Кольца поршневые маслосъемные: ТИПЫ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ | Yenmak Engine Parts

ᐉ Кольца поршневые — Что это за элементы системы, и какие их конструктивные особенности

Нормальная работа поршневого мотора невозможна без элементов, которые отвечают за смазку цилиндров. Они также обеспечивают герметичность камеры сгорания. Этими деталями выступают поршневые кольца. Что это за элементы системы, и какие их конструктивные особенности? Ответы на эти вопросы вы найдёте в статье. Надеемся, что прочтение публикации поможет вам корректно подобрать поршневые кольца на трактор и при необходимости заменить их.

Краткое описание

Поршневые кольца – важные функциональные элементы ЦПГ любых двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Основой для их изготовления выступают металлические сплавы. Без этих разъёмных колец:

• увеличился бы расход моторного масла;
• камера сгорания утратила бы герметичность;
• увеличился бы объём отработанных газов.

Для слаженного оптимального функционирования ДВС после процесса сжатия необходимо, чтобы в камере повысилось давление.

Другими словами – важна компрессия. Оптимальные показатели этого параметра для дизельного оборудования составляет 22–32, а для бензинового – 9–12 атмосфер. Достичь нормальной компрессии невозможно, если камера сгорания утратила герметичность. Соответственно, чтобы ДВС эффективно работал, нужны поршневые кольца. Они обеспечивают герметичность только при правильном подборе. Их размер должен строго соответствовать диаметру цилиндра. В таком случае они удерживают газы, не давая им перейти в картер из камеры сгорания. При правильном подборе также снижается сила трения, а вместе с ней – и потери деталей ЦПГ.

Третья функция, с которой справляются поршневые кольца, – компенсация расширения из-за высокой температуры материалов ЦПГ, которые изготовлены из разных сплавов. При использовании этих деталей исключено заклинивание поршней. Они предупреждают коррекцию компрессии при изменении температурного режима и снимают с поверхностей цилиндра излишки масла, которое наслаивается во время работы двигателя.

Однако в последнем случае остаётся тонкая жирная плёнка. Она крайне необходима для нормального функционирования двигателя. Жирная плёнка уменьшает силу трения. Кольца также охлаждают поверхность поршня посредством выведения тепла. Их полезность и необходимость бесспорны. Без них часто невозможна слаженная работа как ЦПГ, так и всего оборудования. В случае их порчи снижается мощность главного движка, агрегаты быстро выходят из строя. Неисправные старые кольца нужно менять, но только на аналогичные качественные детали.

Конструктивные особенности, типы и принципы работы

Существуют маслосъёмные и компрессионные поршневые кольца. Первые называют нижними, вторые – верхними. Они отличаются друг от друга конструктивным строением и применением. Основная функция колец компрессионного типа – обеспечение герметизации в камере. Устанавливают от 1 до 3 таких деталей.

Компрессионный элемент агрегата выступает кольцом разъёмного типа, выполненным из металла, с разрезом, напоминающим замок. В некоторых моделях просматривается выемка для стопора. В замках есть отверстия в несколько микрометров. Именно они выполняют компенсаторную функцию при дестабилизации температур. Основой для изготовления колец, как правило, выступает либо чугун, либо сталь.

Профили компрессионных деталей могут иметь бочкообразную (напоминает дугу) или плоскую форму (с сечением в виде неправильного 4-угольника либо прямоугольника). Существуют также модели с фаской небольшой высоты. В продаже можно найти и «минутные» элементы. С их наружной стороны есть наклон. Его угол равен нескольким десяткам минут дуги, поэтому кольца получили такое название.

Компрессионные детали с плоским профилем целесообразно подбирать для оборудования, в котором создаются экстремальные условия функционирования. Им не страшна работа при завышенных параметрах давления и температурного режима, недостатке смазки. Поверхность этих профилей подвергают специальной обработке:

• хромом;
• фосфатами;
• оловом и т. д.

Эта обработка делает поверхность износостойкой и долговечной. Кольцо, в свою очередь, качественно отводит тепло от поршня, выполняет функцию уплотнения, прилегая к зеркалу цилиндра.

Маслосъёмные или нижние элементы зачастую выпускают со сложным профилем. Они способствуют появлению равномерной масляной плёнки оптимальной толщины, которая защищает цилиндр, и одновременно исключают попадание жирных веществ в камеру сгорания. На одном поршне используют только 1 описанную деталь. В двухтактных системах их нецелесообразно применять, так как масло доливают в бензин. Классические нижние кольца состоят из разъёма и расширителей.

Существуют 2 типа маслосъёмных деталей: цельные и составные. Первые кольца имеют П-образные профили с направленностью по отношению к поршню. У их основания есть либо овальные, либо круглые отверстия. Через них происходит выведение излишков масла. Составные поршневые аналоги представляют собой конструкцию, состоящую из нескольких колец с серединкой в виде распорного элемента. Последний бывает 3 видов:

1. Тангенциальным – устройство, которое одновременно справляется с задачей разжима колец и их присоединения к цилиндру, то есть выполняет функции двух представленных ниже аналогов.
2. Осевым – элемент, совместимый исключительно с составными деталями, выполняет функцию их разъединения.
3. Радиальным – конструкция, прижимающая кольцо к цилиндру.

По факту разъёмные части имеют вид пружин. Они бывают плоскими либо витыми. Максимально допустимое количество пружин в 1 нижнем кольце – 2 единицы. Их размещают над основными частями разъёмных устройств или под ними. Именно благодаря пружинам нижнее кольцо осуществляет оптимальный съём масла в поверхности цилиндра. Излишки жирного вещества поступают сначала в канавку, а затем – в картер двигателя.

Рекомендации по выбору и замене

Почему поршневые кольца изнашиваются? Это объяснимо их функциональным предназначением. Во время эксплуатации наблюдается значительное механическое и температурное воздействие на них. Негативное влияние способствует потере первоначальных свойств и порче. Однако они приходят в негодность постепенно, соответственно, теряя былые возможности.

Если своевременно не осуществить замену, то:

• в камеру сгорания попадёт масло;
• снизится компрессия;
• в картере появятся газы.

Порой агрегат начинает хуже работать по причине закоксовки колец. Это происходит потому, что детали начинают заклинивать из-за наслоения нагара в канавках поршня. Закоксовка влечёт за собой:

• увеличение расхода масла и топлива;
• потерю приёмистости и мощности;
• появления серого либо чёрного выхлопа.

Если появились описанные негативные изменения в работе оборудования, необходимо осуществить комплексную оценку агрегата. То есть осмотреть двигатель и свечи, проанализировать компрессию.

Незамедлительно менять поршневые кольца нужно при:

• значительном снижении компрессии;
• загрязнённости свечей;
• ухудшении работы двигателя.

Как подобрать новые поршневые кольца? Посмотреть на модель двигателя и купить детали нужного каталожного номера. Если проводился капитальный ремонт, понадобится запаска ремонтного размера. Она должна идеально подходить к новым поршням.

Заменой колец должен заниматься специалист либо человеком, который поймёт и будет строго следовать общепринятой инструкции. Начинают работу с разборки двигателя, далее извлекают поршни. После этого можно удалять кольца и очищать канавки. Качественно выполнив описанные работы, устанавливают новые кольца, учитывая метки производителя. При этом проверяют зазоры, чтобы они соответствовали установленным пределам. Замки не должны находиться на одной линии. В противном случае образуется зазор, через который газы будут поступать в камеру сгорания.

Если осуществляется установка поршня с новыми кольцами, применяют специальную оправу. Она обеспечивает плотное прилегание деталей. В любом случае специалисты рекомендуют проводить обкатку двигателя. Во время этого процесса снижают нагрузку на мотор в несколько раз первые 1000 км без повышения оборотов. После обкатки обязательно меняют моторное масло. При правильно проведении описанных работ к оборудованию вернётся первоначальная мощность.

Поршневая группа: поршневые маслосъемные кольца

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. Кольца дренажного типа при­меняются на двигателях ГАЗ, МЗМА, четырехтактных V-образных дизелях, ЯМЗ, В-2 и др. 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 ЯМЗ. 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. Например, в дизеле В-2 таким кольцом является шестое кольцо, расположенное на юбке ниже поршневого пальца. 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). Рассматриваемые составные кольца обладают повышенной эффек­тивностью маслоотвода. Обычно на поршень устанавливают по одно­му такому кольцу, как, например, в ЗИЛ-130 и других двигателях. 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. По три таких проточки сечением 0,3 X 0,3 сделаны, например, на втором и третьем компрессионных кольцах дизеля ЯМЗ-236. 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.     Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г. Newer news items: Older news items:

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

1. Верхняя плоская пластина
2. Осевой расширитель
3. Радиальный расширитель
4. 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.

