Поршневые кольца на

НАЗНАЧЕНИЕ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

Не будем подробно разбираться в принципах работы двигателя внутреннего сгорания. Коснемся только вопроса соединения поршней и двигателя цилиндра. Как известно, оно является герметичным. Тем не менее, поршни легко скользят по внутренним кольцам цилиндра, не давая газам из надпоршневого пространства проникать в зазор между двумя поверхностями в картер агрегата.

Тем не менее, некоторая утечка газов все равно происходит даже на полностью исправном двигателе, но при качественных кольцах она составляет допустимую норму и никак не может повлиять на работу агрегата. В том случае, когда эти детали поршня значительно изнашиваются, количество проникающих в картер газов увеличивается.

Но существует и другое назначение, для выполнения ряда таких функций:

• герметичное соединение поверхностей поршней и стенок цилиндра;
• обеспечение нужного количества масла, находящегося на стенках цилиндра, и предотвращение его попадания в камеру сгорания;
• кольца отводит тепло от поршней к стенкам цилиндра, что предотвращает их перегревание и коррозию.

Не трудно догадаться, что поршни выполняют свою задачу в крайне агрессивных условиях. С одной стороны, это экстремальные температуры, возникающие в процессе работы агрегата. С другой – условия масляного голодания в верхней части поршня. Данные задачи решаются за счет подбора материала для всех видов колец и их различная форма.

Важно!Качественные поршневые кольца должны быть достаточно узкими. Специалисты утверждают, что чем тоньше кольцо, тем эффективнее оно будет предотвращать вибрации поршней при высоких оборотах двигателя. Кроме того, они лучше справляются с трением в процессе хода поршня.

Но если двигатель имеет средние показатели мощности, то достаточно будет и обычных, более дешевых широких колец.

Из чего делают кольца двигателя?

Одним из первых эффективных материалов, использованных для поршневых колец, был ковкий чугун. Он сочетается с чугуном, используемым в блоках цилиндров, а его пористая структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна, известная как пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна, а кроме этого, он может упруго деформироваться, что облегчает установку колец.

Поршневые кольца, сделанные из нержавеющей стали, являются усовершенствованием хромированных чугунных колец. По сути, нержавеющая сталь является материалом, в который входит большое количество хрома. И нет ничего странного в том, что такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.

При попытках увеличения срока службы колец и обеспечения быстрой их приработки, были созданы молибденовые кольца. Такое кольцо является обычно кольцом с основой из чугуна с молибденовым покрытием поверхности. Молибден обладает многими противоизносными свойствами хрома, а в некоторых случаях он может иметь даже большую сопротивляемость износу. С течением времени молибденовые кольца стали основными в двигателях, так как они долговечные, относительно легко прирабатываются и более надежные.

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.

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.

ДЛЯ ЧЕГО НУЖЕН ТЕПЛОВОЙ ЗАЗОР В ПОРШНЕВЫХ КОЛЬЦАХ

Известно, что в процессе перемещения поршня, он воспринимает огромное давление. Это давление передается на коленвал. Именно наличие зазора в конструкции позволяет максимально передать это давление и полностью использовать его величину.

Кроме того, тепловой зазор обеспечивает минимальный контакт поверхностей поршня и цилиндра. В противном случае эти детали подвергались бы повышенному износу. Еще одна не менее важная функция – это обеспечение поверхностей оптимальным количеством масляной смазки. Масло проникает в зазоры, но при этом не попадает в камеру сгорания.

Важно!Необходимый тепловой зазор должен находиться в пределах 0,6-0,3 мм. Кроме того, следует позаботиться о допустимом боковом зазоре между кольцом и стенкой поршня. Нормой является расстояние в 0,08-0,04.

Именно зазоры обеспечивают эффективный отвод тепла от поверхностей деталей. В данном случае они применяются для компенсации избыточного температурного воздействия. В том случае, если приведенные выше параметры не будут обеспечены, двигатель не будет выдавать ожидаемых от него характеристик.

ВИДЫ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

В зависимости от своего назначения, поршневые кольца разделяются на такие виды

• компрессионные;
• маслосъемные.

Ранее на поршнях старых двигателей с невысокими показателями мощности устанавливалось большое количество колец. Теперь, для большинства моделей авто используется по три кольца. Устанавливаются они в следующем порядке.

1. Верхнее компрессионное. Оно имеет молибденовую противоизносную вставку.
2. Второе компрессионное.
3. Маслосъемное.

Маслосъемное кольцо состоит из трех частей. Это – верхняя и нижняя маслосъемные пластины, а между ними расположен тангенциальный расширитель.

Именно так выглядит набор поршневых колец для современных бензиновых двигатель. В зависимости от года выпуска автомобиля, могут применяться и другие комплекты деталей.

Компрессионные поршневые кольца предназначаются для уплотнения поверхностей поршня и цилиндра, они же предотвращают проникновение газа в камере сгорания и обеспечивают отвод тепла.

Эти виды деталей так или иначе отличаются друг от друга. Стоит учитывать и тот факт, что различные производители могут изменить конструкцию и материал колец, таким образом повышая их показатели прочности и улучшая работоспособность агрегата.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца двигателя

Основная задача второго компрессионного кольца — обеспечение дополнительного уплотнения после верхнего маслосъемного кольца. Из-за этого второе кольцо обычно «следит» только за газами, которые проходят мимо верхнего кольца, а давление и температура отличаются от значений для верхнего компрессионного кольца. Соответственно материалы и конструкция второго кольца являются менее критичными.

Однако, второе кольцо имеет важную дополнительную функцию: оно помогает маслосъемному кольцу, действуя как «скребок», предотвращает попадание излишнего масла в камеру сгорания и возникновение детонации.

Некоторые вторые компрессионные кольца специально сделаны скошенными, чтобы содействовать работе маслосъемного кольца, а скос наименьший у верхнего края кольца. При этом оно стремится двигаться поверх масла при движении вверх в цилиндре и будет удалять масло при движении вниз. Если удаление масла является проблемой, то такой тип кольца принудительно удаляет масло, хотя второе кольцо с плоской поверхностью вместе с маслосъемным кольцом «нормального» усилия — это все, что нужно.

Второе компрессионное кольцо без зазора является новой конструкцией. Используемый здесь термин «без зазора» в чем-то неправильный, т. к. вообще невозможно изготовить кольцо полностью без зазора — его будет невозможно установить на поршень, и кольцо будет нерегулируемым даже при самых малых отклонениях формы отверстия цилиндра от окружности. Не обращая внимания на это, кольцо можно сделать без видимого зазора для газов, проходящих мимо кольца. При использовании этих колец двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки, и он выдает немного большую мощность при проверке на стенде.

Потребность в беззазорных кольцах зависит в той или иной степени от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. Однако, в реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть реальным средством при получении большей мощности на коленчатом валу.

Маслосъемные кольца очень важны для функционирования двигателей, особенно при использовании низкооктанового топлива. Моторное масло, которое остается в камере сгорания, будет уменьшать октановое число топлива, что может привести к детонации. Оно также может загрязнять камеры сгорания и головки поршней, что обязательно вызовет снижение мощности двигателя.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

seite1.ru

Поршневые кольца — DRIVE2

Как не ошибиться при выборе поршневых колец для автомобилей ВАЗ?

На рынке автозапчастей сегодня есть все — от самой мелкой детали до двигателя и кузова. Казалось бы, проблема, которая лет десять-пятнадцать назад стояла очень остро, наконец-то решена. Но не тут-то было. Подобрать качественные детали для замены непросто, особенно это касается вкладышей шатунных и коренных подшипников, элементов цилиндропоршневой группы —
поршней, колец. Именно качество и надежность этих деталей кардинально влияют на срок работы двигателя после "лечения".

Немного истории

Самые первые поршневые кольца для ВАЗ изготавливались на специализированном заводе в Мичуринске, но устаревшие технологии 50-х годов не
соответствовали требованиям ВАЗ к качеству продукции. Выбраковка мичуринских колец достигала порой 75-80%, поэтому руководство ВАЗ приняло решение об организации данного производства в собственном "доме". С этой целью заключили договор между ВАЗ и японской фирмой "Рикен", которая поставила в Тольятти оборудование для производства поршневых колец, что
позволило снизить количество брака до 25%. Казалось бы, и эта цифра велика, однако по сравнению с другим импортным оборудованием преимущество японского в качестве было неоспоримым.

В настоящее время на ВАЗ выпускают поршневые кольца трех номинальных размеров (76, 79, 82 мм), на каждый из которых приходится по два ремонтных (0,4 и 0,8 мм). Материалом для изготовления колец является специальный высокопрочный или серый чугун марки РИК-40 и РИК-20, который имеет высокие противоизносные свойства, превосходящие по качеству материалы колец других заводов (в Мичуринске, Ставрополе). Контроль качества осуществляется после каждого технологического перехода в течение всего процесса производства.

Особенности маслосъемных колец

В основной массе маслосъемные кольца выпускаются двух типов — хромированные и нехромированные, однако не так давно появились и стальные кольца с пружинным элементом, предназначенные пока лишь для установки при ремонте двигателя. Стальные маслосъемные кольца изготавливают только номинального размера.

Хромированные кольца имеют сечение с двумя симметричными выступами и предназначены для установки в двигателях ВАЗ-2106, 2108, 21083, 2121, 1111. А появились они после рождения ВАЗовских двигателей для "восьмерок" и " девяток". Эти двигатели имеют повышенную степень сжатия и более нагруженные режимы работы, поэтому в процессе эксплуатации обычные маслосъемные кольца изнашивались намного быстрее, чем верхнее компрессионное, покрытое хромом. Чтобы уравнять их пробег, начали покрывать хромом и маслосъемные кольца вышеперечисленных двигателей, что позволило
продлить жизнь кольцам почти в два раза.

