Компрессионные кольца: Компрессионные поршневые кольца двигателя внутреннего сгорания

Компрессионные поршневые кольца двигателя внутреннего сгорания

Компрессионные поршневые кольца работают в тяжёлых условиях (в особенности верхнее кольцо). Вследствие непосредственного контакта с горячими газами, а также из-за большой работы трения компрессионное кольцо подвергается сильному нагреву, что влечёт за собой значительные затруднения в формировании его надёжного смазывания, в особенности при положении поршня в верхней мёртвой точке (в.м.т.). В данной зоне пара первых колец работает практически в условиях полусухого трения, что приводит к их повышенному износу (вместе с соответствующим участком цилиндра).

Компрессионные кольца, устанавливаемые в верхнюю поршневую канавку, как правило, имеют прямоугольную либо трапециевидную форму [рис. 1, а)]. Прямоугольные кольца не только хорошо уплотняют надпоршневое пространство, но и просты конструктивно и в производстве. Воздействуя на кольцо, силы газов плотно закрывают газовый стык по нижнему торцу, а также по рабочей поверхности кольца, что способствует повышенной теплоотдаче от поршня к цилиндру и хорошему уплотнению [рис.

2, а)]. В прямоугольных кольцах, имеющих относительно большую высоту, с целью улучшения смазки на рабочей цилиндрической поверхности выполняется проточка одной либо нескольких канавок, чьи кромки имеют небольшую коничность либо скругления.

Рис. 1. Конструктивные схемы поршневых колец автомобильных двигателей.

а) – Компрессионное поршневое кольцо из чугуна:

1) – Прямоугольное компрессионное кольцо;

2) – Трапециевидное компрессионное кольцо;

3) – Торсионное компрессионное кольцо;

4) – Торсионное компрессионное кольцо;

5) – Коническое компрессионное кольцо;

6) – Коническое компрессионное кольцо;

7) – Скребковое компрессионное кольцо;

8) – Скребковое компрессионное кольцо;

б) – Маслосъёмное коробчатое кольцо из чугуна;

в) – Витое компрессионное кольцо из стали;

г) – Витое четырёхэлементное маслосъёмное кольцо из стали:

1) – Кольцевые элементы;

2) – Осевой расширитель;

3) – Радиальный расширитель;

д) – Витое трёхэлементное маслосъёмное кольцо из стали:

1) – Кольцевые элементы;

2) – Двухфункциональный расширитель.

Трапециевидные компрессионные кольца (применяются в двигателях А-41, СМД-60, А-01М, КамАЗ и ЯМЗ) меньше подвержены закоксовыванию, чем прямоугольные, из-за того, что при из радиальных перемещениях происходит резкое изменение объёма торцевого зазора между канавкой и кольцом, приводящее к увеличению прокачки масла через зазор и устранению условий для коксования масла в зазоре [рис. 2, е)]. Трапециевидные кольца вместе с поршнями с трапециевидными канавками имеют и минусы: сложность изготовления и высокую цену. Помимо этого, они имеют большую склонность к поломкам и износам не только самого кольца, но и канавки, в сравнении с прямоугольными компрессионными кольцами.

Рис. 2. Схема работы компрессионных поршневых колец.

а) – Схема уплотняющего действия поршневого кольца:

1) – Гильза цилиндра;

2) – Головка цилиндра;

3) – Поршень;

б) – Замок поршневого кольца:

1) – Косой замок;

2) – Прямой замок;

3) – Прямой замок со стопорным винтом;

в) – Торсионное кольцо в свободном состоянии;

г) – Торсионное кольцо в рабочем состоянии;

д) – Компрессионное кольцо с конической наружной поверхностью;

е) – Компрессионное кольцо, имеющее в поперечном сечении форму односторонней трапеции.

Компрессионные конические кольца (применяются в двигателях Д-160, Д-240) хорошо прирабатываются, ввиду того, что вначале кольцо прилегает к цилиндру только нижней кромкой. Из-за специфичности работы данных колец их, как правило, устанавливают во вторую и третью канавки поршня.

Компрессионные торсионные кольца (применяются в двигателях ЗИЛ-130, Д-50, ЗМЗ-53, СМД) имеют на своей внутренней поверхности (в верхней части) выточки либо фаски. Это даёт возможность кольцу приобретать хорошие маслосъёмные качества, а также быстро прирабатываться. Однако при перекосе и специфичном скручивании такого кольца происходит уменьшение осевого зазора в поршневой канавке, что влечёт за собой пригорание и поломку кольца. Торсионные кольца целесообразно использовать только в промежуточных канавках поршня.

Компрессионные кольца, которые предназначены для установки в процессе эксплуатации в изношенные цилиндры, изготавливаются с небольшой выточкой, расположенной на верхней кромке рабочей поверхности [рис.

1, а)]. Данная выточка исключает поломку верхнего кольца путём предотвращения набегания кромки кольца на уступ, формирующийся в верхней части цилиндра в процессе его износа. Посредством своевременной замены изношенных поршневых колец на специальный ремонтный комплект можно увеличить ресурс двигателя (на 30-50%) до капитального ремонта.

Компрессионные поршневые кольца изготавливаются из серого перлитного хромтитаномедистого чугуна, легированного ванадием, вольфрамом либо молибденом. Рабочая поверхность верхних компрессионных колец покрывается слоем хрома с целью повышения износостойкости. Чтобы облегчить приработку колец на поверхности хрома формируют специальный пористый слой малой толщины. В местах высокого удельного давления данный слой быстро истирается, при этом масло, скопившееся в порах, препятствует задиру и заеданию. Общая толщина наружного пористого слоя на компрессионном кольце составляет 0,03-0,06 мм, а слоя хрома – 0,12-0,14 мм.

Для компрессионных колец высокофорсированных дизельных двигателей хромовому покрытию посредством соответствующей механической обработки придаётся бочкообразная форма. Это позволяет достичь лучшей приработки, резко снизить износ и исключить возможность возникновения задира колец в цилиндре. На компрессионные кольца некоторых двигателей (на слой хрома либо непосредственно на основной материал кольца) наносится молибденовый слой, который за счёт высокой твёрдости, высокой температуры плавления и микропор (хорошо удерживают смазку) обладает повышенными противоизносными и высокими антизадирными свойствами.

Витые компрессионные поршневые кольца из стали применяются не только для новых двигателей, но и при ремонте и установке поршневых колец в изношенные цилиндры [рис. 1, в]. В комплекте они не только хорошо прирабатываются, но и приспосабливаются к деформированным и изношенным цилиндрам. Данные кольца в осевом направлении обладают требуемой упругостью, которая исключает насосные действия колец в изношенных поршневых канавках, что способствует снижению расхода (на угар) картерного масла. К недостаткам витых компрессионных колец можно отнести то, что они не обеспечивают заданный отвод теплоты от поршня и их не применяют в качестве первого, а в дизельных двигателях — второго компрессионных колец.

17*

Похожие материалы:

Зачем нужны поршневые кольца?

Поршневые кольца являются неотъемлемым элементом любого двигателя. Они представляют собой незамкнутные кольца, которые установлены в специальные канавки на внешних поверхностях поршней с очень маленьким зазором. Рассмотрим основные виды поршневых колец, их назначение и обслуживание.

Виды поршневых колец

Поршневые кольца бывают:

Компрессионные кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания. Обычно на поршень устанавливают не более 3 таких колец, так как при этом возрастают потери на трение, а степень уплотнения поршня увеличивается не намного. Различают верхнее и второе компрессионные кольца.

У верхнего достаточно много различных вариаций. Например, такое кольцо может иметь преднамеренное перекручивание, когда нижняя и верхняя поверхности детали имеют небольшой наклон в канавках (кроме краев рабочей поверхности, которые взаимодействуют с отверстием цилиндра). Такая конструкция позволяет ускорить приработку поверхностей колец и стенок цилиндра, а также обеспечить уплотнение самой детали в верхней и нижней части посадочной канавки.

Помимо плоских и перекрученных колец существуют изделия с L-образным участком. Их уплотнительная способность зависит от силы давления газов, которая действует на заднюю часть большого выступа, имеющего форму буквы L. При высоком давлении в рабочем цилиндре эти кольца увеличивают усилие, прикладываемое к стенкам, например, после сгорания топливно-воздушной смеси или в такте сжатия. Когда давление в цилиндре невысокое, кольцо ослабляется, тем самым снижая износ и трение.

Второе компрессионное кольцо обеспечивает дополнительное уплотнение после маслосъемного. Оно служит для того, чтобы газы, идущие мимо верхнего кольца, не попадали в картер. Нагрузки и температуры в зоне второго кольца ниже, поэтому его конструкция и материалы имеют меньшее значение. Еще одной функцией второго компрессионного кольца является предотвращение детонации и проникновения излишков моторного масла в камеру сгорания.

Некоторые из таких деталей имеют скошенную конструкцию. Вверх они двигаются по слою масла, а при движении вниз удаляют его излишки.

Существует новая конструкция второго компрессионного кольца – без зазора. Такие детали ускоряют приработку двигателя при обкатке, а также незначительно повышают мощность силового агрегата на стенде. Это достигается благодаря максимальному уменьшению видимого зазора для прохождения газов. Потребность в таких кольцах обусловлена работоспособностью остальных колец. Например, если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает достаточную герметизацию, то важность второго беззазорного кольца уменьшается.

Маслосъемные кольца снимают лишнее моторное масло, которое смазывает уплотнительные кольца, поршень и поверхность цилиндра. Они сконструированы таким образом, чтобы после их прохода на поверхностях оставалась небольшая масляная пленка толщиной в несколько микрон. В канавках маслосъемных колец предусмотрены прорези или радиальные отверстия, по которым излишки моторного масла возвращаются в поддон.

Выделяют 2 вида маслосъемных колец: составные с пружинами-расширителями и чугунные литые с прорезью. Составные включают два тонких кольца (верхнее и нижнее), а также осевой и радиальный расширители. Такие модели дешевле в производстве, поэтому их устанавливают чаще, чем литые чугунные. В некоторых случаях на поршне имеются два литых или составных кольца. Чугунные кольца для стабилизации прижима снабжаются специальным пружинным расширителем.

Функции поршневых колец

Подводя итог вышесказанному, можно выделить следующие функции поршневых колец:

• Компрессия: кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания, и газы, возникающие при сгорании топливно-воздушной смеси, не проникают через зазоры между цилиндром и поршнем; это позволяет эффективнее сжимать топливо
• Экономия расхода масла: она обеспечивается благодаря маслосъемным кольцам, которые убирают часть смазочного материала со стенок цилиндра и направляют их обратно в картер
• Теплообмен: поршневые кольца отводят тепло, которое возникает при сгорании топливно-воздушной смеси, от поршня к стенкам цилиндра; в результате двигатель защищен от перегрева
• Снижение горизонтальных колебаний поршня: благодаря плотной посадке кольца не дают поршню «гулять» в горизонтальном направлении, что предотвращает износ цилиндро-поршневой группы двигателя.

Из чего изготовлены кольца?

Как правило для производства поршневых колец используется высококачественный серый или ковкий чугун, а также легированная сталь. У последних предел прочности и теплостойкость выше, но чугунные дешевле. Кроме того, они обеспечивают более легкую и быструю приработку.