Унифицированные запчасти : Поршневые и маслосъемные кольца

Обозначение поршневого кольца				Применяемость (марка компрессора)	Номер детали
Тип	a) мм	b) мм	c) мм
С	22	4	2,5	402ВП-4/400, 402ГП-4/400	502П13/2-2.5
У	24	2	1,6		105-77
У	25	2	2,6	К2-150, АК2-150, ЭКС-2, АКР-2, КРМ1-КРМ8	К2.03.21.05
У	28	3	1,5
У	28	3	2,0
С	28	4	2,5	402ВП-4/220, 402ВП-4/400	102П22/3-2.4
У	30	2	1,75	ВШВ-3/100, АВШ-3,7/200
У	32	2	1,75	КВД, КВД-В, КВД-Г, КВД-ГА2, КВД-М, ГК-0,17/45
С	34	4	2,5	402ВП-4/400, 402ГП-4/400, 2ВМ4-8/401	202П22/4-2.3
У	40	2,5	1,9
У	40	2,5	2,3	202ВП-4/150, 2ВМ2,5-5/221, ФВ2А, ФУ4А, ФАК-1,1Е	Н40-141-63
У	40	3	2,5
У	42	2,5	1,7	302ВП-4/150, 302ГП-4/150	Н42-141-63
У	42	4	1,7	2ГМ4-1,3/12-250
У	45	2,5	1,7	305ВП-12/120, РК-30, КРС-30, 305ВП-12/220, 205ВП-12/220, АВШ-3,7/200	5П22/5-2.5
У	48	4	2,0	402ВП-4/220, 402ВП-4/400	102П16/5-2.4
У	50	2	2,0
У	50	3	2,5
У	50	4	2,5	АВШ-1,5/45, 2ВМ4-8/401	389.101.000-02
У	52	2	2,3
У	52	3	2,5
У	52	3	2,7
У	55	2,5	2,0
У	55	2,5	2,25
У	55	3	2,0
У	55	3,5	2,5
У	55	4	2,5	7ВП-2/250, 7ВП-20/220
У	55	4	3,0
У	58	2,5	2,0
У	58	2,5	2,5	УВЖС-250, 2УП
У	58	4	2,3	2ГМ4-1,3/12-250
У	60	2	2,2
У	60	2,5	2,7	ГК-0,17/45
У	60	4,5	2,5	ВК-25, ВК-25Э1, ВК-25Д1, ВК-25ЭД1, ВК-25ЭЛ, ВК-25ЭВ	04-21
У	60,4	2,5	2,7
У	62	4	2,5	2ВУ1,5-2,5/26М1, ДВУ-6/220
У	65	3	2,5
У	65	3	3,0
У	65	4	2,8	СД-9/101	Н.217-68
У	65	4,5	2,5
У	65	4,5	2,6	205ВП-5/70, 305ВП-16/70, 305ГП-16/70, 202ВП-4/150	Н65-141-63
У	67,5	3	2,9	1П10, 1П20, 1ПБ10В, 4ПБ14, 4ПБ20, 4ПБ28, 4ПБ35, ФВ4, ФВ6, 2ФВБС6, 2ФУБС9, 2ФУБС12, 2ФУБС18, 2ФУУБС25
У	68	4	2,5	305ВП-12/120, 305ВП-12/220, 205ВП-12/220, 402ГП-4/400	502П13/2-2.4
У	70	2,5	2,5	ВШ-3/40М, ВШВ-2,3/230, ВШВ-2,3/400, УКС-400П	389.101.000-04
У	70	4	2,5	302ВП-4/150, 302ГП-4/150	Н70-141-63
У	75	2,5	2,75	ВУ-0,6/8
У	75	2,5	3,4
У	75,5	2,5	3,4
У	76	2,2	3,4	П40, ПБ40, П60, ПБ60, П80, ПБ80
У	76	2,5	3,4
У	76,5	2,5	3,4
У	78	3	3,2	СО-7А, СО-7Б
У	78	5	3
У	80	2,5	3,2	ПКС-1,75, ПКС-3,5А, ПКС-5,25, ПКСД-5,25Д
У	80	3	3,2
У	80	3	3,5
У	80	4	4,0	2ВМ2,5-5/221
У	80,5	2,5	3,5
У	81	2,5	3,5
У	81,88	2,4	4,1	АУ 45, АУУ 90, АВ 22, СО62
У	82	2,5	3,3
У	82	3,5	3,4
У	82,5	2,5	4,5
У	83,66	4	4,6
У	85	3	3,25	КВД, КВД-В, КВД-Г, КВД-ГА2, КВД-М	28.477-049
У	85	3	3,7
У	85	4	3,2
У	85	5	3,25	202ВП-6/35, 2ВМ4-12/65, 7ВП-2/250, 7ВП-20/220	2П17/9-1.4
У	90	2,5	3,7
У	90	3	3,25	402ВП-4/220, 402ВП-4/400, 402ГП-4/400, 202ГПД-9	Н90-141-63
У	90	3,75	2,8
У	92	2,5	3,9
У	95	3	3,4	2ГП-6/30, 302ГП-6/30, ДВУ-6/220	2П19/10-1.3
У	100	3	3,5	ВУ-1,5/7, ПП-1,5, АВШ-1,5/45, КРС-30, ГК-0,17/45	389.101.000-09
У	100	4	3,5	2ГМ4-1,3/2-250, 2ВМ4-8/401
У	100	5	4,0	305ВП-16/70, 205ВП-16/70, 205ГП-16/70, 305ГП-16/70
У	101,6	3	4,2	ФУ40Р, ФУУ80Р, ФУ40РЭ, ФУУ80РЭ, ФВ20
У	101,6	3	4,6
У	101,6	4,75	4,2
У	101,6	6	4,6
У	105	3	4,25
У	105	3	4,5
У	110	3	4,0	2ВУ1-2,5/13, УВЖС-250, 2УП	43.42.21.010.05.004
У	110	3	4,4	К2-150, АК2-150, ЭК2-150, ПК2-150, ЭПК2-150	К2.03.21.04
У	110	3	4,5	ПК-35
У	110	3	4,9А
У	110	3	4,9Х
У	110	5	4,0
У	110,1	3,5	4,65
У	112	3	3,25
У	115	3	4,8	ВЕ-6/13М1, П110, П165, П220
У	115	4	3,5	ЭКП-70/25М, ЭКП-210/25, ЭКП-280/25	КП03.00.03
У	115	4	4,0	2ВМ2,5-5/221, СД-9/101, ЗИФ
У	120	3,5	4,25	ВУ-3/8, КУ-3, ВШ-3/40, ВУ-0,6/8, РК-30, 305ВП-12/220, 205ВП-12/220, 305ВП-12/120	389.101.000-11
У	120	4	4,25
У	125	3	5,2
У	125	3,5	4,5
У	125	4	4,5	4ВУ1-5/9, К-5, К-5А, К-5М,КСЭ-5, ПКС-5, ЭК-16	04-34
У	125	4	5,0	НФ-411, НФ-611, НФ-811
У	125	6	4,0	402ВП-4/220, 402ГП-4/400, 202ГП-6/18, 202ВП-6/18	Н125-141-63
У	125	6	5,2
У	128	4	4,4	К2-150, АК2-150, ЭК2-150, ПК2-150, КРМ1-КРМ8	К2.03.21.02
У	130	4	4,5	ЭКП-70/25М, ЭКП-210/25, ЭКП-280/25	КП03.00.02
У	130	6	5,5
У	140	3,5	5,0	ДК-9М, ЭК-9М, К-9М, КС-9, ПКС-1,75, ПКС-3,5, ПКС-5,25, 2ВМ4-12/65	25-105
У	140	4	5,0
У	140	6	4,5	ВК-25, ВК-25Э, ВК-25Д1	04-20
У	140	6	5,0	205ГП-20/35, 305ГП-20/35, 205ВП-20/35, 305ВП-20/35, ПК-10
У	145	6	5,5	205ВП-16/70, 305ВП-16/70, 205ГП-16/70, 305ГП-16/70
У	150	4	5,0	АК110, АВ100, АУ200, АУУ400, 202ВП-4/150, 2ВМ4-8/401, 2ВМ4-9,6/161, 205ГП-20/30, 7ВП-20/220
У	150	4,5	5,0
У	150,2	2,37	5,2
У	155	3	6,0
У	155	6	5,0
У	155	8	5,0
У	160	4	5,5	402ВП-4/220, ВУ-1,5/7, ВУ-3/4, 2ВУ1,5-2,5/26, ПП-1,5, АВШ-1,5/45, АВШ-2,3/230, 302ВП-4/150, 302ГП-4/150, ДВУ-6/220, УВЖС-250, 2УП	Н160-141-63389.101.000-17
У	160	6,0	5,0
У	165	4,0	5,5	202ВП-6/35, 2ГМ4-1,3/12-250, 2ВМ4-8/401, АВШ-3,7/200	2П17/9-1.2
У	190	5	6,5	2ВП-10/8, 302ВП-10/8, 302ГП-10/8, 2ГП-6/30, 302ГП-6/30, ФУ175, БАУ200, ФУУ350, ПК-35
У	190	5	6,75
У	190	7,0	7,0
У	198	8,0	7,5
У	200	5,0	7,0	2ВУ1-2,5/13, ДАУ80, ДАУ80М, ДАУ80/2М, АУ300	43.42.21.010.04.004
У	200	7,0	7,0	2ВМ2,5-5/221, СД-9/101, ЗИФ
У	210	6,0	6,0	4ВУ1-5/9, К-5, К-5М, КСЭ-5, ПКС-5, ЭК-16, ДВУ-6/220	04-31
У	210	6,0	6,5	205ВП-20/18, 305ГП-20/18, 505ВП-20/18, 505ГП-20/18	5П21-1.2
У	210	8,0	8,0
У	215	6,0	7,0	305ВП-12/220, 402ГП-4/400, 402ВП-4/220, 305ВП-12/120
У	220	5,0	8,4
У	220	6,0	7,5	ВШ-3/40, ВУ-3/8, КУ-3, ВУ-3/8В, ВУ-6/4, 202ГПД-22	389.101.000-22
У	220	8,0	7,0
У	230	3,0	8,0
У	230	6,0	8,0	103ВП-20/8, ВП-20/8, ВП-20/9, ВП3-20/9
У	240	6,0	8,0	ДК-9М, ЭК-9М, К-9М, ПК-10, КС-9	25-103
У	250	3,0	8,0
У	250	4,0	8,5
У	250	6,0	8,5
У	250	7,0	8,0	202ВП-6/18, 202ВП-6/35, 302ВП-6/18, 302ГП-6/18, 302ГП-6/30, 2ВМ4-24/9, 2ВМ4-12/65, 2ВМ4-9/161	2П25-1.2
У	250	9,0	8,0

Ремонт двигателя. Кольцевая дорожка

При ремонте и модернизации двигателя возникает вопрос, какие поршневые кольца установить. Чтобы не ошибиться, нужно хотя бы в общих чертах представлять себе условия работы колец и требования, которые к ним предъявляются

Алексей Березин

При ремонте и модернизации двигателя возникает вопрос, какие поршневые кольца установить. Чтобы не ошибиться, нужно хотя бы в общих чертах представлять себе условия работы колец и требования, которые к ним предъявляются.

Поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные. Первые уплотняют камеру сгорания и передают теплоту от поршня в блок (гильзу цилиндра). Вторые препятствуют попаданию масла в камеру сгорания.

Уплотнение компрессионными кольцами происходит за счет прижатия кольца к цилиндру силами упругости материала кольца и давления газов, проникающих из камеры сгорания в заколечное пространство через зазоры. При частичных нагрузках давление в камере сгорания уменьшается, и основное значение в уплотнении приобретают упругие свойства материала и форма кольца. Высокая температура, разумеется, снижает его упругость.

Надежность уплотнения зависит и от формы цилиндра (овальность, корсетность), препятствующей плотному прилеганию кольца к цилиндру. Кроме того, неровности сопрягаемых поверхностей, износ цилиндра в зоне остановки колец, износ поршневых канавок и соответствующих поверхностей колец вызывают их вибрацию в осевом и радиальном направлениях, что приводит к усталостному разрушению колец.

На первое поршневое кольцо приходятся самые большие нагрузки. Оно работает при температуре 180 — 210 °C, и поскольку масляный слой в зоне остановки поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) практически отсутствует, в поверхностных слоях кольца, контактирующих с цилиндром, температура существенно выше — из-за трения. Увеличение теплового зазора между поршнем и цилиндром при износе вызывает качание поршня при перекладках в верхней и нижней (НМТ) мертвых точках, что придает боковой поверхности кольца бочкообразную форму. Это помогает его всплытию на масляном слое в средней части цилиндра.

Второе кольцо работает в более благоприятных условиях, поскольку температура поршня в его зоне значительно ниже (150 — 170 °C), горячих газов меньше, а масляный слой толще.

Маслосъемное кольцо меньше подвержено тепловым нагрузкам, однако оно должно регулировать подачу масла к компрессионным кольцам так, чтобы его хватало для смазки, но в камеру сгорания проникало как можно меньше.

На долю поршневых колец приходится 40 — 50% всех механических потерь на трение в двигателе, причем на первое компрессионное кольцо — 60%, на второе — 30%, на маслосъемное — 10% затрат энергии на трение колец.

Компрессионные кольца бензиновых двигателей обычно изготавливают из специальных марок чугуна, изредка — из стали (например, кольца диаметром 100 мм для ЗИЛов и УАЗов). Первое компрессионное кольцо, как правило, прямоугольной формы, но в некоторых случаях на внутреннем диаметре делается довольно большая фаска, создающая напряжение изгиба кольца и улучшающая съем масла. Такая конструкция принята на «москвичевских» кольцах, а также на изготовленных фирмой Goetze для «Волг» и УАЗов (и подходящих для ГАЗ-53). При установке зарубежных колец необходимо обращать внимание на их правильное положение — верх определяется по надписи «ТОР».

Наружная рабочая поверхность кольца должна иметь покрытие из хрома, обладающего необходимой твердостью и низким коэффициентом трения. Высокая температура плавления хрома не дает произойти «схватыванию» материалов кольца и цилиндра при отсутствии масла в зоне остановки кольца. Хромовое покрытие должно быть толщиной не менее 0,1 мм (без приборов толщину покрытия можно увидеть на фаске на торце в замке кольца, правда, на отечественных кольцах фаска, как правило, отсутствует или завалена, т.к. делается вручную; за рубежом эта операция выполняется на специальных шлифовальных станках, вследствие чего фаска чистая, хорошая, и видна толщина хрома).

