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CN113153566B - 一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法 - Google Patents

一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法 Download PDF

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CN113153566B
CN113153566B CN202110259828.9A CN202110259828A CN113153566B CN 113153566 B CN113153566 B CN 113153566B CN 202110259828 A CN202110259828 A CN 202110259828A CN 113153566 B CN113153566 B CN 113153566B
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殷小飞
金鹏
金皖娟
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Anqing TP Goetze Piston Ring Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法，包括衬环本体、两组刮片环基体、活塞和缸套，将刮片环基体外圆面采用不对称桶面结构，实现外圆上侧布油面积增大，储油量增大，增加了在缸壁上的油膜厚度和均匀性，提高了润滑条件，降低了环与缸壁的摩擦磨损，保护了环与缸套的摩擦面而且降低摩擦噪音。刮片下行时布油面积小，使得缸套表面油膜厚度减少，降低残余润滑油，进一步降低了发动机的机油耗。本发明通过增大刮片环内圆面圆弧与衬环接触面，降低了接触面压，有效改善了衬环的磨损；通过减小刮片环的外圆面圆弧，使得环与缸壁的接触面减少，接触面压增大，提高了刮片环的刮油效果，对改善发动机的油耗有积极作用。

Description

一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法
技术领域
本发明涉及活塞环技术领域，具体涉及一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法。
背景技术
三组合油环具有优越的侧面密封性和可以实轻量化设计等特点被更广泛采用，尤其在汽油机、气体机等高速机上成为主流设计。
三组合活塞环油环由上、下一对刮片环和中间衬环组成，通过中间衬环对刮片环提供向外的张力，使得刮片环外圆与气缸壁始终保持高度贴合，上下运动时起到对缸壁刮油的功能。油环随着活塞的往复上下运动，刮片环的内圆面与衬环的耳部支撑部位始终充分接触并形成摩擦副，刮片的外圆面与气缸壁形成摩擦副。现有的刮片环是由一个矩形和两个半圆形组成的近似椭圆形结构。随着汽车爆发压力的提升和对摩擦要求的提升，这种刮片环存在以下不足之处：1)目前常见的刮片环外圆面为对称的半圆形结构，刮片环上行布油面与下行刮油面对称，由于刮片环非常薄(一般在0.3～0.6mm)，这使得布油面很小，在缸壁上形成的润滑油膜厚度均匀性差，越靠近油环上止点，油膜越薄，甚至出现无油膜现象，影响润滑效果，容易引起刮片环和缸套磨损大而且拉缸风险高；2)由于刮片环内圆面与衬环耳部一直处于摩擦，造成了衬环耳部的过度磨损，衬环耳部磨损后，环的组合张力会出现减少，影响刮油效果，并且在生产时需要进行打磨来减小粗糙度，而在打磨时产生的废屑经常会扬起，从而影响工作人员的操作和身体健康。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种不对称刮片环、三组合活塞油环，包括衬环本体、两组刮片环基体、活塞和缸套，两组所述刮片环基体相互平行，所述刮片环基体的外圆侧有四段圆弧构成，所述刮片环基体的外圆面顶点到上侧面设置有第一圆弧，所述刮片环基体的外圆顶点到下侧面设置有第二圆弧，所述第一圆弧与第二圆弧在顶点处相接切，所述刮片环基体的上侧面且位于第一圆弧的一侧设置有第三圆弧，所述刮片环基体的下侧面且位于第二圆弧的一侧设置有第四圆弧，所述刮片环基体的环形内侧延伸有内圆面圆弧，所述第三圆弧且位于刮片环基体的上表面和下表面分别设置有第五圆弧和第六圆弧。
作为本发明进一步的方案：所述第一圆弧的圆弧半径为R1，所述第二圆弧的圆弧半径为R2，所述第三圆弧的圆弧半径为R3，所述第四圆弧的圆弧半径为R4，所述第一圆弧与第二圆弧相切的顶点到下侧面的距离为h1，所述第一圆弧面与刮片环基体的下侧面距离h2的点到第一圆弧与第二圆弧之间切点的高度落差为t1，所述第二圆弧面与刮片环基体下侧面距离h3的点到第一圆弧与第二圆弧之间切点的高度落差为t2，所述内圆面圆弧的半径为R5，所述第五圆弧的圆弧半径为R6，所述第六圆弧的圆弧半径为R7。
作为本发明进一步的方案：所述R1＝1.4H～2.3H、R2＝0～0.5H、R3＝0.05～0.1mm、R4＝0.05～0.3mm、h1＝0.2H～0.35H、h2＝0.65H～0.85H、h3＝0.15H～0.3H、t1＝10～35μm、t2＝0～8μm、R5＝0.3～0.4mm、R6＝0.05～0.15mm、R7＝0.05～0.15mm，其中，H为所述刮片环基体高，H的取值范围为0.3mm～0.6mm。