Если кольца стальные, то чаще всего их обрабатывают специальными материалами. Верхние – оловом или пористым хромом, вторые – молибденовым покрытием, которое наносят методом легирования. После установки таких колец вначале происходит приработка детали с менее твердым молибденовым покрытием, а затем функции уплотнения переходят к более долговечному хромированному кольцу.

Ранее в двигателях, ресурс обслуживания которых менее 100 тыс. км, использовались чугунные кольца без какого-либо покрытия. Ввиду низкой точности старых деталей это решение было вынужденным. Кроме того, количество колец варьировалось от 4 до 6 штук, их высота была больше современных.

На двигателях последнего поколения большим числом колец оснащаются только крупногабаритные модификации – для более эффективного отвода тепла от поршня.

Типичные проблемы поршневых колец

При износе поршневых колец увеличивается зазор между поверхностью детали и стенками цилиндра. При воспламенении топливно-воздушной смеси отработанные газы могут проникать в масляный картер, тем самым снижая эффективность работы двигателя. Подобные пропуски также влияют на срок службы моторного масла и его рабочие характеристики.

При залегании колец может произойти то же самое. Раскаленные газы, проникающие из камеры сгорания, способствуют разрушению масла и образованию отложений в кольцевых каналах. Это приводит к залеганию колец в канавках, что влечет за собой снижение их подвижности, образование зазора между стенкой цилиндра и кольцами.

Последствия износа поршневых колец легко заметить без разборки двигателя. При увеличенном потреблении масла из выхлопной трубы выходит синий дым, означающий, что моторное масло горит. Особенно это заметно при запуске двигателя, до того, как он наберет рабочую температуру и кольца расширятся в цилиндре.

Вместе с поршневыми кольцами изнашиваются и сами поршни в области юбок. Образованию задиров наиболее подвержены детали без специального покрытия. Раньше его могли наносить только на заводе-изготовителе, сегодня такая возможность есть у любого автовладельца.

В России покрытие для поршней выпускает компания «Моденжи».

MODENGY Для деталей ДВС изготовлено на основе дисульфида молибдена и графита. Оно предотвращает появление задиров на юбках поршней, позволяет снизить шум при работе двигателя, повысить его КПД и уменьшить расхода топлива.

Благодаря удобной аэрозольной фасовке с нанесением покрытия можно справиться без специализированного оборудования. Достаточно тщательно очистить обрабатываемые поверхности и выдержать время полимеризации: 12 часов при комнатной температуре.

Замена поршневых колец

Замена изношенных поршневых колец – процедура достаточно простая. Для снятия кольца нужно развести его края в области замка до тех пор, пока оно не выйдет из канавки. Это можно сделать как специальными щипцами, так и небольшой плоской отверткой.

Далее нужно очистить канавки поршня от нагара. Если этого не сделать, то после замены колец установить поршень обратно в цилиндр будет сложно. Для удаления нагара можно воспользоваться специальным инструментом или старым компрессионным кольцом, сломанным на две части.

После этого следует ознакомиться с инструкцией по установки колец, которая идет в комплекте с новыми деталями. В ней содержится информация о последовательности их установки и правильном расположении. Помимо этого указывается верхняя и нижняя часть кольца. Новую деталь следует устанавливать специальной метке.

При установке нужно быть аккуратным, так как среднее компрессионное и нижнее маслосъемное кольца менее прочные, чем верхнее.

После очистки канавок от нагара проверьте их радиусы и боковые поверхности на предмет повреждений.

Установку поршневых колец с помощью специального цангового устройства начинайте с нижнего. Обязательно контролируйте свои усилия во избежание деформации новых деталей. Кольца с маркировкой «TOP» располагайте маркированной стороной в сторону днища поршня.

Кольца с эспандерными пружинами устанавливайте таким образом, чтобы место стыка было размещено с учетом рекомендованного смещения на 180° относительно стыка поршневого кольца.

После установки проверьте зазоры боковых поверхностей. Они должны составлять до 0,1 мм. Если это значение больше, следует менять сами поршни.

Во время монтажа также учитывайте степень износа зеркала цилиндра. Если она не укладывается в 0,1 мм, то блок цилиндров следует расточить под размер ремонтных поршней или перегильзовать.

После замены колец произведите обкатку двигателя в течение 3-5 тыс. км. Обкатка включает в себя стандартные действия: прогрев двигателя, запрет на движение с высокими оборотами, длительный простой на холостых оборотах, движение на повышенных передачах с малой скоростью и т.д. После обкатки в течение 5-10 тыс. км не следует давать большие нагрузки на двигатель.

Как выбрать поршневые кольца | Новости автомира

Все автолюбители знают, что одним из основных элементов ДВС является поршень. Однако не все принимают во внимание тот факт, что без специальных колец поршни не могут нормально выполнять свои функции. Маслосъемные и компрессионные кольца являются важными деталями двигателя внутреннего сгорания, так как от них зависит разгонная динамика авто, расход масла и топлива, токсичность выхлопа и пусковые свойства агрегата. Эксперты Авто.про решили разобраться с тем, как устроены поршневые кольцами и с какими проблема могут столкнуться водители, владеющие автомобилей с изношенными кольцами.

Назначение и конструкция

Для начала стоит определиться с тем, какими бывают поршневые кольца. Это понятие охватывает кольца двух типов и одного промежуточного подтипа. На первый взгляд подобные изделия практически одинаковы – незамкнутые кольца, которые при установке утапливаются в канавки поршней. Однако различия в их конструкции все же есть:

1. Компрессионные кольца. Они предотвращают попадание горячих газов в картер двигателя из камер сгорания. Наружный диаметр таких колец несколько больше внутреннего диаметра цилиндров, так они имеют вырез, называемый замком;
2. Маслосъемные кольца. Предотвращают попадание масла уже из картера двигателя в камеры сгорания. Как следует из названия, кольца снимают масло со стенок цилиндров. Имеют сквозные прорези, чем отличаются от компрессионных колец, а устанавливаются ниже последних;
3. Компрессионно-маслосъемные. Ближе к компрессионным, однако имеют специфическую геометрию, благодаря которой они способны как удалять излишки масла, так и герметизировать камеру сгорания.

Стоит отметить, что некоторые автоконцерны проектируют двигатели из расчета на то, что они будут иметь повышенный расход масла. Как ни странно, обусловлено это специфической конструкцией поршневых колец. Несмотря на очевидную парадоксальность такого решения, в нем есть смысл. Во-первых, в таких двигателях потери на трения ниже, чем в тех, что экономнее расходуют масло. Во-вторых, цилиндро-поршневая группа подобных агрегатов изнашивается медленнее. Поршни подавляющего большинства двигателей оснащены тремся кольцами:

• Верхним компрессионным;
• Средним компрессионно-маслосъемным;
• Нижним маслосъемным.

Верхнее кольцо герметизирует камеру сгорания. Как правило, изнашивается быстрее остальных двух колец, так как воспринимает сильные нагрузки: высокие температуры, давление, контакт с химически агрессивными отработавшими газами. Повышенный расход масла в большинстве случаев обусловлен износом именно этих колец. Обычно их изготавливают из чугуна, легированного хромом, молибденом и никелем или же из легированных сталей с дополнительным износостойким покрытием.

Компрессионно-маслосъемные кольца берут на себя сразу несколько функций. Первая: дополнительная герметизация камер сгорания. Вторая: предотвращение излишнего расхода масла. По факту, кольцо одновременно и перекрывает доступ к камере сгорания, и снимает излишки масла по ходу движения поршня от верхней точки к нижней. Такие кольца имеют более сложную форму, нежели обычные компрессионные. В подавляющем большинстве случаев на изготовление таких колец идет легированный чугун с пластинчатым графитом – материал менее прочный, нежели, например, чугун, легированный молибденом.

Нижние маслосъемные кольца, как несложно догадаться по их названию, берут на себя задачу снятия масла со стенок цилиндров и дальнейшего его отведения в картер двигателя через специальные пазы или отверстия. Маслосъемные кольца бывают двух видов:

1. Наборные, включающие в себя пару колец и двухфункциональный расширитель;
2. Коробчатые с эспандерной пружиной.

Основное требования к маслосъемным поршневым кольцам: способность быстро и качественно прирабатываться к стенкам цилиндра. Проще говоря, кольцо должно по максимуму заполнять свободное пространство, так как это увеличивает эффективность снятия масла. На изготовление маслосъемных колец идет углеродистая сталь или же серый легированный чугун. Если гильзы цилиндров выполнены из чугуна, то маслосъемные кольца поршня должны быть хромированными.

Почему поршневые кольца выходят из строя

Читателю может показаться, что в силу простой конструкции и использования износостойких материалов поршневые кольца должны иметь огромный, практически неисчерпаемый эксплуатационный ресурс. Практика успела показать, что кольца даже самых надежных двигателей изредка нуждаются в замене, хотя и случаи, когда мотор эксплуатировался в течение многих лет без замены основных комплектующих, встречаются. Стоит понимать, что поршневые кольца, а в особенности верхние компрессионные, страдают от:

• Перепадов давления;
• Влияния химически агрессивной среды;
• Перепадов температур;
• Сухого трения.

Последний пункт стоит разобрать подробнее. Когда поршень приближается к критической точке, в месте расположения компрессионного кольца количество смазка быстро уменьшается. При этом возрастает давление и температура. Как только поршень останавливается, масляная пленка разрывается. Дальнейший путь до нижней точки компрессионное кольцо может и вовсе пройти в условиях сухого трения, что приводит к его быстрому износу. По этой причине именно верхние кольца проверяют самыми первыми – они изнашиваются быстрее остальных. Компрессионно-маслосъемные кольца испытывают намного меньшие нагрузки, так что и выходят из строя они намного реже обычных компрессионных. Так как кольца берут на себя сразу две функции, они имеют особую форму: коническую с небольшим углом наклона. На их эксплуатационном ресурсе это практически не сказывается.

По факту самыми живучими являются маслосъемные кольца – они испытывают небольшие нагрузки, так как отвечают лишь за отвод излишков масла. В предыдущем разделе уже было указано, что такие кольца имеют более сложную форму, чем компрессионные: два пояса, собирающие остатки масла, а также специальная кромка для отвода смазочного материала. Усложнение конструкции негативно сказывается на эксплуатационном ресурсе изделия, но в силу малых нагрузок, оно редко нуждается в замене.

Признаки неисправности

Первое, на чем читателю стоит заострить свое внимание, так это на величине зазора поршневых колец. Принимая форму канавок поршня, кольца образуют зазор в 0.15-0.50 мм. В технической документации двигателя указана точная величина зазора, однако в среднем она попадает в указанный диапазон. При значительном увеличении зазора будут наблюдаться проблемы с двигателем. К основным признакам неисправности поршневых колец обычно относят:

1. Падение мощности силового агрегата, обусловленное снижением компрессии;
2. Повышение расхода горючего;
3. Серьезное увеличение расхода масла.