Хром должен иметь матовый цвет, получаемый при соответствующей гальванической обработке. Это так называемый «пористый» хром, который несколько мягче жесткого, блестящего, лучше прирабатывается и удерживает в микропорах масло, отчего снижаются трение и износ покрытия.

В процессе работы покрытие все равно изнашивается, поэтому чем оно толще (в определенных пределах), тем дольше служит. (Здесь возникает вопрос о различных противоизносных, металлоплакирующих и антифрикционных добавках в масло, но это тема другого разговора.) Износ хромового покрытия вызывает повышение трения кольца, ускоренный износ основного металла кольца, снижение компрессии и увеличение расхода масла.

Торцы кольца в замке должны быть ровными и хорошо прилегающими друг к другу при сжатии кольца, фаска — маленькой и аккуратной. При несоблюдении этих требований увеличивается прорыв горячих газов в зоне стыка, вызывающий местный перегрев и повышенный износ кольца. В случае общего перегрева поршня (например, при перегреве двигателя) возможно исчезновение теплового зазора в замке и, как следствие, задиры и поломки кольца и цилиндра.

Остальные поверхности кольца чаще всего бывают фосфатированы. Это противоизносное и антикоррозионное покрытие должно быть глубоким, что определяется по плотному черному цвету, без просветов основного металла.

Возможны и другие виды покрытий рабочей поверхности, например, молибденовые — снижающие трение, термостойкие (молибден выдерживает температуру до 2620 °C), а также металлокерамические и керамические, наносимые в вакууме или газовых средах с помощью плазменных технологий. Такие покрытия в массовом производстве встречаются достаточно редко и только за рубежом.

При замене колец без ремонта блока или гильз применяются кольца без хрома, т. к. он плохо прирабатывается к поверхности с высокой чистотой, образующейся при длительной работе колец. Если хромированные кольца устанавливаются в работавший цилиндр, то при обкатке двигателя применяются специальные масла, обеспечивающие ускоренную приработку в первую очередь поршневых колец.

Второе компрессионное кольцо решает две задачи: уплотнения зазора между поршнем и цилиндром от газов, проникших за первое кольцо; снятия масла, проникшего за маслосъемное кольцо (не полностью, а пропустив его в количестве, необходимом для смазки первого кольца, то есть деталь играет роль и компрессионного, и маслосъемного колец).

Это кольцо работает при более низких температурах и наличии достаточного количества масла на трущейся поверхности, поэтому в бензиновых двигателях, как правило, рабочая поверхность кольца не покрывается хромом — оно целиком фосфатируется или покрывается каким-либо другим противоизносным слоем, например, оловом. Материал кольца практически у всех производителей — специальный чугун.

Для выполнения маслосъемной функции рабочая поверхность кольца имеет проточку с острой кромкой или делается в форме конуса с очень малым углом (так называемое «минутное» кольцо, которое также может иметь проточку на рабочей поверхности или на внутренней — вызывающую искривление кольца и образование на рабочей поверхности острой кромки). Cпецифическая форма кольца требует его правильной установки на поршень. «Минутные» кольца для бензиновых двигателей, более сложные и дорогие, наша промышленность не выпускает. За рубежом делают кольца всех типов.

Сравнивая особенности конструкции второго компрессионного кольца, т.е. способы образования маслосъемной кромки, можно отметить положительный момент у колец с наружной проточкой и «минутных»: у них, по сравнению с кольцами, имеющими проточку на внутренней поверхности, не искажаются плоскости прилегания кольца к сопрягаемым поверхностям канавок поршня. Благодаря этому канавка не деформируется, улучшается теплоотвод от поршня и повышается ресурс цилиндропоршневой группы.

Окончательно конструкцию кольца можно подобрать только опытным путем, проводя ресурсные испытания. Обращаясь к опыту ведущих мировых производителей, можно сказать, что они чаще применяют «минутные» кольца с проточкой или без нее. У нас для «Волг» продаются кольца фирмы Goetze «минутного» типа. Для ВАЗов применяется второе компрессионное кольцо прямоугольной формы с проточкой по рабочей поверхности. При выборе комплекта колец нужно обратить особое внимание на стык и покрытие, как было указано выше.

Перейдем к маслосъемному кольцу. Из всего комплекта колец оно работает в наиболее легких условиях — как по температуре, так и по условиям смазки. Его задача — регулировать количество масла, поступающего к компрессионным кольцам, обеспечивая смазку первого компрессионного кольца, но не допуская при этом излишнего поступления масла в камеру сгорания.

Чаще всего используются два конструктивных исполнения кольца — коробчатого типа и сборной конструкции.

Коробчатое кольцо изготавливают из чугуна. Оно имеет на рабочей поверхности два пояска, снимающих масло с поверхности цилиндра. Пояски бывают различной формы, например, прямоугольные (двигатель типа 412) или трапециевидные с разным направлением уклона.

Для увеличения жесткости кольца, повышающей степень съема масла, внутри устанавливают пружинный расширитель.

Кольцо сборной конструкции состоит из двух стальных колец, которые удерживаются в канавке расширителями различной конструкции. Каждое из колец работает в какой-то степени независимо друг от друга, повышая тем самым маслосъемные свойства этого типа конструкции. Однако при износе хромового покрытия на рабочей кромке происходит резкое увеличение коэффициента трения при контакте стального кольца с чугуном цилиндра в зоне остановки кольца в ВМТ и НМТ, и там появляется ступенька, приводящая к вибрации кольца и прогрессирующему износу кольца и цилиндра, а в зоне ВМТ — еще и компрессионных колец (на этот сложный процесс значительное влияние оказывают свойства масла и его температура).

Коробчатое кольцо такого дефекта не имеет, т. к. изготавливается из чугуна (коэффициент трения пары «чугун-чугун» равен 0,15, а пары «сталь-чугун» — 0,18). При износе хромового покрытия это кольцо меньше изнашивает цилиндр и не создает уступа, как стальное.

Вне зон ВМТ и НМТ, когда увеличивается скорость поршня, происходит всплытие колец на масляной пленке, пропадает контакт колец с поверхностью цилиндра. Износ исчезает, что хорошо видно при осмотре поверхности цилиндра.

Для двигателей, имеющих небольшую наработку (как правило, у машин, находящихся в личном пользовании), конструкция маслосъемного кольца безразлична, здесь решающим фактором является качество хромового покрытия. А вот для двигателей с большой наработкой (у автомобилей, используемых в коммерческих целях) более предпочтительно использование маслосъемных колец коробчатого типа.

Остальные поверхности маслосъемного кольца, как правило, фосфатируются.

General Motors, Volkswagen, Mercedes-Benz, Fiat, BMW, Chrysler, Porsche чаще применяют в двигателях легковых машин коробчатые кольца, Ford и Renault — сборные. В зависимости от задач применяются как коробчатые, так и сборные и другие виды маслосъемных колец.

Для дизелей применяются только коробчатые маслосъемные кольца. В связи с повышенной теплонапряженностью дизельной цилиндропоршневой группы необходимо еще более тщательно контролировать качество используемых деталей. Здесь доверие «левшам» стоит значительно дороже.

После замены колец наступает важный момент — обкатка двигателя. В это время пара трения «кольцо-цилиндр» требует особого внимания, т.к. поверхность кольца, покрытая хромом (особенно хромом низкого качества), усиленно снимает поверхностный слой цилиндра, где при окончательной обработке нанесены риски для создания маслоудерживающей сетки.

В нашей стране и за рубежом давно применяются различные обкаточные масла или добавки в рабочие масла, способствующие ускоренному созданию микрорельефа со сглаженными вершинами (за счет физико-химических реакций в наиболее нагруженных зонах). Конечно, необходимо тщательно соблюдать требования производителей масел и добавок.

Оптимальная поверхность, без выступающих элементов, испытывает меньшие контактные нагрузки. По ней более равномерно распределяется масляная пленка, выдерживающая большие давления, которые возникают во время работы. Таким образом, ускоренная приработка колец и поверхности цилиндра — залог увеличенного ресурса двигателя.

Мы рассмотрели лишь основные моменты работы колец. Многофакторность функционирования системы «поршень-кольца-масло-температура двигателя-тип рабочего процесса» требует анализа работы каждого элемента в различных условиях эксплуатации.

Редакция рекомендует:

---

---

---

---

---

Хочу получать самые интересные статьи

Раскрытие секретов масляных колец

«Проведите по нему ловушку для игры в динглбол, добавьте новый набор колец — и вы готовы к работе».

Не так давно это могло считаться приемлемой практикой для легкового уличного двигателя. Хотя это может быть подходом для производителей двигателей на заднем дворе, двигатели внутреннего сгорания 21-го века достигли точки, когда внимание к деталям может окупаться меньшим внутренним трением, большей мощностью и крутящим моментом, меньшим прорывом воздуха и даже превосходным контролем масла. .

Из всего внимания, уделяемого поршневым кольцам, слишком мало внимания уделяется масляным кольцам. Но в трио поршня с тремя кольцами пакет масляных колец создает большее трение, чем сумма двух других колец вместе взятых. Так что, возможно, нам стоит начать с некоторых технических деталей, которые могут вызвать удивление. Один из подходов к повышению мощности и эффективности любого двигателя заключается в уменьшении трения типичного масляного кольца без ущерба для контроля масла. Давайте начнем с того, что обычно называют стандартными маслосъемными кольцами.

Нет ничего необычного в том, что концы расширителя масляного кольца не соприкасаются при помещении в отверстие. Однако при установке в канавку поршня и установке маслосъемных колец они давят на расширитель и создают необходимое натяжение. По словам Кейта Джонса, отрегулировать концы, загибая их внутрь, мало что можно сделать.

Стандарт — это не так

Для уличных двигателей почти все рекомендации требуют наличия «стандартного» маслосъемного кольца и отказа от использования маслосъемных колец с низким сопротивлением из-за риска попадания слишком большого количества масла в камеру сгорания.
Оказывается, то, что называют «стандартным» масляным кольцом натяжения, далеко не стандартизовано. Мы включили диаграмму, созданную с использованием данных, предоставленных Total Seal, которая предлагает некоторую интересную информацию. Сила, указанная в прилагаемой таблице, выражена в фунт-силах (фунт-сила).

Диаграмма радиального натяжения

Нагрузки, указанные для каждого кольца в этой таблице, представляют собой фактическую радиальную (внешнюю) силу, прилагаемую кольцом. Это не величина трения, создаваемого движением поршня в отверстии.Это важное различие, которое нельзя упускать из виду.

Кольцо в комплекте	Масляное кольцо	Радиальное натяжение (фунт-сила)	Улучшение
Стандартный	3/16 (0,187 дюйма)	20	–
Стандартный	3,0 мм (0,118 дюйма)	11	-9 фунтов = 45%
Ультратонкий	2.0 мм (0,078 дюйма)	8,0	-12 фунтов = 60%

Это не фунт-фут или крутящий момент, а вращательное движение. Фунт-сила — это радиальное или внешнее натяжение на стенку цилиндра, создаваемое масляным кольцом при сжатии в цилиндре. Эти измерения в фунтах-силах были получены с помощью очень сложного (и дорогого — например, 60 000 долларов) инструмента, используемого Total Seal для измерения этой силы. Эти показания в фунтах-силах не представляют трение скольжения, хотя здравый смысл подсказывает, что более высокое радиальное натяжение, безусловно, будет способствовать увеличению трения скольжения.

