Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Комплект поршневых колец
Поршневые кольца
Поршень и цилиндр двигателя внутреннего сгорания имеют близкие размеры, однако, с какой бы высокой точностью они не изготавливались, между ними все равно остается зазор, через который в картер могли бы свободно проходить газы, образующиеся в результате сгорания рабочей смеси, а из картера в камеру сгорания попадало бы моторное масло. Для предотвращения этих крайне нежелательных явлений применяются поршневые кольца.
Они представляют собой незамкнутые кольца, посаженные с небольшим зазором в предназначенных для этой цели поршневых канавках. По своему предназначению они делятся на две группы:
компрессионные, задача которых состоит в предотвращении прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя;
маслосъемные, предназначенные для удаления излишков моторного масла со стенок цилиндров.
Компрессионные поршневые кольца имеют наружный диаметр немного больше диаметра цилиндра. Чтобы деталь могла поместиться внутри, в ней делается вырез, называемый замком. Поверхность компрессионного кольца изготавливается ровной, без каких-либо выемок. Маслосъемные кольца, в отличие от них, имеют сквозные прорези, предназначенные для отвода масла.
Количество колец, устанавливаемых на один поршень, может варьироваться. На заре автомобильной эры, когда двигатели были тихоходными, чтобы как можно лучше справиться с потерями компрессии, их количество доходило до семи. В современных двигателях для каждого поршня, как правило, применяется три: два компрессионных и одно маслосъемное. У спортивных автомобилей с высокооборотистыми форсированными моторами инженеры довольно часто ограничиваются и вовсе двумя.
Какие материалы применяются для изготовления поршневых колец
При изготовлении колец применяются различные материалы, такие, как чугун, нержавеющая сталь, хром и молибден. Чугун сочетает в себе невысокую стоимость и достаточно высокие эксплуатационные характеристики, чем вызвано его широкое распространение.
В состав нержавеющей стали входит большое количество хрома для увеличения жаростойкости и сопротивляемости износу. Благодаря этому кольца из «нержавейки», как и хромированные, лучше сопротивляются высоким температурам, нежели чугунные. Поскольку первое компрессионное кольцо работает в условиях недостатка смазки, необходимо учитывать и этот фактор при выборе материала для него. Как нельзя лучше для покрытия подходит все тот же хром. Хромированные изделия намного лучше сопротивляются истиранию.
Молибден применяется в качестве покрытия рабочей части колец с целью увеличения их ресурса. Помимо этого, молибденовые поршневые кольца быстрее прирабатываются к стенкам цилиндров, что особенно важно в случае их замены при проведении капитального ремонта двигателя.
Анатомия поршневых колец
Не следует думать, что для всех колец из комплекта применяется один и тот же металл. На применяемый материал основное влияние оказывает расположение поршневых колец на поршне. Поскольку все поршневые кольца работают в разных условиях, то и требования, предъявляемые к сплавам, из которых они изготовлены, различны.
Первое компрессионное кольцо
В наиболее тяжелых условиях находятся первые компрессионные кольца, поэтому к ним предъявляются наиболее высокие требования по жаростойкости и сопротивляемости износу. Чаще всего их изготавливают из чугуна с противоизносной вставкой из молибдена.
На первый взгляд все компрессионные кольца выглядят одинаково, однако их конфигурация может существенно различаться. Например, верхнее может быть немного перекручено. В результате с поверхностью цилиндра контактирует только его кромка, а не вся поверхность. Благодаря этому, уменьшаются потери на трение, и сокращается время приработки.
Другой тип – компрессионные кольца с L-образным участком. Их отличительная особенность – способность менять степень уплотнения в зависимости от давления, оказываемого рабочими газами на тыльную часть большого L-образного выступа. Под давлением они расширяются, улучшая компрессию (во время такта сжатия), когда давление уменьшается, диаметр наоборот, уменьшается, при этом уменьшается трение и износ деталей. Какие из колец лучше, каждый решает сам, поскольку у всех имеются свои преимущества.
Второе компрессионное кольцо
Условия его работы менее напряженные, поэтому требования, предъявляемые к материалу, из которого оно изготовлено, менее жесткие. Второе компрессионное кольцо выполняет двойную задачу:
обеспечивает дополнительное уплотнение, задерживая газы, прорвавшиеся через первое;
работает наподобие скребка, препятствуя попаданию моторного масла в камеру сгорания.
Нередко вторые компрессионные кольца имеют форму усеченного конуса, т.е. диаметр верхней части меньше, чем диаметр нижней. Благодаря такой конструкции, при движении поршня вниз со стенок цилиндра удаляется масло.
Оба компрессионных кольца имеют только одно правильное положение для установки, переворачивать их ни в коем случае нельзя, иначе они будут неправильно работать. Для предотвращения ошибок при монтаже на их верхней стороне ставится маркировка, например, «Т» или «TOP».
Маслосъемные кольца
Они устанавливаются под компрессионными. В отличие от последних, их поверхность не сплошная, она имеет окошки, предназначенные для отвода моторного масла. В современных двигателях маслосъемные кольца устанавливаются по одному на каждый поршень, раньше они устанавливались по несколько, особенно в двигателях, предназначенных для стационарного использования.
Подбор запчастей
При выполнении капремонта двигателя необходимо правильно подобрать поршневые кольца, поскольку неправильный подбор приведет либо к отсутствию необходимой компрессии, либо к заклиниванию поршней в цилиндрах с последующим разрушением колец и образованием многочисленных задиров на поршнях и стенках цилиндров. Рассмотрим на примере двигателя ВАЗ-2111, как правильно подобрать нужные детали.
Существует таблица ремонтных размеров поршней и колец, с помощью которой подобрать подходящий диаметр деталей достаточно легко. Базовый диаметр цилиндров мотора ВАЗ-2111 составляет 82 мм, ремонтные поршни имеют увеличенный диаметр: на 0,4 мм для первого ремонта и на 0,8 мм – для второго. Кольца под ремонтные размеры также имеют увеличенный диаметр, и на них проставляется соответствующая маркировка.
В общих чертах процесс капремонта двигателя ВАЗ-2111 выглядит так: цилиндры растачиваются под первый ремонтный размер, при этом оставляется небольшой припуск на хонингование. Затем старые поршни заменяются на новые увеличенного диаметра, и на них монтируются поршневые кольца первого ремонтного размера.
