Поршневое кольцо: ТИПЫ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ | Yenmak Engine Parts

Поршневое кольцо — это… Что такое Поршневое кольцо?

Поршневое кольцо

        разрезное пружинящее металлическое кольцо, установленное в канавке поршня (См. Поршень) и прижимающееся вследствие своей упругости или под действием плоской стальной пружины к цилиндру поршневой машины (См. Поршневая машина). Различают компрессионные и маслосъёмные П. к. Компрессионные П. к. уплотняют зазор между поршнем и цилиндром и отводят тепло от поршня, маслосъёмные удаляют избыток масла с рабочей поверхности. Обычно П. к. изготовляют из высококачественного серого чугуна. В насосах иногда применяют бронзовые П. к.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Поршневая машина
• Поршневой компрессор

Смотреть что такое «Поршневое кольцо» в других словарях:

• ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО — разрезное, пружинящее, обычно чугунное кольцо, расположенное в канавке на теле поршня. Поршневое кольцо служит для герметичности, т. е. устранения пробегов пара между стенками цилиндра и поршня. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.:… …   Морской словарь

• поршневое кольцо — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN packing ringpiston ring …   Справочник технического переводчика

• ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО — деталь двигателя, представляет собой металлическое (из серого чугуна) кольцо, одеваемое на поршень двигателя. П. к. делается разрезным, в стыке необходим зазор. II. к. пружинит и, плотно прилегая к стенкам цилиндра, не пропускает газов в картер… …   Сельскохозяйственный словарь-справочник

• поршневое уплотнительное кольцо — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN piston packing ringpiston packing ring …   Справочник технического переводчика

• маслосбрасывающее кольцо — поршневое кольцо — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы поршневое кольцо EN obturator ring …   Справочник технического переводчика

• Поршневые кольца — Подпружиненные поршневые кольца …   Википедия

• ПОРШНЕВОЙ — ПОРШНЕВОЙ, поршневая, поршневое, и ПОРШНЕВЫЙ, поршневая, поршневое (тех.). прил. к поршень1. Поршневая крышка. Поршневое кольцо. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

• ПОРШНЕВОЙ — ПОРШНЕВОЙ, поршневая, поршневое, и ПОРШНЕВЫЙ, поршневая, поршневое (тех.). прил. к поршень1. Поршневая крышка. Поршневое кольцо. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

• ОБТЮРАТОРНЫЙ

  — ОБТЮРАТОРНЫЙ, обтюраторная, обтюраторное (тех.). прил. к обтюратор. ❖ Обтюраторное кольцо (тех.). поршневое кольцо, служащее для удаления излишков масла со стенок цилиндра. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

• Поршень — У этого термина существуют и другие значения, см. Поршни. Функционирование поршня Поршень  деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа, пара… …   Википедия

Поршневая группа: поршневые компрессионные кольца

Компрессионные поршневые кольца  предот­вращают прорыв, т.е. утечку газов из надпоршневой полости, поддерживают давление или, как говорят, компрессию в цилиндре. По особенностям конструкции их подразделяют на: прямоуголь­ные, конусные, скрученные, клиновидные, комбинированные и ви­тые (рисунок). 

Кольца прямоугольного сечения являются наиболее простыми (см. рисунок а). Однако, имея сравнительно широкую контактную поверхность, они с трудом прирабатываются к цилиндрам и плохо приспосабливаются к зеркалу в случае замены износившихся колец новым комплектом (В эксплуатации промежуточную смену изношенных колец делают без расточки цилиндров, если конусность и овальность их стенок находится в допустимых пределах).

 

 

Необходимость приработкиколец вызывается наличием зазоров-просветов между стенками цилиндра и наружнойобразующей кольца, которые при всей тщательности обработки практически всегдаимеют место. Если при опробовании в специальном калибре величина просвета непревышает 0,02мм,ано окружности соизме­рима с дугой в 30°, то поршневое кольцо считают пригодным.Оче­видно, чем больше просветы и шире наружная образующая кольца, темдлительнее бывает период приработки кольца, обеспечивающий полноесоприкосновение его с зеркалом цилиндра.