(слева) Радиальная ширина масляного кольца помогает определить его радиальное натяжение. Здесь мы измеряем маслосъемное кольцо 3,0 мм, которое входит в состав 0,110. (Справа) В этом пакете маслосъемных колец сравнивается стандартное заменяющее 3/16-дюймовое (внизу) масляное кольцо 3/16-дюймового маслосъемного кольца из комплекта 1/16-дюймовых рабочих колец с другим расширителем (посередине) и маслосъемное кольцо 3,0 мм (вверху), используемое в типичном двигателе LS 6,0 л. Два верхних расширителя представляют собой более распространенную конструкцию с гибким отверстием, а нижний называется SSU, который представляет собой более старую конфигурацию, похожую на гибкое отверстие, но повернутую на бок.Speed ​​утверждает, что гибкое вентиляционное отверстие является более эффективной конструкцией.

Типичная комбинация поршневых колец с рабочими характеристиками: верхняя часть 1/16 дюйма, вторая 1/16 дюйма и маслосъемное кольцо 3/16 дюйма. «Стандартный» пакет маслосъемных колец 3/16 дюйма (0,187 дюйма), как указано в таблице, создает значительное радиальное натяжение в 20 фунтов-силы. Что интересно, так это спецификация «стандартной» последней модели 3 мм (0,117 дюйма) маслосъемного кольца. Измерение радиального натяжения Total Seal резко упало с 20 до 11 фунтов-силы — поразительное снижение радиального натяжения на 45 процентов.

Следует подчеркнуть, что оба этих масляных кольца считаются «стандартными» натяжными. Например, кольцо с самым низким радиальным натяжением — кольцо диаметром 3 мм — является стандартным заводским масляным кольцом в двигателях LS последних моделей. Мы узнали, что есть много способов добиться хорошего контроля масла и при этом снизить трение, если правильно подобраны компоненты масляного кольца.

Для уменьшения сопротивления масляного кольца в большинстве методов «низкого натяжения» используется комбинация данного расширителя с более тонким масляным кольцом с радиальной шириной стенки.Более широкое маслосъемное кольцо на этой фотографии взято из маслосъемного кольца 3/16 дюйма, а более узкое кольцо из пакета маслосъемных колец 3,0 мм для двигателя 6,0 л LS. Оба предназначены для использования с отверстием диаметром 4,00 дюйма.

Меньше напряжения, больше контроля Интервью

с Китом Джонсом и Лейк Спидом младшим из Total Seal предлагают технически подкованные взгляды на то, как эти цифры напрямую связаны с уличными двигателями и как опытный и знающий производитель двигателей может создать свой собственный пакет маслосъемных колец.Но прежде чем мы перейдем к этому, давайте рассмотрим некоторые детали конструкции масляного кольца, которые позволят нам разумно создать этот пакет масляных колец.

Почти все существующие маслосъемные кольца изготавливаются с использованием техники трехкомпонентной конструкции. Расширитель — это большая центральная деталь, удерживаемая парой маслосъемных колец. Расширитель можно рассматривать как пружину, которая нагружается при установке в сочетании с верхним и нижним маслосъемными кольцами. Функция масляных колец состоит в том, чтобы соскрести масло со стенок цилиндра и протолкнуть его внутрь к отверстиям для возврата масла или прорезям, прорезанным внутри канавки масляного кольца поршня.

Испытание на трение скольжения

Это некоторые числа, которые мы создали с помощью простой цифровой рыбьей чешуи на малоблочном канале Chevy диаметром 4,155 дюйма, тестируя кольцевую упаковку размером 1/16, 1/16, 3/16 дюйма. Каждое кольцо тестировалось индивидуально, и Кейт Джонс из Total Seal предполагает, что верхнее и второе номера кольца кажутся немного завышенными для приложения, в то время как номера масляных колец ближе к тем, которые они испытывали. По отношению друг к другу числа согласованы, что означает, что масляное кольцо предлагает наибольший потенциал для улучшения с точки зрения снижения общего трения.

Кольцо	Раздвижная Трение
Верх	6-7 фунтов
2 nd	4 — 4,5 фунта
Масло	18-19 фунтов

Думайте о работе масляного кольца из трех частей как о полном контроле масла. За этим следует точная регулировка, обеспечиваемая вторым масляным кольцом. Вообще говоря, 80 процентов работы второго кольца заключается в очистке остальной части масла, не удаленной масляным кольцом.Остальные 20 процентов его работы — помочь герметизировать давление сгорания, которое просочилось за верхнее кольцо.

Первое большое открытие, которое предложила компания Speed, заключается в том, что вертикальная толщина масляного кольца не имеет ничего общего с общим натяжением и сопротивлением кольца. Масляный контроль достигается за счет комбинации длины расширителя и радиальной ширины (если смотреть сверху) масляных направляющих. Скорость говорит о том, что эспандер можно рассматривать как пружину. Если вы поместите расширитель внутрь предназначенного ему цилиндра, концы расширителя могут не соприкасаться.Но когда расширитель зажат между двумя масляными направляющими, направляющие создают нагрузку, очень похожую на добавление прокладки под пружину клапана, чтобы увеличить ее натяжение на клапане.

Слева стрелка указывает на то, что Total Seal называет областью вкладок расширителя. Комбинация площади контакта зоны выступа с радиальной глубиной масляного кольца — вот что создает натяжение масляного кольца. Таким образом, используя различные расширители и маслосъемные кольца с более узкой или широкой радиальной шириной, Total Seal может создать почти точное натяжение масляного кольца для данного применения.Вертикальная толщина масляного контрольного кольца не является переменной, которая регулирует общее натяжение. Масляное кольцо с низким натяжением можно создать с помощью более крупного масляного кольца на 3/16 дюйма так же легко, как и с гораздо более тонким масляным кольцом 2,0 мм (справа).

Рельсы также являются важной частью уравнения. Изменение радиальной ширины масляного кольца изменит нагрузку, создаваемую расширителем. Масляное кольцо с более тонкой радиальной шириной уменьшит нагрузку, создаваемую расширителем. Мы создали диаграмму, на которой измерили радиальную ширину трех различных масляных колец.Обратите внимание на значительное изменение радиальной ширины масляного кольца между направляющими масляного кольца 3/16 дюйма и направляющими 3 мм. Изменение почти на 50 процентов. Сравните эти числа с диаграммой радиального натяжения, и вы увидите прямую корреляцию между радиальной шириной масляных направляющих и уменьшенным натяжением.

Размеры масляного кольца

Мы измерили два небольших блока Chevy и один комплект колец LS из колец, которые были в нашем магазине. Обратите внимание, что указаны две разные радиальной ширины. Первый был для кольцевого пакета 5/64 дюйма, а второй — для кольцевого пакета 1/16 дюйма.Основное изменение размера происходит между наборами колец 1/16 и 3,0 мм.

Масляное кольцо	Масляное кольцо осевое Толщина	Масляное кольцо Радиальная ширина
3/16	0,023	0,150
3/16	0,027	0,144
3,0 мм	0,019	0.103
2,0 ​​мм	0,018	0,085

Превосходя стандарт: еще меньше кольцевого натяжения

Используя эту информацию, компания Speed ​​предположила, что Total Seal может создавать практически любое требуемое натяжение для любого пакета маслосъемных колец. Работая с примером, в котором 3-миллиметровое маслосъемное кольцо обеспечивает радиальное натяжение 10 фунтов силы, аналогичное радиальное натяжение может быть создано с использованием большего 3/16-дюймового кольца путем комбинирования специального расширителя и маслосъемных колец.Спид сказал, что, возможно, половина бизнеса Total Seal занимается производством нестандартных колец, которые не обязательно указаны в каталоге Total Seal.

Speed ​​предлагает, что только в пределах диаметра отверстия 4,030 дюйма для маслосъемного кольца 3/16 дюйма Total Seal предлагает несколько разной радиальной ширины маслосъемных колец, которые можно комбинировать с расширителем заданной длины для создания требуемого общего маслосъемного кольца. напряжение спец. В качестве примера Спид говорит, что Total Seal может создать пакет маслосъемных колец на 10 фунтов (или, так же легко, на 16 фунтов) для поршня маслосъемного кольца 3/16 дюйма, который уменьшит трение и при этом будет контролировать масло в уличном двигателе.

Расширитель масляного кольца действует как пружина. При установке в канавку масляного кольца направляющие прижимают расширитель, и это действие оказывает давление на стенку цилиндра, создавая заданное натяжение, которое используется для соскабливания масла со стенки цилиндра. Важная часть — следить за тем, чтобы концы расширителя не перекрывались при установке колец.

Но это еще не все. Для достижения успеха масляное кольцо «низкого натяжения» следует комбинировать со вторым кольцом типа Napier.Кольцо Napier — это кольцо с коническим скребком, которое включает в себя крючок или углубленную область за конической нижней поверхностью кольца, что увеличивает способность кольца удалять масло со стенок цилиндра. Компания Speed ​​подчеркнула, что комбинация второго кольца Napier со специальным масляным кольцом 3/16 дюйма улучшит контроль масла, а также даст возможность уменьшить трение, что приведет к увеличению мощности по сравнению со «стандартным» масляным кольцом растяжения того же размера. .

Speed ​​далее упомянул, что предполагаемое использование двигателя является важным фактором при создании пакета маслосъемных колец.Двигатель дрэг-рейсинга, который не создает высокую температуру масла, может выиграть от использования другого пакета маслосъемных колец по сравнению с двигателем, который участвует в гонках по автокроссу, где температура масла может подниматься выше 250 градусов по Фаренгейту. Таким образом, комбинации масляных колец должны включать вязкость масла как часть уравнения масляного кольца.

В малоблочном двигателе Chevy Mule 383ci компании

Shavers используется очень тонкий, но с газовыми портами 0,7 мм / 0,7 мм кольцо Napier / 2 мм с низким натяжением, которое является очень маленьким, но прочным. Он обеспечивает отличный контроль масла и минимальный прорыв.Спид также упомянул, что во время испытаний масла пакет нижних натяжных колец уменьшал трение, что не только увеличивало мощность, но и понижало температуру масла.

Двигатель, предназначенный только для дрэг-рейсинга, мог бы обойтись с более низкой вязкостью масла, например, 0w20, в то время как двигателю для автокросса или шоссейных гонок может потребоваться масло с немного более высокой вязкостью, например 10w30 или 10w40. Если в рассматриваемом двигателе будет использоваться масло 20w50 с высокой вязкостью, тогда потребуется масляное кольцо с более высоким натяжением, чтобы более эффективно соскребать более густое масло со стенок цилиндра.

Типичная реакция на все это состоит в том, что уменьшенная нагрузка, оказываемая масляным кольцом, приведет только к плохому контролю масла и увеличению расхода масла. Но это не учитывает тот факт, что исследования GM решили использовать пакет маслосъемных колец 3,0 мм в двигателе LS 6,2 л, который не имеет проблем с контролем масла. Одна из причин такой производительности заключается в том, что этот меньший пакет колец и меньшее натяжение позволяют масляному кольцу более точно следовать деформациям в отверстии, что означает, что больше масла удаляется со стенки цилиндра как маслом, так и вторыми кольцами.

Пакеты с тонкими кольцами больше не являются экзотикой для поршней. Mahle предлагает многие из своих поршней с гораздо более тонкими кольцевыми пакетами, например пакет 1 мм / 1 мм / 2 мм для малоблочных двигателей Chevy. Это поршень Mahle LS с внутренним диаметром 4,125 дюйма.