Пробег недорогих поршневых колец обычно не превышает 150 тыс. км. Более дорогие аналоги от известных производитель могут «отходить» порядка 300 тыс. км, хотя известно немало случаев, когда пробег колец превышал отметку в 500 тыс. км. Неисправность поршневых колец бывает сложно выявить без непосредственного осмотра поршней. Однако определить степень их износа можно по неявным признакам. К ним относят:

1. Появление черного дыма. Причина кроется в том, что часть газов из камер сгорания проходит через компрессионные кольца с попадает в картер двигателя. При этом падает давление в цилиндрах и, соответственно, мощность двигателя;
2. Появление голубого дыма, имеющего сизый оттенок. Указывает на факт попадание смазочного материала в камеры сгорания;
3. Появление выхлопа белого цвета. Обычно появление белого выхлопа обусловлено наличием влаги. Если цвет выхлопа не изменился после продолжительного прогрева двигателя, имеет смысл проверит маслосъемные кольца;
4. Изменение состава топливно-воздушной смеси. Зачастую смесь переобогащается, на что указывает едкий черный дым и хлопки в системе выхлопа.

Даже если автолюбитель наблюдает что-то из вышеуказанного, не стоит сразу приступать к частичной разборке двигателя и осмотру поршневых колец. Для начала стоит проверить свечи зажигания. Если они покрыты масляном нагаром и свежей смазкой, вероятнее всего, целостность поршневых колец нарушена. Также имеет смысл проверить воздушный фильтр и воздушную гофру – на них не должно быть следов масла.

Существует одна достаточно надежная проверка: запустите двигатель и оставьте его поработать на холостом ходу, прислушиваясь. Переключите передачу. Если двигатель нестабилен, трясется, то давление в его цилиндрах неравномерно – это указывает на износ первых двух поршневых колец. Хорошо слышимые стуки могут указывать на недостаток смазки. Ответственными за эту неисправность узлами могут быть как маслосъемные кольца, так и, например, масляный насос. В этом случае требуется осмотр и диагностика на СТО.

Выбор новых колец

Подобрать новые поршневые кольца несложно. Мы живем в век развития цифровых технологий, так что поиск нужных запчастей сильно упрощают интернет-магазины. Они помогут найти как оригинальные поршневые кольца, так и более дешевые аналоги. Сразу отметим, что кольца являются ответственным элементом поршневой группы, так ни экономить на их покупки, ни тем более надеяться на взаимозаменяемость деталей разных моделей не стоит. Вести поиски можно по:

• VIN-коду автомобиля;
• Кодам имеющихся колец;
• Параметрам двигателя.

Все чаще автолюбители ведут поиски по параметрам своего транспортного средства и техническим параметрам двигателя. Это достаточно надежный способ поиска, однако его надежность сильно падает, если поиски ведутся в интернет-магазинах с сомнительной репутацией. Хорошие ресурсы имеют продвинутую кросс-базу, которая позволяет найти не только оригинальные поршневые кольца, но и сразу подбирает подходящие аналоги. Аналогам стоит уделить особое внимание. На вторичном рынке можно найти кольца из таких материалов:

• Чугун;
• Легированная сталь.

Кроме того, кольца из указанных выше материалов могут иметь особое защитное покрытие. Например, молибденовое или хромое. Кольца с защитными покрытиями обходятся дороже более «простых» моделей, но зато имеют больший эксплуатационный ресурс. На высокофорсированные двигатели имеет смысл ставить стальные кольца с защитным покрытием, тем временем как маломощные двигатели поддержанных городских автомобилей можно оснастить более доступными чугунными кольцами.

При выборе автолюбитель также может столкнуться с изделиями стандартной ширины и с тонкими кольцами. Практика успела показать, что тонкие кольца являются самыми дорогими, а их изготовлением занимается ограниченное число производителей. В первую очередь они предназначены для установки на двигатели с оборотами свыше 6000 в минуту. При этом важно понимать, что нестандартные кольца служат несколько меньше стандартных, так что и менять их придется чаще.

Экскурс по производителям

В силу кажущейся простоты изготовлены поршневых колец сегодня из выпускает большое число фирм. Многие фирмы работают исключительно на рынок своей страны, однако усилиями мелких поставщиков их продукция получает некоторое распространение в мире. Вторичный рынок стран Восточной Европы богат товарами от разных брендов и… подделками. О подделках мы поговорим чуть позже, а пока выделим несколько брендов, под именами которых автолюбитель сможет найти действительно качественные поршневые кольца:

Продукцию именно этих компаний с высокой вероятностью удастся найти и у фирм-упаковщиков. Указанные выше производители также являются поставщиками на конвейеры автомобильных концернов, что говорит о стабильно высоком качестве выпускаемых ими изделий. К несчастью, именно их продукцию часто подделывают. Больше всего подделок под Victor Reinz и Goetze. При выборе поршневых колец обращайте внимание на:

1. Упаковку. К примеру, на упаковках поддельных колец Mahle отсутствует защитная полоска и другие защитные элементы. Также обращайте внимание на качество полиграфии;
2. Общее качество изделия. Многие подделки отлично имитируют фирменный продукт, но в некоторых случаях визуальный осмотр позволяет выявить контрафакт. Особое внимание уделите маркировке.

Как показывает практика, выявить поддельные поршневые кольца проще всего именно по упаковке. Настоятельно рекомендуем узнать о защитных признаках продукции всех вышеуказанных компаний и сопоставлять полученные данные с реальным положением дел – если упаковка предложенного вам кольца отличается от фирменной, перед вами точно подделка.

Существует и продвинутый способ выявления подделок, который, впрочем, подойдет не всем автолюбителям. Дело в том, что твердость поршневых колец должна соответствовать определенным нормам. В случае компрессионных колец из чугуна марок СМ или ВЧ (самые распространенные на вторичном рынке) твердость должна составлять 96-112НВ и 100-112НВ соответственно. Если у вас есть возможность проверить соответствие колец стандартам, проблем с подделками не будет – вы сможете их выявить и вернуть продавцу.

Вывод

Поршневые кольца являются важным элементом поршней двигателя. От качества их исполнения и соответствия определенной концерном геометрии буде зависеть работоспособность силового агрегата, его топливная экономичность, мощностные показатели, расход горючего и экологичность. Автолюбители редко сталкиваются с необходимостью замены поршневых колец, так как даже относительно недорогие имеют значительный эксплуатационный ресурс. К несчастью, поршневые кольца известных фирм часто подделывают. Советуем покупать запчасти в проверенных местах и тщательно изучать каждое изделие – так вы серьезно уменьшите вероятность того, что покупаемые поршневые кольца окажутся поддельными.

Поршневые кольца

Кольцо плотно (с зазором 0,02—0,08 мм) подгоняют по высоте к канавке поршня, и в свободном состоянии оно имеет диаметр, несколько больший диаметра цилиндра. При установке в цилиндр поршня вместе с кольцом его предварительно сжимают, а затем оно вследствие упругости плотно прилегает к стенке цилиндра, обеспечивая хорошее уплотнение поршня. Для возможности свободного расширения кольца при нагревании в замке кольца, установленного в цилиндр, должен быть зазор 0,2—0,4 мм.

Рис. 1. Поршневые кольца и эпюра давления

Для обеспечения хорошей приработки компрессионных колец к цилиндрам иногда применяют кольца с наклонной (конусной) наружной поверхностью, а также кольца, имеющие фаску с внутренней или наружной стороны (скручивающиеся кольца). Из-за наличия фаски при сжатии и установке в цилиндр такие кольца перекашиваются, и их наружная поверхность располагается под углом к стенке цилиндра. Для правильной установки скручивающихся колец на поршне на них с верхней стороны иногда делают метки.

Чтобы улучшить приработку и повысить износоустойчивость колец, на их трущуюся поверхность наносят специальные покрытия. Верхнее компрессионное кольцо (одно или два кольца), работающее в наиболее тяжелых условиях, обычно покрывают пористым хромом (общая толщина покрытия 0,10—0,15 мм, толщина слоя пористого хрома 0,04—0,06 мм). Хромированная поверхность износоустойчива, а пористый слой хрома хорошо удерживает в себе смазку. Это значительно повышает износоустойчивость кольца и улучшает условия работы колец, расположенных ниже. Остальные кольца для лучшей прирабатываемости обычно подвергают электролитическому лужению (толщина слоя олова 0,005—0,01 мм).

Для увеличения плотности прилегания кольца к стенке цилиндра его изготовляют таким образом, что в свободном состоянии форма кольца отклоняется от окружности, вследствие чего при сжатии его и установке в цилиндр обеспечивается правильное распределение давления кольца на стенку цилиндра по всей окружности (кольца с корректированным давлением). Круговая диаграмма (эпюра) давления такого кольца на стенки цилиндра показана на рис. 1, б.

Маслосъемные кольца, также изготовляемые из чугуна, имеют сквозные прорези, а иногда еще и канавку на наружной поверхности. Маслосъемные кольца устанавливают в канавки с отверстиями. При движении поршня маслосъемное кольцо снимает излишнее масло со стенок цилиндра, и через прорези на кольце и отверстия в поршне масло отводится в картер.

Кроме чугунных маслосъемных прорезных колец, применяют также стальные составные маслосъемные кольца, состоящие из двух стальных плоских колец (дисков), между которыми установлен осевой расширитель, прижимающий их к стенкам канавки. Для облегчения прижатия колец к стенке цилиндра под ними в канавке установлен радиальный расширитель. Оба расширителя представляют собой стальные гофрированные пружинящие кольца.

Поршневые кольца

Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются с минимальным зазором в специальных канавках, выполненных на внешней поверхности поршня. Поршневые кольца являются уплотнительным элементом ЦПГ, посредством которого удается добиться необходимой герметизации камеры сгорания в устройстве поршневых двигателей.

Поршневые кольца бывают двух типов:

• компрессионные поршневые кольца;
• маслосъемные поршневые кольца;

Современные бензиновые и дизельные двигатели обычно имеют 3 кольца:

• первое (верхнее) компрессионное кольцо;
• второе (нижнее) компрессионное кольцо;
• маслосъемное кольцо;

Высокофорсированные бензиновые агрегаты могут иметь только 1 компрессионное кольцо, в то время как на поршне дизельного мотора могут быть установлены 3 компрессионных кольца.

1. Применение компрессионного поршневого кольца позволяет реализовать скользящее герметичное соединение и создать эффективное уплотнение лабиринтного типа между поршнем и стенками цилиндра.  Благодаря использованию компрессионных поршневых колец удается избежать прорыва отработавших газов из камеры сгорания в избыточном количестве. Допустимым количеством прорывающихся газов на ДВС с исправной ЦПГ считается показатель до 1%.
2. Поршневые кольца дополнительно отвечают за регулирование количества моторного масла, которое остается на стенках цилиндров для смазывания самих колец и поршней, и препятствуют попаданию смазки в камеру сгорания. Указанную функцию выполняет маслосъемное, а также частично второе компрессионное кольцо.
3. Еще одной функцией поршневых колец является охлаждение поршней, которое обеспечивается благодаря отводу тепла от поршня путем передачи избытков нагрева на стенки цилиндров.

Кольца в цилиндрах двигателя работают в крайне тяжелых условиях, так как постоянно испытывают серьезные механические и тепловые нагрузки. По этой причине к материалу изготовления, конструкции поршневых колец и способу их крепления на поршне выдвигаются особые требования. Поршневые кольца изготавливаются из чугуна или упругой легированной стали. Для улучшенной износостойкости на поверхность компрессионного кольца в процессе производства  наносят дополнительное покрытие. Материалом такого покрытия выступает хром или молибден.

Поршневые кольца имеют специальный замок. Замок поршневого кольца фактически представляет собой разрез. Благодаря такому замку упругое кольцо способно разжиматься и сжиматься подобно пружине.