Таблица ремонтных размеров существует для всех двигателей, и подобрать нужный диаметр не составит труда для любого мотора, будь то двигатель ВАЗ или Субару.
Модель двигателя (ВАЗ) Размер колец (мм)
нормальный
1-й ремонтный
2-й ремонтный
2101, 2103, 2108, 21081, 1111
76
76,4
76,8
21011, 2105, 2106, 2121
79
79,4
79,8
21082, 21213, 2110, 11113
82
82,4
82,8
Какие кольца лучше
Вопрос, какие поршневые кольца лучше приобрести для замены, не дает покоя многим автовладельцам. При имеющемся многообразии выбор сделать нелегко. Ответить можно так: если цель замены– восстановление нормальной работоспособности мотора, вполне достаточно штатных, если же владелец хочет улучшить характеристики двигателя, лучше обратить внимание на более «навороченные» изделия, например, хромированные или молибденовые.
znanieavto.ru
Поршневые кольца - RacePortal.ru
При этом необходимо отметить, что незначительная часть газов из камеры сгорания всё равно проникают во внутренне пространство картера даже нового, вполне исправного, двигателя. Уплотнение при помощи поршневых колец в технике называется уплотнением лабиринтного типа, в уплотнениях подобного типа всегда происходит некоторая утечка газов. Но эта утечка на исправном двигателе обычно лежит в диапазоне 0,5 – 1,0%. Находящиеся в картере двигателя газы называются картерными газами. По мере износа цилиндропоршневой группы двигателя количество картерных газов увеличивается.
Кроме уплотнения поршневые кольца выполняют ещё две задачи. Регулируют количество масла на стенках цилиндра, необходимого для смазывания, как самих колец, так и поршня, и отводят тепло от поршня к стенкам цилиндра.
Предназначение поршневых колец:
Обеспечение герметичности между поршнем и стенками цилиндра. Регулирование количества масла, необходимого для смазывания соединения поршня и цилиндра, и предотвращения попадания масла в камеру сгорания двигателя. Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.
Эти три задачи поршневые кольца выполняю в очень тяжёлых условиях под воздействием высоких тепловых и механических нагрузок. Тепловое напряжение поршневых колец возникает под воздействием горячих рабочих газов и под воздействие трения колец о стенки цилиндра, происходящего в условиях масляного голодания в верхней части поршня. Успешное решение этих задач решается как за счёт конструкции колец, так и правильного подбора материала изготовления колец.
Тип колец Поршневые кольца делятся на два типа: Компрессионные,маслосъёмные.
1-Компрессионное кольцо
1.1-Молибденовая противоизносная вставка
2-Второе компрессионное кольцо
3-Маслосъёмное кольцо
3.1. Верхняя маслосъёмная пластина
3.2. Тангенциальный расширитель
3.3. Нижняя маслосъёмная пластина
Поршень с поршневыми кольцами Фотография разреза поршня современного бензинового двигателя с установленным на него типичным комплектом поршневых колец в соответствии со схемой, данной на верхнем рисунке. Компрессионные кольца обеспечивают необходимую герметичность, а маслосъёмные кольца регулируют количество масла на стенках цилиндра. Именно регулируют, а не полностью удаляют, поскольку полное или слишком большое удаление масла приведёт к масляному голоданию соединения поршня со стенками цилиндра в верхней части поршня и последующему заклиниванию поршня в цилиндре.
Ранее двигатели были тихоходными, и количество поршневых колец на одном поршне доходило до 5 – 7. Но почти все современные бензиновые двигатели и быстроходные автомобильные дизельные двигатели имеют на одном поршне всего три поршневых кольца – два компрессионных кольца и одно маслосъёмное. Хотя поршни двигателей форсированных спортивных автомобилей, постоянно работающие на высоких оборотах, могут иметь всего два кольца. А поршни дизельных автомобильных двигателей, для облегчения запуска, могут иметь четыре кольца, три из которых компрессионные.
Поршневые кольца - терминология
Концевой зазор в свободном состоянии
Концевой зазор в сжатом состоянии
Торсионная закрутка кольца после сжатия
Компрессионные поршневые кольца
Первое (верхнее) компрессионное кольцо, установленное в канавку поршня, находящегося в цилиндре двигателя, должно принять абсолютно круглую форму (это выполняется, если сама гильза цилиндра не имеет деформаций) и быть прижатым к поверхности цилиндра по всей наружной окружности поршневого кольца. Для обеспечения этого, упругое поршневое кольцо изготавливается не в виде правильной окружности, а в виде дуги переменного радиуса, большего, чем диаметр цилиндра и имеющее в свободном состоянии достаточно больший зазор (1) между концами кольца. При установке в цилиндр кольцо сжимается и зазор (2) в замке кольца становится 0,15 ÷ 0,5 мм. Точное и максимально допустимое значение этого зазора указывается в технической документации двигателя. Обеспечение регламентированной величины зазора очень важно, увеличенный зазор способствует прорыву газов в картер двигателя и снижению мощности. Но ещё опасней уменьшенный зазор в замке поршневого кольца.
Во время работы, в результате нагрева кольцо расширяется и при уменьшенном зазоре может произойти заклинивание поршневого кольца в цилиндре, что приведёт к образованию задиров на зеркале цилиндра, поломке межкольцевых перегородок поршня или поломке самого кольца. Поэтому допустимо небольшое увеличение зазора, но недопустимо уменьшение зазора в замке поршневого кольца.Ведущие производители поршневых колец производят кольца с постепенно уменьшающимся через 0,1 мм зазором, таких подбираемых размеров может быть до 15.
Некоторые производители поршневых колец выпускают «беззазорные» поршневые кольца. Разумеется, невозможно изменить природное свойство металлов к расширению при повышении температуры, кольцо, установленное в цилиндр двигателя без зазора, обязательно заклинит. Но многое можно решить за счёт удачной конструкции. В этом случае поршневое кольцо состоит из двух плоских колец, установленных друг на друга и повёрнутых относительно друг друга на 180º. При этом верхнее кольцо имеет форму буквы «L», а нижнее кольцо вставлено в выемку верхнего кольца, за счёт чего высота такого кольца получается не более высоты стандартного кольца.