Обсуждение дешево, доказательство бесценно

Еще одним примером того, как могут работать специальные масляные кольца, является малоблочный двигатель Chevy 383ci, используемый в качестве двигателя мула Shaver Specialties Racing Engines, который выдержал тысячи динамометрических прогонов.В настоящее время он оснащен комплектом из верхней части Total Seal 0,7 мм, секунды Napier 0,7 мм и пакета маслосъемных колец 8 фунтов-силы 2 мм. Мы лично были свидетелями того, как один из этих поршней сам по себе соскользнул вниз по каналу (просто под действием силы тяжести) из-за уменьшенного радиального натяжения, создаваемого кольцевым пакетом.

Хотя это звучит так, как будто двигатель должен быть проблемным, когда дело доходит до контроля масла, оператор динамометрического стенда Шейверса «Dyno Don» МакАскилл сообщает, что у двигателя нет проблем с контролем масла, камеры остаются очень сухими, а прорыв воздуха довольно низкий. .Кроме того, в этом двигателе не применяются какие-либо специальные меры по борьбе с ветром. Другими словами, масляный поддон лишен экранов, поддонов или других устройств управления.

(Слева) Если требуется опорная направляющая для масла, поскольку канавка для маслосъемного кольца входит в отверстие под палец, всегда кладите опорную направляющую так, чтобы небольшая выемка была направлена ​​вниз. Выемка контактирует с поршнем и препятствует перемещению опорной шины. (Справа) При установке масляного кольца сначала обязательно установите расширитель и убедитесь, что концы расширителя не перекрываются.Затем аккуратно установите верхнюю масляную направляющую, а затем нижнюю.

Что касается практического применения всех этих приобретенных знаний в уличных двигателях, давайте остановимся на типичном кольцевом двигателе размером 1/16, 1/16, 3/16 дюйма. Было бы целесообразно использовать пакет маслосъемных колец с более низким натяжением с индивидуальным расширителем, вложенным с более тонкими маслосъемными кольцами радиальной ширины в сочетании со вторым кольцом Напьера. Это значительно снизило бы трение при минимальном расходе масла.

Для высокопроизводительных двигателей соревнований, таких как NHRA Pro Stock или NASCAR, Total Seal также имеет цельное маслосъемное кольцо, которое также является чрезвычайно гибким.

Вооружившись этой новой информацией, вы, возможно, захотите рассмотреть преимущества создания вашего следующего двигателя, уделив больше внимания низкому масленому кольцу. Это могло бы окупиться меньшим трением и чуть большей мощностью.

Маслосъемные кольца с прорезями

— Euroring BV

Маслосъемные кольца с прорезями — Euroring BV

Подробнее Перейти к продукту Подробнее Продукты class = «post-150 тип работы-статус-публикация-пост-миниатюра hentry Categories-products»

разовая работа.php

Наиболее известным применением маслосъемных колец с прорезями является нижнее кольцо из трех типов на поршне двигателя внутреннего сгорания. Поршневое кольцо этого типа обеспечивает одинаковое распределение масла по стенке цилиндра и отвод излишков масла в картер через выемки в кольце. Поршень также имеет каналы, по которым это масло может стекать обратно в картер. Другая часть масла соскабливается через стенку цилиндра. Классический вариант — однопоршневое кольцо с натяжным кольцом или без него.

В настоящее время часто используются трехкомпонентные поршневые кольца, в которых центральное внутреннее кольцо прижимает два более узких поршневых кольца на месте и с натяжением к стенке цилиндра. Мы также называем этот тип кольцами Niflex. Узкие рабочие кольца в этой системе изготовлены из стали и после обработки имеют твердое хромовое или нитридное покрытие.

Используемые материалы включают:
— Пластинчатый чугун и чугун с шаровидным графитом
— Различные марки стали

Стандарты:
— NEN ISO 6627: 2000
— NEN ISO 6625: 1986

Поршневое кольцо Niflex

Специальные поверхностные слои:
— Твердый хром
— Азотирование в ванне и плазме
— Слои PVD
— Слои DLC

Тип E301

Маслосъемное кольцо с прорезями и узкими канавками.

Тип E302

Маслосъемное кольцо с прорезями и широкими канавками.

Тип E303

Маслосъемное кольцо с прорезями, широкими канавками для масла и закругленными прорезями.

Тип E304

Маслосъемное кольцо со шлицами и коническими маслосъемными канавками.

Тип E305

Маслосъемное кольцо с широкими ступенями и прорезями.

Тип E306

Маслосъемное кольцо с двойным скосом.

Тип E307

Маслосъемное кольцо с двойным скосом и канавками.

Тип E308

Маслосъемное кольцо со скошенной кромкой и прорезями.

Тип E309

Маслосъемное кольцо со скосом и расширительной пружиной.

Тип E310

Маслосъемное кольцо с прорезями и смещенной рабочей поверхностью.

Тип E311

Маслосъемное кольцо с двумя прорезями.

Тип E312

Маслосъемное кольцо со смещением и широкой масляной канавкой.

Тип E313

Маслосъемное кольцо с прорезями, широкими канавками для масла и пружиной расширителя.

Маслосъемное кольцо — High Power Media

Если верхнее компрессионное кольцо выполняет наиболее сложную задачу в двигателе, то на другом конце пакета поршневых колец регулировочное кольцо не может быть намного проще.При движении со средней скоростью, приближающейся к 4000 футов в секунду или около того, компонент должен удалить излишки масла из отверстия цилиндра при движении вниз и обеспечить достаточное количество проходов для смазки верхних колец. Затем излишки масла проталкиваются через кольцо и стекают обратно в картер через ряд прорезей или отверстий в поршне.

В отличие от компрессионного кольца / колец, указанных выше, давление газа сгорания мало или отсутствует, чтобы проникнуть в пустоту за кольцом и прижать его к стенке цилиндра, поэтому для этих колец приходится использовать совершенно другой метод поддержания какого-либо вида тюлень.Цельное масляное кольцо, например, с двумя параллельными друг другу внешними площадками, полностью зависит от внутреннего напряжения самого кольца. Эти кольца могут иметь скошенные кромки либо на внешних краях площадок — для увеличения контактного давления, либо скошенные кромки на той части площадки, которая обращена к камере сгорания, что также будет способствовать расходу масла за счет улучшенного соскабливания масла из отверстия. Благодаря прорезям, позволяющим маслу течь обратно через поршень, независимо от конструкции детали, они имеют несколько квадратную форму, и их трудно искривлять и согласовывать с формой канала ствола, который часто бывает далеко не круглым во время срабатывания цилиндра.Кольца этой конструкции очень редко используются сегодня, поскольку их по большей части вытесняют конструкции из двух и трех частей.

В некотором смысле похож на цельное кольцо, двухкомпонентная версия оказывает давление на отверстие цилиндра с помощью винтовой пружины при сжатии. Цилиндрическая и часто изготавливаемая из термообработанной пружинной стали, эта спираль располагается в полукруглой канавке или V-образной форме на задней части кольца и действует равномерно по всей окружности. Это не только помогает точно установить пружину, но и уменьшает ее поперечное сечение, позволяя ей скручиваться и больше соответствовать форме отверстия.Когда-то просверленные отверстия были популярны, но теперь просверленные отверстия взяли верх из-за их более однородной прочности и ровного контура. Эти кольца, изготовленные из высокохромистых азотированных сталей, с различными фасками или более выраженными скошенными краями, чаще всего используются в дизельных двигателях.

В двигателях с высокими рабочими характеристиками, особенно с гильзами цилиндров с более тонкими стенками, популярным решением являются трехкомпонентные маслосъемные кольца. Состоящие из двух тонких стальных колец (направляющих), разделенных расширяющейся прокладкой, которая также прижимает их к стенке цилиндра, эти три системы колец спроектированы так, чтобы быть полностью гибкими и «обнимать» стенку цилиндра как можно ближе.Имея низкую инерцию вокруг своего поперечного сечения, эти отдельные элементы могут также скручиваться и изгибаться в ответ на динамическую форму отверстия, обеспечивая минимальную утечку масла в компрессионные кольца выше и в то же время помогая стабилизировать поршень в отверстии. Эту приспосабливаемость рельсов можно улучшить, увеличив тангенциальную нагрузку или уменьшив ее момент инерции. Однако это не всегда желательно, поскольку более высокие тангенциальные нагрузки увеличивают трение двигателя, а уменьшение сечения может, в свою очередь, вызвать другие проблемы с долговечностью.

В гоночных двигателях, где контроль масла не так важен, трение — враг. Таким образом, компромисс между контролем масла и трением неизбежно уступит место кольцам низкого натяжения и высокому расходу масла.

Некоторые вещи никогда не меняются.

Автор Джон Коксон.

Поршневые кольца

Поршневые кольца предотвращают утечку давления газа из камеры сгорания и сводят к минимуму просачивание масла в камеру сгорания.[Рисунок 1-15] Кольца входят в канавки поршня, но пружинят, чтобы прижаться к стенкам цилиндра; при правильной смазке кольца образуют эффективное газовое уплотнение.

Конструкция поршневого кольца

Большинство поршневых колец изготовлено из высококачественного чугуна. [Рисунок 1-14] После изготовления колец их шлифуют до желаемого поперечного сечения. Затем они разделяются таким образом, чтобы их можно было надеть на внешнюю часть поршня и в кольцевые канавки, обработанные на стенке поршня.Поскольку их цель — герметизировать зазор между поршнем и стенкой цилиндра, они должны прилегать к стенке цилиндра достаточно плотно, чтобы обеспечить газонепроницаемую посадку. Они должны оказывать одинаковое давление во всех точках на стенке цилиндра и должны герметично прилегать к боковым сторонам кольцевых канавок.

Рисунок 1-14. Поршень в сборе и типы поршней.

Серый чугун чаще всего используется для изготовления поршневых колец. В некоторых двигателях поршневые кольца из низкоуглеродистой стали с хромированным покрытием используются в верхней канавке под компрессионное кольцо, поскольку эти кольца могут лучше выдерживать высокие температуры, присутствующие в этой точке.Хромированные кольца необходимо использовать со стальными стенками цилиндров. Никогда не используйте хромированные кольца на хромированных цилиндрах.

Компрессионное кольцо

Назначение компрессионных колец — предотвратить утечку продуктов сгорания через поршень во время работы двигателя. Они помещаются в кольцевые канавки непосредственно под головкой поршня. Количество компрессионных колец, используемых на каждом поршне, определяется типом двигателя и его конструкцией, хотя в большинстве авиационных двигателей используются два компрессионных кольца плюс одно или несколько маслосъемных колец.

Поперечное сечение кольца прямоугольное или клиновидное с конической поверхностью. Коническая поверхность представляет собой узкую опорную кромку к стенке цилиндра, что помогает уменьшить трение и обеспечить лучшее уплотнение.

Маслосъемные кольца

Маслосъемные кольца помещаются в канавки непосредственно под компрессионными кольцами и над отверстиями для поршневых пальцев. На поршень может быть одно или несколько маслосъемных колец; два кольца могут быть установлены в одну и ту же канавку, или они могут быть установлены в разные канавки.Маслосъемные кольца регулируют толщину масляной пленки на стенке цилиндра. Если слишком много масла попадает в камеру сгорания, оно сгорает и оставляет толстый слой нагара на стенках камеры сгорания, головке поршня, свечах зажигания и головках клапанов. Этот углерод может вызвать заедание клапанов и поршневых колец, если он попадет в кольцевые канавки или направляющие клапана. Кроме того, уголь может вызвать пропуски зажигания в свече, а также детонацию, преждевременное зажигание или чрезмерный расход масла. Чтобы излишки масла могли вернуться в картер, просверливаются отверстия в нижней части канавок под поршневые кольца, регулирующие подачу масла, или в площадках рядом с этими канавками.