Другими словами, поршневое кольцо представляет собой не окружность, а имеет дугообразную форму с зазором между концами в области разреза. После того, как поршневое кольцо устанавливается в цилиндр, происходит его сжатие. Зазор в области замка уменьшается до показателя 0.1- 0.5 мм, который определен конструкцией двигателя. При этом величина разреза не позволяет поршневому кольцу срываться с посадочного места на поршне.

Величина зазора поршневых колец для каждой модели двигателя является строго определенным параметром. Увеличение зазора поршневых колец приводит к разгерметизации и прорыву газов из камеры сгорания. Результатом становится потеря мощности двигателя. Уменьшение зазора поршневого кольца может привести к заклиниванию кольца в цилиндре двигателя после теплового расширения.

Заклинивание поршневых колец вызывает поломку самих колец, образование задиров на зеркале цилиндров и другие повреждения. Также некоторые производители предлагают специальные поршневые кольца без зазоров.

Маслосъемные кольца устанавливаются под компрессионными, отличаются более сложной конструкцией.  Маслосъемное кольцо имеет форму короба с двумя гранями, а также внутренние щели. Грани выполняют функцию скребка, посредством которого лишнее масло удаляется со стенок цилиндра. Через щели маслосъемного кольца смазка отводится к поршневым дренажным отверстиям.

Среди наиболее распространенных неисправностей отмечается износ, разрушение и потеря подвижности поршневых колец. К ускоренному износу и разрушению часто приводит детонация и перегрев двигателя, потеря подвижности возникает в результате закоксовки поршневых колец. Подобная неисправность также называется залеганием поршневых колец, при этом первыми обычно залегают маслосъемные кольца.

Читайте также

Компрессионные кольца

Сжатие Кольца

Основная функция компрессионных колец заключается в герметизации цилиндра и пространство, так что газы внутри пространства не могут выйти, пока они не выполняли свою функцию. Некоторое количество масла переносится с компрессионными кольцами, т.к. они перемещаются вверх и вниз по цилиндру для смазки. Большинство компрессионных колец изготовлены из серого чугуна. Однако некоторые типы компрессионных колец имеют специальные накладки, например бронзовые (вставляются в прорезь, прорезанную по окружности кольцо) или специально обработанную поверхность. Кольца с бронзовыми вставками иногда называются кольцами GOLD SEAL, а кольца со специальной облицовкой называются в качестве БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ колец. Биметаллическое кольцо состоит из двух слоев металлического сплава. вместе, внутренний слой из стали, а внешний слой из чугуна.

Сжатие кольца бывают разного сечения; однако прямоугольный крест раздел самый распространенный. Поскольку поршневые кольца вносят такой же вклад, как и любые другие одно дело по поддержанию давления в цилиндре, они должны обладать достаточная эластичность, чтобы равномерно прижиматься к стенкам цилиндра. То диаметр кольца перед установкой чуть больше цилиндра родить. Из-за шарнира кольцо может быть сжато, чтобы войти в цилиндр.Напряжение, которое создается, когда кольцо сжимается и помещается в цилиндр заставляет кольцо расширяться и создавать давление на цилиндр стена.

давление, оказываемое ближайшими к камере сгорания кольцами, увеличивается на действие замкнутых газов при сжатии и сгорании. Газы входят за верхним кольцом, через зазор между кольцом и канавкой, и прижмите кольцо к цилиндру и вниз к нижней части канавка.Давление газа на втором кольце и каждом последующем сжатии кольцо постепенно уменьшается, так как газ, который достигает этих колец, ограничивается тем, что проходит через зазор каждого предыдущего кольца.

Рисунок 4-13. Типы поршневые кольца.

Когда поршень в сборе разобран, можно посмотреть компрессионные кольца и скажите, правильно ли они функционируют. Если кольцо работало должным образом, лицо (поверхность, примыкающая к стенке цилиндра) и дно кольца будет ярким и блестящим из-за контакта со стенкой цилиндра и канавка. Верхняя и задняя (внутренняя поверхность) кольца будут черными, так как они подвергаются воздействию горячих дымовых газов. Черные участки на герметизации поверхности указывают на выход горячих газов.

под нормальные условия эксплуатации, причем детали двигателя функционируют правильно, там будет быть очень мало утечки газа из-за превосходного уплотнения поршня кольца. Масло, которое предотвращает контакт металла к металлу между кольцами и стенка цилиндра также в некоторой степени помогает в создании уплотнения.Когда надлежащее уплотнение установлено, единственное место утечки газа — через поршневое кольцо зазор. Зазор поршневого кольца настолько мал по сравнению с общей окружностью кольца, что величина утечки незначительна, когда кольца функционируют должным образом.

Поршневые кольца | Auto Service Professional

Даже если ваша мастерская не восстанавливает двигатели на регулярной основе, полезно получить представление о роли, которую выполняют различные компоненты двигателя. В этой статье мы обсудим поршневые кольца, их назначение и советы по обслуживанию колец.

Поршневые кольца, говоря простым языком, представляют собой компоненты, образующие динамическое уплотнение между поршнем и стенкой цилиндра. Учтите, например, что кольца должны обеспечивать как функцию герметизации, так и функцию управления маслом в различных условиях и экстремальных температурах — от зимних утренних холодных пусков до длительной работы на высоких оборотах и ​​высокой нагрузке в жаркую погоду. Также учтите, что большинство поршней «двигаются» и «растут» в поперечном направлении внутри цилиндра во время работы, создавая иногда непредсказуемую площадь уплотнения и контактную поверхность.

Должно быть очевидно, что длительный износ стенок цилиндров и колец может привести к проблемам с уплотнением колец и прорыву газов, даже новый OEM-двигатель может столкнуться с проблемами, если кольца не были изготовлены должным образом. Например, KIA недавно сообщила о проблеме с маслосъемными кольцами в некоторых двигателях Soul 2020–2021 годов и Seltos 2021 года выпуска объемом 2,0 л. По-видимому, направляющие маслосъемных колец не были должным образом термообработаны, что привело к чрезмерной закалке направляющих, что вызвало чрезмерный износ стенок цилиндров. Это чревато чрезмерным расходом масла, повреждением выхлопной системы/нейтрализатора и сведением к минимуму доступного масла для шатунных подшипников.

Практически все современные автомобильные двигатели имеют три кольца на поршень. Верхнее кольцо является исключительно компрессионным кольцом, то есть его функция заключается в герметизации расширяющихся газов сгорания над поршнем. Конечно, без эффективного уплотнения сгорания эти газы будут просачиваться по сторонам поршня, что приводит к процессу потери мощности, известному как прорыв газов.

Верхнее кольцо уплотнено по отношению к стенке цилиндра и кромкам кольцевой канавки за счет перепада давления, создаваемого во время цикла сгорания поршня.По мере увеличения давления над кольцом и между внутренним диаметром кольца и канавкой поршня кольцо смещается вниз и наружу, создавая герметичное уплотнение в широком диапазоне оборотов двигателя. Основная задача верхнего кольца — служить компрессионным уплотнением. Это также помогает защитить второе кольцо от тепла сгорания.

Большинство современных оригинальных компрессионных колец изготовлены из чугуна высшего качества, ковкого чугуна или стального сплава с покрытием из термостойкого графита, плазменно-молибденового или хромового облицовочного материала.Графит и «плазма-молибден» представляют собой относительно мягкие и пористые кольцевые покрытия с превосходной маслоемкостью и сравнительно быстрой прилегаемостью (или приработкой) к поверхности отверстия цилиндра. Хром, используемый сегодня в основном зарубежными OEM-производителями, представляет собой гораздо более твердый непористый материал.

Второе кольцо, хотя его обычно называют компрессионным кольцом, в первую очередь выполняет функцию окончательного контроля масла (около 80% функций второго кольца — контроль масла и около 20% — контроль сжатия). Двумя распространенными конструкциями являются RBT (обратная крутка, коническая поверхность и канавка крюка THG, иногда называемая кольцом Нейпира).

Второе кольцо с обратным скручиванием и конической поверхностью очень распространено в наборах колец с высокими эксплуатационными характеристиками. Внутренний нижний скос вызывает скручивание кольца. Закручивание препятствует миграции масла за вторым кольцом. Коническая поверхность соскребает масло со стенки цилиндра для контроля уровня масла. Большинство вторых колец RBT изготавливаются из серого чугуна. Вторые кольца THG также имеют изгиб, но без внутренней фаски и конусности. Вместо этого THG имеет крюкообразную канавку на нижнем внешнем диаметре. Кольца THG обеспечивают немного лучший контроль масла, чем RBT.THG также действует как обратный клапан для сброса избыточного давления сгорания, создаваемого под верхним кольцом, помогая стабилизировать верхнее кольцо (избегая или сводя к минимуму флаттер кольца).

Как и верхние кольца, вторые кольца OE обычно покрываются фосфатом или плазменным молибденом для защиты колец от тепла, связанного с горением. Эти кольца обычно также имеют коническую поверхность с низким натяжением, предназначенную для уменьшения сопротивления при сохранении способности кольца контролировать масло. Большинство крупных поставщиков оригинального оборудования и вторичного рынка встраивают второе кольцо в обратное кручение, чтобы создать более эффективное уплотнение в области поршня, предотвращая миграцию масла за кольцо.

Третье кольцо в сборе служит в качестве кольцевого контрольного пакета масла, которое по существу удаляет масло из стенки цилиндра во время рабочего хода. контроль масла кольцо имеет несколько компонентов, в том числе расширителя, или спейсера, а также верхние и нижние скребок (рельсы).

Масла рельсов в этой классической конструкции остального Угловой расширителя колодки, которые доставляют как боковую и вертикальную силу для уплотнения верхних и нижней поверхности кольцевой канавки.

Масляные кольца предлагаются в стандартном натяжением (для большинства уличных приложений и высокой выходной двигателей восприимчивых к искажению отверстия) и конструкции низкого напряжения.Кольца стандартного натяжения оказывают тангенциальное давление около 21 фунта на стенку цилиндра. Конструкции с низким напряжением применяют около 15 фунтов натяжения. Направляющие маслосъемных колец «счищают» излишки масла со стенок цилиндров и служат для контроля уровня масла. Если направляющие маслосъемных колец изношены или слишком тверды и оказывают слишком большое давление на стенки, может произойти прорыв масла, что позволит маслу попасть в камеры сгорания, загрязнить свечи зажигания и потенциально загрязнить поток выхлопных газов, что приведет к повреждению каталитического нейтрализатора.

КОЛЬЦА ВЛИЯЮТ НА РАБОТУ ДВИГАТЕЛЯ

Наибольшее трение в двигателе внутреннего сгорания создается за счет трения поршневых колец о стенки цилиндра. Это трение напрямую влияет на рабочую температуру двигателя.

Если при выходе из выхлопной трубы образуется сгоревшее масло/дым, это может быть результатом прохождения масла через изношенные направляющие/уплотнения клапанов или через кольца. Проверка компрессии и герметичности цилиндра может подтвердить функцию кольца. Если купол поршня выглядит размытым по краям или поперек купола, масло, вероятно, просачивается через изношенные или застрявшие кольца, что может вызвать коды пропусков зажигания P0301-P0312, а также снижение мощности двигателя из-за снижения давления в цилиндре. .

Если масляная зола скапливается на одной стороне свечи зажигания, вполне вероятно, что масло проходит через направляющие клапанов или уплотнения.