Что касается нехромированных колец, то их выступы несимметричны, и устанавливаются они на двигатели ВАЗ-2101, 21011, 2103, 2105 и на 2106 для АЗЛК 2141. Это, пожалуй, единственная деталь, позволяющая отличить хромированное кольцо от обычного, так как по цвету они почти одинаковы. Будьте внимательны, чтобы вам "по ошибке" не продали "мичуринские" кольца,
имеющие "подкошенные" выступы.

Расширительные пружины также имеют свои отличительные особенности: переменный шаг навивки витков, отшлифованная поверхность по наружному диаметру и торцам. Возможности подделки маловероятны. Такие отличительные черты можно получить, только имея специальное дорогостоящее оборудование, которое есть пока лишь на ВАЗ.

Но бывают случаи, когда пытаются продать уже закончившие свой "жизненный путь" кольца, которые перед этим тщательно чистят и вымывают. Обнаружить
это нетрудно, стоит лишь взглянуть на профиль и высоту выступов. Как правило, они либо отсутствуют, либо проявляются едва заметно. Да и пружинное кольцо практически невозможно полностью очистить от масла и
грязи.

Стальные маслосъемные кольца за рубежом получили широкое распространение. Их большой срок службы, меньшая масса и стоимость, надежность и качество
выполняемой работы говорят о необходимости их внедрения и на всех ВАЗовских моделях. Однако из-за отсутствия необходимого количества материала для их
серийного производства (нержавеющая сталь для пружинного элемента и углеродистая лента для колец) их применение пока ограничено и распространяется лишь на ремкомплекты. Моторесурс стальных колец — 150-200 тыс. км, что, бесспорно, подтверждает их преимущество над чугунными.

Самая главная отличительная черта ВАЗовских стальных маслосъемных колец — хромовое покрытие самих колец и расширительных пружин, у мичуринских и других оно отсутствует. На поверхности колец хром создает специфический матовый оттенок, заметный, если только хорошо присмотреться.

Компрессионные кольца

Компрессионные кольца, как и маслосъемные, имеют свой профиль. Верхнее компрессионное кольцо является наиболее нагруженным, изготавливается оно из
высокопрочного серого чугуна, а поверхность по наружному диаметру хромируется. Нижнее компрессионное кольцо менее нагружено, поэтому его не хромируют, а для того, чтобы оно частично выполняло маслосъемную функцию, нижнюю часть делают в виде клина для снятия остатков масла.

Как и маслосъемные, ВАЗовские компрессионные кольца также имеют свои отличительные черты. Эти кольца с одной стороны (а иногда и с двух) по наружному диаметру имеют фаску, у колец другого происхождения этой фаски нет. При первом взгляде ее трудно заметить, однако на ощупь можно определить (контроль, аналогичный проверке доллара).

Еще одной отличительной особенностью являются торцы, которые в ходе технологического процесса на ВАЗ зачищаются шкуркой, и даже фосфатирование
не может скрыть следов данной обработки. После обработки шкуркой торцы получаются осветленными и закругленными, у других же эта особенность отсутствует.

Хромовое покрытие создает матовый цвет, поэтому его нетрудно отличить от стального блеска нехромированных колец. Как уже отмечалось, в настоящее время на ВАЗ выпускаются кольца трех номинальных размеров — 76, 79, 82 мм и только двух ремонтных размеров — 0,4 и 0,8 мм. Если при покупке вам
предлагают 0,7 или 0,6 мм, — это первый признак подделки.

Фирменные метки и упаковки

На каждом кольце обязательно имеется маркировка. Справа от замка ставится слово "ВАЗ", а если это ремонтный размер, то слева от замка ставится цифра
40 или 80, что соответствует ремонтным размерам 0,4 и 0,8 мм. Обнаружить подделку иногда очень тяжело, так как в современных условиях сделать " фирменную" метку не так уж и сложно. Однако и здесь, если постараться,
можно выявить "фальшь". Заводскую метку ставит автомат, а значит место ее установки всегда строго фиксировано. В случае, когда этим занимается
" рукодельщик", всегда имеются отклонения от заводского "места". Это несложно заметить при тщательном осмотре даже одного комплекта колец.
Упаковки также имеют свои фирменные секреты. Все кольца, которые идут на запчасти, упаковываются в пакетики по 3 штуки (два компрессионные и одно
маслосъемное — цилиндрокомплект). На пакетиках устанавливается кодовый номер комплекта, модель двигателя и размер колец. В дальнейшем такие
комплекты расфасовываются по типоразмерам и упаковываются в фирменные коробочки по четыре цилиндрокомплекта. На пакетах и коробках надписи всегда имеют один шрифт, и запомнить его не составит труда, к тому же, на коробке должен быть штамп ОТК, а все точки склеивания коробки тоже располагаются в
строго определенных местах.

Чтобы было проще ориентироваться в номенклатуре поршневых колец, выпускаемых на ВАЗ, предлагаем перечень, представленный в таблицах 1 и 2.

Споры вокруг выбора колец

Любой автомобилист мечтает, чтобы каждая деталь двигателя его машины служила как можно дольше. Однако в случае с поршневыми кольцами это мнение
разделилось. Одни утверждают, что лучше устанавливать кольца, имеющие небольшую долговечность (30-40 тыс. км — в случае мичуринских колец). Этим вы сможете оградить от износа стенки цилиндров и тем самым продлите жизнь двигателю. Другие же настаивают на том, что лучше устанавливать ВАЗовские кольца — более долговечные (пробег до замены 150-200 тыс. км), так как все равно после такого пробега придется заниматься шлифовкой коленчатого вала и заменой его вкладышей, а заодно можно заняться и мелким ремонтом цилиндропоршневой группы. Наличие двух ремонтных размеров позволит еще
дважды избежать расточки цилиндров, что в сумме даст пробег 450-600 тыс. км. А теперь посчитайте, во сколько обойдется вам разборка и сборка двигателя через каждые 30-40 тыс. на протяжении 600 тыс. км пробега.

Таблица 1. Чугунные поршневые кольца
Модель двигателя Размер колец на упаковке Обозначение комплекта
ВАЗ-2101 76 мм нормальный 2101-1000100-10
ВАЗ-2103 76,4 мм ремонтный 2101-1000100-31
76,8 мм ремонтный 2101-1000100-32
ВАЗ-2108 76 мм нормальный 2108-1000100-10
ВАЗ-21081 76,4 мм ремонтный 2108-1000100-31
76,8 мм ремонтный 2108-1000100-32
ВАЗ-21011 79 мм нормальный 21011-1000100-10
ВАЗ-2105 79,4 мм ремонтный 21011-1000100-31
79,8 мм ремонтный 21011-1000100-32
ВАЗ-2106 79 мм нормальный 2106-1000100-10
ВАЗ-2121 79,4 мм ремонтный 2106-1000100-31
79,8 мм ремонтный 2106-1000100-32
ВАЗ-21083 82 мм нормальный 21083-1000100-10
ВАЗ-21213 82,4 мм ремонтный 1083-10001200-31
ВАЗ-2110 82,8 мм ремонтный 21083-1000100-32
ВАЗ-1111 76 мм нормальный 1111-1004029
76,4 мм ремонтный 1111-1004031
76,8 мм ремонтный 1111-1004032
ВАЗ-11113 82 мм нормальный 11113-1004029
82,4 мм ремонтный 11113-1004031
82,8 мм ремонтный 11113-1004032

Таблица 2. Ремкомплекты со стальными маслосъемными кольцами
Двигатель Размер колец Обозначение автокомплекта
ВАЗ-2101 76 мм
нормальный 2108-10040029

ВАЗ-2103 — —
ВАЗ-2108 — —
ВАЗ-21081 — —
ВАЗ-21011 79 мм нормальный 2106-1004029
ВАЗ-2106 — —
ВАЗ-2121 — —
ВАЗ-21083 82 мм нормальный 21083-1004029
ВАЗ-21213 — —
ВАЗ-21073 — —
ВАЗ-1111 76 мм нормальный 1111-1004029-01

www.drive2.ru

Поршневые кольца двигателя. Основное назначение. — DRIVE2

Поршневые кольца — это незамкнутые кольца, которые с небольшим зазором (до нескольких сотых долей миллиметра) посажены в канавках на внешних поверхностях поршней в двигателях внутреннего сгорания. В данной статье мы поговорим про поршневые кольца двигателя, какие они бывают и основное предназначение колец двигателя.

Поршневые кольца по назначению разделяют на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предотвращают порыв газов из камеры сгорания в картер. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть кольца вырезана. Вырез в поршневом кольце называют замком.

Маслосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра. Их устанавливают ниже уровня компрессионных. Они в отличии от компрессионных колец имеют сквозные прорези.

Из чего делают кольца двигателя?

Одним из первых эффективных материалов, использованных для поршневых колец, был ковкий чугун. Он сочетается с чугуном, используемым в блоках цилиндров, а его пористая структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна, известная как пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна, а кроме этого, он может упруго деформироваться, что облегчает установку колец.

Поршневые кольца, сделанные из нержавеющей стали, являются усовершенствованием хромированных чугунных колец. По сути, нержавеющая сталь является материалом, в который входит большое количество хрома. И нет ничего странного в том, что такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.

При попытках увеличения срока службы колец и обеспечения быстрой их приработки, были созданы молибденовые кольца. Такое кольцо является обычно кольцом с основой из чугуна с молибденовым покрытием поверхности. Молибден обладает многими противоизносными свойствами хрома, а в некоторых случаях он может иметь даже большую сопротивляемость износу. С течением времени молибденовые кольца стали основными в двигателях, так как они долговечные, относительно легко прирабатываются и более надежные.