作为本发明进一步的方案：所述刮片环基体与内圆面圆弧、外圆面圆弧的宽度和为T，T的范围为1.4mm～3.8mm。
本发明还公开了一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法：包括以下步骤：
步骤一:根据刮片环尺寸设计不对称桶面刮片的原材料-成型线材；
步骤二:将直径φ3.2mm的圆钢丝经过连续3～5次的交替退火、拉拔工艺，达到直径2.0mm；
步骤三:经过4～5次滚轮轧粗加工，达到线材的基本形状、尺寸；
步骤四:经过模具拉拔形修正线材的外圆不对称桶面形状和尺寸，达到线材最终尺寸；
步骤五:再经过淬火、回火调质处理，形成组织均匀的回火马氏体组织。
步骤六:将线材根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤七:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤八:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤九:通过研磨机对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤十:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤十一:通过打磨设备对切断处和开口处去毛刺；
步骤十二:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
作为本发明进一步的方案：所述打磨设备包括位于支撑架，所述支撑架的顶部固定连接有支撑箱，所述支撑箱内腔的底部固定连接有伺服电机，所述伺服电机的输出端固定连接有通过联轴器固定连接有转动轴，所述支撑箱顶部的两侧均固定连接有空心套，两个所述空心套相对的一侧之间固定连接有齿轮箱，所述转动轴的顶端依次贯穿支撑箱和齿轮箱并延伸至齿轮箱的内部，所述空心套内壁的两侧均转动连接有连接轴，所述转动轴的外表面固定连接有第一锥齿轮，所述连接轴的外表面固定连接有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮的外表面与第一锥齿轮的外表面相啮合，位于右侧所述连接轴外表面固定连接有细磨轮，位于左侧所述连接轴的外表面固定连接有粗磨轮，所空心套的一端固定连有包裹套，所述支撑箱正面的两侧均固定连接有支撑杆，所述支撑杆的一端固定连接有支撑块，所述支撑块的一侧固定连接有横杆，所述横杆的外表面固定连接有支撑套，所述支撑套的内表面固定连接有竖杆，所述竖杆的顶端通过连接组件设置有收回板，所述包裹套的一侧固定连接挡板。
作为本发明进一步的方案：所述连接组件包括连接套，所述连接套的外表面与底端开设有套槽，所述竖杆的顶端开设有卡接槽，所述卡槽的内表面固定连接有卡环，所述卡环的内表面固定连接有若干个卡槽，所述套槽的内表面固定连接有固定板，所述固定板的顶部固定连接有按块，所述按块的顶部贯穿连接套并延伸至连接套的外部，所述固定板的底部固定连接有限位杆，所述限位杆的外表面固定连接有若干个卡杆，所述卡杆的外表面与卡槽的内表面相接触，所述限位杆的外表面套设有弹簧，所述弹簧的顶端与固定板的底部固定连接。
作为本发明进一步的方案：该打磨设备的使用方法为：将伺服电机与外部电源电性连接，从而使得伺服电机带动转动轴进行转动，从而带动第一锥齿轮进行转动，通过第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的配合，能够使得第二锥齿轮带动连接轴在空心套的内部进行转动，从而使得细磨轮和粗磨轮在包裹套内进行转动；
此时可将刮片环位于挡板的下方，并与粗磨轮或细磨轮的外表面相接触，从而对其进行打磨，在打磨同时产生的废屑在挡板的作用，将废屑挡下，而并落入收回板内；
打磨完成后，通过外部电源停止伺服电机，并按下按块，使得连接套在竖杆的外表面向下运动，进而使得弹簧被压缩，同时限位杆向卡接槽的内部进行滑动，并且卡杆在斜面的作用下从卡槽的内部滑出，此时卡杆和卡槽交错设置，从而可将连接套连同收回板一同取下，将研磨的废料倒掉。
本发明的有益效果：
(1)、本发明的刮片环基体外圆面采用不对称桶面结构，实现外圆上侧布油面积增大，储油量增大，增加了在缸壁上的油膜厚度和均匀性，提高了润滑条件，降低了环与缸壁的摩擦磨损，保护了环与缸套的摩擦面而且降低摩擦噪音。刮片下行时布油面积小，使得缸套表面油膜厚度减少，降低残余润滑油，进一步降低了发动机的机油耗。本发明通过增大刮片环内圆面圆弧与衬环接触面，降低了接触面压，有效改善了衬环的磨损；通过减小刮片环的外圆面圆弧，使得环与缸壁的接触面减少，接触面压增大，提高了刮片环的刮油效果，对改善发动机的油耗有积极作用。