Когда-то замки поршневых колец старых тихоходных двигателей, для уменьшения прорыва газов через замок кольца имели сложную форму, но в современных высокооборотных двигателях прорыв газов через замок кольца незначителен. Поэтому современные кольца имеют только прямоугольную форму замка.
Правильная установка поршневых колец Переменный радиус дуги поршневого кольца берётся не произвольно, а рассчитывается для обеспечения необходимой эпюры силы прижатия кольца к стенкам цилиндра. Во время работы поршневое кольцо изнашивается неравномерно. В результате экспериментов определено, что наиболее интенсивно кольцо изнашивается в районе замка. Поэтому первоначальное увеличение силы прижатия кольца в зоне замка увеличивает срок службы кольца. Но точно рассчитанная эпюра усилий кольца может измениться в результате непрофессиональной установки кольца на поршень. Современные, очень тонкие компрессионные поршневые кольца не допускается устанавливать на поршень руками. Для этого необходимо использовать специальное приспособление, обеспечивающее равномерное разжатие кольца по всей окружности и ограничение максимального разжатия. Установка кольца руками, с увеличенным и неравномерным расжатием, значительно сокращает срок службы кольца.
Прижатие компрессионных колец к стенкам гильзы цилиндра
На этом рисунке видно, что газы из камеры сгорания через зазор между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра и через зазор между стенкой перегородки и поршневым кольцом попадают во внутреннюю полость поршневого кольца. При этом давление во внутренней полости верхнего компрессионного кольца практически равно давлению в камере сгорания. За счёт давления газов на внутреннюю поверхность кольца происходит дополнительное прижатие поршневого кольца к стенкам цилиндра. Некоторая часть газов также попадает во внутреннюю полость второго компрессионного кольца. Поскольку первое компрессионное кольцо дросселирует давление газов, давление во внутренней полости второго компрессионного кольца мотет быть равно 30 – 60%, от давления во внутренней полости первого компрессионного кольца.
С учётом того, что все процессы в двигателе происходят достаточно быстро, давление из внутренних полостей поршневых колец не падает до следующего такта рабочего хода, это явление называется аккумулированием давления. Аккумулирование давления обеспечивает приемлемую работу поршневых колец, частично потерявших свою упругость в результате старения или перегрева. Потерявшие упругость поршневые кольца будут удовлетворительно работать на режиме высоких нагрузок двигателя, но при работе двигателя в режиме низких нагрузок поршневые кольца не обеспечат необходимое уплотнение. Поэтому, исправными можно считать поршневые кольца серийного легкового автомобиля, обеспечивающие прижатие к стенкам цилиндра за счёт собственной упругости.
Некоторые производители поршневых колец заявляют, что до 90% усилия прижатия поршневых колец возникает за счёт давления рабочих газов двигателя. Возможно, кольца с подобными технически характеристиками подойдут только для специальных спортивных двигателей, постоянно работающих в диапазоне высоких оборотов и высоких нагрузок, Но вряд ли такое кольцо будет успешно работать в двигателе серийного автомобиля. Специально подготовленные поршневые кольца, как и многие другие детали двигателя, могут улучшить работу двигателя на строго определённых режимах оборотов и нагрузки. Но при этом значительно ухудшить работу двигателя на остальных режимах.
Очень важным эксплуатационным размером является боковой зазор между кольцом и канавкой поршня, поскольку именно от него зависит давление в поршневой канавке. В среднем этот зазор равен 0,04 ÷ 0,08 мм. От величины этого зазора также зависят ударные нагрузки на перегородки поршневых колец и, соответственно, шумность работы двигателя, возрастающие при увеличении зазора или вероятность заклинивания (потери подвижности) поршневых колец при уменьшении зазора.
Многие автомеханики считают, что поршни не подлежат дальнейшей эксплуатации по причине износа направляющей части (юбки) поршня, но обычно износ направляющей части поршня незначителен. Разумеется, если поршень не работал в режиме масляного голодания, и на поверхности поршня и стенок цилиндров не образовались задиры. На самом деле поршень часто выбраковывается по причине недопустимого износа канавки верхнего компрессионного кольца.
При производстве и высота поршневых колец, и высота канавки поршня имеют некоторый разброс, поэтому, для обеспечения необходимого зазора, иногда бывает возможность подбора поршневого кольца необходимой высоты.
Форма второго компрессионного кольца отличается от формы первого компрессионного кольца. Иногда из-за своеобразной формы наружной поверхности второе компрессионное кольцо называется скребковым Это кольцо работает не только как компрессионное, но и участвует в регулировании количества масла на стенках цилиндров, то есть частично выполняет задачу маслосъёмного кольца. Нижняя часть рабочей поверхности второго кольца изготавливается в виде скребка, который при перемещении поршня вниз снимает со стенок цилиндра лишнее масло. Нижнее компрессионное кольцо работает в значительно более лёгких условиях. И температура в зоне кольца и давление газов на кольцо (соответственно сила прижатия кольца к стенке цилиндра) значительно ниже по сравнению с подобными показателями, оказывающими воздействие на верхнее кольцо. Оба компрессионные кольца допускается устанавливать только в одном положении. На верхней поверхности компрессионного поршневого кольца ставится метка «Т», «ТОР» или другие. Кольцо всегда устанавливается этой меткой вверх. Неправильно установленное поршневое кольцо, неправильно работает.
Маслосъёмные кольца устанавливаются ниже компрессионных поршневых колец. На поршни двигателей современных легковых автомобилей устанавливается всего по одному маслосъёмному кольцу. Хотя старые двигатели, особенно предназначенные для стационарного применения, использовали по несколько маслосъёмных колец.
Маслосъёмные кольца предназначены для регулирования количества масла, находящегося на стенках цилиндра. Тут не очень подходит русская поговорка: «Кашу маслом не испортишь». Масла на стеках цилиндра должно быть не как можно больше, а ровно сколько необходимо. Недостаточное количество масла приведёт к масляному голоданию и, вследствие этого, к повышенному износу поршневых колец, поршня и поверхности цилиндра. В некоторых тяжёлых условиях работы двигателя при наличии масляного голодания могут произойти задиры в соединение поршня с цилиндром, и даже полное заклинивание поршня в цилиндре. Так же нежелательно излишнее количество масла на стенках цилиндра. Лишнее масло, через компрессионные кольца попадает в камеру сгорания двигателя. Что приводит к повышенному расходу масла, образованию нагара на стенках камеры сгорания, клапанах и свече зажигания. Нагар от сгоревшего масла в камере сгорания и на клапанах значительно ухудшает некоторые технические характеристики двигателя. Во время работы двигателя система смазки разбрызгивает в нижней внутренней полости цилиндра большое количество смазки, необходимого для смазывания поршневого пальца и охлаждения поршня.