Верхние компрессионные кольца двигателя

Существует много конфигураций верхнего компрессионного кольца и различия между некоторыми трудно уловимы. К примеру, кольцо может иметь преднамеренное небольшое перекручивание. Другими словами, верхняя и нижняя поверхности кольца не лежат плоско в канавке для кольца, а слегка наклонены, и только верхний или нижний край лицевой (рабочей) поверхности контактирует с отверстием цилиндра.

Кольца сконструированы таким образом, чтобы ускорить приработку поверхностей поршневых колец и стенок цилиндров и помогать уплотнению кольца в верхней и нижней частях канавки для кольца. Величина перекручивания кольца очень мала и оно обычно делается путем стачивания фаски на внутреннем крае кольца.

Другим важным типом компрессионного кольца, хотя и не такого, как обычное плоское или перекрученное кольцо, является поршневое кольцо с L-образным участком, чья способность к уплотнению зависит от усилия, развиваемого давлением газов, действующих на заднюю сторону большого выступа в форме буквы «L». Только эти кольца развивают дополнительное усилие, прикладываемое к стенкам цилиндров, когда в цилиндре имеется высокое давление, например, в такте сжатия и особенно в момент после сгорания рабочей смеси. Конечно, когда высокого давления в цилиндре нет, кольцо ослабляется, уменьшая трение и износ.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца двигателя

Основная задача второго компрессионного кольца — обеспечение дополнительного уплотнения после верхнего маслосъемного кольца. Из-за этого второе кольцо обычно «следит» только за газами, которые проходят мимо верхнего кольца, а давление и температура отличаются от значений для верхнего компрессионного кольца. Соответственно материалы и конструкция второго кольца являются менее критичными.

Однако, второе кольцо имеет важную дополнительную функцию: оно помогает маслосъемному кольцу, действуя как «скребок», предотвращает попадание излишнего масла в камеру сгорания и возникновение детонации.

Некоторые вторые компрессионные кольца специально сделаны скошенными, чтобы содействовать работе маслосъемного кольца, а скос наименьший у верхнего края кольца. При этом оно стремится двигаться поверх масла при движении вверх в цилиндре и будет удалять масло при движении вниз. Если удаление масла является проблемой, то такой тип кольца принудительно удаляет масло, хотя второе кольцо с плоской поверхностью вместе с маслосъемным кольцом «нормального» усилия — это все, что нужно.

Второе компрессионное кольцо без зазора является новой конструкцией. Используемый здесь термин «без зазора» в чем-то неправильный, т. к. вообще невозможно изготовить кольцо полностью без зазора — его будет невозможно установить на поршень, и кольцо будет нерегулируемым даже при самых малых отклонениях формы отверстия цилиндра от окружности. Не обращая внимания на это, кольцо можно сделать без видимого зазора для газов, проходящих мимо кольца. При использовании этих колец двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки, и он выдает немного большую мощность при проверке на стенде.

Потребность в беззазорных кольцах зависит в той или иной степени от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. Однако, в реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть реальным средством при получении большей мощности на коленчатом валу.

Маслосъемные кольца очень важны для функционирования двигателей, особенно при использовании низкооктанового топлива. Моторное масло, которое остается в камере сгорания, будет уменьшать октановое число топлива, что может привести к детонации. Оно также может загрязнять камеры сгорания и головки поршней, что обязательно вызовет снижение мощности двигателя.

www.drive2.ru

Поршневые кольца двигателя. Основное назначение. — DRIVE2

Добрый вечер!
Давненько ничего не писал… ИТАК:

Продолжаем познавательную страничку.

Поршневые кольца — это незамкнутые кольца, которые с небольшим зазором (до нескольких сотых долей миллиметра) посажены в канавках на внешних поверхностях поршней в двигателях внутреннего сгорания. В данной статье мы поговорим про поршневые кольца двигателя, какие они бывают и основное предназначение колец двигателя.

.

Поршневые кольца по назначению разделяют на компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца предотвращают порыв газов из камеры сгорания в картер. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть кольца вырезана. Вырез в поршневом кольце называют замком.

.

Маслосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра. Их устанавливают ниже уровня компрессионных. Они в отличии от компрессионных колец имеют сквозные прорези.

Из чего делают кольца двигателя?

Одним из первых эффективных материалов, использованных для поршневых колец, был ковкий чугун. Он сочетается с чугуном, используемым в блоках цилиндров, а его пористая структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна, известная как пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна, а кроме этого, он может упруго деформироваться, что облегчает установку колец.

Поршневые кольца, сделанные из нержавеющей стали, являются усовершенствованием хромированных чугунных колец. По сути, нержавеющая сталь является материалом, в который входит большое количество хрома. И нет ничего странного в том, что такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.

При попытках увеличения срока службы колец и обеспечения быстрой их приработки, были созданы молибденовые кольца. Такое кольцо является обычно кольцом с основой из чугуна с молибденовым покрытием поверхности. Молибден обладает многими противоизносными свойствами хрома, а в некоторых случаях он может иметь даже большую сопротивляемость износу. С течением времени молибденовые кольца стали основными в двигателях, так как они долговечные, относительно легко прирабатываются и более надежные.

Верхние компрессионные кольца двигателя.

Существует много конфигураций верхнего компрессионного кольца и различия между некоторыми трудно уловимы. К примеру, кольцо может иметь преднамеренное небольшое перекручивание. Другими словами, верхняя и нижняя поверхности кольца не лежат плоско в канавке для кольца, а слегка наклонены, и только верхний или нижний край лицевой (рабочей) поверхности контактирует с отверстием цилиндра.

Кольца сконструированы таким образом, чтобы ускорить приработку поверхностей поршневых колец и стенок цилиндров и помогать уплотнению кольца в верхней и нижней частях канавки для кольца. Величина перекручивания кольца очень мала и оно обычно делается путем стачивания фаски на внутреннем крае кольца.

Другим важным типом компрессионного кольца, хотя и не такого, как обычное плоское или перекрученное кольцо, является поршневое кольцо с L-образным участком, чья способность к уплотнению зависит от усилия, развиваемого давлением газов, действующих на заднюю сторону большого выступа в форме буквы «L». Только эти кольца развивают дополнительное усилие, прикладываемое к стенкам цилиндров, когда в цилиндре имеется высокое давление, например, в такте сжатия и особенно в момент после сгорания рабочей смеси. Конечно, когда высокого давления в цилиндре нет, кольцо ослабляется, уменьшая трение и износ.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца двигателя.

Основная задача второго компрессионного кольца — обеспечение дополнительного уплотнения после верхнего маслосъемного кольца. Из-за этого второе кольцо обычно «следит» только за газами, которые проходят мимо верхнего кольца, а давление и температура отличаются от значений для верхнего компрессионного кольца. Соответственно материалы и конструкция второго кольца являются менее критичными.

Однако, второе кольцо имеет важную дополнительную функцию: оно помогает маслосъемному кольцу, действуя как «скребок», предотвращает попадание излишнего масла в камеру сгорания и возникновение детонации.

Некоторые вторые компрессионные кольца специально сделаны скошенными, чтобы содействовать работе маслосъемного кольца, а скос наименьший у верхнего края кольца. При этом оно стремится двигаться поверх масла при движении вверх в цилиндре и будет удалять масло при движении вниз. Если удаление масла является проблемой, то такой тип кольца принудительно удаляет масло, хотя второе кольцо с плоской поверхностью вместе с маслосъемным кольцом «нормального» усилия — это все, что нужно.

Второе компрессионное кольцо без зазора является новой конструкцией. Используемый здесь термин «без зазора» в чем-то неправильный, т. к. вообще невозможно изготовить кольцо полностью без зазора — его будет невозможно установить на поршень, и кольцо будет нерегулируемым даже при самых малых отклонениях формы отверстия цилиндра от окружности. Не обращая внимания на это, кольцо можно сделать без видимого зазора для газов, проходящих мимо кольца. При использовании этих колец двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки, и он выдает немного большую мощность при проверке на стенде.

Потребность в беззазорных кольцах зависит в той или иной степени от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. Однако, в реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть реальным средством при получении большей мощности на коленчатом валу.

Маслосъемные кольца очень важны для функционирования двигателей, особенно при использовании низкооктанового топлива. Моторное масло, которое остается в камере сгорания, будет уменьшать октановое число топлива, что может привести к детонации. Оно также может загрязнять камеры сгорания и головки поршней, что обязательно вызовет снижение мощности двигателя.

.

Спасибо, за внимание!
Удачи на дорогах!

