一种单缸风冷柴油机活塞环组制造技术

本发明专利技术公开了一种单缸风冷柴油机活塞环组，包括第一道气环、第二道气环和油环；第一道气环为外圆工作面镀铬并做渗陶瓷处理的桶面环；第二道气环为外圆工作面氮化的锥面环；油环为外圆工作面镀铬并渗陶瓷处理的螺旋撑簧油环。第一道气环外圆下棱边采用小倒角设计，可保持极好的封气和刮油能力，可降低机油消耗１０％以上；第二道气环外圆工作面氮化处理，表面显微硬度稳定达到５００ＨＶ↓［０．１］以上，这样可保持长时间稳定的使用效果；油环的窄形刮油边设计可保持低弹力高面压效果，达到良好的刮油能力和较低的摩擦功耗，有利于机油耗和燃油耗的同时降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活塞环组，具体说是一种满足国家第二阶段排放标准的单缸风冷柴 油机活塞环组。
技术介绍
目前国内的单缸风冷柴油机年产量为200万台左右，由于油耗低、可靠性高、外形 小巧美观，因而具有良好的发展前景，最近几年正处于高速增长期。单缸风冷柴油机属 于非道路用移动机械，主要用于园林机械、发电机组、农业机械等，所排放的尾气包括 NOx、 HC、 C0、 PM (颗粒)等污染物，根据GB20891-2007《非道路移动机械用柴油机排 气污染物排放限值及测量方法(中国I 、 II阶段)》要求，2010年10月1日以后，所有 制造和销售的非道路移动机械用柴油机，其排气污染物必须符合本标准第二阶段的排放 要求。活塞环在内燃机上的功能是密封高压燃气、刮除多余机油、导出热量、支撑活塞， 任何一项功能的失效都会影响整机的使用性能。据资料介绍，34%左右的颗粒排放物是 由机油造成的，因此随着排放法规的升级，活塞环的设计越来越重视刮油能力的提升， 降低机油耗是降低颗粒排放的必要条件。经调查，现有单缸风冷柴油机活塞环组沿用了传统单缸水冷柴油机活塞环组的设计， 即两道气环和一道油环，其结构配置是第一道气环合金铸铁材料，工作面镀铬的桶面环；第二道气环合金铸铁材料，锥面环；油环合金铸铁材料、工作面镀铬、内撑等节距不经圈定型处理的螺旋撑簧。 现有技术主要存在着耐磨性差、刮除机油能力弱、颗粒排放超标的问题。原因是a、 现行的设计控制机油消耗能力较弱，特别是长时间使用后机油耗将急剧上升， 不能满足第二阶段排放要求；b、 风冷柴油机冷却效果不如水冷柴油机，活塞环上的温度更高更容易发生过度磨 损；c、 螺旋撑簧的切向弹力消失率大， 一般达到25%以下，将造成油环的弹力减小过 多进而造成机油耗高；d、 油环本体的弹簧槽开口处易发生竹节状磨损，造成弹力下降、使用寿命縮短。e、 风冷柴油机经常在干旱多尘的环境下工作，存在更大的磨粒磨损风险。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种满足国家第二阶段排 放标准的单缸风冷柴油机活塞环组，达到既能降低机油消耗，又能增强活塞环耐磨性的目的，同时成本上涨幅度不大。技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案 一种单缸风冷柴油机活塞环组，包括第一道气环、第二道气环和油环；所述的第一道气环为外圆工作面镀铬并做渗陶瓷处理的桶面环；第二道气环为外圆工作面氮化的锥面环；油环为外圆工作面镀铬并渗陶瓷处理的螺旋撑簧油环。本专利技术中，第一道气环外圆的下棱边设有倒角，所述倒角的轴向高度为0 0.15mm。本专利技术中，所述的螺旋撑簧油环的刮油边宽度为0.25土0.07mm。本专利技术中，所述的油环的内撑弹簧为变节距弹簧。本专利技术中，所述的变节距弹簧为自由状态下呈圆形的圈定型弹簧。有益效果(1)第一道气环外圆下棱边采用小倒角设计，可保持极好的封气和刮油能力，仅此一点，可降低机油消耗10%以上。(2) 第一道气环直接承受高温高压并且润滑效果较差；油环最靠近油底壳，机 油的金属碎屑及其它杂质等磨粒较多，这两道环最容易发生早期磨损，因此对其外圆镀 铬并渗陶瓷处理以提高耐磨粒磨损的能力。这种处理能够满足更长时间的使用寿命，能 够保证在干旱多风沙的工作环境下的使用性能。(3) 第二道气环外圆工作面氮化处理，表面显微硬度稳定达到500HV(u以上，而 普通不经氮化处理的环其表面显微硬度为350 HV (m左右，氮化环的耐磨能力是普通非 氮化环的2倍，这样可保持长时间稳定的使用效果。(4) 油环的窄形刮油边设计可保持低弹力高面压效果，达到良好的刮油能力和较低 的摩擦功耗，有利于机油耗和燃油耗的同时降低。