 

Конусные кольца характеризуются тем, что наружная сторона выполняется в виде усеченного конуса под углом в 0,5—3° к парал­лельным между собой боковым поверхностям (см. рисунок б). Такие кольца несколько удорожают производство, но зато сравнительно быстро прирабатываются к цилиндрам и лучше приспосабливаются к возможным неровностям зеркала, поскольку соприкасаются с ним только узким пояском. При установке конусного кольца в цилиндр надо следить, чтобы меньшее основание конуса было обращено в сторону днища поршня. Тогда при ходе поршня к н.м.т. кон­тактный поясок кольца будет соскабливать (собирать) масло со сте­нок цилиндра, а при ходе к в.м.т. образующийся масляный клин отжимает его от зеркала. Это улучшает смазку верхней зоны стенок цилиндра и поршневых колец и уменьшает возможное проникнове­ние масла в камеру сгорания.

 

Конусные поршневые кольца используются, например, в двига­телях ЗИЛ-130 и В-2 в качестве третьего и соответственно третьего и четвертого компрессионных колец.

 

Поршневые кольца с несимметричным сечением показаны на рисунке в. От прямоугольных они отличаются только тем, что на внутренней или наружной их стороне делают проточку (с внут­ренней стороны проточка заменяется иногда фаской).

 

Кольца с нарушенной симметрией сечения, имеющие проточку на образующей внутренней стороне, при установке в цилиндр несколько закручиваются, вследствие чего наружная образующая у них принимает форму усеченного конуса, как показано на рис. 2, в. Такие кольца называются скрученными, или торсион­ными. Они позволяют сочетать достоинства прямоугольных (про­стоту изготовления) и конусных колец, поэтому широко приме­няются в двигателях автомобильного типа. В частности, они исполь­зуются для всех отечественных карбюраторных двигателей.

 

Несимметричные поршневые кольца с проточкой по наружной стороне имеют повышенное радиальное давление па стенки цилинд­ра, что улучшает их работоспособность.

 

При одевании на поршень несимметричных поршневых колец надо следить, чтобы проточка па внутренней стороне была обра­щена к днищу поршня, а наружная проточка — в сторону юбки.

 

Клиновидные или трапецеидальные кольца выполняются с непа­раллельными боковыми поверхностями, наклоняемыми друг к другу под углом примерно равным 5—10° (см. рисунок г). Сравнительно с другими они более сложны в производстве, причем в процессе износа зазоры у боковых поверхностей их прогрессивно возрастают. Однако эти серьезные недостатки полностью компенсируются тем, что клиновидные кольца хорошо сохраняют свою подвижность в канавке поршня в холодном состоянии, так как не склонны к закоксовыванию (пригоранию) и залеганию в канавке вследствие осмо-ления. Под действием газовых сил на боковые наклонные поверх­ности у них появляется горизонтальная составляющая сила (см. рисунок г), увеличивающая давление кольца па стенки цилинд­ра, что приобретает важное значение по мере износа колец и стенок канавки.

 

Клиновидные поршневые кольца чаще всего используются в каче­стве верхних компрессионных колец тракторных дизелей, где вероятность закоксовывания обычных колец бывает особенно высо­кой.

 

На автомобильных V-образпых дизелях ЯА13-236 и ЯД\3-238 применяются по три клиновидных кольца, у которых боковая (торцовая) поверхность, обращенная в сторону юбки, выполняется перпендикулярно к образующим поверхностям кольца (см. рисунок г). При одной наклонной боковой поверхности изготовление клино­видных колец несколько упрощается, а основное их достоинство — подвижность кольца в канавке поршня сохраняется.