КОНЦЕВОЙ ЗАЗОР КОЛЬЦА

Лучший способ начать дискуссию среди производителей двигателей — спросить, необходим ли концевой зазор во втором компрессионном кольце.

Фактически, однако, практически каждый производитель двигателей в Северной Америке установил, что увеличение торцевого зазора во втором кольце фактически улучшает характеристики уплотнения. Это связано с так называемой «теорией баланса давления». Без концевого зазора второго кольца газы задерживаются между вторым и верхним кольцами. Когда поршень проходит свой рабочий ход, накопление этих газов фактически отрывает верхнее кольцо от земли. Это, конечно, приводит к сильному прорыву газов и потере мощности.

Обычно измеряемый на глубине 1,00 дюйма от верха стенки цилиндра, кольцевой зазор представляет собой установленное пространство между концами колец. При измерении торцевого зазора кольцо должно располагаться в цилиндре на одинаковую глубину по всему периметру. Это называется «квадратация кольца». Если кольцо не будет размещено на равном расстоянии от основания блока, это приведет к неправильному измерению торцевого зазора. Правильно установив кольцо в отверстие, используйте чистый плоский щуп.Калибр должен плотно входить в зазор без необходимости приложения большого усилия.

Всегда следуйте рекомендациям производителя поршней в отношении зазора между верхним и вторым кольцами, так как он зависит от материала поршня, диаметра отверстия и применения (без наддува, с принудительной индукцией, с впрыском азота и т. д.). Хотя вы всегда должны обращаться к заводским спецификациям, для уличного применения эмпирическое правило заключается в том, чтобы допускать торцевой зазор около 0,0045 дюйма на дюйм диаметра отверстия цилиндра. Например, 4.000 дюймов отверстия может потребоваться кольцевой зазор 0,018 дюйма. В тех случаях, когда отверстия немного изношены или если блок был расточен и отточен не по размеру, доступны кольца для популярных применений соответствующих размеров (увеличенный размер на 3 мм, увеличенный размер на 0,010 дюйма, увеличенный размер на 0,030 дюйма и т. д.). Никогда не думайте, что сменные кольца обеспечат надлежащий торцевой зазор из коробки. Всегда выполняйте проверку зазоров, чтобы убедиться в этом.

В некоторых случаях могут быть доступны только кольца «напильником по размеру»

, при этом верхнее и второе кольца изготавливаются с отрицательным или нулевым зазором, что требует от установщика напиливания концов для получения надлежащего концевой зазор.Это необходимо делать осторожно, используя специальный инструмент для кольцевого напильника, устанавливаемый на настольном станке. Удаление материала должно осуществляться «прямоугольно», что означает, что вы должны избегать создания нежелательных углов. Ширина установленного зазора должна быть одинаковой от внутренней к внешней стороне зазора. Аккуратно подпилите, подсчитывая количество ударов во время подпиливания, и перепроверьте. Чтобы избежать удаления слишком большого количества материала, сделайте несколько ходов, снова проверьте концевой зазор в отверстии, снова напилите, проверьте и т. д., пока не будет достигнут правильный зазор. Если вы напилите слишком много, кольцо нельзя будет использовать.После того, как желаемый зазор будет достигнут, с обработанных концов необходимо аккуратно удалить заусенцы с помощью небольшого плоского тонкого напильника.

Если требуется установка напильника, это относится только к верхнему и второму кольцам. Масляные расширители и масляные рейки изготавливаются под определенные размеры отверстий (стандартные или нестандартные) и не требуют подгонки напильником.

ТЕНДЕНЦИИ ПОРШНЕВЫХ КОЛЬЦ

Тенденция проектирования колец сегодня сосредоточена на снижении трения и высокой прилегаемости колец. Поскольку трение между кольцом и стенкой цилиндра уменьшается, мощность высвобождается, а экономия топлива увеличивается просто за счет уменьшения паразитного сопротивления.«Конформируемость» колец относится к способности колец герметизировать отверстие, которое не является идеально круглым (что часто происходит, когда отверстие деформируется во время тепловых циклов и нагрузки при зажиме болта с головкой). Кольцевое уплотнение естественным образом влияет на выходную мощность, контроль выбросов и расход масла.

Это еще одна веская причина для использования моментных пластин головки блока цилиндров при растачивании и хонинговании блока. Если динамометрическая пластина не используется во время обработки отверстия, вы создадите круглое отверстие в статических условиях, однако отверстие может деформироваться и стать «некруглым», как только головка цилиндра будет прикручена к блоку.Конечно, степень этого искажения зависит от конкретного рассматриваемого блока (некоторые будут искажать больше, чем другие). Смысл в том, чтобы сделать отверстие как можно более круглым при использовании. Если отверстия остаются верными, пока поршни проходят свои циклы, тем легче кольцам выполнять свою герметизирующую работу.

Современные кольца становятся все тоньше и уже, отчасти для того, чтобы обеспечить удобство прилегания. Эффективность, экономия топлива и снижение выбросов останутся целевыми целями конструкторов двигателей на долгие годы, и несомненно, что размер кольца, вес и способность к герметизации будут продолжать соответственно развиваться.

Поскольку двигатели по-прежнему проектируются как более компактные и легкие блоки, блоки блоков становятся короче, а размеры поршней уменьшаются. Результат: Кольца становятся тоньше, в районе 1,2мм, распространены маслосъемные кольца 3мм.

Места расположения колец постепенно сместились вверх к куполу поршня. Эта тенденция, вероятно, сохранится по нескольким причинам, включая проблемы с производительностью и выбросами (например, меньший объем «щели»… площадь пустот по окружности между поршнем и отверстием над верхним кольцом). .. способствует сокращению количества несгоревших углеводородов).

Кроме того, что касается экономии топлива, кольца становятся более узкими в радиальном направлении, чтобы уменьшить трение между кольцами и стенками. Уменьшенный размер также позволяет кольцам быть более удобными (гибкими) к форме канала ствола. Это позволяет использовать меньшее натяжение кольца при правильной геометрии отверстия.

Изготовители колец обычно предпочитают, чтобы отверстия были отделаны камнем зернистостью 280. Кольца с покрытием теперь предварительно притерты, поэтому вам не нужно создавать более шероховатую поверхность в отверстии.Это касается даже хромированных колец. Сегодня нет необходимости обеспечивать более грубую обработку отверстия, чтобы добиться обкатки.

  СОВЕТЫ ПО УСТАНОВКЕ КОЛЬЦ

Перед установкой колец на поршни убедитесь, что канавки поршня абсолютно чистые и на них нет заусенцев.

Установка колец на поршни несложна, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы не деформировать и не сломать кольцо. Это особенно важно при работе со вторым и верхним кольцами.Сначала установите расширитель маслосъемного кольца, следя за тем, чтобы концы всегда оставались встык. Установите нижнюю масляную направляющую, чтобы захватить нижнюю выемку расширителя, затем установите верхнюю направляющую. Масляные направляющие можно установить, накрутив их вручную по спирали.

Если вы не имеете дело с очень легкими натяжными кольцами, всегда используйте плоскогубцы для установки колец на поршни. Наматывание второго или верхнего кольца на поршень может легко создать спираль в кольце, что приведет к искривлению кольца, которое может не восстановиться.При использовании плоскогубцев расширяйте кольца ровно настолько, чтобы их можно было установить.

Обратите особое внимание на расположение зазоров на концах колец. Цель состоит в том, чтобы предотвратить совмещение торцевых зазоров друг с другом, что приведет к возникновению путей утечки. Ориентация кольцевого зазора может быть указана в зависимости от поршня или рекомендаций OEM.

В качестве примера ниже приведены рекомендации по ориентации кольцевого зазора. Опять же, спецификации OEM могут отличаться.

Если смотреть на поршень сверху, передняя часть поршня (обращенная к передней части двигателя) на 12 часов, ориентация торцевого зазора следующая:

Масляный расширитель (стыковые концы) … между 2 и 4 часами часы

Зазор нижней масляной рампы … 10 часов

Зазор верхней масляной рампы … 7 часов

Зазор второго кольца … 9 часов

Зазор верхнего кольца … 3 часа

Во время работы двигателя кольца скорее всего, будет немного вращаться, но идея состоит в том, чтобы оставить промежутки достаточно далеко друг от друга, чтобы они не могли выровняться.

Для установки узла шатун/поршень в блок необходимо сжать кольца, чтобы они вошли в отверстия. В то время как регулируемые кольцевые компрессоры типа «бочка» действительно работают, установщики с коническими кольцами из заготовок, безусловно, лучше всего подходят для использования. Они имеют сужающийся внутренний диаметр с большим верхним входом и совместимым с размером отверстия нижним диаметром (сжимая кольца, когда поршень движется через компрессор). Недостатком является то, что большинство конических компрессоров изготавливаются с учетом определенного диаметра отверстия, что требует отдельных компрессоров для отверстий разного размера.Однако также доступны конические компрессоры с различными регулировками диаметра отверстия, что позволяет сократить количество компрессоров, необходимых в мастерской.

Поверните коленчатый вал так, чтобы целевая шейка шатуна находилась рядом с ее нижней мертвой точкой. Нанесите моторное масло или смазку для подшипников на верхний шатунный подшипник.

После нанесения моторного масла на установленные кольца, юбки поршня, внутреннюю часть компрессора и стенки цилиндра вставьте юбки шатуна и поршня в компрессор.Аккуратно манипулируйте кольцами, пока они все не окажутся внутри компрессора, а юбки поршня не выйдут из-под нижней части компрессора. Опустите шток в отверстие и дайте юбкам поршня также войти в отверстие. Убедитесь, что шатун с подшипником совмещен с шейкой шатуна коленчатого вала. Крепко прижимая нижнюю часть компрессора к деке блока, вдавите поршень в отверстие, нажимая рукой, прикладывая переменное давление к передней и задней части купола поршня.Если вы чувствуете полную остановку, попробуйте осторожно постучать по поршню, используя чистый пластиковый поршневой молоток. Если требуется большее усилие, скорее всего, кольцо коснулось деки блока. Никогда не применяйте чрезмерную силу, ударяя по поршню. Если вы сомневаетесь, поднимите поршень и компрессор и начните сначала. Как только верхнее кольцо войдет в отверстие, снимите инструмент компрессора. Направляя шатун на его шейку, используйте пластиковый поршневой молоток, чтобы осторожно постучать по поршню, пока верхний подшипник шатуна полностью не соприкоснется с шейкой, после чего вы можете установить крышку шатуна, оснащенную нижним подшипником.Затяните болты тяги в соответствии со спецификацией.

Что касается использования синтетических масел и других сверхскользких материалов, не используйте полностью синтетическую сборочную смазку или масло для прилегания кольца к стенке цилиндра в свежем двигателе с только что отточенными стенками цилиндра. Если смазка очень скользкая, кольцам может потребоваться гораздо больше времени, чтобы сесть, или они могут вообще не сесть. Если иное не указано OEM, для первоначальной обкатки лучше всего использовать моторное масло на нефтяной основе. После правильной посадки колец (в зависимости от качества поверхности стенок цилиндра это может занять от 30 минут до нескольких дней), замените масло и фильтр и долейте выбранное масло.

Типы и функции поршневых колец

Типы и функции поршневых колец

Что такое поршневое кольцо?