При перемещении поршня вниз, маслосъёмное кольцо своими кромками собирает излишнее масло со стенок цилиндра и через дренажные отверстия в канавке поршня направляет его во внутреннюю полость поршня. Далее масло стекает в масляный поддон, возвращаясь в систему смазки двигателя.
Для надёжной работы двигателя на стеке цилиндра должен находится тонкий слой масла, установленной толщины. Слой масла зависит не только от маслосъёмного кольца, но и от качества обработки поверхностей, как самих стенок цилиндров, так и поршня. Иногда можно слышать мнение, что чем чище отполирована поверхность стенки цилиндра, тем меньше сила трения и тем лучше работает двигатель. На самом деле это не так.
Составные трёхкомпонентные маслосъёмные кольца оставные маслосъёмные кольца с различными типами расширителей
Различные типы тангенциальных расширителей составных маслосъёмных колец
Составное четырёхкомпонентное кольцо
Верхняя плоская пластина
Осевой расширитель
Радиальный расширитель
Нижняя плоская пластина
Материалы поршневых колец
К материалам, из которых изготавливаются поршневые кольца, предъявляются очень высокие требования. Во время работы температура верхнего компрессионного кольца достигает 300º С. При этой температуре кольцо должно сохранять эластичность, обладать низким коэффициентом трения по материалу, из которого изготовлены стенки цилиндров, и иметь высокую износоустойчивость. До 50 ÷ 60% всех потерь на трение в двигателе приходится на трение между поршневыми кольцами и стенками цилиндра.
Обычно компрессионные поршневые кольца двигателей серийных автомобилей изготавливаются из специальных сортов прочного легированного чугуна, но в последнее время компрессионные кольца, особенно высокофорсированных двигателей, изготавливаются из стали. Для повышения износостойкости компрессионных колец на них рабочую поверхность наносится хромовое или молибденовое покрытие. Пористый хром, применяемый для покрытия поршневых колец, удерживает на своей поверхности необходимое количество масла. Эти покрытия имеют не только высокую износостойкость, но и уменьшенный коэффициент трения в паре с чугуном, из которого изготовлен блок цилиндров или вплавленные гильзы цилиндров алюминиевого блока. На поршневые кольца молибден наносится методом плазменного напыления. Поскольку молибден достаточно дорогой металл, обычно он наносится только на верхнее компрессионное кольцо, при этом перед напылением молибдена на рабочей поверхности кольца делается тонкая пазовая проточка. По своим физическим качествам хромированные поршневые кольца несколько отличаются от поршневых колец с молибденовым покрытием.
Неисправности поршневых колец
Основной неисправностью поршневых колец является их износ в процессе продолжительной эксплуатации. Ресурс поршневых колец двигателей отечественных автомобилей приблизительно равен 150000 км. (Вернее состояние соединения между поршневыми кольцами и стенками цилиндров). Кольца современных автомобилей передовых производителей могут служить до 300000 км, правда, иногда приходится слышать от владельцев, что двигатель их автомобиля уже прошёл 500000 км. Пробег лучших грузовых автомобилей-тягачей может быть более 1000000 км. Но эти пробеги могут быть значительно уменьшены неправильной эксплуатацией. К ускоренному износу поршневых колец приводит несвоевременная замена масла в двигателе, использование не подходящего для этого двигателя или загрязнённого мала. Несвоевременная замена воздушного фильтра и, тем более, эксплуатация автомобиля вообще без воздушного фильтра или езда по пыльным дорогам. Применение некачественного топлива или несвоевременная замена топливного фильтра. К тяжёлым условиям можно отнести постоянную эксплуатацию автомобиля в городских пробках. Очень вредны для колец кратковременные поездки, при которых двигатель не успевает прогреться до нормальной рабочей температуры, особенно в зимнее время. Не допускается эксплуатация двигателя с высокими нагрузками, до его полного прогрева. Система управления двигателя некоторых высокофорсированных автомобилей не позволяет двигателю развивать полную мощность, пока температура масла в двигателе не достигнет установленного предела. Именно масла, а не охлаждающей жидкости системы охлаждения.
Бывают случаи быстрого, лавинообразного разрушения поршневых колец. Это может произойти или из-за сильного перегрева двигателя или в результате работы двигателя в условиях недостаточной смазки. В таких случаях возможно заклинивание колец в цилиндре, образование задиров на стенках цилиндра и поршне, разрушение поршневых колец и перегородок между кольцевыми канавками поршня. Такое состояние двигателя диагностируется достаточно легко. Признаком недопустимого износа поршневых колец является повышенное потребление масла. Если двигатель малолитражного автомобиля расходует более 0,5 литра масла на 1000 км и при этом при трогании с места после остановки перед светофором наблюдается появление из системы выпуска сизого дыма, можно предположить что поршневые кольца двигателя имеют недопустимый износ. В этом случае может наблюдаться повышенное давление картерных газов двигателя, которое можно определить, отсоединив шланг системы принудительной вентиляции картера двигателя. Также о большом давлении картерных газов свидетельствуют протечки масла через сальники, прокладки и другие уплотнения двигателя.
Для более точного диагностирования необходимо проверить компрессию в цилиндрах двигателя и проверить состояние цилиндропоршневой группы методом утечки сжатого воздуха.
Прямоугольное поршневое кольцо
Первоначально компрессионное поршневое кольцо в разрезе имело достаточно простую прямоугольную форму, но со временем форма колец стала значительно сложнее. Самый распространённый вид современных компрессионных поршневых колец.