источник: vk.com/pubauto

www.drive2.ru

Volkswagen Touareg 2.5 › Бортжурнал › Поршневые кольца. Устройство, виды, функции поршневых колец. №4

6. Назначение и свойства
6.1. Тангенциальное напряжение
Диаметр поршневых колец в свободном состоянии превышает диаметр установленных в цилиндр колец. Это необходимо для того, чтобы после установки кольца оказывали требуемое давление прижима по всей окружности цилиндра.
На практике сложно измерить давление прижима в цилиндре. Поэтому диаметральная сила, прижимающая кольцо к стенке цилиндра, определяется с помощью формулы, исходя из тангенциальной силы. Под тангенциальной силой понимают силу, необходимую для сжатия стыковых концов до образования теплового зазора.
(Рис. 1). Тангенциальную силу измеряют с помощью гибкой стальной ленты, которую обматывают вокруг кольца. Эту ленту затягивают до тех пор, пока не достигается заданный тепловой зазор поршневого кольца. После этого значение тангенциальной силы считывают по динамометру. Если речь идет о маслосъемных поршневых кольцах, то измерение всегда выполняют с установленной пружиной-расширителем. Чтобы обеспечить точность измерений, измерительный прибор подвергают вибрации, что позволяет пружине-расширителю принять свое естественное положение за кольцом. Если измерения проводятся на состоящих из 3-х частей кольцах с пружиной и стальными пластинками, то в связи с их конструкцией требуется дополнительная осевая фиксация всего кольца, так как иначе стальные пластинки сместятся в сторону и измерение станет невозможным. На Рис. 1 схематически показан процесс измерения тангенциальной силы.
В результате радиального износа, вызванного полусухим трением или длительной эксплуатацией, поршневые кольца утрачивают тангенциальное напряжение. Поэтому измерять это напряжение имеет смысл только у новых колец с еще полным поперечным сечением.

Полный размер

Рис. 1. Измерение тангенциальной силы

Рис. 2. Симметричное распределение радиального давления

Рис. 3. Позитивно-овальное распределение радиального давления

До 90 % общего усилия прижима первого компрессионного поршневого кольца создается за счет давления сгорания во время такта рабочего хода. Как показано на Рис. 1, компрессионное поршневое кольцо подвергается действию этого давления с задней стороны и сильнее прижимается к стенке цилиндра. Увеличенное усилие прижима воздействует главным образом на первое компрессионное кольцо и в меньшей степени на второе компрессионное кольцо.
Давление газов на второе поршневое кольцо может регулироваться за счет изменения теплового зазора первого компрессионного поршневого кольца.

Рис. 1. Увеличение давления прижима

Рис. 2 и Рис. 3. Упругость кольца и специфическое усилие прижима

Рис. 1. Тепловой зазор в смонтированном состоянии

Заклиненные в канавках поршневые кольца не обеспечивают ни уплотнения, ни отвода тепла. Тепловой зазор, который должен всё ещё присутствовать и при рабочей температуре, гарантирует, что окружность расширенного под действием тепла поршневого кольца всегда будет меньше окружности цилиндра. Если, в результате теплового расширения поршневого кольца, тепловой зазор полностью исчезнет, то его стыковые концы начнут давить друг на друга. При дальнейшем увеличении такого давления произойдет деформация поршневого кольца, вызванная увеличением длины его окружности в результате нагрева. Поскольку при тепловом расширении поршневое кольцо не имеет возмо

www.drive2.ru

Кольца поршневой - что это, зачем они нужны и как работают?

Кольца поршневой - специально изготовленные металлические детали в форме окружности, которые одеваются на поршень, а цель поршневых колец - придание необходимого радиального давления для поддержания уплотнения между поршнем и цилиндром. Поршневые кольца, как правило, изготавливаются из такого сплава чугуна, который позволяет им быть упругими и в то же время пластичными, а также служить хорошими теплопроводниками.

Кольца одеваются на поршень в специально проделанный в нём паз. Сами кольца представляют собой незамкнутую окружность, что позволяет их одевать и снимать с поршня, не ломая их.

Почти во всех двигателях установлены 2 типа поршневых колец в зависимости от функции, которую они выполняют:

• Компрессионные кольца поршневой вставляются в специальные пазы в верхней части поршня. Их, как правило, насчитывается от 3 ​​до 7 на одном поршне. Эти кольца главным образом служат для уплотнения между стенками цилиндра и поршнем и предотвращают проникновение смеси топлива и воздуха в такте сгорания в картер двигателя. Кроме того, ещё одна роль компрессионных колец поршневой заключается в передаче тепла от поршня к гильзе цилиндра, а также поглощения части поршневых колебаний из-за боковой тяги.
• Маслосъёмные кольца - это немного другие кольца поршневой, которые находятся ниже компрессионных колец. Маслосъёмные кольца обеспечивают идеальное смазывание стенки цилиндра, снимая бóльшую часть масла с поверхности гильзы в то время, когда поршень движется вниз. Это делается для того, чтобы свести к минимуму попадание масла в камеру сгорания и, как следствие, его расход.

Кольца поршневой группы очень упругие. Они самостоятельно регулируют свой диаметр, прижимаясь к цилиндру и в то же время оставаясь в своих пазах. Они также сводят к минимуму площадь контакта между поршнем и цилиндром и, таким образом, значительно уменьшают трение, которое в противном случае привело бы к износу поршневой и снижению КПД работы двигателя за счёт большого сопротивления, создаваемого эти трением.

Зачем нужны поршневые кольца?

Кольца поршневой позволяют использовать в поршнях очень лёгкие материалы, такие как алюминий, потому что среди требований к материалу поршней отпадает стойкость к трению, ведь его выполняют кольцо.

Только представьте, если бы у Вашего автомобиля в моторе не было бы колец, и поршень бы тёрся напрямую о стенки цилиндра. Что бы было тогда? Ну, во-первых, поршень должен бы был иметь тот же размер, что и цилиндры. Но тут нас ждала бы большая проблема: при нагреве поршень расширяется в диаметре, и, таким образом, он мог бы застрять в цилиндре, что привело бы к дорогостоящему ремонту. Во-вторых, такой поршень очень быстро бы вызывал всё больше и больше потери компрессии за счёт быстрого износа. Именно поэтому кольца поршневой выполняют такую важную роль.

Процесс монтажа кольца на поршень

Подводя итог, отметим, что кольца в двигателе выполняют 4 главные функции:

1. Компрессия. Поршневые кольца поддерживают изоляцию камеры сгорания от картерного пространства, что позволяет проводить более эффективное сжатие топлива в камере. Т.е. газообразные продукты сгорания, возникающие в момент зажигания, не проходят сквозь цели между поршнем и цилиндром, потому что от возникновения таких щелей защищает кольцо.
2. Экономия расхода масла. Маслосъёмные кольца снимают часть масла со стенок цилиндра во время работы мотора, благодаря чему компрессионные кольца отлично смазывают, и в то же время излишки масла не попадают в камеры сгорания.
3. Теплообмен. Поршневые кольца передают тепло от поршня к цилиндру. Когда топливно-воздушная смесь возгорается в камер сгорания, температура внутри неё достигает приблизительно 300 °С. Если тепло будет накапливаться внутри поршня, двигатель может быть повреждён.
4. Погашение горизонтальных колебаний поршня. Плотно прижимаясь к стенкам цилиндра, кольца поршневой не дают поршню "гулять" в горизонтальных направлениях, что предотвращает износ поршневой группы мотора.

howcarworks.ru

Поршневые кольца - что это, зачем они нужны и как работают?

Простой ответ: Поршневые кольца образуют уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра, что предотвращает попадание газообразных продуктов сгорания в масляный поддон. Они регулируют потребление масла, предотвращая попадание избыточного моторного масла в камеру сгорания и как следствие его горения. Правильно функционирующие кольца жизненно важны для максимальной мощности и эффективной работы двигателя.

Подробный ответ: Большинство серийных автомобилей используют три типа поршневых колец:

Верхнее и второе кольца отвечают за плотное нажатие на стенку цилиндра и герметизацию камеры сгорания, удерживая картерные Газы и масло. Маслосъемное кольцо собирает масло со стенок цилиндра по пути вниз по цилиндру, возвращая его обратно в масляный поддон. Поскольку чрезвычайно тонкая пленка масла смазывает поверхность кольца и стенки цилиндра, это нормально, когда какое-то масло горит во время работы двигателя. Однако, что собой представляет «нормальный» расход масла, зависит от типа и состояния износа двигателя.

Когда поршневые кольца становятся изношенными.

Изношенные кольца могут образовывать промежуток между поверхностью кольца и стенкой цилиндра. В процессе горения отработанные газы, которые приводят поршень в движение вниз по цилиндру и поворачивают коленчатый вал, могут пропускаться через поршень и перемещаться вниз по стенке цилиндра и попадать в масляный картер, отбирая с собой лошадиные силы и уменьшая эффективность работы двигателя. Такого рода пропуски также загрязняют моторное масло, снижая его производительность и срок службы.

Залегшие кольца могут привести к такому же сценарию. Чрезвычайно горячие газы из камеры сгорания могут разрушать масло, образуя отложения углерода в кольцевых каналах. Также могут образовываться побочные продукты бензина. Тяжелые отложения заставляют кольца залегать в масло отводящих каналах, и не разжиматься от поршня, образуя тем самым промежуток между кольцом и стенкой цилиндра, что приводит прорыву картерных газов и повышенному расходу моторного масла.

Синий дым из выхлопной труб, затрудненный запуск и потеря мощности.

Последствия изношенных колец часто легко заметить. Чрезмерное потребление масла может привести к выгоранию синего дыма из вашей выхлопной трубы, особенно при запуске до прогрева двигателя, и до того, как кольца расширились в цилиндре. Горение масла также означает, что вам также нужно чаще доливать масло.

Изношенные или залегшие кольца также могут привести к затрудненным запускам и снижению мощности. Когда двигатель останавливается, поршень все еще сжимает топливно-воздушную смесь перед сгоранием. Изношенные кольца, однако, позволяют части топливно-воздушной смеси проходить мимо камеры сгорания, что приводит к снижению компрессии и затрудненному запуску двигателя. Когда он работает, потеря компрессии лишает ваш двигатель мощности.