(2)、本发明中，通过在支撑箱内腔的底部固定连接有伺服电机，伺服电机的输出端固定连接有通过联轴器固定连接有转动轴，支撑箱顶部的两侧均固定连接有空心套，两个空心套相对的一侧之间固定连接有齿轮箱，转动轴的顶端依次贯穿支撑箱和齿轮箱并延伸至齿轮箱的内部，空心套内壁的两侧均转动连接有连接轴，转动轴的外表面固定连接有第一锥齿轮，连接轴的外表面固定连接有第二锥齿轮，第二锥齿轮的外表面与第一锥齿轮的外表面相啮合，位于右侧连接轴外表面固定连接有细磨轮，位于左侧连接轴的外表面固定连接有粗磨轮，所空心套的一端固定连有包裹套，支撑箱正面的两侧均固定连接有支撑杆，支撑杆的一端固定连接有支撑块，支撑块的一侧固定连接有横杆，横杆的外表面固定连接有支撑套，支撑套的内表面固定连接有竖杆，竖杆的顶端通过连接组件设置有收回板，包裹套的一侧固定连接挡板，通过设置伺服电机，配合第一锥齿轮和第二锥齿轮之间的配合能够带动两个连接轴上的粗磨轮和细磨轮进行转动，从而能够使得粗细不同的磨轮进行转动，能供使用者进行使用，同时设置挡板和包裹套能够防止在磨削时产生的废屑对工作人员的操作产生影响，并且通过收回板能够将大量的废屑进行收集，降低了工作人员的劳动力。
(3)、本发明中，连接组件包括连接套，连接套的外表面与底端开设有套槽，竖杆的顶端开设有卡接槽，卡槽的内表面固定连接有卡环，卡环的内表面固定连接有若干个卡槽，套槽的内表面固定连接有固定板，固定板的顶部固定连接有按块，按块的顶部贯穿连接套并延伸至连接套的外部，固定板的底部固定连接有限位杆，限位杆的外表面固定连接有若干个卡杆，卡杆的外表面与卡槽的内表面相接触，限位杆的外表面套设有弹簧，弹簧的顶端与固定板的底部固定连接，通过在连接套的内部设置套槽，配合限位杆上的卡杆和卡环内的卡槽，再利用弹簧，在按下按块后使得卡杆被卡槽卡住，再次按下按块，通过卡槽上的斜面和卡杆的斜面，能够使得卡杆位于两个卡槽之间，从而能够将收回板和连接套一同取下，方便取下收回板，防止废料散落，进一步提高其实用性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明中刮片环基体的尺寸示意图；
图2是本发明中三组合油环的结构装配图；
图3是传统刮片环的局部结构剖视示意图；
图4是本发明中打磨设备的局部结构剖视图；
图5是本发明中打磨设备的外部结构侧视图；
图6是本发明中连接套的内部结构示意图；
图7是本发明图6中A处的局部结构放大图。
图中：1、衬环本体；2、刮片环基体；3、活塞；4、缸套；5、第一圆弧；6、第二圆弧；7、第三圆弧；8、第四圆弧；9、内圆面圆弧；10、第五圆弧；11、第六圆弧；12、支撑架；13、支撑箱；14、伺服电机；15、转动轴；16、空心套；17、齿轮箱；18、连接轴；19、第一锥齿轮；20、第二锥齿轮；21、细磨轮；22、粗磨轮；23、包裹套；24、支撑杆；25、支撑块；26、横杆；27、挡板；28、支撑套；29、竖杆；30、连接组件；300、卡接槽；301、连接套；302、套槽；303、卡槽；304、卡环；305、固定板；306、按块；307、限位杆；308、卡杆；309、弹簧；31、收回板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7所示，本发明提供以下三种实施例：
实施例1
一种不对称刮片环、三组合活塞油环，包括衬环本体1、两组刮片环基体2、活塞3和缸套4，两组所述刮片环基体2相互平行，所述刮片环基体2的外圆侧有四段圆弧构成，所述刮片环基体2的外圆面顶点到上侧面设置有第一圆弧5，所述刮片环基体2的外圆顶点到下侧面设置有第二圆弧6，所述第一圆弧5与第二圆弧6在顶点处相接切，所述刮片环基体2的上侧面且位于第一圆弧5的一侧设置有第三圆弧7，所述刮片环基体2的下侧面且位于第二圆弧6的一侧设置有第四圆弧8，所述刮片环基体2的环形内侧延伸有内圆面圆弧9，所述第三圆弧7且位于刮片环基体2的上表面和下表面分别设置有第五圆弧10和第六圆弧11。
本发明中，所述第一圆弧5的圆弧半径为R1，所述第二圆弧6的圆弧半径为R2，所述第三圆弧7的圆弧半径为R3，所述第四圆弧8的圆弧半径为R4，所述第一圆弧5与第二圆弧6相切的顶点到下侧面的距离为h1，所述第一圆弧5面与刮片环基体2的下侧面距离h2的点到第一圆弧5与第二圆弧6之间切点的高度落差为t1，所述第二圆弧6面与刮片环基体2下侧面距离h3的点到第一圆弧5与第二圆弧6之间切点的高度落差为t2，所述内圆面圆弧9的半径为R5，所述第五圆弧10的圆弧半径为R6，所述第六圆弧11的圆弧半径为R7。
本发明中，H＝0.3mm，R1＝0.65mm，R2＝0.09mm,R3＝0.01,R4＝0.05，R5＝0.35mm,R6＝0.01mm,R7＝0.01,t1＝10um，t2＝2um，h1＝0.1mm，h2＝0.195mm，h3＝0.07mm。
本发明中，所述刮片环基体2与内圆面圆弧9、表面圆弧的宽度和为T，T＝1.4mm。
本发明还公开了一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法：包括以下步骤：
步骤一:根据刮片环尺寸设计不对称桶面刮片的原材料-成型线材；
步骤二:将直径φ3.2mm的圆钢丝经过连续3～5次的交替退火、拉拔工艺，达到直径2.0mm；
步骤三:经过4～5次滚轮轧粗加工，达到线材的基本形状、尺寸；
步骤四:经过模具拉拔形修正线材的外圆不对称桶面形状和尺寸，达到线材最终尺寸；
步骤五:再经过淬火、回火调质处理，形成组织均匀的回火马氏体组织。