Верхнее компрессионное кольцо
Первое (верхнее) компрессионное кольцо
Поршневые кольца -
Второе компрессионное кольцо
Второе компрессионное кольцо
Кольцо имеет наружную (рабочую) поверхность, непосредственно соприкасающуюся со стенками цилиндра, внутреннюю поверхность, направленную в сторону центра окружности кольца и две боковые поверхности, верхнюю и нижнюю. В результате эволюции двигателя форма разреза кольца перестала быть прямоугольной. Для обеспечения большей долговечности кольца, его более быстрой притирке к поверхности цилиндра, уменьшения вероятности закоксовывания колец в канавках поршня и для обеспечения других рабочих характеристик кольца форма разреза кольца стала довольно сложной и очень разнообразной.
raceportal.ru
Комплект - поршневое кольцо - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Комплект - поршневое кольцо
Cтраница 1
Комплект поршневых колец 1 укладывают замками вниз между сухарями 2, при этом расстояние между кольцами равно соответствующим расстояниям между канавками на поршне. Последующим перемещением конуса 3 посредством пневмоцилиндра 4 слева направо кольца разжимаются и в таком положении удерживаются сухарями с помощью пневмоцилиндра 5; при этом рычаг 6 перемещает шток 7, который сдвигает сухари 2 и таким образом сдавливает кольца. После этого конус 3 отодвигается влево, а поршень 8 свободно вводится по лотку 9 до упора внутрь колец. Каждое кольцо оказывается при этом против соответствующей канавки на поршне. При освобождении сухарей 2 все кольца одновременно устанавливаются на свои места. Операция по установке всех колец на поршень с помощью такого приспособления ускоряется по сравнению со щипцами в 8 - 10 раз. [1]
Комплект поршневых колец / укладывается замками вниз между сухарями 2; при этом расстояния между кольцами в точности равны соответствующим расстояниям между канавками на поршне. Последующим перемещением цилиндра 3 слева направо, осуществляемым рукоят-кой 4, кольца разжимаются и в таком положении удерживаются сухарями. Последнее осуществляется за счет нажатия на педаль 5 ногой; при этом рычаг 6 перемещает шток 7, который сдвигает сухари 2 и, таким образом, сдавливает кольца. После этого цилиндр 3 отодвигается влево, а поршень 8 свободно вводится по лотку 9 до упора внутрь колец. [2]
В комплект разжатых поршневых колец по лотку 6 вдвигают поршень 5 до упора в торец детали 2 приспособления. Отпустив педаль 9, весь комплект поршневых колец одновременно устанавливают на поршень. Остается повернуть поршневые кольца так, чтобы их замки расположились под углом 180 или 90 один по отношению к другому. [3]
Величина износа комплекта поршневых колец на испытуемых образцах масел всех групп должна быть не более 500 мг, а гильз цилиндров не более 20 мкм. [4]
Поэтому в комплектах поршневых колец ремонтных размеров оба компрессионных кольца луженые и не отличаются одно от другого. [5]
Абсолютные значения износа комплекта поршневых колец в рассматриваемых двух сериях опытов неодинаковы, так как по окончании первой серии опытов произведена смена поршней и комплектов поршневых колец. [7]
Рекомендуется проводить одноразовую замену комплекта поршневых колец при текущем ремонте после пробега, равного половине пробега до капитального ремонта. Вместо старых колец используются новые кольца нормального размера. [8]
На рис. 16 6 показан комплект поршневых колец одного поршня двигателя ЗИЛ-130. Комплект состоит из трех чугунных компрессионных колец и одного составного маслосъемного кольца, собранного из стальных деталей. [9]
Для повышения ресурса двигателей в комплект поршневых колец целесообразно включать хромированные верхние компрессионные и маслосъемные кольца. [10]
В гнезда между сухарями 7 устанавливают комплект поршневых колец 3 замками вниз и в разные стороны. Перемещая с помощью рукоятки 1 деталь 2 приспособления вправо, кольца разжимают. [11]
Противоизносные свойства масла оцениваются по потере веса комплекта поршневых колец и износу верхнего рабочего пояса гильз, определенному методом искусственных баз. [12]
Значительно эффективнее приспособления для одновременной установки всего комплекта поршневых колец на поршень ( фиг. [13]
На рис. 18, б, в показан комплект поршневых колец одного поршня двигателя ЗИЛ-130. Комплект состоит из трех чугунных компрессионных колец и одного составного маслосъемного кольца, собранного из стальных деталей. [14]
Проведенное в ЛПИ экспериментальное исследование радиального износа трех комплектов компрессорных поршневых колец, выполненных с первоначально равномерной эпюрой давления, показало [11], что эти кольца имеют большую неравномерность износа по окружности. Данные исследования первого комплекта, состоявшего из 18 колец диаметром 24 мм, после примерно 100 часов работы представлены на фиг. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Монтаж поршней и поршневых колец
Самые большие проблемы поршневых колец и их повреждения возникают в результате неправильного обращения с ними при надевании на поршень. Здесь поршневое кольцо вообще подвергается самой большой механической нагрузке. Неумелое надевание колец невыгодно отражается на созданном в процессе производства контуре и распределении радиального давления кольца. В результате желаемый эффект уплотнения проявляется или лишь частично, или его нет вообще.
Поршневое кольцо можно растягивать до тех пор, пока внутренний диаметр не будет равен наружному диаметру поршня. Дальнейшее растягивание ведёт к деформации кольца, особенно на его спинке (рис. 1), что в установленном состоянии приводит к значительным проблемам с герметизацией.
Разрывы, отслаивание покрытия (прежде всего у колец, наполненных молибденом), меньшее усилие прижатия на спинке кольца и возникающие серповидные зазоры (рис. 2) являются проблемами, которые затрудняют работу кольца или вовсе выводят его из строя.
Внимание
Поршневые кольца с целью повышения упругости никогда не разгибать! При растягивании стыковых концов кольцо деформируется только на одном месте - в его спинке. Упругость кольца из-за этого не повышается. Наоборот, при усиленном разгибании кольцо теряет свою круглую форму и не может больше никогда правильно уплотнять,
Рис. 2
Монтаж и демонтаж поршневых колец
Проведите тщательную очистку бывшего в употреблении поршня от прилипшей грязи. Обращайте внимание особенно на то, чтобы кольцевые канавки были свободны от масляного нагара и грязи. Прочистите при необходимости отверстия для обратного стока масла с помощью сверла или другого подходящего для этого инструмента.
Обращайте внимание на то, чтобы не повредить боковые поверхности канавки при удалении из них масляного нагара. У нижней боковой поверхности канавки речь идёт об уплотняющей поверхности. При эксплуатации повреждения из-за царапин могут повлечь за собой чрезмерный расход масла или усиленный прорыв газов из камеры сгорания в картер двигателя.