Маслосъемное кольцо

Маслосъемное кольцо обычно имеет скошенную поверхность и устанавливается в канавку в нижней части юбки поршня. Кольцо устанавливается так, чтобы скребок находился в стороне от головки поршня или в обратном положении, в зависимости от положения цилиндра и серии двигателя. В обратном положении скребковое кольцо удерживает излишки масла над кольцом при ходе поршня вверх, и это масло возвращается в картер с помощью маслосъемных колец при ходе вниз.

Летный механик рекомендует

Как на самом деле работают поршневые кольца двигателя

Как на самом деле работают поршневые кольца двигателя — причины их выхода из строя

В повседневных транспортных средствах поршневые кольца двигателя выполняют самую важную работу по герметизации камеры сгорания.

Итак, одним из самых известных материалов, используемых при производстве поршневых колец двигателя, является чугун.

Это потому, что он содержит графит, который сам действует как смазка, между кольцами и цилиндром.

Поршневые кольца некоторых двигателей даже имеют сплавы и покрытия для повышения функциональности для конкретных применений.

Большинство поршневых колец двигателей, используемых в настоящее время, включают три различных типа колец: компрессионное кольцо, грязесъемное кольцо и маслосъемное кольцо.

Как на самом деле работают поршневые кольца двигателя — что вызывает их выход из строя

Срок службы поршневых колец двигателя полностью зависит от:

• Кольцо поршневое типа
• Размер двигателя
• А условия эксплуатации

Как на самом деле работает поршневое кольцо двигателя:

Держатели Top Grove, компрессионное кольцо

Основная функция заключается в герметизации любых утечек внутри камеры сгорания во время процесса сгорания.Сжатые газы проходят через зазор; между стенкой цилиндра и поршнем и в канавку поршневого кольца.

Компрессионное кольцо

В процессе сгорания действует сила газов высокого давления; прижимает поршневое кольцо к стенке цилиндра. Это давление, толкающее поршневое кольцо, пропорционально давлению газов сгорания.

The Second Grove Holds, Стеклоочистительное кольцо (иногда называемое скребковым кольцом)

Они имеют коническую поверхность и используются для дополнительного уплотнения камеры сгорания.Как следует из названия, они помогают очистить стенку цилиндра; от любого излишка масла и примесей. Итак, если газы могли проходить через компрессионное кольцо; эти газы будут заблокированы стеклоочистителем.

Трюмы Третьей рощи, Масляные кольца

Основная функция масляного кольца — соскребать излишки масла со стенок цилиндра. В результате большая часть протертого масла попадает в картер, обратно в масляный поддон.

Масляные кольца

Эти масляные кольца поставляются с пружиной, установленной сзади, чтобы обеспечить дополнительный толчок для очистки цилиндра.

У колец есть четыре основных задания:

Уплотнение сжатия двигателя

Поршневые кольца поддерживают сжатие между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца уплотняют цилиндр; так что газы сгорания не просачиваются между поршнем и цилиндром. При утечке продуктов сгорания двигатель не может выдавать достаточную мощность, что увеличивает расход топлива.

Контроль пленки смазочного масла

Поршневые кольца обычно образуют необходимую масляную пленку для предотвращения истирания.Но этого достаточно, чтобы они двигались плавно, с небольшим трением между металлом и металлом. Наконец, поршневые кольца автоматически регулируют количество масла, необходимое для правильной работы.

Надлежащая теплопередача

Следовательно, поршневые кольца передают тепло от днища поршня к цилиндру.

Правильная передача тепла

Итак, если тепло будет накапливаться внутри поршня, двигатель может выйти из строя. По этой причине необходимо высвободить накопление тепла.

Опора поршня

Поршневые кольца предотвращают удар поршня о стенку цилиндра.Если поршень касается стенок цилиндра, возможно задиры поршня. Поршневые кольца поддерживают поршень во время движения, обеспечивая плавное движение вверх и вниз.

Обрыв кольца

Камера сгорания оказывает огромное давление на поршневые кольца. Если давление сгорания выше обычного, это может повлиять на работу кольца.

Превышение расхода масла Поршневые кольца

Это может быть из-за детонации и звона. В результате негерметичной форсунки или смешивания топлива с грязным воздухом.

Загрязненное топливо или неправильный сорт моторного масла также влияет на работу колец.

Качество моторного масла, плохой процесс сгорания, неправильное распределение топлива, изношенные цилиндры; являются нормальной причиной износа поршневых колец. Залипание колец из-за нагара или шлама, а также поломка или трещина на кольце из-за износа.

Кольца с узкой канавкой

Чем уже кольцо, тем более хрупким оно становится. По мере того, как поршневые кольца становятся более узкими, необходимо увеличивать прочность.По этой причине наращивание производительности с использованием узких колец означает; что вам нужен самый прочный материал. Кольца на стальной основе на 20 процентов прочнее, чем кольца из ковкого чугуна; что делает их идеальным выбором для узких колец. Кольца из ковкого чугуна очень прочные и щадящие.

Мощность — не единственное преимущество узкого стального кольца. Поскольку кольцо настолько узкое, оно снижает трение и лучше прилегает к стенке цилиндра.

Поршневые кольца двигателя с узкой канавкой

Таким образом, двигатель более эффективен и лучше герметизирует.Это означает меньше утечек масла и меньше выбросов. Стальные кольца служат дольше, но они дольше ломаются.

Заключение

Итак, поршневые кольца должны решать целый ряд проблем. Плохой газ (детонация и звон), грязный воздух и топливо, а также загрязненное масло; все сокращают срок службы поршневых колец. Обслуживание фильтров на вашем двигателе и регулярная замена масла; имеют большое значение в том, как долго прослужат кольца. Наконец, как только кольца изнашиваются, становится очевидной их способность герметизировать дымовые газы.

Спасибо!

Анализ отказов поршневых колец | Шоссе и тяжелые запчасти

Вы столкнулись с поломкой поршневого кольца, но не уверены, что могло его вызвать?

Существует несколько проблем, которые могут привести к выходу из строя поршневых колец, поэтому важно правильно диагностировать проблему, чтобы исправить ее.

Этот анализ отказов проведет вас через возможные проблемы, которые могли привести к отказу поршневых колец.

Нужны новые поршни из-за неисправности дизельного двигателя? Наши сертифицированные специалисты ASE могут помочь вам получить нужные детали для вашего двигателя.

Позвоните нам!

Сломанное масляное контрольное кольцо, вызванное ошибкой сборки

Одна из часто встречающихся проблем — ошибка сборки. Это может привести к проблемам с масломерным кольцом.

На следующем рисунке показано сломанное маслосъемное кольцо, расположенное на плоской гранитной поверхности. Обратите внимание на изгиб вверх на сломанной стороне кольца.

Причиной выхода из строя может быть недостаточное сжатие кольца и его повреждение при установке.

Высокое давление в картере, вызванное неправильной установкой колец

Опять же, правильная установка является ключом к успешной эксплуатации поршневых колец.

Неправильно установленные кольца открывают путь горения к картеру, вызывая высокое давление в картере — «прорыв» — и потерю мощности.

Высокий расход масла из-за поломки масляного контрольного кольца

Если у вас возникли проблемы с высоким расходом масла, возможно, сломано масло контрольное кольцо.

На снимке масло контрольного кольца сломано в нескольких местах (желтые стрелки). Наиболее вероятная причина выхода из строя — повреждение кольца при установке.

Сломанное маслосъемное кольцо — не единственное, что может вызвать чрезмерный расход масла. Прочтите наш пост, объясняющий высокий расход масла, чтобы узнать больше.

Отказ кольца из-за абразивного загрязнения

Претензия: Чрезмерный расход масла

Наблюдения: Были исследованы 4 комплекта колец на предмет возможной причины чрезмерного расхода масла.Верхнее компрессионное кольцо и промежуточные кольца исследовали под увеличением. В процессе осмотра были обнаружены заметные вертикальные царапины на гранях колец. Царапины на поверхностях колец вызовут неполное уплотнение силового цилиндра и могут вызвать чрезмерный расход масла.

Возможные причины этого типа состояния:

1. Утечки в системе забора воздуха.
2. Абразивы в моторном масле.
3. Плохая чистота при сборке.

Заводских дефектов в процессе проверки не обнаружено.

В целом, важно, чтобы ваши поршневые кольца работали правильно, чтобы предотвратить другие проблемы в вашем дизельном двигателе.

Дополнительную информацию о проблемах с поршнями см. В нашем справочном руководстве по быстрому заеданию поршней.

Нужен комплект запасных поршней? Позвоните нашим сертифицированным специалистам ASE по телефону по номеру 844-304-7688 или запросите ценовое предложение онлайн!

Сообщение от 19 ноября 2015 г .; Изменено: 10 апреля 2020 г.

Технология поршневых колец

— Последние разработки в области уплотнения цилиндров

Когда я впервые начал работать в журнале HOT ROD более 30 лет назад, почти все американские автомобили отечественного производства использовали толстые 5 / 64-5 / 64-3 / 16- дюймовые поршневые кольца.Верхнее кольцо, обычно из гладкого железа, могло быть или не быть наполненным молибденом. Масляное кольцо неизменно имело стандартное натяжение. В гоночных автомобилях использовались тонкие поршневые кольца размером 1 / 16-1 / 16 дюйма. Если возможно, они могли выбрать верхнее кольцо из молибдена или хрома из ковкого чугуна с масляным кольцом низкого напряжения. Почти все использовали второе кольцо из гладкого железа, хотя некоторые компании также предлагали и второе кольцо из молибдена. Большой спор был о том, осмелился ли обычный уличный водитель устанавливать компрессионные кольца 1/16 и масляные кольца низкого напряжения.

Теперь все изменилось: кольца 1/16 считаются толстыми, и даже в серийных двигателях V-8 используются тонкие кольца метрического размера, такие как пакет колец типичного двигателя GM LS 1,5-1,5-3 мм (примерно 0,059-0,059-0,118). дюйм). Ковкий чугун в настоящее время считается минимальным материалом для серьезных эксплуатационных характеристик, при этом многие гонщики и даже серийные автомобили переходят на сталь в верхней канавке. Вторые кольца стали более привлекательными, и даже маслосъемные кольца со стандартным натяжением стали тоньше и легче. Толчком для этих изменений стали требования производителей оборудования для снижения трения для увеличения расхода топлива и улучшения герметичности для снижения выбросов.Гонщики подхватили новые разработки и бегают с ними, потому что снижение трения и улучшенное уплотнение стоят силы. Более тонкие кольца также позволяют лучше прилегать к стенке цилиндра. Повышенная точность, технология производства поршней и колец, более качественные моторные масла и превосходные методы отделки стенок цилиндров позволяют производителям двигателей переходить на все более тонкие кольца.

Просмотреть все 15 фотографий

Функция кольца Чтобы понять текущие разработки в области колец, сначала необходимо сделать краткий обзор функций поршневых колец.Комплект поршневых колец должен выполнять три функции: предотвращать утечку топливовоздушной смеси из камеры сгорания, предотвращать загрязнение камеры сгорания маслом и передавать тепло от поршня к стенке цилиндра и, в конечном итоге, в рубашку охлаждения. В большинстве случаев это достигается с помощью набора из трех колец, классифицируемых (сверху вниз) как верхнее компрессионное кольцо, второе компрессионное кольцо и маслосъемное кольцо. Современные исследования показывают, что верхнее компрессионное кольцо фактически выполняет большую часть функции уплотнения, в то время как второе компрессионное кольцо служит скорее дополнительным устройством контроля масла, чем уплотнением сжатия.Текущая тенденция заключается в повышении качества колец и термостойкости для обеспечения наилучшего уплотнения при одновременном пересмотре конфигураций вторых колец для повышения их способности очищать масло.

