CN208380710U - 一种高性能重型柴油机活塞环组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高性能重型柴油机活塞环组，包括第一道气环、第二道气环和油环，所述第一道气环外圆形貌为外圆偏桶面，外圆棱边倒角不对称，第二道气环外圆形貌为锥面，油环包括V型弹簧槽、设于V型弹簧槽底部的回油孔以及刮油带；此外，弹簧放置于V型弹簧槽时，与V型弹簧槽的两个侧壁相接触，且不与底部接触。相对于现有技术，本实用新型活塞环组能够提高各道环的强度，确保不断环；提高各环的耐磨能力，包括顶环的端面耐磨能力，满足长寿命要求；在不降低工作面压的情况下，降低环组的切向弹力；降低漏气量和机油消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高性能重型柴油机活塞环组，属于柴油机活塞环组技术领域。
背景技术
活塞环在发动机中起密封高压燃气、刮除多余机油的作用，同时还有支撑活塞和导出热量的作用。对于排量8L及以上的重型柴油机而言，要求B10寿命达到100万公里，甚至200万公里，还要满足尾气排放、燃油耗的要求，发动机的这些要求都需要各道环的功能最佳化。
第一道气环的主要作用是密封高压燃气，它的工况最为恶劣，承受着柴油燃烧的巨大的爆发压力，在上止点润滑困难，温度也最高。
第二道气环起辅助密封燃气和辅助刮除机油的作用。
油环起刮除机油的作用。
现有重型柴油机活塞环组件，绝大多数都是三环组，即每只活塞上装三片环：第一道气环、第二道气环和油环。其材料、涂层等的配置也多种多样。
顶环以球墨铸铁作为基体材料，其强度有时还不能够满足使用要求，或为了提高强度而增加环的厚度，但这带来了弹力的加大因而摩擦功耗增高。
第二道以钢作为基体材料，但钢质气环的外圆下棱边必须要保留圆角，这不利于尖角刮油。有的以球墨铸铁作为基体材料，但外圆没有采用镶嵌镀结构，则环的下棱边将保留倒角，这不利于尖角刮油。
油环以钢作为基体材料，由于钢油环的实体小、表面多，在氮化后各处都有氮化层，环变得非常脆，因而容易断环。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种高性能重型柴油机活塞环组。
技术方案：为达到上述目的，本实用新型技术方案如下：
一种高性能重型柴油机活塞环组，包括第一道气环、第二道气环和油环，所述第一道气环外圆形貌为外圆偏桶面，外圆棱边倒角不对称，第二道气环外圆形貌为锥面，油环包括V型弹簧槽、设于V型弹簧槽底部的回油孔以及刮油带；此外，弹簧放置于V型弹簧槽时，与V型弹簧槽的两个侧壁相接触，且不与底部接触。
第一道气环优选如下：
基体材料：6Cr13Mo或8Cr17Mo钢材；名义环高2.5～4mm(截面)；
涂层：整体氮化+外圆PVD(CrN)或DLC或铬与金刚石复合镀FDC或铬与陶瓷复合镀FTC；
椭圆度：-0.95～-0.05mm；
截面形状：梯形环，正扭曲或不扭曲；
由于采用了整体氮化，因此环的端面也有氮化层，这可提供良好的端面耐磨性能。同时外圆再增加PVD(CrN，要求厚度0.025mm以上)，或DLC(要求厚度0.01mm以上),或铬与金刚石复合镀FDC(要求厚度0.05mm以上，优选0.08mm以上),或铬与陶瓷复合度FTC(要求厚度0.08mm以上，优选0.10mm以上)等涂层中的其中一种，外圆的耐磨性得到了保证。
第二道气环优选如下：
基体材料：球墨铸铁；环高2～3mm(截面)；
涂层：半镶嵌镀铬，或半镶嵌铬与陶瓷复合镀FTC；
椭圆度：-0.95～-0.05mm；
截面形状：矩形环，反扭曲或不扭曲；
由于采用了镶嵌镀结构，外圆下棱边保持了尖角，非常有利于刮油。
油环优选如下：
材料：球墨铸铁；环高3～4mm(截面)；
涂层：铬与陶瓷复合镀FTC，或铬与金刚石复合镀FDC；
刮油带形貌：锥面，并且有小平台；
油孔类型：小圆孔；
螺旋撑簧：材料55CrSi钢丝，变节距圈定型结构。
相对于现有技术，本实用新型的优点如下：
1、各环的材料强度高，不会发生断裂问题。油环采用钻孔式圆形回油孔，应力集中小，保证了材料强度。
2、各环的涂层耐磨性很好，并且与气缸套具有很好的匹配性。
3、油环的V型弹簧槽，弹簧与之接触是两侧面的两点接触，实际接触面积翻倍，因而弹簧与弹簧槽之间的磨损减小。
4、采用钻孔式圆形回油孔，环与环槽的贴合均匀，不会发生段状接触状态，这有利于降低机油耗。
5、锥面刮油带设计，使环与缸套的有效接触面宽度减小，这有利于实现低弹力高面压，因而可以降低油环的切向弹力，进而减小环组的摩擦功耗。另一方面，锥面的存在，使环在上行时，不会往上刮油，这又进一步减小了机油耗。
技术效果：相对于现有技术，本实用新型活塞环组能够提高各道环的强度，确保不断环；提高各环的耐磨能力，包括顶环的端面耐磨能力，满足长寿命要求；在不降低工作面压的情况下，降低环组的切向弹力；降低漏气量和机油消耗。
附图说明
图1为本实用新型第一道气环的结构示意图；
图2为本实用新型第二道气环的结构示意图；
图3为本实用新型油环的结构示意图；
图4为本实用新型具体实施例中第一道气环的设计图；
图5为本实用新型具体实施例中第二道气环的设计图；
图6为本实用新型具体实施例中油环的设计图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型装置结构做出进一步说明。
一种高性能重型柴油机活塞环组，如图1、2和3所示，包括第一道气环1、第二道气环2和油环3，第一道气环1外圆形貌为外圆偏桶面，外圆棱边倒角不对称，第二道气环2外圆形貌为锥面，油环3包括V型弹簧槽3-1、设于V型弹簧槽3-1底部的回油孔3-2以及刮油带3-3；此外，弹簧放置于V型弹簧槽3-1时，与V型弹簧槽的两个侧壁相接触，且不与底部接触。