Для монтажа и демонтажа поршневых колец непременно используйте специальные щипцы для ихустановки. Другие вспомогательные средства, как, напр., петли из провода или отвёртки повреждают и поршневое кольцо и поршень.
Никогда не натягивайте кольца рукой (исключение: маслосъёмные поршневые кольца со стальными пластинками). Существует не только опасность излома кольца, его деформации и растяжения, но и риск получить ранение от острых краев кольца, если оно разломается.
Внимание
Быстрое надевание поршневого кольца рукой без того, чтобы его сломать, доказывает, правда, ловкость механика, повреждает, тем не менее, поршневое кольцо в большинстве случаев уже при монтаже.
Монтажный набор для поршневых колец
Товарный № 50 009 913
Никогда не натягивайте кольца на поршень показанным способом (рис. 1). Если кольцо деформируется и больше не лежит ровно в канавке, то оно больше не вращается в этой канавке, изнашивается только с одной стороны или не совсем достаточно уплотняет. Тем не менее, дело обстоитхуже, если с колец с молибденовым покрытием слой молибдена сходит или надламывается. Если потеря скользящего слоя не происходит уже при монтаже, то это случается самое позднее при обкаткедвигателя. Скользящий слой отделяется и повреждает поршень и поверхность цилиндра. Поршень заедает в диаметре цилиндра, потому что горячие отработавшие газы продуваются между поршнем и стенкой цилиндра. Оторвавшиеся частички повреждают поршень и рабочие поверхности цилиндра.
Избегайте излишнего снятия и надевания поршневых колец. При каждом монтаже кольца немного деформируются. Не снимайте кольца с уже ранее собранных поршней снова, чтобы, например, ихзаново измерить. Соблюдайте последовательность монтажа колец. Сначала монтируется маслосъёмное поршневое кольцо, затем второе, после него - первое компрессионные поршневые кольца. Обращайте внимание при монтаже на маркировку. «Тор» означает, что эта сторона должна указывать наверх, к камере сгорания. Если Вы не уверены, или нет маркировки «Тор», тогда вставляйте кольцо с надписью наверх. «Тор» не значит, что речь идёт о первом компрессионном поршневом кольце.
Рис. 2
Проверьте, могут ли кольца свободно прокручиваться (вращаться) в кольцевых канавках.
Проверьте, исчезаетли полностью кольцо по всей длине окружности в кольцевой канавке, т.е., рабочая поверхность кольца не должна выходить за пределы юбки поршня. Это важно, так как при недостаточном зазоре на дне канавки(неправильное кольцо или нагар на дне канавки) работа кольца не гарантирована.
При монтаже маслосъёмных поршневых колец, состоящих из двух частей, всегда обращайте внимание на положение спирального витого пружинного расширителя (рис. 6). Концы расширителя всегда должны быть расположены напротив стыка поршневого кольца.
Рис. 6
У состоящих из трёх частей колец правильное положение пружины-расширителя является обязательным для выполнения функции удаления масляной плёнки (рис. 1 и 2). В любом случае перед монтажом проверьте также у поршня с уже вставленными кольцами положение пружины-расширителя. Во время транспортировки концы пружины находятся в ненатянутом состоянии и могут находить друг на друга. Обе цветных маркировки на концах пружины должны быть видны (рис. 3). Если они не видны, то концы пружины перекрываются внахлёстку и кольцо не функционирует. Все стыки маслосъёмного поршневого кольца, состоящего из трёх частей (обе стальные пластины и пружина-расширитель), должны вставляться смещёнными на 120° по отношению друг к другу.
Сместите стыки поршневого кольца готового для монтажа поршня таким образом, чтобы они лежали примерно 120° по отношению друг к другу. Они помогают поршню и, соответственно, кольцам при первом запуске двигателя. Причина: при первом запуске двигателя сжатие несколько ниже, так как поршневые кольца ещё не приработались. При помощи смещения стыковых концов по отношению друг к другу можно помешать тому, чтобы при первом пуске двигателя слишком много газов просачивалось из камеры сгорания в картер двигателя и, вследствие этого, двигатель плохо заводился.
Вставка поршня во внутренний диаметр цилиндра
Если при ремонте уплотнительная поверхность блока цилиндров не подвергалась чистовой обработке, то основательно очистите её от остатков прокладки. Тщательно очистите все резьбовые отверстия от грязи, масла и охлаждающей жидкости, которая возможно ещё там есть. Проведите всю работу по очистке, прежде чем вставлять поршни в диаметры цилиндров. Смочите свежим моторным маслом все поверхности в поршне. Не забудьте поршневой палец и шатунный подшипник! При монтаже обращайте внимание на направление поршня (маркировка для монтажа на днище поршня, клапанных карманах). Очистите внутреннее отверстие цилиндра ещё раз ветошью и смочите его также моторным маслом. Проверьте Вашу натяжную ленту поршневого кольца на наличие повреждений и вмятин, устраните их и при необходимости поменяйте инструмент. При монтаже поршня обращайте внимание на то, чтобы натяжная лента или коническая монтажная втулка ровно лежала на уплотнительной поверхности головки блока цилиндров,
При монтаже поршня не должно быть сильного давления. Если поршень не хочет скользить внутри цилиндра, непременно проверьте натяжную ленту поршневого кольца. Не перекручивайте место открытия ленты таким образом, чтобы оно находилось на том же месте, где и стыковые концы колец.
Не устанавливайте поршни в двигатель без монтажного инструмента (риск получения травмы, опасность повреждения кольца). Если для монтажа используется рукоятка молотка, то на днище поршня может действовать только вес самого молотка. Никогда не используйте молоток для того, чтобы силой вогнать поршень в диаметр цилиндра! Если поршневые кольца не ломаются уже при монтаже, они всё-таки могут погнуться, и из-за этого не достаточнохорошо выполнять своё задание.
Монтаж с применением силы вредит не только кольцам, но также может повредить поршень. Это важно особенно для поршней бензиновых двигателей. У нихжаровые или рабочие пояса очень тонкие, и при ударе кольца легко надламываюся или совсем разламываются. Результат: потеря мощности и скорый (и дорогой) ремонт.