步骤六:将线材根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤七:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤八:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤九:通过研磨机对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤十:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤十一:通过打磨设备对切断处和开口处去毛刺；
步骤十二:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
本发明中，所述打磨设备包括位于支撑架12，所述支撑架12的顶部固定连接有支撑箱13，所述支撑箱13内腔的底部固定连接有伺服电机14，所述伺服电机14的输出端固定连接有通过联轴器固定连接有转动轴15，所述支撑箱13顶部的两侧均固定连接有空心套16，两个所述空心套16相对的一侧之间固定连接有齿轮箱17，所述转动轴15的顶端依次贯穿支撑箱13和齿轮箱17并延伸至齿轮箱17的内部，所述空心套16内壁的两侧均转动连接有连接轴18，所述转动轴15的外表面固定连接有第一锥齿轮19，所述连接轴18的外表面固定连接有第二锥齿轮20，所述第二锥齿轮20的外表面与第一锥齿轮19的外表面相啮合，位于右侧所述连接轴18外表面固定连接有细磨轮21，位于左侧所述连接轴18的外表面固定连接有粗磨轮22，所空心套16的一端固定连有包裹套23，所述支撑箱13正面的两侧均固定连接有支撑杆24，所述支撑杆24的一端固定连接有支撑块25，所述支撑块25的一侧固定连接有横杆26，所述横杆26的外表面固定连接有支撑套28，所述支撑套28的内表面固定连接有竖杆29，所述竖杆29的顶端通过连接组件30设置有收回板31，所述包裹套23的一侧固定连接挡板27。
本发明中，所述连接组件30包括连接套301，所述连接套301的外表面与底端开设有套槽302，所述竖杆29的顶端开设有卡接槽300，所述卡槽303的内表面固定连接有卡环304，所述卡环304的内表面固定连接有若干个卡槽303，所述套槽302的内表面固定连接有固定板305，所述固定板305的顶部固定连接有按块306，所述按块306的顶部贯穿连接套301并延伸至连接套301的外部，所述固定板305的底部固定连接有限位杆307，所述限位杆307的外表面固定连接有若干个卡杆308，所述卡杆308的外表面与卡槽303的内表面相接触，所述限位杆307的外表面套设有弹簧309，所述弹簧309的顶端与固定板305的底部固定连接。
本发明中，该打磨设备的使用方法为：将伺服电机14与外部电源电性连接，从而使得伺服电机14带动转动轴15进行转动，从而带动第一锥齿轮19进行转动，通过第一锥齿轮19和第二锥齿轮20之间的配合，能够使得第二锥齿轮20带动连接轴18在空心套16的内部进行转动，从而使得细磨轮21和粗磨轮22在包裹套23内进行转动；
此时可将刮片环位于挡板27的下方，并与粗磨轮22或细磨轮21的外表面相接触，从而对其进行打磨，在打磨同时产生的废屑在挡板27的作用，将废屑挡下，而并落入收回板31内；
打磨完成后，通过外部电源停止伺服电机14，并按下按块306，使得连接套301在竖杆29的外表面向下运动，进而使得弹簧309被压缩，同时限位杆307向卡接槽300的内部进行滑动，并且卡杆308在斜面的作用下从卡槽303的内部滑出，此时卡杆308和卡槽303交错设置，从而可将连接套301连同收回板31一同取下，将研磨的废料倒掉。
实施例2
一种不对称刮片环、三组合活塞油环，包括衬环本体1、两组刮片环基体2、活塞3和缸套4，两组所述刮片环基体2相互平行，所述刮片环基体2的外圆侧有四段圆弧构成，所述刮片环基体2的外圆面顶点到上侧面设置有第一圆弧5，所述刮片环基体2的外圆顶点到下侧面设置有第二圆弧6，所述第一圆弧5与第二圆弧6在顶点处相接切，所述刮片环基体2的上侧面且位于第一圆弧5的一侧设置有第三圆弧7，所述刮片环基体2的下侧面且位于第二圆弧6的一侧设置有第四圆弧8，所述刮片环基体2的环形内侧延伸有内圆面圆弧9，所述第三圆弧7且位于刮片环基体2的上表面和下表面分别设置有第五圆弧10和第六圆弧11。
本发明中，所述第一圆弧5的圆弧半径为R1，所述第二圆弧6的圆弧半径为R2，所述第三圆弧7的圆弧半径为R3，所述第四圆弧8的圆弧半径为R4，所述第一圆弧5与第二圆弧6相切的顶点到下侧面的距离为h1，所述第一圆弧5面与刮片环基体2的下侧面距离h2的点到第一圆弧5与第二圆弧6之间切点的高度落差为t1，所述第二圆弧6面与刮片环基体2下侧面距离h3的点到第一圆弧5与第二圆弧6之间切点的高度落差为t2，所述内圆面圆弧9的半径为R5，所述第五圆弧10的圆弧半径为R6，所述第六圆弧11的圆弧半径为R7。
本发明中，H＝0.4mm，R1＝0.82mm，R2＝0.12mm,R3＝0.1mm，R4＝0.12mm，R5＝0.35mm,R6＝0.01mm,R7＝0.01,t1＝22um，t2＝3um，h1＝0.12mm，h2＝0.3mm，h3＝0.09mm。
本发明中，所述刮片环基体2与内圆面圆弧9、表面圆弧的宽度和为T，T＝1.8mm。
本发明还公开了一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法：包括以下步骤：
步骤一:根据刮片环尺寸设计不对称桶面刮片的原材料-成型线材；
