CN208380711U

CN208380711U - 一种高性能铸铁油环

Info

Publication number: CN208380711U
Application number: CN201820868212.5U
Authority: CN
Inventors: 张长春; 曹存军; 祁中高; 喻晓妹; 史玉平
Original assignee: NANJING FEIYAN PISTON RING CO Ltd
Current assignee: NANJING FEIYAN PISTON RING CO Ltd
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2019-01-15
Anticipated expiration: 2028-06-06

Abstract

本实用新型公开了一种高性能铸铁油环，包括油环本体和弹簧，所述油环本体为非封闭式圆环，其一面设有放置弹簧的V型弹簧槽，另一面设有外圆刮油带，V型弹簧槽底部还设有回油孔，弹簧与V型弹簧槽的两个侧壁相接触，且不与底部接触；此外，V型弹簧槽的两侧开口与油环本体的端面具有一定距离，形成内圆面；外圆刮油带呈锥面形状，且具有一定锥度θ。相对于现有技术，本实用新型油环能够提高油环本体的强度和耐磨能力，满足更长使用寿命的要求；降低弹簧与弹簧槽之间的接触压力，因而提高弹簧与弹簧槽的耐磨能力。提高钻孔式油环的回油能力，并防止环的上下端出现段状接触状态。在不降低工作面压的情况下，降低油环的切向弹力。

Description

一种高性能铸铁油环

技术领域

本实用新型涉及一种高性能铸铁油环，属于油环技术领域。

背景技术

二组合式油环，包括油环本体和弹簧。该油环本体的内侧具有容纳该弹簧的弹簧槽，弹簧装入油环本体，进而再装入气缸后，弹簧受压缩，因而对油环本体产生了所需的张力，并依靠此张力使油环外圆的刮油带产生对机油的刮除作用。

传统的铸铁油环，采用合金铸铁材料作为油环的基体材料，根据所选的合金铸铁材料的不同，其抗弯强度只有350MPa以上或420MPa以上，环的强度弱，在极端工况下容易发生断环故障。

传统的铸铁油环，外圆刮油带采用镀铬处理，这在多数情况下可以满足耐磨要求，但在爆发压力更高的柴油机上，则其耐磨性不够。

传统的铸铁油环，弹簧槽大致呈半圆形，从横截面上看，弹簧与弹簧槽底单点接触，这将造成在长时间使用后弹簧与弹簧槽产生较大的相互磨损量。另一方面，对于采用小圆孔式的油环，弹簧有可能堵住该回油孔，造成油带所刮除的机油不能顺利流回曲轴箱，进而造成机油消量过大。

传统的铸铁油环，具有狭长的回油孔，由于回油孔较长，因而此处强度低，在加工、运输、装配、使用等环节存在裂纹或断裂的风险。并且，由于该回油孔较长，因而加工应力较大，油孔部位极易变形，即油孔部位的轴向高度大于实体部位的轴向高度，因而环的平度差，在使用后油环上下端面与活塞的环槽侧面呈断状接触状态，这不利于环的端面密封功能。

传统的铸铁油环，其外圆刮油带呈柱面形状，这在多数情况下可以满足使用要求，但在进一步降低摩擦功耗因而要降低油环切向弹力的情况下，则不能满足要求。

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，提供一种高性能铸铁油环。

技术方案：为达到上述目的，本实用新型技术方案如下：

一种高性能铸铁油环，包括油环本体和弹簧，所述油环本体为非封闭式圆环，其一面设有放置弹簧的V型弹簧槽，另一面设有外圆刮油带，V型弹簧槽底部还设有回油孔，弹簧与V型弹簧槽的两个侧壁相接触，且不与底部接触；此外，V型弹簧槽的两侧开口与油环本体的端面具有一定距离，形成内圆面；外圆刮油带呈锥面形状，且具有一定锥度θ，且该锥面刮油带上还具有一个小平台。

所述油环本体的截面上，其结构以穿过V型弹簧槽底部和回油孔中心的直线为轴，对称分布。

该油环优选具有如下特征：

1、基体材料是球墨铸铁材料，其抗弯强度达到1300MPa以上。

2、外圆刮油带表面具有耐磨涂层，该涂层采用铬与陶瓷复合镀层FTC，或铬与金刚石复合镀层FDC，其表面维氏硬度达到900HV0.1以上，涂层厚度为0.03mm～0.20mm，优选0.05～0.18mm；