Посмотреть все 15 фото

Верхнее кольцо Это кольцо, которое подвергается сильному нагреву и давлению дымовых газов. Это тяжелая работа, которая стала еще жестче, потому что верхнее кольцо становится тоньше. Для наиболее эффективного использования кольца из высокопрочного чугуна с молибденовой поверхностью остаются наиболее популярным выбором.Moly может выдерживать тепло в большинстве случаев, но при этом достаточно пористый, чтобы удерживать масло для лучшей смазки. Традиционные номера деталей вашего любимого производителя колец для классических колец из молибдена с характеристиками 5/64 или 1/16, вероятно, не изменились, но само кольцо, скорее всего, будет изготовлено с более высокими допусками с использованием улучшенного производственного процесса. Например, молибденовая облицовка использовалась вначале в виде проволоки и напылялась на кольцо пламенным напылением с помощью кислородно-ацетиленовой горелки; теперь он напыляется плазмой с большей скоростью и температурой, что приводит к более высокой и однородной плотности молибдена на поверхности кольца.

Приложения сумматора мощности, включая закись азота, нагнетатели и турбокомпрессоры, могут потребовать более сложных материалов для колец. Хотя плазма-молибден очень совместим с хорошими характеристиками износа, высокие ударные нагрузки от выстрелов закиси азота мощностью более 150 лошадиных сил или наддува более 10 фунтов на квадратный дюйм могут вызвать трещины, сколы или отслаивание. «Это не вопрос, заставит ли [сумматор мощности] взорваться двигатель», — говорит Скотт Габриельсон из Speed-Pro. «Просто насколько». Для этих целей рассмотрите усовершенствованные кольца из ковкого чугуна или стали, азотированные газом, такие как серия Speed-Pro Hellfire или Perfect Circle Firepower.

Современные тонкие метрические кольца также должны быть изготовлены из более качественных материалов, чтобы сохранять необходимую прочность, предотвращать колебание и выдерживать большие температуры. Для них обычно предпочтительным исходным материалом является высокоуглеродистая сталь. Раньше сталь была значительно дороже железа, но благодаря огромным объемам закупок со стороны OEM-производителей цена снижается примерно так же, как стали доступны гидравлические роликовые кулачки. Во многих поршнях новой линейки JE SRP Pro используются тонкие кольца, но JE заявляет, что цены сейчас примерно такие же, как и на его старые кольца 1/16.

Согласно Speed-Pro, молибденовая плазма остается предпочтительным покрытием для стальных колец, хотя газовое азотирование начинает вытеснять его. В некоторой степени похожий на процесс закалки, обычно применяемый для кованых коленчатых валов, газовое азотирование — это обработка поверхности, которая упрочняет поверхность кольца, делая его износостойким, при этом оставаясь совместимым со стенками цилиндра и поверхностями поршня. OEM-кольца с газовым азотированием рассчитаны на пробег до 200 000 миль.

Посмотреть все 15 фото

Гусеничные автомобили могут загрязнять впускную систему, и некоторые из этих парней по-прежнему предпочитают верхнее кольцо с хромированным покрытием, хотя улучшения в плазмо-молибденовых кольцах заставили многих переключиться, потому что молибденовое кольцо имеет около 1000 на градус большей термостойкости по сравнению с хромированными кольцами старой школы.Многие производители оригинального оборудования снова используют кольца с хромированным покрытием, которые теперь изготавливаются по совершенно новой технологии. На самом деле, команда Total Seal заявляет, что современные тонкие кольца с нанесенным в вакуумной камере нитридом хрома устранили все недостатки традиционных хромовых колец и являются конкурентоспособными по цене с высококачественными кольцами из молибдена.

Некоторые специалисты, работающие с классами дутьевого топлива, используют кольца Dykes из нержавеющей стали. L-образные дайки или кольцо поворотной полосы обычно имеют поверхность размером 1/16 дюйма с шагом 0,017 или 0,031 дюйма на задней стороне, что обеспечивает сжатие газа без необходимости использования отверстий для газа.Кольца Dykes нуждаются в специальном поршне, их трудно установить и они ускоряют износ цилиндров, поэтому они предпочтительны только для очень специализированных применений.

Ультратонкие кольца для профессиональных гонок высокого класса, таких как двигатели NASCAR Cup или дрэг-рейсеры NHRA Pro Stock, могут иметь экзотические, очень дорогие покрытия из нитрида вольфрама или титана, нанесенные методом положительного осаждения из паровой фазы поверх стального или даже корпуса кольца из нержавеющей стали. . Это улучшает характеристики износостойкости и еще больше снижает трение. Но комплект из трех колец для одного поршня двигателя Cup стоит около 160 долларов, так что эта передовая технология пока не применима в реальных условиях.

Производители колец продолжают экспериментировать с различными марками стали, различными процессами термообработки и новыми покрытиями. Цель состоит в том, чтобы еще больше снизить трение и повысить долговечность, не повреждая стенку цилиндра. В конце концов, все меняется почти ежемесячно, но, как выразился Кейт Джонс из Total Seal: «Если бы я сказал вам, над чем мы работаем, мне пришлось бы вас убить».

Второе кольцо Уже более 40 лет второе кольцо из гладкого чугуна с обратной фаской и конической поверхностью является стандартом.На самом деле нагрев второй канавки не является проблемой, поэтому не было необходимости в суперэкзотических материалах или покрытиях (молибденовые кольца здесь — отходы). Сегодня большинство вторых колец по-прежнему изготавливают из чугуна или (для некоторых высокотехнологичных применений) из высокопрочного чугуна. Тем не менее, конфигурация второго кольца развивается: современная теория утверждает, что второе кольцо контролирует от 85 до 90 процентов масла и только от 5 до 10 процентов контроля сжатия, поэтому для лучшего управления маслом существует определенная тенденция к использованию кольца Napier (с крючками или когтями). -образный) второе кольцо.Фактически, большинство двигателей GM LS поставляются с кольцами Napier. Кольцо Напье создает резервуар для прохождения очищенного масла. «Если подрезать нижнюю часть кольца, то большая часть зазора снова попадет в кольцевую канавку, что приведет к открытию проходного сечения и станет резервуаром для очищенного масла», — говорит Скотт Габриельсон из Speed-Pro. Дополнительным преимуществом является то, что Napier позволяет еще больше увеличить объем второго кольцевого зазора, улучшая сброс давления между кольцами. Если устройство Napier доступно для вашего приложения, оно может только помочь, но не повредить общей производительности.

Масляное кольцо Хотя некоторые импортные и высокопроизводительные гонщики экспериментируют со встроенной конструкцией маслосъемного кольца, состоящей из трех частей, конфигурация из трех частей, состоящая из расширителя, зажатого между верхней и нижней направляющими, остается стандартом. Тем не менее, натяжение и масса были уменьшены для улучшения контроля масла, экономии топлива и мощности. Билл Макнайт из Perfect Circle говорит, что «натяжение колец составляет около 40 процентов от общего трения двигателя, при этом только на масляные кольца приходится 50 процентов трения пакета колец.«Ключом к снижению натяжения является радиальная глубина кольца (продольная и задняя ширина, когда оно находится в кольцевой канавке): если вы сохраните традиционный стандарт SAE на глубину 0,190 дюйма, вам все равно понадобятся масляные кольца с более высоким натяжением, но за счет уменьшения радиальной глубины примерно до 0,140 — 0,150 с соответствующим образом обработанным поршнем можно уменьшить натяжение, потому что общий узел масляного кольца более гибкий и лучше прилегает к отверстию. С более тонким кольцом, даже при уменьшении общего натяжения, эффективный узел давление (нагрузка на стенки цилиндра) выше.«Более узкие рельсы создают большее давление», — говорит Джонс.

Просмотреть все 15 фотографий

В автомобилях, которые ездят регулярно, следует использовать масляное кольцо стандартного натяжения. Традиционное кольцо со стандартным натяжением для канавки под масляное кольцо с наружным диаметром 3/16 дюйма и глубиной 0,200 дюйма в классическом малоблочном двигателе с железным блоком когда-то имело натяжение от 20 до 22 фунтов; сегодня это от 18 до 19 фунтов. Биг-блоки весили от 23 до 24 фунтов; теперь они снизились до 21-22 фунтов. Кольца низкого напряжения старой школы упали до 12–14 фунтов с прежних 15–18 фунтов.Так называемые метрические кольца со стандартным натяжением от 3 мм x 0,135 до 0,150 дюйма, разработанные для замены старых колец 3/16 в классических малых блоках, имеют натяжение всего от 15 до 17 фунтов.

Современные двигатели последних моделей спроектированы с нуля для лучшего контроля масла, работы с меньшими зазорами в подшипниках и меньшим общим объемом масла в двигателе, поэтому они естественны для колец с более низким натяжением. Двигатели Ford Modular V-8 и GM LS поставляются со стандартными кольцами от 9 до 10 фунтов. Между тем, в экстремальных профессиональных гонках напряжение колеблется от болида NASCAR Cup 1.Масляное кольцо толщиной от 5 до 2 мм с натяжением от 2,5 до 4 фунтов на 25-фунтовом регулирующем кольце верхнего топлива.

Форма и профиль сливных отверстий расширителя также меняются. Имеется тенденция к созданию более крупных и круглых отверстий в расширителе; у расширителей старой школы были маленькие прорези. «Если вы видите отверстия для слива масла в поршне через расширитель, значит, путь возврата масла менее ограничен», — утверждает Рэнди Гиллис из JE Pistons.

И, наконец, существуют специальные масляные кольца, предназначенные для использования в ходовых двигателях, когда поршень настолько короткий, что масляное кольцо ударяется о отверстие в поршне.В настоящее время предпочтительным решением является установка дополнительной специальной рельсовой опоры с углублениями под трехкомпонентным масляным кольцом.

Насколько тонкий слишком тонкий? Нет сомнений в том, что тонкие кольца улучшают мощность и увеличивают пробег в правильно построенном двигателе, но вопрос о том, насколько тонкое кольцо можно использовать в непрофессиональном приложении, все еще меняется. Все согласны с тем, что кольца 1/16 — это максимум, который кому-то сегодня нужен, но что делать тем, кто действительно хочет раздвинуть границы? Одно из соображений — размер отверстия.В двигателях с большим диаметром цилиндра радиальная глубина может быть недостаточной для поддержания необходимого натяжения при высоком давлении сгорания. По этой причине в настоящее время JE Pistons рекомендует не использовать поршни с традиционным приводом и диаметром отверстия более 4,25 дюйма, не тоньше, чем 1 / 16-1 / 16-3 / 16. С другой стороны, Mahle переводит все свои полочные поршни (даже для больших блоков) на стандартные 1,5–1,5–3 мм; с отверстиями диаметром менее 3,5 дюймов Mahle будет выпускать паковки 1,0–1,2–2,5 мм.

Одним из способов решения проблемы приработки тонких колец на двигателе с большим внутренним диаметром является подключение газа. Поршни могут пропускать газ через вертикальные отверстия в корпусе поршня или через боковые прорези в верхней части первой кольцевой канавки. Подача газа позволяет давлению сгорания поступать непосредственно за верхнее кольцо во время рабочего хода, давя на область за верхним кольцом для улучшения уплотнения. Кольцо сохраняет нормальное натяжение для уменьшения трения в оставшейся части четырехтактного цикла. Вертикальные отверстия чаще встречаются у машин-тягачей; овальные трекеры, кажется, предпочитают боковые газовые порты, которые более устойчивы к углеродному загрязнению при длительном использовании.«Перенос газа увеличит мощность при каждом применении, но он действительно быстрее изнашивает кольца», — предупреждает Гиллис.

