活塞氣環裝配機的應用研究

趙軍 孟偉勛 羅宏

摘要： 文章總結了活塞氣環在裝配過程中應該注意的要點，推導出了活塞氣環的最大開口直徑，對幾種典型的活塞環裝配機進行了應用研究與分析，總結出來了它們各自的應用特性。

關鍵詞： 活塞環裝配機開口直徑應用研究

1.引言

活塞氣環是發動機中一個非常重要的易損件，在發動機的正常運行中起著非常重要的作用，實踐調查證明，發動機的許多故障都與活塞氣環有著密切的關系［１］。因此，了解活塞氣環裝配中的要點，計算活塞氣環的開口量，并對目前典型的活塞氣環裝配機進行應用上的分析與探討，為活塞氣環裝配機研制的前期工作奠定了基礎。

2.活塞氣環裝配過程中應注意的問題

活塞氣環在安裝裝配過程中一般應該注意以下幾點：（1）在裝配活塞氣環時，不要把環口脹得過大，以免引起環的塑性變形和折斷，最好使用專用工具或專用的裝配設備；裝配活塞氣環時，活塞氣環在擴張過程中不能扭曲，否則會出現斷裂和變形的可能［２］。（2）在裝配活塞氣環時，我們要按照一定的順序進行裝配，順序不能顛倒。對于有兩道環的活塞，應先裝第二道環再裝第一道環。有些活塞安裝具有方向性，裝配方向要一致。（3）在裝配活塞氣環時，活塞氣環的擴張速度不能過快，盡量沿著一個平面上擴張，否則會容易引起活塞氣環的斷裂。因此在裝配過程中盡量讓活塞氣環沿著一個平面緩慢擴張［３］。

3.活塞氣環裝配過程中的擴張最大直徑值計算

下面以CG125活塞氣環（二）為例進行分析，活塞氣環材質為球墨鑄鐵，活塞氣環基本直徑為56.5mm，環高為1.2mm，徑向厚度為2.4mm，自由開口為6.5mm，抗彎強度＞1300MPa，彈性模量為1.5×10—1.7×10MPa，活塞直徑為56mm。

3.1首先對活塞氣環在工作狀態中進行環的最大彎曲應力計算。

σ=0.424E（2-1）

式中：E—材料彈性模數（取1.6×10Mpa），S—活塞氣環自由狀態下開口間隙（6.5mm），t—活塞氣環徑向厚度（取2.4mm），D—缸徑（取56mm）

故σ=0.424×1.6×10×=368.37MPa（2-2）

3.2活塞氣環在套裝過程中允許張開到的最大直徑值進行計算。

σ′=1.2σ=E

式中：m—考慮安裝方法不同的系數（取1.57）；D—活塞氣環允許張開最大直徑

則推導出D=（+1）×2.4=62.10mm

4.活塞氣環裝配機的應用研究

下面是對比較典型的幾種活塞氣環裝配機進行活塞氣環裝配過程中的應用分析：（1）重慶宗申技術開發有限公司工程師張祖慶發明設計的“活塞氣環裝配設備”；它包括工作臺，具有聯肋的裝環杯和第一推送機構，工作臺上還設有用于推送第二活塞氣環的第二推送機構和用于托撐第二活塞氣環的兩個托撐機構。以活塞氣環不動，活塞下降的方式，將活塞氣環安裝到活塞上，并進一步利用托撐機構，通過托撐第二活塞氣環，使活塞停止下降而裝環杯繼續下降來安裝第一活塞氣環，實現在一次活塞氣環裝配工序中，完成第一、第二活塞氣環的裝配，簡化了工序，提高了裝配效率，同時降低了工人的勞動強度［５］。這種活塞氣環裝配機的裝配方式的優點是設備裝配能一次完成活塞第一活塞氣環和第二活塞氣環的同時裝配，提高了生產效率；缺點是只能實現裝配一種品種活塞的活塞氣環裝配，且故障率較高。（2）重慶理工大學羅宏教授發明設計的“裝配活塞環的裝置”，工作臺上豎向設置放料柱和放置活塞之用下小上大的定位套，放料柱和定位套分別設有同向的定位筋；分別通過定位筋與工作臺連接。只需在放料柱上放好活塞氣環，再把活塞放在定位套的盲孔內，然后使氣缸工作，便可完成活塞氣環的裝配。這種活塞氣環裝配機的裝配方式的優點是設備裝配操作方便，且無須手工參與裝配，在消除安全隱患的同時，提高了生產效率；缺點是只能實現裝配一種品種一道活塞氣環的活塞氣環裝配。（3）重慶理工大學羅宏教授發明設計的“活塞氣環的自動裝配機”，它包括送料機構、導向機構、頂升機構。通過送料機構將活塞氣環推送向托盤方向移動，直至套在裝配座上，然后頂升裝置將活塞氣環沿著裝配座錐面逐漸張開直至裝配。這種活塞氣環裝配機主要從頂升機構上進行了進一步的改造，在活塞氣環裝配頂升裝配環節比第一代更可靠，穩定性更好，且無須手工參與裝配，消除安全隱患的同時，提高了生產效率；缺點是只能實現裝配一種品種的活塞氣環裝配，同時活塞氣環裝配過程中活塞氣環的瞬間擴張易引起活塞氣環的斷裂問題。

5.結語

活塞氣環裝配的理論與應用研究、活塞氣環裝配機的應用研究，這些都為活塞氣環裝配系統的方案設計提供了理論依據和應用依據，具有非常重要的工程意義。

參考文獻：

［1］李國祥，孫永明.基于AHP的船舶柴油機活塞環斷環原因分析［J］.機電設備，2009（3）:15-18.

［2］閆瑞濤，郝春艷，楊樹全.談活塞氣環安裝方法［J］.農機使用與維修，2003（4）:51.

［3］趙晚成，馬亞軍，李生華.CrN活塞環涂層的摩擦學性能［J］.潤滑與密封，2005，5（2）:59-64.

［4］陳勇.活塞氣環裝配工裝設計［J］.摩托車技術，2003.8:19.

［5］張祖慶.活塞氣環裝配設備.中國，200710099639.X［P］.2007-10-24.