步骤二:将直径φ3.2mm的圆钢丝经过连续3～5次的交替退火、拉拔工艺，达到直径2.0mm；
步骤三:经过4～5次滚轮轧粗加工，达到线材的基本形状、尺寸；
步骤四:经过模具拉拔形修正线材的外圆不对称桶面形状和尺寸，达到线材最终尺寸；
步骤五:再经过淬火、回火调质处理，形成组织均匀的回火马氏体组织。
步骤六:将线材根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤七:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤八:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤九:通过研磨机对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤十:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤十一:通过打磨设备对切断处和开口处去毛刺；
步骤十二:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
本发明中，所述打磨设备包括位于支撑架12，所述支撑架12的顶部固定连接有支撑箱13，所述支撑箱13内腔的底部固定连接有伺服电机14，所述伺服电机14的输出端固定连接有通过联轴器固定连接有转动轴15，所述支撑箱13顶部的两侧均固定连接有空心套16，两个所述空心套16相对的一侧之间固定连接有齿轮箱17，所述转动轴15的顶端依次贯穿支撑箱13和齿轮箱17并延伸至齿轮箱17的内部，所述空心套16内壁的两侧均转动连接有连接轴18，所述转动轴15的外表面固定连接有第一锥齿轮19，所述连接轴18的外表面固定连接有第二锥齿轮20，所述第二锥齿轮20的外表面与第一锥齿轮19的外表面相啮合，位于右侧所述连接轴18外表面固定连接有细磨轮21，位于左侧所述连接轴18的外表面固定连接有粗磨轮22，所空心套16的一端固定连有包裹套23，所述支撑箱13正面的两侧均固定连接有支撑杆24，所述支撑杆24的一端固定连接有支撑块25，所述支撑块25的一侧固定连接有横杆26，所述横杆26的外表面固定连接有支撑套28，所述支撑套28的内表面固定连接有竖杆29，所述竖杆29的顶端通过连接组件30设置有收回板31，所述包裹套23的一侧固定连接挡板27。
本发明中，所述连接组件30包括连接套301，所述连接套301的外表面与底端开设有套槽302，所述竖杆29的顶端开设有卡接槽300，所述卡槽303的内表面固定连接有卡环304，所述卡环304的内表面固定连接有若干个卡槽303，所述套槽302的内表面固定连接有固定板305，所述固定板305的顶部固定连接有按块306，所述按块306的顶部贯穿连接套301并延伸至连接套301的外部，所述固定板305的底部固定连接有限位杆307，所述限位杆307的外表面固定连接有若干个卡杆308，所述卡杆308的外表面与卡槽303的内表面相接触，所述限位杆307的外表面套设有弹簧309，所述弹簧309的顶端与固定板305的底部固定连接。
本发明中，该打磨设备的使用方法为：将伺服电机14与外部电源电性连接，从而使得伺服电机14带动转动轴15进行转动，从而带动第一锥齿轮19进行转动，通过第一锥齿轮19和第二锥齿轮20之间的配合，能够使得第二锥齿轮20带动连接轴18在空心套16的内部进行转动，从而使得细磨轮21和粗磨轮22在包裹套23内进行转动；
此时可将刮片环位于挡板27的下方，并与粗磨轮22或细磨轮21的外表面相接触，从而对其进行打磨，在打磨同时产生的废屑在挡板27的作用，将废屑挡下，而并落入收回板31内；
打磨完成后，通过外部电源停止伺服电机14，并按下按块306，使得连接套301在竖杆29的外表面向下运动，进而使得弹簧309被压缩，同时限位杆307向卡接槽300的内部进行滑动，并且卡杆308在斜面的作用下从卡槽303的内部滑出，此时卡杆308和卡槽303交错设置，从而可将连接套301连同收回板31一同取下，将研磨的废料倒掉。
实施例3
一种不对称刮片环、三组合活塞油环，包括衬环本体1、两组刮片环基体2、活塞3和缸套4，两组所述刮片环基体2相互平行，所述刮片环基体2的外圆侧有四段圆弧构成，所述刮片环基体2的外圆面顶点到上侧面设置有第一圆弧5，所述刮片环基体2的外圆顶点到下侧面设置有第二圆弧6，所述第一圆弧5与第二圆弧6在顶点处相接切，所述刮片环基体2的上侧面且位于第一圆弧5的一侧设置有第三圆弧7，所述刮片环基体2的下侧面且位于第二圆弧6的一侧设置有第四圆弧8，所述刮片环基体2的环形内侧延伸有内圆面圆弧9，所述第三圆弧7且位于刮片环基体2的上表面和下表面分别设置有第五圆弧10和第六圆弧11。
本发明中，所述第一圆弧5的圆弧半径为R1，所述第二圆弧6的圆弧半径为R2，所述第三圆弧7的圆弧半径为R3，所述第四圆弧8的圆弧半径为R4，所述第一圆弧5与第二圆弧6相切的顶点到下侧面的距离为h1，所述第一圆弧5面与刮片环基体2的下侧面距离h2的点到第一圆弧5与第二圆弧6之间切点的高度落差为t1，所述第二圆弧6面与刮片环基体2下侧面距离h3的点到第一圆弧5与第二圆弧6之间切点的高度落差为t2，所述内圆面圆弧9的半径为R5，所述第五圆弧10的圆弧半径为R6，所述第六圆弧11的圆弧半径为R7。
