用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件的制作方法

1.本实用新型属于柴油机技术领域，具体涉及一种用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件。


背景技术：

2.柱塞偶件是柴油机核心部件喷油油泵的“心脏”，在柴油机运行过程中通过柱塞持续的往复直线运动，将燃料有规律的输送至气缸做功后驱动曲轴做回转运动，确保柴油机正常运转。cat3616柴油机是由美国卡特彼勒公司(caterpillar)生产制造，作为海上石油钻采平台发电机组主机被广泛应用，柴油机燃料为原油(原油是指未经提炼加工的石油)，喷油泵为高压油泵和喷油器集成一体的结构，具有结构紧凑的特点，原设计燃料为轻质柴油，柱塞偶件包括柱塞、套筒、密封套装于套筒上的压紧套，而柱塞与套筒配合间隙设计为4～6μm，由于平台主机使用的燃料为原油，未经提炼的原油组分复杂多变,含重金属、蜡、钙等杂质较高，进口柱塞偶件在压紧套和套筒对应的位置设计有燃油润滑进油孔，用于对柱塞杆部进行润滑，由于没有设计回油孔，润滑燃油没有形成回路，在高温的作用下柱塞杆环形槽和柱塞表面形成杂质沉积，导致柱塞偶件的咬卡，严重影响柱塞偶件的安全使用寿命；据统计柱塞偶件的平均使用寿命不足2880小时，严重影响到平台生产时率和安全保障，为实现平台主机喷油泵柱塞偶件的国产化应用，降低喷油泵柱塞偶件咬卡的频率，有必要对现有结构进行改进。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的技术问题：提供一种用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，在原柱塞偶件结构基础上，取消了压紧套和密封圈，简化了柱塞偶件的整体结构，同时在套筒上设计有进油孔，并在套筒内壁上增加了回油孔，确保柱塞在往复运行过程中柱塞与润滑油槽能够充分接通，形成润滑油回路，在燃油腔内压力波动的环境下使得杂质能通过润滑油的流动带走，减少杂质沉积在润滑油槽及柱塞表面，解决了因柱塞表面易形成杂质沉积而造成柱塞偶件咬卡的问题，提高了柱塞偶件的安全使用寿命。
4.本实用新型采用的技术方案：用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，包括柱塞和与柱塞适配的套筒，所述套筒大径段外壁上制有与内部连通的进油孔和回油孔，且润滑油经进油孔对柱塞外壁与套筒内孔壁之间进行润滑，所述柱塞外壁与套筒内孔壁之间形成的杂质沉积随同润滑油经回油孔流出，所述柱塞上与套筒大径段对应处的段外径小于原柱塞对应位置的外径。
5.其中，所述柱塞与套筒大径段对应处的段外径比原柱塞对应位置的外径小0.002～0.004mm。
6.进一步地，所述柱塞采用w4mo3cr4vsi合金工具钢淬火后制成。
7.进一步地，所述柱塞的硬度为60hrc～64hrc，所述柱塞表面设有氮铝化钛涂层。
8.进一步地，所述回油孔为倾斜设置的斜孔。
9.进一步地，所述套筒内孔壁上制有润滑油槽，且进油孔和回油孔内端部与润滑油槽连通。
10.本实用新型与现有技术相比的优点：
11.1、本技术方案在原柱塞偶件结构基础上，取消了压紧套和密封圈，简化了柱塞偶件的整体结构，安装检修方便快捷；
12.2、本技术方案在套筒上设计有进油孔，并在套筒内壁上增加了回油孔，确保柱塞在往复运行过程中柱塞与润滑油槽能够充分接通，形成润滑油回路，在燃油腔内压力波动的环境下使得杂质能通过润滑油的流动带走，减少杂质沉积在润滑油槽及柱塞表面，解决了因柱塞表面易形成杂质沉积而造成柱塞偶件咬卡的问题，提高了柱塞偶件的安全使用寿命；
13.3、本技术方案采用w4mo3cr4vsi合金工具钢淬火后制成的柱塞，提高了柱塞的硬度，使其具有良好的刚性，同时开创性的对柱塞表面增加氮铝化钛涂层，提高了柱塞表面滑动性、抗咬合、抗腐蚀的能力。
附图说明
14.图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
15.下面将结合本实用新型实施例中的图1，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
16.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
17.用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，如图1所示，包括柱塞1和与柱塞1适配的套筒2，所述套筒2大径段外壁上制有与内部连通的进油孔3和回油孔4，且润滑油经进油孔3对柱塞1外壁与套筒2内孔壁之间进行润滑，具体的，所述回油孔4为倾斜设置的斜孔，便于回油排出；所述柱塞1外壁与套筒2内孔壁之间形成的杂质沉积随同润滑油经回油孔4流出，所述柱塞1上与套筒2大径段对应处的a段外径小于原柱塞1对应位置的外径；其中，所述套筒2内孔壁上制有润滑油槽5，且进油孔3和回油孔4内端部与润滑油槽5连通；上述结构中，通过在套筒2上增加了润滑油槽5、增加设计了斜的润滑油回油孔4，确保柱塞1在往复运行过程中柱塞与润滑油槽5能够充分接通，形成润滑油回路，在燃油腔内压力波动的环境下使得杂质能通过润滑油的流动被带走，从而随着润滑油经回油孔4排出，减少杂质沉积在柱塞1外壁处的润滑油槽5及柱塞1表面。