Типы и функции поршневых колец:- Поршневые кольца представляют собой металлические разъемные кольца, которые устанавливаются в канавки по внешнему диаметру поршня в двигателе внутреннего сгорания для поддержания хорошего контакта между поршнем и стенкой цилиндра. Обычно в двигателе внутреннего сгорания используется от 3 до 4 колец.

Назначение поршневых колец

• Герметизирует отработанные газы, чтобы они не попали в картер.
• Обеспечивают передачу тепла от днища поршня к стенкам цилиндра.
• Регулируют подачу масла к юбке и предотвращают смешивание с газами внутри камеры сгорания

Типы поршневых колец

Есть два типа поршневых колец;

1. Компрессионные кольца
   a) Расточенные и съемные кольца
   b) Кольца разворотной полосы
2. Маслосъемные кольца

1.Компрессионные кольца: (Типы поршневых колец)

Обычно на поршень устанавливаются два или три компрессионных кольца. Количество компрессионных колец зависит от степени сжатия.

Обычно 2-е и 3-е компрессионные кольца имеют коническую поверхность. Они используются для устранения проблем с залипанием колец в двигателях большой мощности.

Во многих случаях маслосъемные кольца имеют ряд канавок, которые отводят избыточное масло через отверстия в поршневой канавке внутрь поршня и в поддоны, но оставляют достаточное количество масла для смазки стенок цилиндра.Масляные кольца создают немного большее радиальное давление на стенки цилиндра, чем компрессионные кольца.

A) Расточенные и съемные кольца

Расточенные и съемные кольца обычно используются для верхних и вторых компрессионных колец. Во время хода всасывания эти кольца имеют тенденцию слегка скручиваться в результате внутренних усилий, возникающих при срезании угловых колец.

В такте сжатия, когда поршень движется вверх, кольца также перемещаются вверх и имеют тенденцию упираться в масляную пленку внутри стенки цилиндра.Таким образом, в камеру сгорания поступает меньшее количество масла.

Во время рабочего такта сила давления за счет сгорания вызывает раскручивание колец, в результате чего они имеют полный контакт со стенками цилиндра для эффективного уплотнения.

B) Кольца разворотной полосы Кольца для разворотной полосы

представляют собой специальные компрессионные кольца. Они имеют Г-образное поперечное сечение. Он покрывает площадь разворота поршня. В этой области имеется некоторое количество несгоревшей воздушно-топливной смеси.

После охлаждения эта несгоревшая смесь может образовывать смог.Этого можно избежать, используя кольца на разворотной полосе, и несгоревшая смесь выбрасывается. Эти кольца обеспечивают хорошее уплотнение во время рабочего хода. Увеличивает мощность лошадиных сил на 10%.

Кольца разворотной полосы также обладают преимуществом хорошей герметизации во время рабочего хода. В виде. Начинается сгорание, давление быстро воздействует на верхнюю кромку кольца, выдавливая, таким образом, имея хорошее уплотнение со стенкой цилиндра.

2. Маслосъемные кольца: (Типы поршневых колец)

В некоторых двигателях внутреннего сгорания разлитое масло внутри шатуна выбивает масло из масляного поддона при каждом обороте. В результате на стенку цилиндра попадает избыток масла, чем это действительно необходимо. Его необходимо соскоблить и вернуть в масляный поддон. В противном случае он попадет в камеру сгорания и сгорит. При этом расход масла увеличится, а двигатель потребует частой доливки масла. Удаление масла с внутренних стенок цилиндра так же важно, как охлаждение, герметизация и очистка. Есть три типа маслосъемных колец

(и). Цельный чугунный цилиндр с прорезями: – имеет прорези между верхней и нижней сторонами цилиндра.Расширяющая пружина увеличивает давление кольца на стенку цилиндра, улучшая эффект скребков.

(ii). Цельноштампованная сталь типа: – в основном используется для изношенных стенок цилиндров двигателей. Он сделан из стали. Он может запечатать одну сторону канавки.

(iii). Трехкомпонентный стальной рельс с расширителем: – обеспечивает уплотнение в обоих направлениях, т. е. вверх и вниз. Таким образом, они более эффективны в герметизации.

Материал, используемый для поршневых колец

Чаще всего для изготовления поршневых колец используется мелкозернистый легированный чугун.Чугун обладает свойством самосмазывания из-за присутствующего в нем графита, который помогает уменьшить трение в гильзах и кольцах цилиндров.

Материал поршневых колец должен быть тверже гильзы цилиндра для обеспечения максимального срока службы. Обычно в чугуне используются сплавы никеля, хрома, титана, меди, ванадия и молибдена. Прессованная сталь также используется для изготовления поршневых колец.

1. Зазор поршневого кольца

Поршневые кольца снабжены зазором, чтобы их можно было устанавливать и снимать из канавок поршней, когда они изнашиваются, путем их расширения.Радиальное давление, возникающее из-за зазора, обеспечивает эффективное уплотнение для предотвращения утечек при сильном давлении.

Предусмотренный зазор должен быть оптимальным, т.е. не очень низким или не большим. Диапазон зазора составляет 0,178-0,50 мм, и если размер поршня больше, чем зазор, он увеличивается на 1 мм на каждые 100 мм увеличения диаметра.

Зазор между кольцом и канавками должен быть в пределах 0,038-0,102 мм для компрессионных колец и немного меньше для маслосъемных колец. За время службы кольцо может потерять часть своих упругих свойств, из-за чего будет уменьшено радиальное давление на стенку цилиндра.Их можно проверить, сравнив зазор между новыми и старыми кольцами.

2. Кольцевое покрытие

Поршневые кольца подвергаются частым нагрузкам и высоким температурам, поэтому они быстро изнашиваются. Таким образом, на компрессионных кольцах используются различные покрытия.

Для покрытия колец часто используются относительно мягкие вещества, такие как фосфат, графит и оксид железа. Кольцевые покрытия также обладают хорошими маслопоглощающими свойствами. Они легко впитывают масло и, таким образом, улучшают смазку колец.Они также предотвращают истирание колец. Задиры возникают в результате контакта металла с металлом при высокой температуре. Это явление похоже на сварку. Покрытие предотвращает такие задиры, поэтому сварка невозможна, так как нет открытых частей железа.

Скорость износа отверстия цилиндра может быть значительно снижена за счет хромирования кольца, а не отверстия. (Типы и функции поршневых колец)

Источник изображения: — wiseco, quora, alibaba, carrillo

Муфты с компрессионным кольцом из латуни || Пневпартс

Спецификация латунных компрессионных фитингов Материалы : Корпус: латунь, уплотнение: полимер Диапазон температур : от -40 °C до макс.+100 °C (с полимерным уплотнением от -20 °C до макс. +80 °C) Стандарты : Все версии соответствуют стандартам CETOP, CNOMO, ISO, а муфты BNA соответствуют требованиям автомобильной промышленности PNA Примечание : Латунные компрессионные фитинги нельзя комбинировать с муфтами с врезными кольцами DIN 2353. Таблица давления для соединения трубы Трубка Ø внешн. Трубка Ø дюймов Ш               Холоднолитая медная трубка Гибкая полиамидная трубка   4,0 2,0               200 бар 40 бар   4,0 2,7                 25 бар   5,0 3,0               190 бар 34 бар   5,0 3,3                 30 бар   6,0 4,0               150 бар 32 бар   8,0 6,0               100 бар 22 бар   10,0 7,5                 23 бар   10,0 8,0               75 бар 16 бар   12,0 9,0                 22 бар   12,0 10,0               55 бар 12 бар   14,0 11,0                 16 бар   14,0 12,0               45 бар 10 бар   15,0 12,0                 14 бар   15,0 13,0               42 бар     16,0 12,0                 21 бар   16,0 13,0                 12 бар   16,0 14,0               40 бар     18,0 14,0                 17 бар   18,0 16,0               37 бар     22,0 18,0                 13 бар   22,0 20,0               30 бар     * Остерегайтесь рабочего давления соответствующей трубы

Назначение компрессионных колец Поршневые пальцы

Компрессионные кольца входят в число поршневых пальцев, используемых в качестве металлических уплотнителей, которые устанавливаются между стенками цилиндров и поршнями в двигателях внутреннего сгорания. Каждое из колец входит в канавку по внешнему диаметру поршня. Таким образом, кольцо вместо поршня непосредственно контактирует со стенками цилиндра. Основной целью изготовления компрессионных колец является предотвращение попадания воздуха, топлива и продуктов сгорания в картер.

Компрессионное кольцо также используется для облегчения теплопередачи между стенками цилиндра и поршнями. Тесно соединенные маслосъемные кольца помогают покрывать стенки цилиндров тонким слоем масла.

В некоторых двигателях крюки имеют три поршневых кольца, но эти числа могут варьироваться в зависимости от применения. Компрессионные кольца — это верхние кольца, а маслосъемные — нижние. Каждое кольцо имеет небольшой разрыв в непрерывности, что позволяет натянуть его на поршень и разместить внутри канавки поршня. Разрыв также позволяет кольцу сжиматься, когда цилиндр снабжен поршнем. Эти кольца помогают отделить каждый поршень от стенки цилиндра, в которую он входит.

Компрессионные кольца препятствуют выходу продуктов сгорания в картер. Также масло из картера легко могло попасть в камеры сгорания. Такие эффекты также можно наблюдать, когда компрессионное кольцо выходит из строя или ломается. В этом случае продукты сгорания могут попасть в картер. Подача масла в систему ПВХ, забор воздуха. Из-за таких потерь продуктов сгорания внутри картера происходит неравномерное сжатие.

Горение масла является еще одним признаком выхода из строя компрессионного кольца.Когда масло попадает в камеру сгорания, оно может сгореть, что приведет к густому синему выхлопу. Это может повлиять на работу двигателя, так как свечи зажигания могут загрязниться маслом.

Компрессионные кольца

обладают способностью эффективно отводить тепло от поршня к стенкам цилиндра. Избыточное тепло может выделяться внутри двигателей внутреннего сгорания. Несколько двигателей управляют теплом за счет циркуляции воды вокруг тонких стенок цилиндров снаружи. Поскольку компрессионные кольца соединяют обе стенки цилиндра и поршень, они обеспечивают путь для отвода тепла. Таким образом, компрессионные кольца помогают предотвратить повреждение поршней от перегрева.

Кольца компрессионные и поршневые можно найти в магазине поставщика. Вы можете связаться с вашим местным дилером, которому вы можете доверять.

Если вы хотите узнать больше о функциях поршневых колец и компрессионных колец, обратитесь к профессионалам. Вы можете написать свой запрос в комментариях и дождаться ответа специалистов.

Подробнее Связано с этим:

Смещенные штифты в поршнях и их применение

Некоторые производители поршневых пальцев изготавливают и поставляют поршни со смещенными поршневыми пальцами.Это сделано для того, чтобы помочь нижнему поршню «хлопать» и состоять из штифта, смещенного в сторону упора. Гоночные поршни отличаются конструкцией центрального штифта.

Кольца поршневые (автомобильные)

3.15.