Предотвращение – лучшая практика

Предотвращение изношенных и застрявших колец жизненно важно для поддержания мощности на максимальном уровне, эффективности и срока службы вашего двигателя. Это начинается с использования высококачественного синтетического масла, которое борется с износом и выдерживает высокие температуры, сохраняя поршни в чистоте. Например, синтетическое моторное масло серии  BG 737 обеспечивает:

• На 75% больше защиты двигателя от износа и потери мощности, чем требуется в соответствии с ведущим отраслевым стандартом *, продлевая срок службы жизненно важных компонентов, таких как поршни и коленно-шатунный механизм.
• На 93% чистых поршней, чем требуется в соответствии с ведущим отраслевым стандартом *

Если вы подозреваете, что ваши кольца изношены или залегли, подумайте о том, чтобы использовать масло с большей вязкостью, рекомендованное заводом изготовителем (OEM). Некоторые OEM-производители рекомендуют диапазон вязкости, в зависимости от вашего климата (например, 5W-20, когда он холодный, 10W-30, когда он выше 0ºС). Использование наивысшей рекомендуемой вязкости может помочь сократить зазор между кольцами и стенкой цилиндра.

Вы также можете раскоксовать залегшие кольца, используя качественные очистители BG109 и BG211 или топливные присадки, предназначенную для очистки отложений, таких как очиститель топливной системы бензиновых двигателей BG 208 (044k) и очиститель топливной системы дизельных двигателей BG 244.

huskey-group.ru

Поршневая группа: поршневые кольца — DRIVE2

Поршневые кольца являются основными деталями поршневой группы, уплотняющими цилиндр как от про­рыва газов из надпоршневой полости, так и от излишнего проникновения масла в камеру сгорания.

Уплотняющие кольца в общем случае представляют собой раз­резные пружинящие элементы 2 прямоугольного сечения, которые устанавливают в сделанные для них канавки на поршне. В свобод­ном состоянии, когда разрезанные концы поршневых колец расхо­дятся на величину S0, они имеют переменный радиус кривизны, среднюю величину которого делают больше радиуса уплотняемого ими цилиндра (рисунок а). Правильно изготовленные поршневые кольца относительно свободно одеваются на поршень, а будучи установлены в цилиндр, для которого они предназначены, должны принимать геометрически строгую круглую форму, плотно (без просветов) прилегать к стенкам цилиндра и оказывать на них ради­альное давление по всей своей окружности.

Радиальное давление поршневых колец различного назначения в среднем составляет 1—4 кГ/см2 (≈0,1—0,4 Мн/м2). В зависимости от метода изготовления кольца оказывают на стенки цилиндра или равномерное давление, или же давление их изменяется по опреде­ленной закономерности, как показано на рисунке б. Установлено, что неравномерная определенным образом скорректированная эпюра давлений 5 позволяет дольше сохранять необходимые упругие свойства и эффективность поршневых колец, чем при равномерном, характеризуемым эпюрой 6, начальном давлении их на стенки цилиндра.

Основные элементы поршневых колец показаны на рисунке. Наружную их образующую поверхность 1, скользящую по зеркалу цилиндра, часто называют рабочей стороной кольца, но логичнее ее называть просто наружной стороной, поскольку она не является единственной рабочей поверхностью кольца. Соответственно, внут­реннюю образующую поверхность 3 кольца будем называть внут­ренней стороной. Торцовые или боковые поверхности 4 соприка­саются со стенками канавок поршня и тоже являются рабочими (трущимися) поверхностями кольца, оказывающими существенное влияние на его эффективность. Расстояние между боковыми поверх­ностями кольца называют высотой кольца h. Величину разности между радиусами наружной и внутренней образующими кольца называют радиальной толщиной t (рисунок в). Радиальная толщина кольца выбирается в зависимости от размера цилиндра и в среднем равна 1/20 его диаметра.

Уплотняющие поршневые кольца изготовляют так, чтобы в ци­линдре с диаметром Dц у них сохранялся определенный зазор между разрезанными концами. Разрезы или замки кольца делают прямыми (перпендикулярно к боковым поверхностям), косыми (под углом 45° к боковым поверхностям) и ступенчатыми (рисунок г). Замки с косыми и ступенчатыми разрезами имеют целью умень­шить прорыв газов через зазор в замке кольца. В быстроходных двигателях эффективность сложных замков небольшая, а произ­водство они удорожают, поэтому в автомобильных двигателях при­меняют замки с прямыми разрезами, величина которых AS в холод­ном состоянии изменяется в пределах 0,15—0,5 мм. Чем ближе к днищу поршня расположено кольцо, тем выше температура его нагрева, и оно изготовляется с большим зазором в замке. Величина зазора в стыке сжатого кольца в каждом конкретном случае строго регламентируется инструкцией завода-изготовителя. При недо­статочном зазоре в стыке кольцо утрачивает свободу перемещения.

Оно может повредить зеркало цилиндра и само выйти из строя вследствие задиров, заклинивания в канавке или поломки.

Уплотняющие кольца и канавки под них тщательно обрабаты­ваются. Кольцо, поставленное в канавку поршня, должно свободно без заедания перемещаться в нем при зазорах 0,04—0,08 мм между боковыми поверхностями кольца и стенками канавки. Глубина канавки под кольцо протачивается из условий получения зазора Δt между канавкой и внутренней стороной кольца, составляющего в среднем 0,5 мм.

Условия работы поршневых колец сложные: большая скорость скольжения по зеркалу; недостаток смазки в верхней зоне цилиндра; высокое тепловое напряжение, возникающее от соприкосновения с горячими газами, а также вследствие нагрева при трении о зерка­ло цилиндра и от тепла, поток которого идет через них от головки поршня к стенкам цилиндра. Известно, что на долю поршневых колец приходится 50—60% всех потерь на трение в двигателе, и примерно 80% тепла они отводят от головки поршня в условиях, когда теплоотвод затруднен сравнительно высокой температурой стенок цилиндра и наличием на них масляной пленки. В результате рабочая температура верхних поршневых колец, особенно в зоне замка, возрастает до 300—350°С. Поэтому к материалу поршневых колец предъявляются повышенные требования.

Материал, употребляемый для изготовления поршневых колец, должен обладать высокой прочностью и упругостью при повышен­ных температурах, а также высокой износостойкостью и малым коэффициентом трения при рабочей температуре кольца.

Лучше всего этим условиям отвечает чугун. Для поршневых колец применяют перлитный высокосортный чугун с твердостью НВ 220—240 (единиц), но в последнее время широкое приме­нение находит и сталь. Стальные кольца имеют большую твердость, чем обычные гильзы цилиндров, которые часто отливаются из чугу­на с твердостью около НВ 200. Практика показала, что для увели­чения срока службы важнейшей трущейся пары в двигателе цилиндр — поршневое кольцо, твердость кольца всегда должна быть выше твердости стенок цилиндра.

Дело в том, что сравнительно с цилиндрами кольца имеют очень маленькую поверхность трения и работают при большей темпера­туре нагрева, отрицательно влияющей на их твердость и износо­стойкость. Если допустить, что в процессе трения с рассматривае­мых контактирующих поверхностей снимается одинаковое по весу количество металла, то кольца раньше утратят свою геометриче­скую форму и работоспособность, чем зеркало цилиндра. Действи­тельно, поршневые кольца изнашиваются интенсивнее гильз и чаще других деталей кривошипно-шатунного механизма нуждаются в за­мене. Изнашиваются кольца крайне неравномерно. Больше всего радиальная толщина их уменьшается на участках, непосредствен­но примыкающих к замку. Этим, в частности, объясняется и выбор для них эпюры с характерной неравномерностью исходных упругих давлений кольца на стенки цилиндра (см. рисунок б).

Поршневые кольца не могут обладать универсальными свойст­вами: одновременно сдерживать прорыв газов и прокачку масла. Опыт показывает, что кольца, создающие преграду прорыву газов из надпоршневой полости, не оказывают должного эффективного препятствия прокачке масла в камеру сгорания. Вследствие этого на поршень устанавливают уплотнительные кольца двух видов: компрессионные и маслосъемные, или маслоотводные.

www.drive2.ru

поршневые маслосъемные кольца — DRIVE2

Маслосъемные или маслоотводные поршневые кольца, осуществляющие отвод излишнего масла со стенок цилиндра и ограничивающие таким образом проникновение (прокачку) масла в камеру сгорания, одновременно являются основным элементом поршневой группы, регулирующим смазку верхней зоны стенок цилиндров. В этой связи выбору маслосъемных поршневых колец и рациональному расположению их на поршне придается большое значение. В автомобильных двигателях чаще всего применяются: дренажные, скребковые и составные масло-съемные кольца (рисунок).

Маслосъемные кольца дренажного типа представляют собой прямоугольную конструкцию с канавкой, проточенной по наруж­ной стороне так, что со стенкой цилиндра они соприкасаются только двумя узкими кромками (см. рисунок а). Вследствие этого радиаль­ное удельное давление их на стенки цилиндра повышается до З—4 кГ·см2 (≈0,3—0,4 Мн/м2), что способствует более эффектив­ному соскабливанию масла со стенок. Для отвода масла в поршне­вую канавку за кольцо последнее снабжается 8—10 дренажными прорезями пли рядом отверстий, равномерно расположенных по его окружности. Далее из поршневой канавки масло через систе­му дренажных отверстий сбрасывается во внутреннюю полость поршня, как показано на рисунке г.
Скребковые маслосъемные кольца имеют остроугольную соскаб­ливающую кромку, а для сбора масла и отвода его за кольцо снизу у них делают проточку и дренажные вырезы (см. рисунок б). Чтобы повысить эффективность маслоотвода в канавку поршня, обычно устанавливают по два скребковых кольца. Спаривание скребковых колец удорожает производство. Однако они лучше, чем дренажные приспосабливаются к стенкам цилиндра и действуют эффективнее последних.