本发明中，H＝0.6mm，R1＝1.08mm，R2＝0,R3＝0.075mm，R4＝0.075mm，R5＝0.35mm,R6＝0.01mm,R7＝0.01,t1＝35um，h1＝0.11mm，h2＝0.39mm。
本发明中，所述刮片环基体2与内圆面圆弧9、表面圆弧的宽度和为T，T＝3.8mm。
本发明还公开了一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法：包括以下步骤：
步骤一:根据刮片环尺寸设计不对称桶面刮片的原材料-成型线材；
步骤二:将直径φ3.2mm的圆钢丝经过连续3～5次的交替退火、拉拔工艺，达到直径2.0mm；
步骤三:经过4～5次滚轮轧粗加工，达到线材的基本形状、尺寸；
步骤四:经过模具拉拔形修正线材的外圆不对称桶面形状和尺寸，达到线材最终尺寸；
步骤五:再经过淬火、回火调质处理，形成组织均匀的回火马氏体组织。
步骤六:将线材根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤七:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤八:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤九:通过研磨机对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤十:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤十一:通过打磨设备对切断处和开口处去毛刺；
步骤十二:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
本发明中，所述打磨设备包括位于支撑架12，所述支撑架12的顶部固定连接有支撑箱13，所述支撑箱13内腔的底部固定连接有伺服电机14，所述伺服电机14的输出端固定连接有通过联轴器固定连接有转动轴15，所述支撑箱13顶部的两侧均固定连接有空心套16，两个所述空心套16相对的一侧之间固定连接有齿轮箱17，所述转动轴15的顶端依次贯穿支撑箱13和齿轮箱17并延伸至齿轮箱17的内部，所述空心套16内壁的两侧均转动连接有连接轴18，所述转动轴15的外表面固定连接有第一锥齿轮19，所述连接轴18的外表面固定连接有第二锥齿轮20，所述第二锥齿轮20的外表面与第一锥齿轮19的外表面相啮合，位于右侧所述连接轴18外表面固定连接有细磨轮21，位于左侧所述连接轴18的外表面固定连接有粗磨轮22，所空心套16的一端固定连有包裹套23，所述支撑箱13正面的两侧均固定连接有支撑杆24，所述支撑杆24的一端固定连接有支撑块25，所述支撑块25的一侧固定连接有横杆26，所述横杆26的外表面固定连接有支撑套28，所述支撑套28的内表面固定连接有竖杆29，所述竖杆29的顶端通过连接组件30设置有收回板31，所述包裹套23的一侧固定连接挡板27。
本发明中，所述连接组件30包括连接套301，所述连接套301的外表面与底端开设有套槽302，所述竖杆29的顶端开设有卡接槽300，所述卡槽303的内表面固定连接有卡环304，所述卡环304的内表面固定连接有若干个卡槽303，所述套槽302的内表面固定连接有固定板305，所述固定板305的顶部固定连接有按块306，所述按块306的顶部贯穿连接套301并延伸至连接套301的外部，所述固定板305的底部固定连接有限位杆307，所述限位杆307的外表面固定连接有若干个卡杆308，所述卡杆308的外表面与卡槽303的内表面相接触，所述限位杆307的外表面套设有弹簧309，所述弹簧309的顶端与固定板305的底部固定连接。
本发明中，该打磨设备的使用方法为：将伺服电机14与外部电源电性连接，从而使得伺服电机14带动转动轴15进行转动，从而带动第一锥齿轮19进行转动，通过第一锥齿轮19和第二锥齿轮20之间的配合，能够使得第二锥齿轮20带动连接轴18在空心套16的内部进行转动，从而使得细磨轮21和粗磨轮22在包裹套23内进行转动；
此时可将刮片环位于挡板27的下方，并与粗磨轮22或细磨轮21的外表面相接触，从而对其进行打磨，在打磨同时产生的废屑在挡板27的作用，将废屑挡下，而并落入收回板31内；
打磨完成后，通过外部电源停止伺服电机14，并按下按块306，使得连接套301在竖杆29的外表面向下运动，进而使得弹簧309被压缩，同时限位杆307向卡接槽300的内部进行滑动，并且卡杆308在斜面的作用下从卡槽303的内部滑出，此时卡杆308和卡槽303交错设置，从而可将连接套301连同收回板31一同取下，将研磨的废料倒掉。
对比试验
请参阅图3所示，为传统油环刮片环的截面示意图，
对比例1：刮片环的内圆侧a和外圆侧b均为半圆形，该半圆形的半径为该传统油环刮片环的0.5倍，该传统刮片环的高度为0.3mm、宽度为1.4mm、内圆侧圆弧半径为0.15mm，外圆侧圆弧半径为0.15mm；
对比例2：刮片环的内圆侧和外圆侧均为半圆形，该半圆形的半径为该传统油环刮片环的0.5倍，该传统刮片环的高度为0.4mm、宽度为1.8mm、内圆侧圆弧半径为0.2mm，外圆侧圆弧半径为0.2mm；
对比例3：刮片环的内圆侧和外圆侧均为半圆形，该半圆形的半径为该传统油环刮片环的0.5倍，该传统刮片环的高度为0.6mm、宽度为3.8mm、内圆侧圆弧半径为0.3mm，外圆侧圆弧半径为0.3mm。