(5) 螺旋撑簧与油环本体之间也存在着相互磨损，并且这种磨损主要发生在环体开 口部位，采用变节距弹簧，即弹簧中部的节距较小，其余部分节距正常，将密节距段装 配于环体开口处，这增加了弹簧与环体的接触面积，降低了接触压力，因而大大降低了 这种磨损，其耐磨性是等节距的2倍以上。(6) 对螺旋撑簧进行圈定型处理，通过产生部分塑性变形的热处理来降低或消除撑簧加工过程中的残余应力，达到降低弹力消失率的目的。对于采用普通碳素弹簧钢丝如65Mn等材料制作的弹簧，不进行圈定型处理时，其切向弹力消失率一般为20%以上，而圈定型处理后，其切向弹力消失率为15%以下，保证了油环良好的、恒久的刮油效果。综合以上改进，本专利技术的单缸风冷柴油机活塞环组的使用寿命由现有的1000小时以上提高到2000小时以上。附图说明图l为本专利技术的第一道气环的结构示意图。图2为本专利技术的第二道气环的结构示意图。图3本专利技术的油环的结构示意图。图4为本专利技术的变节距圈定型弹簧的结构示意图。图5为图4的变节距圈定型弹簧的展开的局部放大图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。如图l、 2、 3所示，本专利技术的单缸风冷柴油机活塞环组，包括第一道气环l、第二道气环2和油环3。所述的第一道气环1为桶面环，桶面环的外圆工作面，即图l中的A面是经过镀铬并做渗陶瓷处理的；第一道气环l外圆下棱边采用小倒角的设计，如图l所示，其倒角的轴向高度T为0 0.15mm。所述的第二道气环2为锥面环，外圆工作面，即图2中的B面经过氮化处理。所述的油环3为外圆工作面镀铬并做渗陶瓷处理的螺旋撑簧油环；所述的螺旋撑簧油环的刮油边高度为0.25土0.07;螺旋撑簧油环的内撑弹簧为变节距弹簧，所述的变节距弹簧为圈定型弹簧，如图4、 5所示，圈定型弹簧是在自由状态下呈圆形的弹簧。如图4所示为自由状态下的圈定型弹簧的结构示意图，图中的L1部分为密节距段，其余部分为稀节距。图5所示为圈定型弹簧的展开部分图，图中的L1是密节距段，L2为稀节距段。第一道气环1的设计面压为0.14 0. 2Mpa，第二道气环2的设计面压为0. 13 0.19Mpa，油环的设计面压为1. 4 2Mpa。实施例h以KM178F的单缸风冷柴油机为例，缸径为78mm。其第一道气环为外圆工作面镀铬并做渗陶瓷处理的桶面环，耐磨性能大大提高；第一道气环外圆的下棱边设有倒角，所述倒角的轴向高度为0.15mra，小倒角的设计使窜气窜油的通道减小，刮油能力提高。第二道气环是外圆工作面氮化过的锥面环，相比较现有的磷化处理的气环，耐磨性能提高。油环为外圆工作面镀铬并渗陶瓷处理的螺旋撑簧油环，提高了耐磨性能；所述的螺旋撑簧油环的刮油边宽度为0. 25±0. 07mm,相较现有刮油边宽度的油环，其组合切向弹力由原来的34 46N下降到现在的27 40N，弹力下降因而摩擦功耗下降；相应的面压中值由原来的1. 28MPa提高为1. 72Mpa，使得刮油能力提高。所述的油环的内撑弹簧为变节距弹簧，其中密圈部分0.9，稀圈部分为1.7，使弹簧与环体开口的磨损减小。所述的变节距弹簧为自由状态下呈圆形的圈定型弹簧，切向弹力消失率下降了 10%。实施例1使用本专利技术的单缸风冷柴油机活塞环组，其机油消耗率达到0. 46g/kw. h，比原产品下降了40%，并满足国II排放要求；第一道气环磨损量比原产品降低了 20%，第二道气环的磨损量比原产品的降低了 40%，油环的磨损量比原产品的降低了 15%;在相同功率档次下，燃油消耗降低了8%;使用寿命延长到2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单缸风冷柴油机活塞环组，其特征在于：包括第一道气环（１）、第二道气环（２）和油环（３）；所述的第一道气环（１）为外圆工作面镀铬并做渗陶瓷处理的桶面环；第二道气环（２）为外圆工作面氮化的锥面环；油环（３）为外圆工作面镀铬并渗陶瓷处理的螺旋撑簧油环。

【技术特征摘要】
1、一种单缸风冷柴油机活塞环组，其特征在于包括第一道气环(1)、第二道气环(2)和油环(3)；所述的第一道气环(1)为外圆工作面镀铬并做渗陶瓷处理的桶面环；第二道气环(2)为外圆工作面氮化的锥面环；油环(3)为外圆工作面镀铬并渗陶瓷处理的螺旋撑簧油环。2、 根据权利要求1所述的一种单缸风冷柴油机活塞环组，其特征在于第一道气环(1)外圆的下棱边设有倒角，所述倒角的轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长春，吴立来，郑照刚，
申请(专利权)人：南京飞燕活塞环股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[]