Просмотреть все 15 фото

Большинство малых блоков имеют отверстия диаметром 4 или 4,125 дюйма. В этом диапазоне все говорят, что компрессионные кольца диаметром 1,2 мм (0,043 дюйма) или 1,5 мм с маслосъемными кольцами 2,5 или 3 мм приемлемы почти в каждом случае. Старые малые блоки Chevy, вероятно, должны оставаться в верхней части, а двигатели последнего поколения — в нижней. И даже серьезные приложения для сумматора мощности могут стать тонкими, если кольца сделаны из стали и покрыты нитридом.

Хотите еще похудеть, как ребята из Кубка? Вам понадобится принудительное опорожнение картера, вызванное вакуумным насосом, а также система смазки с сухим картером. Конечно, для успешной работы этих тонких колец требуется дополнительный поршень и улучшенная обработка.

Поршень Для правильной работы тонкие кольца должны быть абсолютно плоскими и не допускать биения. По словам Гиллиса, «кольца уплотняют нижнюю часть канавки поршневого кольца, а также внешний периметр кольца. Поскольку кольца стали более плоскими, нам пришлось сделать кольцевые канавки более плоскими.«Только современная прецизионная обработка с ЧПУ может обеспечить такие абсолютно плоские канавки для поршневых колец.« Вы больше не делаете поршни на токарном станке », — хихикает Габриельсон. Некоторые производители теперь заявляют, что выдерживают допуски до миллионных долей дюйма (один микродюйм или 0,000001).

Профиль юбки поршня и обработка также изменились. Производители обнаружили, что кулачок юбки поршня и форма цилиндра влияют на кольцевое уплотнение и стабильность.Даже если профиль юбки повернут (обработан) от масляного кольца вниз или снизу вверх, имеет значение. У всех нас есть свои любимые теории.

Посмотреть все 15 фотографий Масляные кольца SS-50 из нержавеющей стали с гальваническим покрытием Speed-Pro имеют прочную коробчатую конструкцию, которая предотвращает колебание и деформацию масляных колец в двигателях с высокими оборотами. Эти кольца не зависят от контакта кольцевой канавки для натяжения. Конфигурация поддерживает постоянное давление в условиях высоких температур, а также соответствие изношенным или некруглым отверстиям цилиндров.

Покрытие юбки поршня снижает трение, обеспечивая более узкие зазоры между поршнем и стенкой, что, в свою очередь, облегчает выполнение работы колец с уменьшенной радиальной глубиной. Канавки для колец также могут быть покрыты специальным покрытием или анодированы для большей износостойкости. Другой распространенной практикой является добавление канавки аккумулятора между первым и вторым кольцами, чтобы помочь предотвратить скопление газа между кольцами. Это помогает снизить давление между верхним и вторым кольцами, способствует уплотнению верхнего кольца и сводит к минимуму колебание кольца. Вы можете использовать аккумуляторную канавку с обычными кольцевыми канавками и вторыми канавками с подрезкой или (что еще лучше) со вторым кольцом Napier — они взаимно совместимы.

Одно можно сказать наверняка: для более дорогих приложений выберите кольца перед заказом поршней. «Определите размер отверстия и степень сжатия, а затем, что использовать для колец», — говорит Макнайт. «Поршни можно сделать любым способом. Это кольца. Сначала выровняйте их».

Обработка стенок цилиндра Изготовители поршней должны были поднять планку, чтобы не отставать от кольцевой технологии, и ваш машинист тоже. Очевидно, ручная хонинговка отсутствует, но что в ней? По крайней мере, хонинговальный станок Sunnen CK-11 или (еще лучше) компьютеризированный хонинговальный станок, такой как SV-10 Sunnen, который исключает из уравнения дисперсию оператора.Готовое отверстие цилиндра должно быть круглым и прямым без конуса. Раньше кольца изнашивались, чтобы компенсировать небольшие неровности отверстия. Больше никогда. Сегодняшние высококачественные кольца «настолько прочные, что их не носят», — утверждает Макнайт. Современные блоки также сложнее, поэтому окончательная отделка должна выполняться с самого начала. Хонингование (крутящий момент) пластин и нагрев блока для воспроизведения рабочих нагрузок в наши дни являются обязательными. Отрегулируйте затяжку болтов на хонинговальной пластине, чтобы воспроизвести деформацию, вызванную реальными головками цилиндров (не обязательно те же значения крутящего момента, которые используются для фактической установки головки).

Просмотреть все 15 фотографий

В вашем механическом цехе должен быть датчик PAT (разновидность профилометра) для фактического измерения шероховатости поверхности окончательного отверстия. Total Seal утверждает, что типичные значения в микродюймах для приложений с общей производительностью должны составлять от 8 до 12 RPK, от 20 до 30 RK и от 30 до 50 RVK. Высококачественные гонщики NASCAR или NHRA Pro Stock компромисс между максимальной долговечностью и максимальной гладкостью покрытия: RPK 3 до 5, от 10 до 13 и от 18 до 22.

Способен ли ваш местный механический цех на такой уровень работы? Если он сможет отделать последние модели Ford или GM с их тонкими кольцами, чтобы сохранить исходные нормы выбросов и заводские допуски, ответ, вероятно, будет положительным.

Отвод тепла и концевые зазоры Чтобы поршень не плавился, тепло должно передаваться через кольца к стенкам цилиндра и, в конечном итоге, в рубашку охлаждения. Современные двигатели, как правило, нагреваются сильнее, чем предыдущие двигатели, но даже если количество тепла, выделяемого поршнями, остается неизменным, более тонкие кольца будут испытывать повышенные температуры, потому что общая площадь поверхности, доступная для отвода тепла от поршня, меньше (еще одна причина, почему более тонкие кольца, как правило, изготавливаются из более качественного материала с высокотехнологичным покрытием).

Проблема может быть решена путем принудительного охлаждения поршня с помощью поршневых брызговиков, но для большинства из нас проверенное решение по-прежнему заключается в увеличении концевых зазоров поршневых колец. Для базового использования с умеренной производительностью стандартным было около 0,003 дюйма концевого зазора верхнего кольца на каждый дюйм отверстия, а затем увеличивалось применение для более тяжелых условий эксплуатации. Сегодня большинство источников рекомендуют базовый зазор не менее 0,004 дюйма на каждый дюйм диаметра ствола. Например, базовый минимальный зазор верхнего кольца на двигателе средней производительности с диаметром цилиндра 4 дюйма должен составлять около 40 мм.004 = 0,016 дюйма. Приложениям для гонок или сумматоров мощности обычно требуются гораздо большие промежутки (см. Таблицу). Если вы сомневаетесь, это тот случай, когда больше лучше, чем меньше — кольцевой зазор, который стыкуется из-за теплового расширения, действительно плох.

Посмотреть все 15 фото Многие высококачественные кольца подвергаются прецизионной притирке после изготовления на специальных машинах, что стало необходимым, поскольку допуски на поршневые канавки ужесточились, что сделало их плоскостность обязательной.

Второе кольцо работает холоднее, чем верхнее кольцо.При меньшем нагреве его расширение должно быть меньше, и вы бы поверили, что это означает, что второе кольцо может быть зажато более плотным зазором, чем верхнее кольцо — и, фактически, это было стандартной практикой в ​​течение многих лет. Однако узкие зазоры второго кольца не учитывают динамику давления газа. Исследования показали, что утечка газа через верхнее кольцо может застрять между верхним и вторым кольцами, если второе кольцо зажато слишком сильно. Захваченный газ приводит к невозможности нагружать верхнее кольцо при запуске двигателя, что приводит к потере мощности.По этой причине большинство экспертов рекомендуют создать путь эвакуации, сделав зазор между вторым кольцом в 1,25 раза шире, чем зазор верхнего кольца. Например, если зазор верхнего кольца составляет примерно 0,016 дюйма, зазор второго кольца составляет примерно 0,020 (0,016 1,25 = 0,020).

Двигатель как система Кольца и поршни нельзя рассматривать по отдельности; они являются частью динамической системы, которая больше, чем сумма ее отдельных частей. В двигателе внутреннего сгорания все влияет на все остальное.Помните об этом, применяя некоторые из этих новых технологий к классической конструкции двигателя. Для успешной работы тонких колец требуется ревизия масла и системы смазки. Вместо того, чтобы заливать двигатель маслом, направляйте смазку только в те области, которые необходимы для поддержания работоспособности деталей. Запустите современное, жидкое, полностью синтетическое масло. Высокотехнологичная синтетика с низкой вязкостью обладает превосходной термостойкостью и прочностью на сдвиг, что позволяет затянуть основной подшипник, подшипник штока и зазор со стороны штока. Контролируйте парусность с помощью сложного масляного поддона и поддона для защиты от ветра.Благодаря теперь плотно закрытой нижней части у вас не будет масла, заливающего стенки цилиндра, поэтому маломощный масляный насос большого объема больше не требуется. Системы охлаждения двигателя на пределе тоже больше не будут его сокращать; рассмотреть возможность усовершенствования системы охлаждения. Для применения с высокими эксплуатационными характеристиками выберите температуру охлаждающей жидкости 180 градусов по Фаренгейту и температуру масла от 210 до 215 градусов. Установите правильный карбюратор и зажигание; промывание стенок цилиндра топливом не способствует долговечности колец. Совместите все приемы и детали, и результат будет более мощным.Несколько пони здесь и несколько там могут действительно изменить ситуацию.

Посмотреть все 15 фотографий

Базовые конфигурации колец Большинство обычных кольцевых пакетов по-прежнему состоят из трех колец. Поворотное верхнее компрессионное кольцо с цилиндрической поверхностью остается наиболее популярным для применения в рабочих условиях. Торцевая поверхность ствола обеспечивает практически мгновенную обкатку, что важно для гоночных двигателей. Это также помогает кольцу поддерживать контакт со стенкой цилиндра, если поршень слегка раскачивается в верхней или нижней мертвой точке.Используемые в основном в дрэг-рейсинге, верхние кольца Dykes имеют ступенчатый разрез на верхней стороне, который помогает с загрузкой газа в экстремальных условиях, таких как Top Fuel и Funny Car.

Speed-Pro Рекомендации по концевому зазору поршневого кольца Используйте эту таблицу только в качестве базового ориентира и корректируйте с учетом опыта. Каждый двигатель индивидуален. Если на торцевых поверхностях кольца после использования появляются блестящие пятна, это свидетельствует о стыке кольца. Все размеры указаны в погонных дюймах.

	Верхние кольца (ковкий чугун)		Вторые кольца (чугун)
Использование	Зазор / дюйм внутреннего диаметра	Зазор, диаметр отверстия 4 дюйма	Зазор / дюйм внутреннего диаметра	Зазор, диаметр отверстия 4 дюйма
Умеренная производительность	0.004 / дюйм	от 0,016 до 0,018	0,005 / дюйм	от 0,020 до 0,022
Дрэг-рейсинг, овальная дорожка	0,0045 / дюйм	от 0,018 до 0,020	0,0055 / дюйм	от 0,022 до 0,024
Закись азота (ул.)	0,005 / дюйм	от 0,020 до 0,022	0,006 / дюйм	от 0,024 до 0,026
Закись азота (сопротивление)	0,007 / дюйм	0.028 до 0,030	0,007 / дюйм	от 0,028 до 0,030
С наддувом	0,006 / дюйм	от 0,024 до 0,026	0,006 / дюйм	от 0,024 до 0,026

Показать всеПосмотреть все 15 фотографий

Современные поршни со складным прикладом теперь имеют высокотехнологичные атрибуты, которые раньше использовались только для профессиональных гоночных поршней.