以一个缸径130mm，排量12.8L的柴油机活塞环为例。
第一道气环1，如图4所示：
闭口间隙：0.30～0.40mm，面压P＝0.13MPa。材料：6Cr13Mo钢材
涂层：整体氮化+DLC，硬度700HV以上部分的氮化层厚度0.03mm以上，DLC层厚度0.01mm以上，其硬度2000HV以上。椭圆度：-0.95～-0.05mm。外圆形貌：外圆偏桶面，外圆棱边倒角不对称。截面形状：梯形环，正扭曲。
第二道气环2，如图5所示：
闭口间隙：0.80～1.10mm，面压P＝0.13MPa。材料：球墨铸铁
涂层：外圆面半镶嵌铬和陶瓷复合镀FTC，厚度0.05min，硬度900～1200HV。椭圆度：-0.95～-0.05mm。外圆形貌：外圆锥面并具有一个小平台，外圆上棱边倒角，外圆下棱边尖角。截面形状：矩形环，反扭曲。
油环3，如图6所示：
闭口间隙：0.30～0.50mm，名义面压P＝1.4MPa，初始面压P＝2.3MPa。
材料：球墨铸铁，涂层：外圆刮油带铬和陶瓷复合镀FTC，厚度0.08mm以上，硬度900～1200HV。油带形貌：锥面并具有一个小平台，油带棱边具有小圆角。弹簧槽：V型，油孔类型：小圆孔，共48个油孔。螺旋撑簧：材料55CrSi钢丝，变节距圈定型结构。
Claims (7)
1.一种高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，包括第一道气环(1)、第二道气环(2)和油环(3)，所述第一道气环(1)外圆形貌为外圆偏桶面，外圆棱边倒角不对称，第二道气环(2)外圆形貌为锥面，油环(3)包括V型弹簧槽(3-1)、设于V型弹簧槽(3-1)底部的回油孔(3-2)以及刮油带(3-3)；此外，弹簧放置于V型弹簧槽(3-1)时，与V型弹簧槽的两个侧壁相接触，且不与底部接触。
2.根据权利要求1所述的高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，所述第一道气环(1)的截面形状为梯形环，正扭曲或不扭曲。
3.根据权利要求1所述的高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，所述第二道气环(2)的基体材料球墨铸铁，涂层为半镶嵌镀铬，或半镶嵌铬与陶瓷复合镀FTC。
4.根据权利要求1所述的高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，所述第二道气环(2)的截面形状为矩形环，反扭曲或不扭曲。
5.根据权利要求1所述的高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，所述油环(3)的基体材料为球墨铸铁，涂层为铬与陶瓷复合镀FTC，或铬与金刚石复合镀FDC。
6.根据权利要求1所述的高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，所述回油孔(3-2)为圆形回油孔。
7.根据权利要求1所述的高性能重型柴油机活塞环组，其特征在于，所述刮油带(3-3)形貌为锥面，并且有小平台。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111963681A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-20 | 蚌埠艾普压缩机制造有限公司 | 一种往复式压缩机活塞环 |
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- 2018-06-06 CN CN201820868211.0U patent/CN208380710U/zh active Active
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Denomination of utility model: High performance heavy duty diesel engine piston ring set Effective date of registration: 20211022 Granted publication date: 20190115 Pledgee: Jiangsu bank Limited by Share Ltd. Lishui branch Pledgor: NANJING FEIYAN PISTON RING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980011176 |
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Date of cancellation: 20230201 Granted publication date: 20190115 Pledgee: Jiangsu bank Limited by Share Ltd. Lishui branch Pledgor: NANJING FEIYAN PISTON RING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980011176 |
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