将实施例1的刮片环与对比例1的刮片环置于同款发动机上进行500小时的台架测试；将实施例2的刮片环与对比例2的刮片环置于同款发动机上进行400小时的台架测试；将实施例3的刮片环与对比例3的刮片环置于同款发动机上进行500小时的台架测试，得到如下表1结果：
表1
Figure BDA0002969406970000181
由表1可以看出，本发明的刮片环对改善发动机的机油耗、降低刮片环外圆面磨损和衬环耳部磨损意义重大。
本发明中一种不对称刮片环、三组合活塞油环及刮片环的制备方法，包括以下方法：
方法一：
步骤一:根据刮片环尺寸设计不对称桶面刮片的原材料-成型线材；
步骤二:将直径φ3.2mm的圆钢丝经过连续3～5次的交替退火、拉拔工艺，达到直径2.0mm；
步骤三:经过4～5次滚轮轧粗加工，达到线材的基本形状、尺寸；
步骤四:经过模具拉拔形修正线材的外圆不对称桶面形状和尺寸，达到线材最终尺寸；
步骤五:再经过淬火、回火调质处理，形成组织均匀的回火马氏体组织。
步骤六:将线材根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤七:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤八:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤九:通过研磨机对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤十:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤十一:通过打磨设备对切断处和开口处去毛刺；
步骤十二:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
方法二：
步骤一:将普通刮片环原材料根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤二:在圆桶的内圆侧套上扩展橡胶套，为圆桶内圆提供扩展弹力，防止变形；
步骤三:利用数控制成型磨床对圆桶的外圆面进行磨削加工，实现外圆呈不对称桶面；
步骤四:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤五:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤六:通过打磨设备对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤七:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤八:切断和开口去毛刺；
步骤九:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种不对称刮片环、三组合活塞油环，其特征在于，包括衬环本体(1)、两组刮片环基体(2)、活塞(3)和缸套(4)，两组所述刮片环基体(2)相互平行，所述刮片环基体(2)的外圆侧有四段圆弧构成，所述刮片环基体(2)的外圆面顶点到上侧面设置有第一圆弧(5)，所述刮片环基体(2)的外圆顶点到下侧面设置有第二圆弧(6)，所述第一圆弧(5)与第二圆弧(6)在顶点处相接切，所述刮片环基体(2)的上侧面且位于第一圆弧(5)的一侧设置有第三圆弧(7)，所述刮片环基体(2)的下侧面且位于第二圆弧(6)的一侧设置有第四圆弧(8)，所述刮片环基体(2)的环形内侧延伸有内圆面圆弧(9)，所述第三圆弧(7)且位于刮片环基体(2)的上表面和下表面分别设置有第五圆弧(10)和第六圆弧(11)；
所述第一圆弧(5)的圆弧半径为R1，所述第二圆弧(6)的圆弧半径为R2，所述第三圆弧(7)的圆弧半径为R3，所述第四圆弧(8)的圆弧半径为R4，所述第一圆弧(5)与第二圆弧(6)相切的顶点到下侧面的距离为h1，所述第一圆弧(5)面与刮片环基体(2)的下侧面距离h2的点到第一圆弧(5)与第二圆弧(6)之间切点的高度落差为t1，所述第二圆弧(6)面与刮片环基体(2)下侧面距离h3的点到第一圆弧(5)与第二圆弧(6)之间切点的高度落差为t2，所述内圆面圆弧(9)的半径为R5，所述第五圆弧(10)的圆弧半径为R6，所述第六圆弧(11)的圆弧半径为R7；
所述R1＝1.4H～2.3H、R2＝0～0.5H、R3＝0.05～0.1mm、R4＝0.05～0.3mm、h1＝0.2H～0.35H、h2＝0.65H～0.85H、h3＝0.15H～0.3H、t1＝10～35μm、t2＝0～8μm、R5＝0.3～0.4mm、R6＝0.05～0.15mm、R7＝0.05～0.15mm，其中，H为所述刮片环基体高，H的取值范围为0.3mm～0.6mm。
2.根据权利要求1所述的一种不对称刮片环、三组合活塞油环，其特征在于，所述刮片环基体(2)与内圆面圆弧(9)、表面圆弧的宽度和为T，T的范围为1.4mm～3.8mm。
3.一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一:根据刮片环尺寸设计不对称桶面刮片的原材料-成型线材；
步骤二:将直径φ3.2mm的圆钢丝经过连续3～5次的交替退火、拉拔工艺，达到直径2.0mm；
步骤三:经过4～5次滚轮轧粗加工，达到线材的基本形状、尺寸；