Поршневые кольца Поршневые кольца

(рис. 3.90) состоят из компрессионных колец
, расположенных ближе к верхней части поршня
, и маслосъемных колец
, расположенных ниже компрессионных колец. Функция компрессионных колец
заключается в герметизации пространства между стенкой цилиндра
и поршнем, препятствуя выходу
продуктов горения из камеры сгорания.
Эти кольца помогают получить максимальную мощность от

Рис. 3.90. Поршневое кольцо.
давление сгорания путем сохранения уплотнения
со стенкой цилиндра при минимальном трении. Масляные кольца контролируют поток
масла вдоль стенок цилиндра и не дают маслу попасть в камеру сгорания. Оба кольца
помогают отводить часть тепла поршня от стенки цилиндра.
3.15.1.

Поршневое кольцо Номенклатура

Диаметр кольца — это диаметр отверстия цилиндра, в котором работает кольцо.Радиальная толщина
представляет собой кратчайшее расстояние между внешней и внутренней окружными поверхностями кольца.
Ширина кольца — это расстояние между верхней и нижней боковыми гранями кольца. Боковые поверхности представляют собой плоские параллельные верхнюю и нижнюю поверхности кольца, которые соприкасаются со сторонами кольцевой канавки.
Рабочая поверхность – это наружная окружная поверхность, которая соприкасается со стенкой цилиндра. Зазор свободного соединения
представляет собой расстояние по окружности между двумя открытыми концами кольца в свободном состоянии.
Посаженный зазор — это расстояние по окружности между двумя открытыми концами кольца, когда оно
помещено в канавку. Тангенциальная нагрузка — это сила, приложенная по касательной между двумя открытыми концами
кольца, необходимая для закрытия свободного зазора соединения до его установленного зазора. Давление на стенку цилиндра
представляет собой радиальную направленную наружу силу на единицу площади контакта, при условии, что давление до
равномерно распределено по кольцу.
3. 15.2.

Факторы, влияющие на работу кольца

(а) Радиальная толщина.

Давление, оказываемое кольцом на стенку цилиндра, изменяется приблизительно пропорционально кубу радиальной толщины кольца. Эта толщина обычно связана с диаметром кольца
, d, и должна быть не менее rf/24.

(6) Ширина.

По мере увеличения ширины кольца увеличивается радиальная нагрузка на стенку цилиндра для заданного давления на стенку цилиндра
. Поэтому следует избегать чрезмерной ширины. При заданной тангенциальной нагрузке узкие кольца
прилегают к стенке цилиндра быстрее, чем широкие, а также уменьшают флаттер колец
и, как следствие, прорыв продуктов сгорания при высоких оборотах двигателя.

(c) Свободный зазор.

При большом свободном стыковом зазоре напряжение при сборке кольца над его поршнем
меньше, а напряжение в насаженном рабочем поршне больше. Ситуация обратная с
небольшим свободным суставным зазором. Номинальный свободный зазор обычно в 3,5 раза превышает радиальную толщину.
id) Радиальная нагрузка и давление. Радиальная внешняя нагрузка, оказываемая кольцом на стенку цилиндра
, зависит от ряда факторов, таких как радиальная толщина, ширина, свободный зазор соединения и прочность
или модуль упругости материала кольца.При заданной радиальной нагрузке большая площадь контакта
снижает пристеночное давление и увеличивает толщину масляной пленки, образующейся между кольцом
и стенкой цилиндра. Поэтому узкое кольцо увеличивает пристеночное давление и уменьшает толщину масляной пленки. Кроме того, большая радиальная толщина значительно увеличивает радиальную нагрузку и давление на стенку
и, возможно, сжимает масляную пленку вплоть до граничной смазки. Таким образом, размеры поперечного сечения кольца определяют газонепроницаемость и достаточную смазку верхних стенок цилиндра.
3. 15.3.

Компрессионное кольцо

Поршневое кольцо легко расширяется наружу, когда
входит в его канавку, без какого-либо взаимодействия
между боковыми поверхностями кольца и кольцевой канавкой. В свободном состоянии
диаметр кольца немного больше
диаметра цилиндра, поэтому при установке
в цилиндр; он пытается открыться наружу, так что на стенку цилиндра оказывается давление
. Однако давление газа
, действующее на поршневое кольцо, в основном отвечает за радиальное усилие уплотнения (рис.3.91).
На такте сжатия вверх сжатый заряд
перемещается между канавкой и
боковыми гранями кольца, проходит за кольцом, прижимает
его к стенке цилиндра и дополнительно прижимает кольцо к нижней кольцевой канавке
поршень. Это обеспечивает эффективное сжимающее уплотнение без утечек при условии, что обработка поверхности
канавки, кольца и стенки цилиндра соответствует требуемому качеству. При снижении мощности

Рис. 3.91. Компрессионное кольцо.
ход аналогичная ситуация сохраняется, но если ускорение поршня больше, чем у
, кольцо, верхняя канавка и боковые поверхности кольца прочно удерживаются вместе, образуя уплотнение.
3.15.4.

Типы компрессионных колец

Ниже приведены наиболее распространенные типы компрессионных колец.

(a) С хромированным покрытием, гладкое или инкрустированное.

Это цельное кольцо, натянутое под действием тепла в форму
для создания необходимого давления, необходимого для эффективного уплотнения при установке в цилиндр
(рис.3.92А). Эти кольца также помогают контролировать масло, влияя на толщину масляной пленки. Рабочая поверхность кольца
снабжена твердым хромовым покрытием для увеличения срока службы как кольца
, так и отверстия цилиндра.

(b) Обычная Инкрустация.

Эти кольца используются для фиксации прямоугольного сечения кольца (рис. 3.92В). Канавка
на рабочей поверхности заполнена напылением антифрикционного материала типа хрома, молибдена
.

(c) Конический.

Небольшая конусность (от 1 до 1,5 градусов) предусмотрена на рабочей поверхности
кольца, что улучшает качество прилегания из-за высокого радиального давления
на стенки цилиндра из-за небольшой площади контакта. Линейный контакт конуса (рис. 3.92C) дает
эффективное скребковое действие при ходе вниз и, следовательно, также регулирует подачу масла.

(d) Цилиндрический.

Этот изогнутый профиль поверхности (рис. 3.92D) кольца поддерживает постоянный радиус поверхности
.Степень кривизны очень важна для начальной слоистости. Иногда эти поверхности ствола
покрываются медью, чтобы уменьшить чрезмерное трение во время притирки, которое в противном случае может вызвать задиры
.

(e) Направленная вверх канавка.

Кольцевая канавка может быть слегка наклонена вверх на 5 градусов
для обеспечения прямого контакта нижней кромки для быстрого прилегания, а также для обеспечения надежной боковой поддержки кольца
без какого-либо напряжения. Таким образом, эти кольца (рис. 3.92E) герметизируют газы на ранней стадии, а также
в достаточной степени обеспечивают контроль масла.

(f) Клиновая секция.

Проблема заедания колец в канавках для некоторых высокопроизводительных и тяжелых двигателей
иногда минимизируется за счет сужения боковых поверхностей кольца
(рис. 3.92F) до угла наклона 15 градусов. Наклон сторон канавки
наружу при изгибе кольца в своей канавке уменьшает истирание и заедание между боковыми гранями
трущихся пар. Это относительное движение между кольцом и канавкой в ​​основном объясняется изменением наклона поршня в цилиндре во время его движения и непрерывным радиальным
движением кольца в его канавке.

Рис. 3.92. Компрессионные кольца.
A. Гладкая хромированная поверхность- B. Гладкая инкрустированная лицевая сторона. C. С конической головкой- D. С цилиндрической головкой.
E. Паз направленный вверх- F. Клиновая часть. G. Внутренний шаг. Х. Ридж-Доджер.

(g) Внутренний ступенчатый.

С верхней внутренней кромки кольца
удаляется небольшой квадратный участок (рис. 3.92G), в результате чего кольцо скручивается, что создает выпуклый эффект, когда кольцо
устанавливается в канавку.В результате образуется конусообразная рабочая поверхность, обеспечивающая контакт нижней кромки
со стенкой цилиндра. Это улучшает прилегание колец и обеспечивает достаточную степень контроля масла при ходе поршня вниз.

(A) Ридж-доджер.

Эти кольца (рис. 3.92H) очищают выступ износа, образующийся в верхней части отверстия цилиндра
при установке сменных колец. Только кольца меняются, когда цилиндры
при относительно небольшом износе компрессионного износа или расходе масла.
3.15.5.

Маслосъемное кольцо (маслосъемное кольцо)

Во время вращения коленчатого вала больше масла, чем требуется для
смазки, разбрызгивается из подшипников шатуна
на стенки цилиндра. Маслосъемное кольцо
контролирует масло в зоне камеры сгорания цилиндра
и обеспечивает масляную пленку по всей поверхности цилиндра
для смазки компрессионных колец,
юбки и верхней части цилиндра. Эти кольца
устанавливаются скошенной рабочей поверхностью
в сторону головки блока цилиндров (рис.3.93).
Во время движения поршня вверх нижняя сторона кольца
сильно давит на соседнюю кольцевую канавку
, а скошенная рабочая поверхность
кольца скользит по маслу, а также сбрасывает часть
масла перед сам. Избыточное масло скапливается в зазоре, образованном между канавкой
и его кольцом, пока не перетекает через ряд отверстий в задней части канавки в поддон
.
Когда поршень движется вниз по ходу, его верхняя боковая поверхность плотно прилегает к верхней части
кольцевой канавки.Теперь острая кромка рабочей поверхности кольца соскабливает масло вниз по отверстию
, так что избыточное масло проходит между кольцом и его канавкой и из разгрузочных отверстий в поддон
. Во время этого процесса соскабливания давление масла не повышается.
3.15.6.

Типы маслосъемных колец

Существует несколько конструкций маслосъемных колец для различных условий эксплуатации,
некоторые из них описаны ниже.

(a) Скребок со скошенной кромкой.

Это одинарное кольцо, имеющее узкую рабочую поверхность подшипника (рис.
3.94А) и устанавливаемое скошенной стороной к головке поршня (рис. 3.93). Отверстия для сброса масла
выполнены в задней части канавки с большинством маслосъемных колец для стока скопившегося
излишка масла внутрь поршня, а затем в поддон.

(6) Скребок с внешней ступенькой.

Для уменьшения количества компрессионных колец используется ступенчатое маслосъемное кольцо
, которое действует как компрессионное кольцо, так и маслосъемное маслосъемное кольцо (рис.
3.94В). Уменьшенная ширина рабочей поверхности увеличивает давление на стенки цилиндра.
Это обеспечивает улучшенное уплотнение и очистку без чрезмерной нагрузки на кольцо.

(c) Ступенчатый и скошенный скребок.

Эти кольца (рис. 3.94C) работают так же, как
, как ступенчатые, так и скошенные маслосъемные кольца. Эти кольца обеспечивают более эффективное средство
регулирования движения масла вверх и, следовательно, более подходят для двигателя, требующего
разбрызгивания большого количества масла на стенки цилиндра.

(d) Щелевой скребок.

Эти кольца (рис. 3.94D) имеют прямоугольное сечение с выточкой или канавкой
вокруг центра рабочей поверхности. Между задней частью этой центральной канавки и задней частью кольца
также предусмотрены удлиненные масляные щели. Узкие кольцевые кромки этого скребка
обеспечивают относительно высокое радиальное давление на стенки цилиндра, а также обеспечивают двухступенчатое скребковое действие
.

(e) Скребок замедленного действия с двумя канавками.