3、弹簧槽大致呈V型，该V型弹簧槽的截面由三段弧所组成，包括一段小圆弧和两段对称的大圆弧。

4、回油孔是圆孔形。

5、外圆刮油带呈锥面形状，其锥度为1°～12°之间，优选2°～8°,并且具有一个不超过0.15mm宽度的平台。

6、该油环的环高为2.0～6mm，优选2.0～4mm。

所述弹簧槽大致呈V形，设计如图4所示：

①、给定外圆到弹簧槽底的尺寸a13，给定弹簧与弹簧槽底的距离m，给定弹簧外径φ，因此，作为装配尺寸之一的组合径向厚度a12即可精确获得，a12＝a13+m+φ。

②、该V型弹簧槽的尺寸关系：

a.该V型弹簧槽由三段圆弧所组成：⌒AOA’、⌒ABC、⌒A’B’C’。

b.该V型弹簧槽沿环截面的水平中心线对称。

c.给定槽底小圆弧值R1，给定V型槽腰部大圆弧值R2，给定弹簧外径值φ，其中，核心的是：大圆弧R2具有与弹簧外径φ和小圆弧R1同时相切的关系。

上述所述的“给定”值，是指设计值。

按上述说明，V型弹簧槽已经形成，但还有限制条件：

①、连接弹簧圆心M点和弹簧与大圆弧R2的交点B、B’，然后分别做其垂线BN、B’N，此时∠BNB’的角度大小，应处于60°～100°，优选75°～95°。

②、油环本体的内圆面实体宽度t≥0.1mm，优选t≥0.2mm，具体视油环的轴向高度而确定。

上述限制条件的目的，是防止弹簧对油环本体的轴向方向上的分力过大，并且防止内圆面宽度过窄而带来的强度下降问题。

如图5所示，外圆刮油带呈锥面，并且具有平台，且油带上至少一个棱边具有圆角。

油环在环槽中工作示意图，如图6所示。

相对于现有技术，本实用新型油环的优点：

1、油环强度高，不会发生断裂问题。

2、涂层铬与陶瓷复合镀层FTC，或铬与金刚石复合镀层FDC，具有高耐磨性能，因此环的耐磨能力强。

3、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、当油环的回油孔是圆孔时，按环高的不同，该圆形回油孔的直径为0.7～1.2mm。按弹簧外径的不同，弹簧钢丝的直径为φ0.6～1.2mm。如果采用传统的圆弧槽，则弹簧钢丝将堵住部分回油孔，而采用V型弹簧槽后，由于弹簧与弹簧槽底不接触，因此不会堵住回油孔。

5、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。

6、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，本实用新型油环能够：

1、提高油环本体的强度，防止在生产、运输、装配、使用等过程发生裂纹或断裂现象。

2、提高油环的耐磨能力，满足更长使用寿命的要求。

3、降低弹簧与弹簧槽之间的接触压力，因而提高弹簧与弹簧槽的耐磨能力。

4、提高钻孔式油环的回油能力，并防止环的上下端出现段状接触状态。

5、在不降低工作面压的情况下，降低油环的切向弹力。

附图说明

图1为本实用新型油环的主视图；

图2为本实用新型油环的截面视图；

图3为本实用新型油环的外圆刮油带结构示意图；

图4为本实用新型油环弹簧槽的设计图；

图5为本实用新型油环的外圆刮油带设计图；

图6为本实用新型油环在环槽中工作示意图；

图7为本实用新型具体实施例中的外圆刮油带设计图；

图8为本实用新型具体实施例中的弹簧槽设计图；

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。

一种高性能铸铁油环，如图1、2和3所示，包括油环本体1和弹簧2，油环本体1为非封闭式圆环，其一面设有放置弹簧2的V型弹簧槽3，另一面设有外圆刮油带4，V型弹簧槽3底部还设有回油孔5，弹簧2与V型弹簧槽3的两个侧壁相接触，且不与底部接触；此外，V型弹簧槽3的两侧开口与油环本体1的端面6具有一定距离，形成内圆面7；外圆刮油带4呈锥面形状，且具有一定锥度θ，且该锥面刮油带上还具有一个小平台。

油环本体1的截面上，其结构以穿过V型弹簧槽3底部和回油孔5中心的直线为轴，对称分布。回油孔5是圆孔形。

该油环本体采用的基体材料为球墨铸铁材料，刮油带上的涂层为铬与陶瓷复合镀层FTC。外圆刮油带4呈锥面形状，其锥度θ和平台宽度如图7所示。

V型弹簧槽的设计以及油环的各个参数如图8所示：

比如一个4mm环高的V型弹簧槽油环，其径向厚度为a1＝3mm，外圆到槽底的距离为a13＝1.55mm，给定的弹簧与弹簧槽之间的距离为0.2mm，小圆弧半径R1＝0.75mm，大圆弧半径R2＝5.4mm，弹簧直径为2.4mm。

组合径向厚度a12＝1.55+0.2+2.4＝4.15。

外圆刮油带宽度0.25±0.07mm，油带锥度为4°±1.5°

大圆弧R5.4具有与弹簧外径φ2.4和小圆弧R0.75同时相切的关系。

同时，该V型槽夹角为81°23’，内圆实体宽度为0.5mm，满足前述限制条件。

Claims

1.一种高性能铸铁油环，其特征在于，包括油环本体(1)和弹簧(2)，所述油环本体(1)为非封闭式圆环，其一面设有放置弹簧(2)的V型弹簧槽(3)，另一面设有外圆刮油带(4)，V型弹簧槽(3)底部还设有回油孔(5)，弹簧(2)与V型弹簧槽(3)的两个侧壁相接触，且不与底部接触；此外，V型弹簧槽(3)的两侧开口与油环本体(1)的端面(6)具有一定距离，形成内圆面(7)；外圆刮油带(4)呈锥面形状，且具有一定锥度θ，同时，该刮油带(4)上还具有一个小平台。

2.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，所述油环本体(1)的截面上，其结构以穿过V型弹簧槽(3)底部和回油孔(5)中心的直线为轴，对称分布。

3.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，所述油环本体(1)的基体材料为球墨铸铁材料，环高为2.0～6mm。

4.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，所述回油孔(5)为圆孔形。

5.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，所述外圆刮油带(4)表面具有铬与陶瓷复合镀层FTC或铬与金刚石复合镀层FDC，涂层厚度为0.03mm～0.20mm。

6.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，所述锥度θ为1°～12°之间。

7.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，连接弹簧(2)圆心M点和弹簧(2)与大圆弧R2的交点B、B’，然后分别做其垂线BN、B’N，此时∠BNB’的角度大小，应处于60°～100°。

8.根据权利要求1所述的高性能铸铁油环，其特征在于，所述内圆面(7)的宽度为t≥0.1mm。