步骤四:经过模具拉拔形修正线材的外圆不对称桶面形状和尺寸，达到线材最终尺寸；
步骤五:再经过淬火、回火调质处理，形成组织均匀的回火马氏体组织；
步骤六:将线材根据刮片环直径要求进行绕圆，形成圆桶；
步骤七:利用碳氢清洗，使刮片环表面洁净；
步骤八:根据设计进行相应的表面处理，氮化层、镀铬层、陶瓷复合镀层、类金刚石涂层中的一种或组合处理；
步骤九:通过研磨机对外圆面进行研磨，实现粗糙度Ra0.3μm，Rz1.5μm以下；
步骤十:对表面进行磷化或氧化处理，形成防锈、防腐保护膜；
步骤十一:通过打磨设备对切断处和开口处去毛刺；
步骤十二:利用激光检查仪器进行方向识别，并打上相应标记，形成最终成品。
4.根据权利要求3所述的一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法，其特征在于，所述打磨设备包括位于支撑架(12)，所述支撑架(12)的顶部固定连接有支撑箱(13)，所述支撑箱(13)内腔的底部固定连接有伺服电机(14)，所述伺服电机(14)的输出端固定连接有通过联轴器固定连接有转动轴(15)，所述支撑箱(13)顶部的两侧均固定连接有空心套(16)，两个所述空心套(16)相对的一侧之间固定连接有齿轮箱(17)，所述转动轴(15)的顶端依次贯穿支撑箱(13)和齿轮箱(17)并延伸至齿轮箱(17)的内部，所述空心套(16)内壁的两侧均转动连接有连接轴(18)，所述转动轴(15)的外表面固定连接有第一锥齿轮(19)，所述连接轴(18)的外表面固定连接有第二锥齿轮(20)，所述第二锥齿轮(20)的外表面与第一锥齿轮(19)的外表面相啮合，位于右侧所述连接轴(18)外表面固定连接有细磨轮(21)，位于左侧所述连接轴(18)的外表面固定连接有粗磨轮(22)，所空心套(16)的一端固定连有包裹套(23)，所述支撑箱(13)正面的两侧均固定连接有支撑杆(24)，所述支撑杆(24)的一端固定连接有支撑块(25)，所述支撑块(25)的一侧固定连接有横杆(26)，所述横杆(26)的外表面固定连接有支撑套(28)，所述支撑套(28)的内表面固定连接有竖杆(29)，所述竖杆(29)的顶端通过连接组件(30)设置有收回板(31)，所述包裹套(23)的一侧固定连接挡板(27)。
5.根据权利要求4所述的一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法，其特征在于，所述连接组件(30)包括连接套(301)和卡槽(303)，所述连接套(301)的外表面与底端开设有套槽(302)，所述竖杆(29)的顶端开设有卡接槽(300)，所述卡槽(303)的内表面固定连接有卡环(304)，所述卡环(304)的内表面固定连接有若干个卡槽(303)，所述套槽(302)的内表面固定连接有固定板(305)，所述固定板(305)的顶部固定连接有按块(306)，所述按块(306)的顶部贯穿连接套(301)并延伸至连接套(301)的外部，所述固定板(305)的底部固定连接有限位杆(307)，所述限位杆(307)的外表面固定连接有若干个卡杆(308)，所述卡杆(308)的外表面与卡槽(303)的内表面相接触，所述限位杆(307)的外表面套设有弹簧(309)，所述弹簧(309)的顶端与固定板(305)的底部固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种不对称刮片环、三组合活塞油环的刮片环的制备方法，其特征在于，该打磨设备的使用方法为：将伺服电机(14)与外部电源电性连接，从而使得伺服电机(14)带动转动轴(15)进行转动，从而带动第一锥齿轮(19)进行转动，通过第一锥齿轮(19)和第二锥齿轮(20)之间的配合，能够使得第二锥齿轮(20)带动连接轴(18)在空心套(16)的内部进行转动，从而使得细磨轮(21)和粗磨轮(22)在包裹套(23)内进行转动；
此时可将刮片环位于挡板(27)的下方，并与粗磨轮(22)或细磨轮(21)的外表面相接触，从而对其进行打磨，在打磨同时产生的废屑在挡板(27)的作用，将废屑挡下，而并落入收回板(31)内；
打磨完成后，通过外部电源停止伺服电机(14)，并按下按块(306)，使得连接套(301)在竖杆(29)的外表面向下运动，进而使得弹簧(309)被压缩，同时限位杆(307)向卡接槽(300)的内部进行滑动，并且卡杆(308)在斜面的作用下从卡槽(303)的内部滑出，此时卡杆(308)和卡槽(303)交错设置，从而可将连接套(301)连同收回板(31)一同取下，将研磨的废料倒掉。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Cheng Weisheng

Inventor after: Chen Chun

Inventor after: Yin Xiaofei

Inventor after: Jin Peng

Inventor after: Jin Wanjuan

Inventor before: Cheng Wei

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GR01 Patent grant
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