Избегайте того, чтобы грязь и песок попадали в диаметр цилиндра, после того, как поршни уже встроены. Положите при необходимости чистую ткань на/в отверстия, чтобы предотвратить загрязнение. Особенно тогда, когда работы проходят в пыльной обстановке и/или вне помещения.
Рис. 1
axela-mazda.ru
Комплект - поршневое кольцо - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Комплект - поршневое кольцо
Cтраница 2
По окончании обкатки, проводимой при каждой замене изношенного комплекта поршневых колец, серия опытов, состоящая из 13 испытаний, начинается испытанием эталонного масла. [16]
В крупносерийном производстве применяют приспособления для одновременной установки всего комплекта поршневых колец на поршень. [17]
В крупносерийном производстве применяют приспособления для одновременной установки всего комплекта поршневых колец на поршень. Комплект поршневых колец / ( рис. 362) укладывают замками вниз между сухарями 2, расстояния между кольцами соответствуют расстояниям между канавками на поршне. Последующим перемещением с помощью рукоятки 4 цилиндра 3 слева направо кольца разжимаются и в таком положении фиксируются. При нажатии на педаль эксцентрик перемещает шток, который сдвигает сухари 2 и таким образом сжимает кольца. После этого цилиндр 3 отодвигается влево, а поршень 7 свободно вводится по лотку 8 до упора внутрь колец. Каждое кольцо оказывается при этом против соответствующей канавки на поршне; при освобождении педали 5 все кольца одновременно устанавливаются на места. Установка комплекта колец на поршень при помощи такого приспособления осуществляется за 4 - 5 сек. [19]
Срок службы поршня соответствует примерно времени износа на нем двух комплектов поршневых колец. У поршня изнашиваются боковые стенки канавок для колец, отверстие под поршневой палец и юбка. [20]
При предельно допустимом зазоре в стыке стоимость затрат на приобретение, смену комплекта поршневых колец, обкатку двигателя и другие работы будет превосходить примерно в 22 раза эквивалентную стоимость часа работы моториста. [21]
Перед установкой поршня в сборе с шатуном в блок цилиндров проводят установку комплекта поршневых колец в канавки поршня. Зазор между компрессионным кольцом и канавкой поршня определяют щупом / ( рис. 9.6), обкатывая кольцо 2 по канавке поршня. Кроме того, кольца проверяют на просвет, для чего вставляют их в верхнюю неизношенную часть гильзы цилиндра и визуально оценивают плотность прилегания. [22]
Предельный расход масла на угар или предельная величина прорыва газов в картер, не устраняемые заменой комплекта поршневых колец. [23]
Результаты испытания оценивают путем сравнения с эталонным маслом по ла-ко - и нагарообразованию на поршне, закоксовыванию выхлопных окон и по потере массы комплекта поршневых колец. [24]
Абсолютные значения износа комплекта поршневых колец в рассматриваемых двух сериях опытов неодинаковы, так как по окончании первой серии опытов произведена смена поршней и комплектов поршневых колец. [25]
Со станками поставляются комплект гаечных ключей, отвертка, ключ к замку электрошкафа, ключ для регулирования стола, муфта, комплект резиновых уплотнений, комплект поршневых колец. [26]
Со станком поставляются комплект гаечных ключей, отвертка, ключ к замку электрошкафа, ключ для регулирования стола, четыре муфты, комплект резиновых уплотнений, два комплекта поршневых колец. [27]
Двигатель проходит обкатку, когда испытания проводятся на новом дизель-компрессоре типа ДК-2, на дизель-компрессоре типа ДК-2, прошедшем планово-предупредительный или текущий ремонт, а также при замене комплекта поршневых колец. [28]
На основании накопленного опыта были установлены следующие оценочные показатели свойств масла при испытании на СПДК: количество и характер отложений на дизельных поршнях, оцениваемые в баллах по методу 344Т; износ комплектов поршневых колец, определяемый по изменению их массы; количество отложений в выхлопных окнах, определяемое взвешиванием собранных отложений; потеря сечения выхлопных окон, определяемая планиметрированием контактного отпечатка и рассчитываемая как отношение разности площадей чистых и закоксовавных окон к площади чистых окон. [29]
Сущность метода заключается в испытании масла на свободнопоршневом дизель-компрессоре типа ДК-2 в течение 36 ч на постоянном режиме с последующей оценкой моющих свойств по подвижности поршневых колец, степени загрязненности дизельных поршней ( количеству и характеру отложений), закоксованности выхлопных окон ( массе нагара и потерь площади их сечения) и противоизносных свойств по величине износа комплекта поршневых колец дизельных поршней. [30]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Комплект поршневых колец | Банк патентов
Полезная модель относится к машиностроению, в частности к конструкциям деталей двигателя внутреннего сгорания, а также компрессоров.
Известен комплект поршневых колец, в частности для двигателей ВАЗ-21011, включающий устанавливаемые на поршне цилиндра двигателя первое (верхнее) компрессионное кольцо, второе (нижнее) компрессионное кольцо и маслосъемное кольцо с пружинным расширителем в виде кольца. На торцевых поверхностях компрессионных колец и маслосъемного кольца, контактирующих с поверхностью цилиндра двигателя, может быть нанесено износостойкое покрытие из хрома.
(ГОСТ 621-87 «Кольца поршневые двигателей внутреннего сгорания. Общие технические условия», ОСТ 37.001.488-87 «Кольца поршневые компрессионные и маслосъемные двигателей автомобилей, мотоциклов и мопедов. Общие технические условия», СТК 011 (21011) - 1004030, 1004025, 1004040, 1004035).
Элементы известного комплекта могут быть выполнены из сталей и чугунов, в частности компрессионные кольца - из высокопрочного чугуна, маслосъемное кольцо - из серого чугуна, а расширитель маслосъемного кольца из пружинной стали.
Недостатком работы известного комплекта поршневых колец является возможность «залипания» (заклинивание колец в канавке поршня и их недопустимый изгиб в сторону движения поршня) новых поршневых колец в процессе приработки их уплотняющей хромированной поверхности к поверхности цилиндра, что может привести к выходу из строя, как самих поршневых колец, так и цилиндра двигателя или компрессора. Устранение указанного недостатка возможно путем создания гладкой шлифованной
рабочей поверхности кольца, плотно контактирующей в канавке с поршнем, однако это приводит к заметному увеличению трудоемкости изготовления и стоимости комплекта. Кроме того, обычно для обеспечения коррозионной стойкости колец при длительном хранении их фосфатируют, что ухудшает скольжение шлифованных поверхностей колец, контактирующих с поршнем.