Скребковые кольца, снабженные радиальными расширителями, успешно используются на двухтактных двигателях . В качестве разновидности скребковых колец иногда применяют конусные кольца с углом наклона их наружной образующей, равном 4—6° (см. рисунок в). Такие кольца, как и конусные компрессионные, устанавливают малым основанием конуса в сторону днища поршня. При ходе поршня к в.м.т. они отжимаются масляным клином (всплывают на слое масла), а при ходе вниз соскабливают масло со стенок цилиндра. Для сбора и отвода масла на поршне под коль­цом делают проточку и просверливают дренажные отверстия. Конусные маслосъемные кольца в автомобильных двигателях обыч­но используются в качестве вспомогательных.
В настоящее время все большее распространение получают составные маслосъемные кольца. Они состоят из двух пластинчатых стальных колец 1, осевого 2 и радиального 3 расширителей (см. рисунок г). Осевой расширитель прижимает стальные пластинча­тые кольца к боковым стенкам несущей их канавки поршня, а радиаль­ный — к стенкам цилиндра, причем удельное давление их на стенки превышает 7÷8 кГ/см2 (≈0,7—0,8 Мн/м2). Масло собирается здесь в полости между пластинчатыми кольцами 1 и через окна в радиаль­ном расширителе 3, далее через дренажные отверстия в стенке поршня отводится во внутреннюю его полость (см. рис. 3, г).

Конструкция поршней автомобильных двигателей, как правило, разрабатывается с учетом типа используемых маслосъемных колец, причем в карбюраторных двигателях устанавливают по 1—2 кольца, а в дизелях — не менее 2 колец на поршень. Высота маслосъемных колец составляет 4—5 мм.

Тяжелые условия работы колец (особенно компрессионных) приводят к повышенному износу у них боковых поверхностей и еще в большей мере наружной образующей поверхности, скользящей по зеркалу цилиндра. Чтобы увеличить срок службы колец, одно­временно с выбором материала для их изготовления изыскивают специальные противоизносные мероприятия. Основными из этих мероприятий являются: защитные покрытия колец, применение антифрикционных наполнителей и вставок, использование масло-накопительных проточек, пористое хромирование колец и покрытие их твердым хромом с последующей накаткой поверхности.

Для защитных покрытий колец применяют мягкие металлы, кото­рые прочно сцепляются с основным материалом кольца, не склонны к задирам с материалом цилиндра, обладают хорошими антифрикционными свойствами, пластичностью и достаточной коррозионной стойкостью. Практика показала, что наиболее эффективным являет­ся оловянное покрытие. Слой олова в 5—8 мкм, нанесенный элек­тролитическим способом, хорошо защищает поршневые кольца от возможных в процессе приработки заеданий и одновременно предотвращает появление задиров на стенках цилиндра. Оловянное покрытие (лужение) надежно защищает кольца от коррозии, а в слу­чаях местного перегрева, плавящееся олово само играет роль смазки. В результате лужения поршневые кольца быстрее и качест­веннее прирабатываются к стенкам цилиндра и более длительное время сохраняют свою работоспособность.

Электролитическое луже­ние широко используется для всех компрессионных и маслоотвод-ных поршневых колец как в отечественном, так и зарубежном автомобильном двигателестроении.

Антифрикционные наполнители и мягкие вставки применяются для компрессионных поршневых колец, работающих в условиях повышенной тепловой напряженности (например, в двухтактных двигателях). С этой целью по наружной образующей кольца прота­чивают узкие (около 0,6 мм) канавки на глубину до 0,8 мм, которые заполняются хорошо пристающей, слегка пористой антифрикцион­ной массой, оказывающей одновременно легкое полирующее дей­ствие на стенки цилиндра. В качестве такого наполнителя иногда используют смесь окиси железа с графитом, приготовленную на маслостойкой синтетической смоле.

Для колец автомобильных и других двигателей применяют иногда вставки из бронзы или других мягких металлов, не склон­ных к задирам цилиндров. Точно калиброванную прямоугольную полоску бронзы завальцовывают в проточенную на кольце канавку так, что она несколько выступает над наружной образующей кольца. Это обеспечивает хорошее первоначальное уплот­нение цилиндра, зеркало которого в процессе приработки покры­вается тонким слоем меди, повышающим качество рабочей поверх­ности цилиндра. Бронзовые вставки улучшают теплоотвод от коль­ца и заметно снижают износ колец и стенок цилиндра.

Полезными бывают и небольшие круговые проточки с наружной стороны колец. Накапливающееся в канавках масло улучшает смазку колец и служит простейшей защитой их в про­цессе приработки; канавки выполняют конусными и пролуживают.
Эффективным противоизносным мероприятием является так на­зываемое пористое хромирование колец. Наружную сторону колец покрывают слоем в 0,1ч 0,15 мм твердого хрома, поверхности кото­рого придают сетчатую структуру. Глубина каналов сетчатой поверхности составляет всего 0,03—0,05 мм, но благодаря этому хромовое покрытие, обладающее высокой твердостью НВ 800—1000 и сравнительно низким коэффициентом трения по чугуну (0,059 вместо 0,095 у чугуна по чугуну), хорошо удерживает (адсорбирует) смазку на своей поверхности, что особенно важно для верхних компрессионных колец. Пористое хромирование удорожает произ­водство, зато резко повышает износостойкость колец.

В автомобильных двигателях пористое хромирование обычно применяют только для одного или двух верхних наиболее нагружен­ных компрессионных колец. Тем не менее, срок службы всего комплекта колец и стенок цилиндра увеличивается примерно в три раза.

При нанесении твердого хрома на боковые поверхности колец заметно уменьшается износ и соприкасающихся с ними стенок канавки поршня. В крупных двигателях хромируют иногда и масло-съемные кольца. У стальных витых колец хромовое покрытие наносят на поверхности, скользящие по зеркалу цилиндра, что способствует общему увеличению срока службы этой трущейся пары.

В случае применения метода накатки толщина хромового покры­тия увеличивается до 0,3 мм. Накатка хрома эффективнее пористо­го хромирования.

www.drive2.ru

Функции и свойства поршневых колец

Тангенциальное напряжение

Поршневые кольца в разжатом состоянии имеют больший диаметр, чем когда они уже установлены. Это нужно для того, чтобы в установленном состоянии создать необходимое всестороннее прижимное усилие во внутреннем диаметре цилиндра.

Измерить давление прижима во внутреннем диаметре цилиндра на практике трудно. Поэтому диаметральная сила, которая прижимает кольцо к стенке цилиндра, высчитывается с помощью формулы из тангенциальной силы. Тангенциальная сила - это сила, которая необходима, чтобы стянуть стыковые концы на стыковой зазор (рис. 1). Тангенциальную силу измеряют при помощи гибкой стальной ленты, которая располагается вокруг кольца. Этот стальной обод стягивается тогда до тех пор, пока стыковой зазор поршневого кольца не достигает предписанного значения. Сила можетзатем считываться с динамометра. Измерение маслосъёмных поршневых колец происходит только с вложенной пружиной-расширителем. Чтобы обеспечить точность измерения, измерительная установка подвергается вибрации. Это делается для того, чтобы пружина - расширитель смогла за кольцом принять её естественную форму. Из-за их конструкции, у состоящих из трёх частей поршневых колец со стальными пластинками и с пружинным расширителем дополнительно необходима осевая фиксация колец, так как иначе стальные пластинки уходили бы в сторону, и измерение было бы невозможным. Рисунок 2 показывает схему измерения тангенциальной силы.

Важное указание: У поршневых колец из-за радиального износа, вызванного полусухим трением или более длительной эксплуатацией, происходит потеря тангенциального напряжения. Измерение напряжения имеет смысл только у новых колец с ещё полным поперечным сечением.

Распределение радиального давления

Радиальное давление зависит от эластичности материала, зазора в замке ненапряжённого поршневого кольца и, не в последнюю очередь, от поперечного сечения кольца. При распределении радиального давления имеются два вида основных различий. При этом, самым простым видом является симметричное распределение радиального давления (рис. 3). Оно встречается, прежде всего, у составных маслосъёмных колец, состоящих из гибкой упрочняющей вставки для кольца или из стальных пластинок с относительно низким начальным напряжением. Пружина-расширитель придавливает упрочняющую вставку и, соответственно, стальные пластинки, за которыми она лежит, к стенке цилиндра. Пружина-расширитель, которая в сжатом состоянии (монтаж) упирается в обратную сторону упрочняющей вставки или стальных пластинок, создает симметричное радиальное давление.

У компрессионных поршневых колец, предназначенных для четырёхтактных ДВС, отказались от симметричного распределения радиального давления. Вместо него используют грушевидное распределение (так называемое позитивно - овальное), чтобы при более высокой частоте вращения противодействовать вибрации стыкующих концов кольца (рис. 4). Вибрация кольца всегда начинается на стыковых концах и переходит дальше на весь его объём. Увеличение усилия прижима на стыковых концах противодействует этой вибрации, так как поршневые кольца в этой области сильнее прижимаются к стенке цилиндра и, вследствие этого, вибрация поршневого кольца уменьшается или совсем прекращается.

Усиление давления прижима давлением сгорания

Гораздо более важнее чем начальное напряжение поршневых колец - это усиление давления прижима давлением сгорания, которое действует на компрессионные поршневые кольца во время работы двигателя.

Около 90 % общего усилия прижима первого компрессионного кольца создаётся давлением сгорания во время рабочего такта. Давление рапределяется, как это показано на рисунке 1, за компрессионными кольцами и придавливает их ещё сильнее к стенке цилиндра. Увеличение усилия прижима оказывает влияние преимущественно на первое компрессионное кольцо, но продолжает действовать в ослабленной форме также на второе компрессионное кольцо.