На начальном этапе работы двигателя
может потребоваться больше масла для смазки стенок и узла поршня, но меньше масла требуется
по мере притирки стенок цилиндра. В этих маслосъемных кольцах с прорезями и канавками (рис. 3.94E) используется центральная кромка с выступом
, чем в двух других кромках, когда они новые. По мере того, как кольцо оседает, центральная площадка
изнашивается, так что обе внешние площадки контролируют скребковое действие.

(/) Инерционный скребок.

При такой конструкции (рис. 3.94F) масло свободно проходит мимо верхнего пояса кольца
и царапается нижним поясом во время хода вверх, благодаря чему масло проходит через сливные отверстия
в кольце к задней части канавка для выхода из каналов выполнена в поршне
секции. Во время хода вниз верхняя грань соскребает масло в дренажные отверстия. Степень контроля масла
этого кольца в значительной степени зависит от инерции потока масла, а не от высоких радиальных нагрузок
.

(g) Ступенчатый скребок двойного действия.

Большинство колец не полностью соответствуют стенкам цилиндра
из-за овальности и сильного износа. Чтобы избежать этой ситуации, в одну канавку
встроены двойные грязесъемные кольца. В этих двухкомпонентных кольцах (рис. 3.94G) используются узкие фаски со ступенчатыми сегментами
для образования масляных канавок. Каждая отдельная площадка может свободно повторять контур отверстия во всех 90 266 положениях поршня. Иногда для обеспечения еще более эффективного контроля масла за счет повышенного давления на радиальную стенку
встраивается вспомогательный расширитель.

(h) Скребок для композитных рельсов.

Эти многорельсовые скребки (рис. 3.94H) предназначены для использования
в изношенных отверстиях цилиндров, имеющих овальность, конусность и любые другие неровности на стенках цилиндров,
за исключением глубоких насечек, которые могут препятствовать контролю подачи масла. В кольцевом узле используется
стальных направляющих с закругленными краями из твердого хрома. Сжатая пружина расширяет направляющие
по обеим сторонам паза. Это не позволяет прокачивать масло между кольцом и канавкой
, что происходит в обычном кольце.Кроме того, распорно-кольцевая пружина, установленная за направляющими
, толкает кольца в радиальном направлении наружу, благодаря чему они соответствуют профилю стенки цилиндра
. Закругленные края направляющей обеспечивают плавное трение о стенку цилиндра
, не вызывая износа отверстия.
3.15.7.

Материалы и методы изготовления поршневых колец Поршневые кольца

изготавливаются из высококачественного чугуна с содержанием углерода около 3,4%,
до 0. 5% хрома и до 0,25% молибдена и никеля. Поршневые кольца
изготавливаются различными способами, но четыре из них кратко описаны ниже.
(i) Вначале поршневые кольца изготавливались из больших отлитых в песчаную форму труб или горшков
, из которых отдельные кольца вырезались до нужной ширины, а затем разрезались. Это вызвало остаточное сжимающее напряжение
в кольце из-за ударов молотком или штамповки вокруг
внутри кольца. Более стабильные однородные отливки получают при центробежном литье
стаканов, а вместо ковки внутренней части кольца обычно проводят термоформовочную обработку
.
(ii) После индивидуальной отливки колец они подвергаются механической обработке и разрезанию, а затем «формуются при нагревании». В этом процессе разрезное кольцо раскрывается на прокладке и нагревается до тех пор, пока не будут сняты все индуцированные напряжения, возникающие при раскрытии кольца. После охлаждения кольцо
сохраняет свою растянутую форму, так что при установке в отверстие оно оказывает направленное наружу усилие.
(Hi) Для массового производства кольца отливаются непосредственно по профилю кольца с нормальным свободным зазором с использованием шаблонных пластин
, отфрезерованных до расчетной формы для одного диаметра отверстия.Поэтому требуется целая серия шаблонов
. После механической обработки, разделения и зазоров эти кольца
приобретают действительно круглую форму, обеспечивая равномерную нагрузку вокруг стенки цилиндра.
(iv) Кроме того, кольца отливают до действительно круглой формы, а затем «кулачково поворачивают» для получения формы рабочей поверхности
в свободном состоянии. Затем кольца разрезаются и зазоры до точного размера.

Кольца с фосфатным покрытием.

Чтобы уменьшить задиры и разрывы поверхностей во время эксплуатации,
поршневые кольца обычно имеют пористое фосфатное покрытие.Это поверхностное покрытие
защищает поверхности колец от очень высоких локальных температур поверхности. Для формирования этого покрытия кольцо
погружают в ванну с фосфорной кислотой и марганцем. По всей поверхности кольца нанесен протравленный слой железо-марганцевого фосфата
, что минимизирует трение при трении. Эта пористая поверхность
также действует как масляный резервуар, который сохраняется даже после износа покрытия.
После обработки кольца погружают в горячую ванну с маслом, которое легко впитывается в поверхность
.

Хромированные кольца.

Хромированные компрессионные кольца обеспечивают не только увеличение срока службы колец, но и значительно снижают износ канала. Обычно рабочие поверхности первого компрессионного кольца
хромируют, так как они подвергаются самым высоким рабочим температурам
и коррозионно-активным продуктам сгорания. Для работы в тяжелых условиях дополнительные кольца
хромированы, а также с обеих сторон кольца. Хромированная поверхность уменьшает количество
абразивных частиц, внедряющихся в поверхности колец, вызывая очень небольшой износ поверхности кольца
. Кроме того, очень незначительное количество металлического хрома переносится с торца кольца на стенки цилиндра во время работы. Это способствует защите относительно мягких поверхностей стенок цилиндров из чугуна
от абразивного износа и коррозионного воздействия.
3.15.8.

Рабочий зазор поршня и поршневого кольца

Ниже описаны три типа зазоров поршневых колец в канавках поршня и в цилиндре
.

Боковой зазор поршневого кольца.

Поршневые кольца должны быть снабжены зазором со стороны канавки
, который представляет собой зазор между поверхностями кольца и контактной поверхностью. Недостаточный зазор не позволяет
необходимому расширению площадки для заклинивания колец в их канавках, тем самым останавливая изгибающее и вращательное движение
, необходимое во время работы. Даже газонепроницаемые свойства кольца
могут быть нарушены, что приведет к прорыву картерных газов и, как следствие, к разрушению масляной пленки
с последующим перегревом и заклиниванием. Но неплотная посадка кольца в его канавке приводит к флаттеру кольца
, из-за чего кольцо ударяется о поверхности канавки, вызывая быстрый износ канавки
. Чрезмерный боковой зазор в экстремальном случае также может вызвать перекачку масла в зону сгорания.
Типичный минимальный боковой зазор кольца для поршней диаметром от 60 мм до 120
мм:
Компрессионное кольцо имеет 0,050 мм для бензинового двигателя и 0,060 мм для дизельного двигателя.
Маслосъемное кольцо имеет 0.040 мм для бензинового двигателя и 0,040 мм для дизельного двигателя.

Зазор в стыковом соединении поршневых колец.

В соединении поршневое кольцо
должен быть обеспечен зазор, чтобы компенсировать расширение от холодного состояния до высоких рабочих температур. При недостаточном зазоре
кольцо торчит впритык, расширяя кольцо к стенкам цилиндра с
высоким давлением наружу, так что масляная пленка срезается, вызывая полусухое трение и
перегрев. Наконец, хрупкие кольца имеют тенденцию изгибаться, пока в конце концов не сломаются.
С другой стороны, кольца с большими зазорами могут вызвать потерю компрессии с последующим эффектом прорыва газов и перегрева.
Типичные минимальные зазоры в кольцевых соединениях:
Четырехтактные двигатели с водяным охлаждением имеют диаметр 0,03 мм на см.
Четырехтактные двигатели с воздушным охлаждением имеют диаметр 0,04 мм на см.

Зазор между юбкой поршня и отверстием.

Зазор между юбкой и стенкой цилиндра
необходим для предотвращения ударов поршня при холодном двигателе и заедания юбки в тяжелых условиях движения
.
Типичные минимальные зазоры юбки:
Алюминиевый поршень со сплошной юбкой имеет диаметр 0,010 мм на см.
Сплошная алюминиевая юбка с термическим щелевым поршнем имеет диаметр 0,008 мм на см.
Алюминиевый поршень с разрезной юбкой имеет диаметр 0,005 мм на см.

Сколько колец использовать?

Если мы посмотрим на чертежи в разрезе некоторых старых поршневых двигателей, мы сможем насчитать гораздо больше поршневых колец, используемых на поршень, чем в наши дни.Мы могли бы увидеть несколько колец, расположенных над поршневым пальцем (как мы сейчас это увидим), но они также могут быть дополнены одним или несколькими кольцами под поршневым пальцем, расположенными ближе к нижней части юбки поршня. Герметичность цилиндров в прошлые годы была намного хуже — утечка масла через кольца была очень сильной, а скорость прорыва продуктов сгорания была такой же ужасной.

В настоящее время в четырехтактном двигателе обычно используется не более трех поршневых колец на поршне, будь то гоночный или легковой автомобиль.Причиной использования меньшего количества поршневых колец является трение, но это позволило улучшить уплотнение между кольцами и отверстиями цилиндра. Трение, возникающее в результате использования дополнительного поршневого кольца для улучшения уплотнения цилиндра, является значительным и снижает производительность и эффективность двигателя. Благодаря улучшенным уплотняющим характеристикам благодаря лучшему пониманию поршневых колец, конструкции поршня и поверхностей цилиндров мы часто можем успешно справляться с тремя кольцами для большинства применений. Там, где кольцо удалено, это одно из компрессионных колец — почти во всех случаях в четырехтактном двигателе требуется маслосъемное кольцо.Однако в некоторых дизельных двигателях для тяжелых условий эксплуатации по-прежнему используются три компрессионных кольца и маслосъемное кольцо.

Знание того, что удаление поршневого кольца дает выигрыш с точки зрения трения, является достаточной причиной, чтобы отказаться от одного из них, где это возможно, но преимущества идут дальше. Одним из очевидных преимуществ является то, что поршень можно сделать более легким, поскольку нам требуется меньшая глубина материала, в котором вырезаются кольцевые канавки. Сделав еще один шаг, мы можем уменьшить расстояние между отверстием поршневого пальца и головкой поршня.Чтобы сохранить ту же степень сжатия, мы могли бы использовать более длинный шатун, но это также повышает эффективность из-за меньших углов шарнирного сочленения штока и, следовательно, более низких осевых усилий поршня.

Более легкий поршень и более низкое сочленение штока означают, что силы возвратно-поступательного движения уменьшаются, что может означать повышение эффективности, поскольку нагрузки на подшипники будут ниже. Шатун, будучи менее подверженным нагрузкам, может быть повторно оптимизирован на основе более легкого поршня, чтобы уменьшить массу или, возможно, увеличить долговечность.

Успехи на этом не заканчиваются, так как можно уменьшить массу противовеса на коленчатом валу, что приведет к снижению массы и инерции. Уменьшая расстояние между отверстием под палец и головкой, мы могли бы в качестве альтернативы сохранить существующий шатун и уменьшить расстояние между отверстием коленчатого вала и верхней частью блока цилиндров.

Уменьшив количество поршневых колец, мы можем существенно изменить КПД и массу двигателя.Наряду с уменьшением массы поршневого механизма, уменьшение массы поршня в сборе является одним из наиболее эффективных инструментов для облегчения всего двигателя, поскольку оно открывает путь к уменьшению массы других компонентов.