Задачей полезной модели является создание комплекта поршневых колец для двигателей внутреннего сгорания или компрессоров, которые быстро и качественно прирабатываются к рабочим поверхностям, как цилиндра, так и поршня, обеспечивают качественный съем масла и уплотнение, а также высокую антикоррозионную защиту колец комплекта при их длительном хранении.
Техническим результатом полезной модели является устранение возможности повреждения колец комплекта, а также стенок цилиндра и поршня в процессе приработки новых поршневых колец комплекта к поверхности цилиндра автомобильного двигателя или компрессора, снижение трудоемкости изготовления высококачественных поршневых колец комплекта, повышение их коррозионной стойкости.
Сущностью полезной модели является комплект поршневых колец, включающий устанавливаемые на поршне цилиндра верхнее и нижнее компрессионные кольца, а также маслосъемное кольцо с пружинным расширителем, причем на поверхности указанных колец, исключая участки, контактирующие с поверхностью цилиндра, а также на поверхности пружинного расширителя расположен слой меди толщиной 2-5 мкм.
Слой меди толщиной 2-5 мкм на поверхностях компрессионных и маслосъемных колец, а также на поверхности пружинного расширителя, обладает высокой коррозионно-защитной стойкостью, а также смазывающими и антифрикционными свойствами, что обеспечивает увеличение коррозионной стойкости элементов комплекта и препятствует заклиниванию колец в канавках поршня при их приработке, ведущему к
повреждению колец, стенок цилиндра и поршня. При приработке колец комплекта по полезной модели в результате трения часть меди покрытия переходит в масло, снижая коэффициент трения в зоне приработки колец.
Слой меди на поверхности элементов комплекта по полезной модели может быть получен любыми способами, однако наиболее предпочтительным является слой меди, нанесенный электроосаждением из стандартных электролитов меднения, преимущественно из щелочных электролитов с высокой рассеивающей и выравнивающей способностью. При электроосаждении слоя меди толщиной 2-5 мкм происходит значительное снижение шероховатости поверхности, что также препятствует «залипанию» колец при их приработке и эксплуатации. Электроосаждение слоя меди нужной толщины является быстрой и технологически простой операцией, в процессе которой легко контролируется качество получаемого продукта.
Полезная модель может быть проиллюстрирована примером, представленными на фиг.1, где:
1 - верхнее компрессионное кольцо;
2 - нижнее компрессионное кольцо;
3 - маслосъемное кольцо;
4 - пружинный расширитель;
5 - участки поверхности с покрытием из хрома;
6 - канавки поршня;
7 - тело поршня.
Для получения комплекта поршневых колец по полезной модели использовали стандартный комплект поршневых колец по ГОСТ 621-87, ОСТ 37.001.488-87, СТК 011 (21011) - 1004030, 1004025, 1004040, 1004035.
Верхнее компрессионное кольцо (1) с твердостью 105-107 HRB было выполнено из высокопрочного чугуна со следующим соотношением компонентов, масс.%: углерод 3,6, кремний 3,0-3,1, марганец 0,5-0,6, никель
Нижнее компрессионное кольцо (2) с твердостью 100-103 HRB было выполнено из серого чугуна со следующим соотношением компонентов, масс.%: углерод 3,5-3,6, кремний 2,5-2,8, марганец 0,7-0,8, хром 0,16-0,19, медь 0,22-0,28, фосфор 0,3-0,4, сера 0,08-0,09, железо остальное.
Маслосъемное кольцо (3) с твердостью 100-102 HRB было выполнено из серого чугуна со следующим соотношением компонентов, масс.%: углерод 3,8, кремний 2,5-2,9, марганец 0,7-0,8, хром 0,27-0,28, медь 0,25-0,28, фосфор 0,4-0,5, сера 0,03-0,07, железо остальное.
Пружинный расширитель (4) в виде кольца, уложенного во внутренний паз маслосъемного кольца (3) был выполнен из стандартной пружинной стали. Участки поверхности колец (5), контактирующие с поверхностью цилиндра (не показан), были снабжены покрытием из хрома.
Сплошной слой меди (не показан) толщиной 2-5 мкм на поверхности компрессионных м маслосъемных колец, а также поверхность пружинного расширителя было нанесен стандартным способом из стандартного щелочного электролита меднения на основе сульфата меди и пирофосфата калия. Поверхность участков колец, работающие в условиях контакта с поверхностью цилиндра, при меднении могут быть изолированы толки слоем лака. После изготовления пружины комплекта по полезной модели были установлены в канавки (6) на поршне (7) цилиндра.
Стандартные испытания комплекта поршневых колец по полезной модели показали снижение времени приработки колец комплекта при обеспечении 100% прилегания окружности колец к поверхности калибра и отсутствии дефектов на стенках цилиндра двигателя, уменьшение времени на изготовление комплекта и повышение коррозионной стойкости поршневых колец и пружинного расширителя при их длительном хранении.
Mitsubishi Pajero Sport: удар по Prado? В редеющем, но популярном у нас сегменте рамных вседорожников появился сильный игрок – легендарный Mitsubishi Pajero Sport третьего поколения, который полностью затмил предшественника. Но хватит ли пр...
Toyota Corolla: юбилею посвящается В честь 50-летнего юбилея своей популярной модели компания Toyota обновила мировой хит под названием Corolla. По традиции рестайлинг подчеркнул преимущества бестселлера. Внешний вид стал более выразит...
Добавить сайт в избранное
На этом рисунке видно, что газы из камеры сгорания через зазор между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра и через зазор между стенкой перегородки и поршневым кольцом попадают во внутреннюю полость поршневого кольца. При этом давление во внутренней полости верхнего компрессионного кольца практически равно давлению в камере сгорания. За счёт давления газов на внутреннюю поверхность кольца происходит дополнительное прижатие поршневого кольца к стенкам цилиндра. Некоторая часть газов также попадает во внутреннюю полость второго компрессионного кольца. Поскольку первое компрессионное кольцо дросселирует давление газов, давление во внутренней полости второго компрессионного кольца мотет быть равно 30 – 60%, от давления во внутренней полости первого компрессионного кольца.
.jpg)