18.所述柱塞1与套筒2大径段对应处的a段外径比原柱塞1对应位置的外径小0.002～0.004mm，，所述柱塞1与套筒2适配在a段处的间隙为8～12μm，通过对柱塞1的a段外径进行
优化，进一步降低了柱塞1咬卡的风险，即进一步降低了局部咬卡高风险区a处的咬卡风险。
19.所述柱塞1采用w4mo3cr4vsi合金工具钢淬火后制成；具体的，所述柱塞1的硬度为60hrc～64hrc，使得柱塞1具有良好的刚性，同时开创性的对柱塞1表面增加氮铝化钛涂层，提高了柱塞1表面滑动性、抗咬合、抗腐蚀的能力。
20.在原有柱塞偶件结构基础上，取消了压紧套和密封圈，简化了柱塞偶件的整体结构，同时在套筒2上设计有进油孔3，并在套筒2内壁上增加了润滑油槽5、增加设计了斜的回油孔4，确保柱塞2在往复运行过程中柱塞1与润滑油槽5能够充分接通，形成润滑油回路，在燃油腔内压力波动的环境下使得杂质能通过润滑油的流动带走，减少杂质沉积在润滑油槽5及柱塞1表面。
21.本发明对套筒润滑部分、柱塞1材料、偶件间隙进行了结构性改进，对供油特性起决定作用的套筒2燃油进回油孔的位置、柱塞1螺旋线等均未改变，供油特性改进前后保持一致。
①
安全性分析：套筒2结构性改进，取消了压紧套和密封圈，使得套筒2压紧部位强度更高，安全性进一步加强；
②
稳定性分析：套筒2结构性改进增加了润滑有的回路，利用燃油腔的压力波动使润滑油的流动性增强，润滑效果得到改善，降低了杂质的沉积对柱塞1运行稳定性的影响。
22.通过现场制造、跟踪与验证，本发明使用在柴油机进上，能够满足柴油机运行要求。提高了柱塞偶件在原油环境下的运行稳定性，经统计柱塞偶件平均安全运行寿命达到8000小时左右，同时柱塞偶件制造工艺性、稳定性、安全性更好，可以有效实现柱塞偶件对原油为燃料的适用性，降低故障发生频率，提高柱塞偶件的使用寿命。
23.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
24.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，其特征在于：包括柱塞(1)和与柱塞(1)适配的套筒(2)，所述套筒(2)大径段外壁上制有与内部连通的进油孔(3)和回油孔(4)，且润滑油经进油孔(3)对柱塞(1)外壁与套筒(2)内孔壁之间进行润滑，所述柱塞(1)外壁与套筒(2)内孔壁之间形成的杂质沉积随同润滑油经回油孔(4)流出，所述柱塞(1)上与套筒(2)大径段对应处的(a)段外径小于原柱塞(1)对应位置的外径。2.根据权利要求1所述的用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，其特征在于：所述柱塞(1)与套筒(2)大径段对应处的(a)段外径比原柱塞(1)对应位置的外径小0.002～0.004mm，所述柱塞(1)与套筒(2)适配在(a)段处的间隙为8～12μm。3.根据权利要求1所述的用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，其特征在于：所述柱塞(1)采用w4mo3cr4vsi合金工具钢淬火后制成，所述柱塞(1)表面设有氮铝化钛涂层。4.根据权利要求3所述的用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，其特征在于：所述柱塞(1)的硬度为60hrc～64hrc。5.根据权利要求1所述的用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，其特征在于：所述回油孔(4)为倾斜设置的斜孔。6.根据权利要求1-5任一项所述的用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，其特征在于：所述套筒(2)内孔壁上制有润滑油槽(5)，且进油孔(3)和回油孔(4)内端部与润滑油槽(5)连通。

技术总结
提供一种用于以原油为燃料的柴油机柱塞偶件，包括柱塞和与柱塞适配的套筒，套筒大径段外壁上制有与内部连通的进油孔和回油孔，且润滑油经进油孔对柱塞外壁与套筒内孔壁之间进行润滑，柱塞外壁与套筒内孔壁之间形成的杂质沉积随同润滑油经回油孔流出，柱塞上与套筒大径段对应处的段外径小于原柱塞对应位置的外径。本实用新型简化了柱塞偶件的整体结构，在套筒上设计了回油孔，确保柱塞在往复运行过程中柱塞与润滑油槽能够充分接通，形成润滑油回路，在燃油腔内压力波动的环境下使得杂质能通过润滑油的流动带走，减少杂质沉积在润滑油槽及柱塞表面，解决了因柱塞表面易形成杂质沉积而造成柱塞偶件咬卡的问题，提高了柱塞偶件的安全使用寿命。的安全使用寿命。的安全使用寿命。


技术研发人员：胡亚青 高成 范玉宝 刁华东 周朝春
受保护的技术使用者：陕西柴油机重工有限公司
技术研发日：2023.04.12
技术公布日：2023/6/16