Давление газа для второго поршневого кольца регулируется благодаря изменению стыкового зазора первого компрессионного кольца. Из-за немного большего стыкового зазора создаётся, например, большее давление сгорания на тыльной стороне второго компрессионного кольца, что также и здесь усиливает прижатие. При большем количестве компрессионных колец, начиная со второго компрессионного кольца, не происходит никакого увеличения давления прижима с помощью давления газа сгорания.

Маслосъёмные поршневые кольца работают на основе их начального напряжения. Из-за особенной формы колецдавление газа не может действовать здесь в качестве усилителя прижима.

Кроме того, распределение силы в поршневом кольце зависит от формы рабочей поверхности поршневого кольца. У конических и у шлифованных компрессионных колец выпуклой формы давление газа попадает также в щель между рабочей поверхностью поршневого кольца и стенкой цилиндра и действует против давления газа, которое образуется за поршневым кольцом (смотри главу 1.3.1 Компрессионные поршневые кольца).

Осевое усилие прижима, которое оказывает действие на компрессионное поршневое кольцо в нижней боковой поверхности канавки, создаётся лишь давлением газа. Начальное напряжение колец вовсе не действует в осевом направлении.

Важное указание: Во время холостого хода из-за худшего заполнения камер сгорания давления прижима колец давлением газа увеличивается, в принципе, не так сильно. Это особенно заметно у дизельных двигателей. Двигатели, которые долго работают на холостом ходу, имеют повышенный расход масла, так как маслосъёмная функция страдает при отсутствии поддержки давлением газа. Часто двигатели при газовании после длительной фазы холостого хода выбрасывают из выхлопа голубые облака масла, так как масло накопилось в камере сгорания и в выпускной системе и сжигается только при газовании.

Специфическое давление прижима

Специфическое давление прижима зависит от упругости кольца и поверхности прилегания кольца к стенке цилиндра (F х А). Чтобы удвоить специфическое усилие прижима, имеются две возможности: либо удваивают упругость кольца, либо делят пополам поверхность прилегания кольца в цилиндре. На рисунке видно, что результирующая сила (специфическое усилие прижима = сила х площадь), которая действует на стенку цилиндра, постоянно одна и та же, хотя упругость кольца удвоена или, соответственно, поделена пополам.

У более новых двигателей - тенденция к меньшей высоте кольца, так как нужно понизить внутреннее трение в двигателе. Однако, это можно осуществить только в том случае, если уменьшить эффективную поверхность соприкосновения кольца со стенкой цилиндра. При уменьшении высоты кольца вполовину, уменьшается также в два раза упругость поршневого кольца и, вместе с тем, трение.

Так как оставшаяся сила действует на более маленькую площадь, специфическое давление прижима на стенку цилиндра (сила х площадь) при половине площади и половине напряжения остаётся таким же, как при двойной площади и двойном напряжении.

Внимание

Одна только упругость кольца не может использоваться для оценки усилия прижима и уплотняющих качеств. Поэтому при сравнении поршневых колец также всегда необходимо обращать внимание на размер рабочей поверхности.

Тепловой зазор

Тепловой зазор - это важная особенность конструкции для обеспечения работы поршневых колец. Это можно сравнить с зазором у впускного и выпускного клапанов. При нагреведеталей из-за естественного теплового расширения происходит их удлинение или увеличение ихдиаметра. В зависимости от разницы между температурой окружающей среды и рабочей температурой необходим больший или меньший зазор, измеренный в холодном состоянии, чтобы обеспечить функционирование при рабочей температуре.

Основным условием для правильного функционирования поршневых колец является возможность свободного вращения колец в канавках. Если бы поршневые кольца застревали в канавках, то они не могли бы ни уплотнять, ни отводить тепло. Тепловой зазор, который должен существовать ещё также и при рабочей температуре, гарантирует, что объём поршневого кольца, благодаря его тепловому расширению, всегда будет меньше, чем объём цилиндра. Если бы тепловой зазор из-за теплового расширения полностью исчез, то стыковые концы поршневого кольца были бы прижаты друг к другу. При ещё большем давлении поршневое кольцо должно даже деформироваться, чтобы компенсировать изменение длины,причиной которого является нагрев. Так как раздвижение поршневого кольца из-за теплового расширения в радиальном направлении невозможно, изменение длины может компенсироваться только в осевом направлении. На рисунке 2 показано, как деформируется кольцо, если становится слишком тесно во внутреннем диаметре цилиндра.

Рис. 1

Следующие вычисления показывают на примере поршневого кольца с диаметром в 100 мм, как изменяется длина окружности кольца при рабочей температуре.

Пример:

диаметр цилиндра d 100 мм

температура окружающей среды t_t 20°С

рабочая температура t₂ 200°С

коэффициент упругости чугуна а 0,000010

длина окружности поршневого кольца

U = d х п

U = 100 х 3,14 = 314 мм U = 1₂

изменение длины поршневого кольца при рабочей температуре

Д1 = 1₁ х а х Дt Д1 = 1₁ х а х (t₂ - t₁)

Д1 = 314 х 0,000010 х 180 = 0,57 мм

Чтобы функция была правильной, для этого примера нужен тепловой зазор минимум 0,6 мм. Расширяются, однако, не только поршень и поршневые кольца, но и внутренний диаметр цилиндра становится больше из-за нагрева при рабочей температуре. По этой причине тепловой зазор снова может быть несколько меньше. Внутренний диаметр цилиндра расширяется при воздействии тепла всё-таки далеко не так сильно, как поршневое кольцо. С одной стороны, структура блока цилиндров жёстче чем структура поршня, с другой стороны, поверхность цилиндра не становится такой горячей как поршень с поршневыми кольцами.

К тому же увеличение диаметра цилиндра, благодаря тепловому расширению по всей его рабочей поверхности не одинаково. Внутренний диаметр цилиндра под влиянием тепла от сгорания в верхней части будет сильнее расширяться, чем в нижней части. Из-за неравномерного теплового расширения внутреннего диаметра цилиндра происходит отклонение от цилиндрической формы, которая принимает лёгкую форму воронки (рис. 3).

Уплотнительная поверхность поршневого кольца

Поршневые кольца уплотняют не только на рабочей, но и на боковой поверхности. Уплотнение на рабочей поверхности отвечает за уплотнение между кольцом и стенкой цилиндра; нижняя боковая поверхность канавки - за уплотнение обратной стороны кольца. Поэтому необходим хороший контакт не только кольца со стенкой цилиндра, но и с нижней боковой поверхностью кольцевой канавки поршня. Если этого контакта нет, то масло или отработавшие газы могут пройти мимо обратной стороны кольца.

С помощью рисунков можно очень легко представить, что из-за износа (грязи и длительной эксплуатации) уплотнение обратной стороны кольца больше не гарантируется, и что увеличивается передача газа и масла по кольцевой канавке. Поэтому оснащать изношенные кольцевые пазы новыми кольцами безнадёжная затея. Неровности боковой поверхности канавки мешают уплотнению кольца, а расширенная в высоту канавка допускает больше свободы движения для него. Так как кольцо из-за слишком большого зазора по высоте неправильно лежит в канавке, кольцо гораздо легче отделяется от боковой поверхности канавки, откачивается масло (рис. 2 и 3), кольцо вибрирует и ухудшается герметизация. Кроме того, рабочая поверхность кольца становится чрезмерно выпуклой. Это является причиной возникновения слишком толстой масляной плёнки и повышенного расхода масла.

Рис. 1

Дросселирующая щель и просачивание газов из камеры сгорания в картер двигателя

Так как с помощью используемых в моторостроении поршневых колец невозможно достичь в конструкции 100%-ной герметизации от газов, то происходит утечка газов, так называемых Blow-by-газов (газов, проникших в картер двигателя из камеры сгорания). Отработавшие газы попадают через самые маленькие зазоры в поршне и поршневых кольцах в кривошипную камеру. При этом количество просачивающегося газа определяется величиной дросселирующего окна. Она результируется из теплового и рабочего зазоров поршня. В действительности дросселирующее окно по сравнению с представленным на графике - микроскопически маленькое. Как правило, для расчёта максимального прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя берут примерно 1 % всасываемой воздушной массы. В зависимости от положения поршневого кольца при эксплуатации производится больше или меньше Blow-by-газов. Если в кольцевых канавках стыковые зазоры первого и второго компрессионных поршневых колец конгруэнтны, то из камеры сгорания в картер двигателя просачивается больше газов. При постоянной эксплуатации это происходит периодически, так как кольца вращаются в канавках со скоростью в несколько оборотов в минуту. Если стыковые зазоры лежат точно напротив друг друга, просачивающийся газ имеет, конечно, ещё один дополнительный путь через уплотняющий лабиринт, так что утечка газа сокращается. Газ, проникший в кривошипную камеру из камеры сгорания, направляется через систему вентиляции картера назад в такт впуска и сжигается. Причиной для этого являются вредные для здоровья качества газов. Благодаря повторному сжиганию в двигателе они обезвреживаются. Кроме того, вентиляция кривошипной камеры необходима, так как избыточное давление в ней привело бы к повышенному выделению масла на радиальныхуплотнительных кольцах для вала.

