所述活塞本体上设有用于与连杆进行连接的销孔，所述第一中心面经过所述销孔的轴线。
[0008]优选地，所述第二槽段关于所述活塞本体的第二中心面对称，其中，所述第二中心面为经过所述活塞本体的轴线并与所述第一中心面垂直的面。
[0009]优选地，所述第二槽段的至少一部分的宽度大于所述第一槽段的宽度。
[0010]优选地，所述第二槽段包括与所述活塞本体同轴的第一部分和与所述活塞本体不同轴的第二部分。
[0011]优选地，所述第一槽段与所述第二槽段的第一部分同轴。
[0012]优选地，所述第二槽段的第二部分的轴线与所述活塞本体的轴线之间的距离等于所述第一槽段的深度。
[0013]优选地，所述第二槽段与所述第一槽段同轴。
[0014]优选地，所述第二槽段的两端位于所述第一中心面处，且所述第二槽段的宽度处处相等。
[0015]优选地，所述活塞本体为粉末冶金件或模具压铸件。
[0016]本发明的另一目的在于提供一种压缩机，其包括前面所述的活塞。
[0017]本发明的又另一目的在于提供前面所述的活塞的加工方法，其包括步骤:
[0018]使活塞本体绕自身的轴线旋转，在活塞本体上车削加工出第一槽段和第二槽段的一部分；
[0019]加工出第二槽段的剩余部分。
[0020]优选地，当所述第二槽段包括不同轴的第一部分和第二部分时，第二槽段的所述剩余部分的加工步骤包括:
[0021 ]使活塞本体的旋转中心从自身的轴线朝向所述第一槽段偏移，车削加工出所述剩余部分；
[0022]当所述第二槽段与所述第一槽段同轴时，第二槽段的所述剩余部分的加工步骤包括:
[0023]使活塞本体绕自身轴线旋转，铣削加工出所述剩余部分。
[0024]本发明的活塞由于设置在活塞本体两侧的外周面上的凹槽面积不同，使得两侧凹槽内的气体压力所产生的气体力不同，两侧的气体力的差值可以用于抵消活塞自身受到的外力的侧向分力或其一部分，从而可以减少活塞的侧向摩擦力，改善活塞的可靠性。特别地，本发明的优选方案中，活塞本体上的凹槽包括不同轴的部分，可以经过传统车削和偏心车削两次加工出。
【附图说明】
[0025]以下将参照附图对根据本发明的活塞、压缩机及活塞加工方法的优选实施方式进行描述。图中:
[0026]图1为现有技术的活塞压缩机机芯结构的俯视示意图；
[0027]图2为图1的机芯结构的剖视示意图；
[0028]图3为活塞压缩机的机构简图；
[0029]图4为现有技术的活塞本体的主视示意图；
[0030]图5为本发明的一种优选实施方式的活塞本体的主视示意图；
[0031]图6为图5的活塞本体的三维示意图；
[0032]图7为图5的活塞本体的受力情况不意图；
[0033]图8为本发明的另一种优选实施方式的活塞本体的主视示意图；
[0034]图9为图8的活塞本体的三维示意图；
[0035]图10为传统车削示意图；
[0036]图11为偏心车削不意图。
【具体实施方式】
[0037]本发明针对现有技术的前述现状，提供了一种活塞，其包括活塞本体6，参见图5-9，所述活塞本体6的外周面上设有凹槽，所述凹槽包括第一槽段8和第二槽段9。其中，所述第一槽段8位于活塞本体的第一中心面的一侧，所述第二槽段9位于所述第一中心面的另一侧。特别地，所述第二槽段9的面积大于所述第一槽段8的面积。在此，槽段的面积可以是指槽口外边缘在活塞本体的外周面上界定的面积，也可以是指槽口在第一中心面上的投影面积。本发明中，所述第一中心面为经过所述活塞本体6的轴线的面。
[0038]也即，本发明的活塞本体外周面上的凹槽为关于第一中心面不对称的凹槽，这是本发明与现有技术的活塞的首要差异。
[0039]由于第一槽段的面积与第二槽段的面积不同，而在活塞工作时两个槽段中的气体压力(这里指压强)则是相同的，因此面积大的槽段一侧的气体产生的气体力也大，如图7所示，F2>F1，于是，通过正确地安装活塞，可以使两侧的气体力的差值F2-F1至少部分地抵消活塞所受外力(例如连杆推力朽3轩)的侧向分力F?拘，从而有助于减小活塞和气缸壁之间的摩擦力。具体地，安装时，可以将第二槽段的一侧放置在活塞与气缸壁更接近的一侧，即承受侧向力Fi拘的一侧，从而可使F2与F?拘方向相反。
[0040]通常，所述活塞本体6上设有用于与连杆进行连接的销孔7，在这种情况下，前述的第一中心面还经过所述销孔7的轴线。例如，在图5和图8中，第一中心面与图示的中心线重合。因此，在具有销孔的活塞本体上设置前述的凹槽时，可以方便地以销孔为基准来界定第一槽段和第二槽段。同时，在安装时也非常容易将第二槽段的一侧放置在活塞与气缸壁更接近的一侧。
[0041]优选地，第一槽段8与第二槽段9是相通的，特别是二者可以360度围绕活塞本体的外周面，即形成一整圈的凹槽。优选地，二者可以在销孔7的位置处汇合，也即，凹槽可以经过销孔7的两端。
[0042]优选地，所述第二槽段9关于所述活塞本体6的第二中心面对称，其中，所述第二中心面为经过所述活塞本体的轴线并与所述第一中心面垂直的面，例如，在图5和图8中，第二中心面与纸面重合。由于活塞本体6的外周面例如为圆柱面，第二槽段各处的气体力的方向并不相同，当第二槽段关于第二中心面对称时，第二槽段各处的气体力的合力方向垂直于第一中心面，也即垂直于销孔轴线，从而与F?拘方向恰好相反，因而仅起到抵消F?拘的作用，而不会使活塞产生其它方向的偏移。
[0043]优选地，所述第二槽段9的至少一部分的宽度大于所述第一槽段8的宽度。本发明中，槽段的宽度指的是槽段在活塞轴线方向上的尺寸。例如，如图5所示，第一槽段的宽度为h，第二槽段的宽度为H，其中，H>h。或者如图8所示，第二槽段仅一部分的宽度大于第一槽段的宽度。
[0044]无论第一槽段和第二槽段是否相通，以及是否围绕活塞本体一整圈，通过设置槽段宽度的不同，均容易实现槽段面积的不同。而在第一槽段与第二槽段相通的情况下，特别是二者围绕活塞本体一整圈的情况下，第二槽段只要有一部分的宽度大于第一槽段的宽度，即可实现面积的差异。优选地，第一槽段的宽度恒定，第二槽段也可以有一部分的宽度与第一槽段宽度相同。
[0045]显然，H大于h越多，越有利减小前述的侧向分力F?拘，但采用更大的H的前提是必须保证活塞与气缸壁的接触面积，以保证密封和接触应力。例如，在活塞长度为18?22mm时，一般情况下，h可以为2?4mm，H可以为5?10mm。
[0046]优选地，如图5-7所示，所述第二槽段9包括与所述活塞本体6同轴的第一部分10和与所述活塞本体6不同轴的第二部分11。也即，第二槽段可以包括不同轴的两部分，特别地，第二部分11即为相比于第一槽段宽出的部分。在此，槽段与活塞本体的同轴与否，指的是槽段的槽底所在的柱面与活塞本体的外周面是否同轴。
[0047]由于第二槽段的第二部分与第一部