Если просачивание газов из камеры сгорания в картер двигателя усилено, это указывает либо на значительный износ поршневых колец по прошествии длительного срока эксплуатации, либо днище поршня обнаруживаетужетрещины, позволяющие попадать отработавшим газам в кривошипную камеру. Но также и неправильные геометрическиехарактеристики цилиндра ведут к усиленному просачиванию газов из камеры сгорания в картер двигателя. У стационарных двигателей или двигателей испытательного стенда просачивание газов из камеры сгорания в картер двигателя постоянно измеряется, контролируется, а также используется в качестве предупредительного индикатора для возникающих повреждений двигателя. Если измеренное количество газа, просачившегося из камеры сгорания в картер двигателя, превосходит максимально допустимую величину, двигатель автоматически прекращает работу. Благодаря этому можно избежать серьёзных и дорогостоящих повреждений двигателя.

Зазор кольца по высоте

Зазор кольца по высоте (рис. 1) не является результатом износа в кольцевой канавке. Зазор по высоте - это важная функциональная величина, для того, чтобы обеспечить правильное функционирование поршневых колец. Зазор кольца по высоте гарантирует, что кольца могут свободно двигаться в кольцевых канавках .

Он должен быть по величине таким, чтобы кольцо при рабочей температуре не заедало и чтобы достаточное давление сгорания могло проникнуть в канавку и распределиться за кольцом .

Однако, зазор кольца по высоте не может быть в обратном смысле слишком большим, так как кольцо вследствие этого немного отклоняется от оси. В результате у кольца появляется склонность к вибрации , а также к повышенному скручиванию колец. Из-за этого поршневые кольца изнашиваются (чрезмерно сильная выпуклость рабочей поверхности) и появляется повышенный расход масла .

Рис. 1

Скручивание колец

Внутренние углы или внутренние фаски у поршневых колец вызывают в натянутом (установленном) состоянии их скручивание. В демонтированном, ненатянутом состоянии скручивание не происходит (рис. 1), и кольцо ровно лежит в кольцевой канавке. Если кольцо установлено, т.е. натянуто, оно отклоняется к более слабой стороне, туда, где из-за внутренней фаски или внутреннего угла отсутствует материал. Кольцо скручивается. В зависимости от положения фаски или угла на нижней или верхней кромке говорят о положительно или отрицательно скрученном поршневом кольце (рис. 3 и 4).

Скручивание кольца в условиях эксплуатации

У положительно и отрицательно скрученных колец скручивание эффективно, если на нихнедействуетникакоедавлениесгорания (рис. 5). Кактолькодавление сгорания начинает действовать в кольцевой канавке, поршневое кольцо прижимается к её нижней боковой поверхности, что ведёт за собой улучшенный контроль расхода масла (рис. 6).

Положительно скрученные цилиндрические и конические компрессионные поршневые кольца обладают в принципе хорошими маслосъёмными свойствами. При возникающем трении на стенке цилиндра при движении поршня вниз кольцо может, тем не менее, немного отделиться от нижней боковой поверхности канавки, так что масло всё же попадает в зазор и расходуется.

Отрицательно скрученное кольцо уплотняет в нижней боковой поверхности снаружи и в верхней боковой поверхности внутри. Вследствие этого проход в канавку маслу преграждён. Поэтому с помощью отрицательно скрученных колец можно оказывать положительное влияние на расход масла, особенно в режиме частичной нагрузки и при пониженном давлении в камере сгорания (режим принудительного холостого хода). У отрицательно скрученных конических компрессионных поршневых колец угол рабочей поверхности, составляющий примерно 2°, немного больше чем у обычных конических компрессионных поршневых колец. Это необходимо, так как из-за отрицательного скручивания угол частично исчезает.

Способность поршневого кольца прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру

Под способностью поршневого кольца прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру понимаютто, как хорошо прилегает кольцо к форме стенки цилиндра, чтобы достичь хорошей герметизации. Эта способность поршневого кольца зависитотэластичности кольца и, соответственно, кольцевой детали (маслосъёмные поршневые кольца, состоящие из двух частей) или стальных пластинок (маслосъёмные поршневые кольца, состоящие из нескольких частей), а также и от давления прижима кольца / кольцевой детали к стенке цилиндра. При этом способность поршневого кольца прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру тем лучше, чем эластичнее кольцо / кольцевая деталь и чем больше давление прижима. Большая толщина и большое поперечное сечение кольца приводят к большой жёсткости и вызывают по причине более высокого веса также большие силы инерции. Поэтому по способности прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру такие кольца уступают кольцам меньшей ширины и с меньшим поперечным сечением и, вместе с тем, с меньшими силами инерции.

Очень хорошей способностью прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру обладают маслосъёмные поршневые кольца, состоящие из нескольких частей, так как они имеют очень гибкие кольцевые детали или стальные пластинки без того, однако, чтобы одновременно быть упругими,

Как уже описано этой брошюре, усилие прижима у маслосъёмных поршневых колец, состоящих из нескольких частей, появляется от пружины-расширителя. Кольцевая деталь или также стальные пластинки очень гибки и хорошо подгоняются.

Хорошая способность прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру важна особенно тогда, когда по причине отклонения от формы появляются отклонения от круглости и неровности поверхности цилиндра. Они происходят из-за перекосов (термических и механических), а также из-за ошибок при обработке и монтаже. Смотри также главу 2.3.5 Геометрические характеристики цилиндра и круглость,

Движение поршневых колец

Вращение кольца

Чтобы иметь возможность отлично приработаться и уплотнять, поршневые кольца должны вращаться в кольцевых канавках. Вращение кольца возникает как из-за структуры хонингования (перекрёстная сетка шлифовочных штрихов), так и из-за перекоса поршня в его верхней и нижней мёртвых точках. При меньшихуглаххонингования кольца вращаются меньше, при большихже частота вращения кольца увеличивается. Кроме того, вращение кольца зависит от частоты вращения двигателя. От 5 до 15 оборотов в мин. - это реалистические значения частоты вращения, и это только для того, чтобы только получить представление об объёме вращения кольца. У двухтактных ДВС кольца защищены от перекручивания. Вследствие этого нет перекручивания колец и исключается попадание стыковых концов в газовые каналы при разжиме колец. Двухтактные ДВС находят в основном применение в двухколёсных транспортных средствах, садово-огородном инвентаре и им подобных. При этом нужно примириться и с возникающим из-за предотвращённого вращения кольца их неравномерным износом, возможным нагарообразованием в кольцевых канавках, а также с ограниченной продолжительностью срока действия. Помимо того, вид применения с самого начала предполагает меньший срок службы двигателя. К пробегу автомобилей с нормальным четырёхтактным ДВС, которые передвигаются по дороге, предъявляются гораздо более высокие требования.

Перекручивание стыковых концов кольца при монтаже на 120° по отношению друг к другу служит лишь для лучшего запуска нового двигателя. Позднее, уже в режиме работы возможно каждое мыслимое положение поршневых колец в пределах кольцевой канавки,если вращению ничего не препятствует с точки зрения конструкции (двухтактные ДВС).

Вращение вокруг оси

В идеальном случае кольца лежат на нижней боковой поверхности канавки. Это важно для механизма герметизации, так как кольца уплотняют не только на рабочих, но и на нижних боковых поверхностях. Нижняя боковая поверхность канавки уплотняет кольцо от газа или просачивания масла на обратную сторону кольца. Рабочая поверхность поршневого кольца уплотняет переднюю часть, прилегающую к стенке цилиндра (смотри также главу 1.6.6 Уплотнительная поверхность поршневого кольца).

Из-за движения поршня вверх и вниз и из-за изменения направления на кольца также оказывают действие центробежные силы, которые позволяют кольцам подниматься над нижней боковой поверхностью канавки. Масляная плёнка в канавке смягчает вызванное центробежными силами поднятие поршневых колец с ее нижней боковой поверхности. При этом в основном возникают проблемы, если кольцевые канавки из-за износа стали шире и, вследствие этого, появился слишком большой зазор кольца по высоте. Это приводит к тому, что кольцо поднимается с его опорной поверхности в поршне и вибрирует, начиная, прежде всего, со стыковых концов. Происходит потеря уплотняющего эффекта поршневого кольца и увеличивается расход масла. Это случается, прежде всего, при такте впуска, если при движении поршня вниз и при возникающем пониженном давлении в камере сгорания кольца отделяются со дна канавки и масло на обратной стороне кольца всасывается в камеру сгорания. При трёх остальных тактах давление из камеры сгорания прижимает кольца к нижней боковой поверхности,

Радиальное движение

Собственно, не кольца передвигаются в радиальном направлении туда-сюда, а поршень благодаря своему реверсивному движению в пределах внутреннего диаметра цилиндра соприкасается то с одной, то с другой стенкой цилиндра. Это происходит как в верхней, так и в нижней мёртвых точках поршня. Вследствие этого появляется радиальное движение кольца в пределах кольцевой канавки. Это ведёт не только к истиранию образующегося слоя масляного нагара (особенно у поршневых колец с поперечным сечением в форме трапеции), но и и в сочетании с перекрёстным шлифованием к вращению кольца.

Скручивание колец

Благодаря силе инерции,скручиванию колец и зазору по высоте, кольца совер шаюттакое движение, как изображено на рисунке. Как уже описано в главе 1.5.6 Выпуклая форма рабочей поверхности, поршневые кольца со временем становятся выпуклыми, если они уже с самого начала не были вы пуклыми.

axela-mazda.ru

Смотрите также

• 
  Краш тест нового ниссан кашкай
• 
  Как гаишники метят права
• 
  Правка алюминиевых дисков
• 
  1 московский автоцентр
• 
  Как пользоваться круиз контролем
• 
  Как настроить динамики
• 
  При повороте руля слышен свист
• 
  Зимняя резина рекомендации
• 
  Причина сизого дыма из выхлопной трубы
• 
  Термостойкая шпаклевка по металлу
• 
  Размер смотровой ямы в гараже