 

Комбинированные поршневые кольца состоят из обычных пря­моугольных чугунных колец 3, двух стальных пластинчатых колец 1 и радиального расширителя 2 (см. рисунок д). Стальные пластин­чатые кольца, кроме функций уплотнения, уменьшают также износ стенок канавки поршня, а радиальный расширитель обеспе­чивает нужное давление колец на стенки цилиндра, вследствие чего они дольше сохраняют свою работоспособность.

 

Радиальные расширители или экспандеры изготовляют из тон­кой стальной ленты, которой придают форму многоугольника, как показано на рисунке, д. Такая пружина, установленная в канав­ку поршня за кольца, поджимает их к стенкам цилиндра, обеспе­чивая нужное радиальное давление. Кольца с расширителями обычно не применяют в качестве верхних компрессионных колец, поскольку последние подвержены сравнительно высокому нагреву, снижающему упругость экспандеров. Комбинированные поршне­вые кольца из-за громоздкости не получили большого распростра­нения.

 

Витые кольца, показанные на рисунке е, изготовляют из тонкой высокоуглсродистой стальной полированной ленты. Лента толщи­ной 0,7 мм навивается на ребро в специальном приспособлении в виде непрерывной спирали, которая разрезается потом на отдель­ные кольца. Кольцам придают тарельчатую форму, как показано на рисунке е, и ставят в канавку поршня в виде пакета, состоящего минимум из трех таких элементов со смещенными относительно друг друга замками. Кольца ставятся в канавку с некоторым натягом, что исключает осевое перемещение их относительно поршня и обеспечивает необходимое радиальное давление на стенки цилинд­ра. Установленные в цилиндр, они должны иметь строго цилин­дрическую форму, прилегать к стенкам без просветов и оказывать на них по возможности равномерное давление.

 

Преимущества стальных витых колец заключаются в том, что отдельные’тонкие элементы, составляющие пакет, лучше прилегают к стенкам цилиндра, чем поставленное в эту канавку одно чугунное кольцо. На контактной поверхности со стенками цилиндра тонкие пластинки образуют кольцевые канавки, в которых накапливается масло, вследствие чего обеспечивается падежная смазка трущихся поверхностей и улучшается уплотнение цилиндра. К тому же перекрытие замков и плотное прилегание тонких тарельчатых колец к торцовым стенкам канавки поршня способствует умень­шению прокачки масла в камеру сгорания.

 

Витые стальные кольца рекомендуется устанавливать в нерас-точенные цилиндры вместо изношенных чугунных колец при ремон­те двигателей. Иногда применяют их и для новых двигателей. К сожалению, они не могут быть использованы в качестве верхних компрессионных колец, поскольку в условиях повышенного нагрева утрачивают упругость и вследствие ограниченной контактной поверхности с зеркалом цилиндра не обеспечивают нужной интен­сивности отвода тепла от головки поршня.

 

В двигателях с принудительным зажиганием в цилиндры уста­навливают по 2—3 компрессионных кольца, а дизели, работающие с более высокими давлениями в цилиндре и самовоспламенением рабочей смеси, нуждаются в большем числе компрессионных колец. В быстроходных дизелях автомобильного типа ставят 3—4 кольца, а в тихоходных число компрессионных колец доводят до 5—6 на пор­шень. Иначе из-за утечки воздуха при пуске холодного двигателя в конце хода сжатия в цилиндре не удается обеспечить необходимый для самовоспламенения топлива нагрев рабочей смеси.

 

Компрессионные кольца современных автомобильных двигате­лей имеют высоту h, равную примерно 2—3 мм. С увеличением h возрастают потери на трение и ухудшается приспособляемость колец к зеркалу цилиндра, а с уменьшением h ухудшается тепло-отвод от головки поршня и увеличивается вероятность поломки колец при сборке. Высоту кольца выбирают сообразно с этими обстоятельствами.

 

Эффективность действия компрессионных колец предопределяет­ся не только хорошим прилеганием их к стенкам цилиндра. Уста­новленные в канавки поршня, они образуют «лабиринт», ограничи­вающий прорыв газов из цилиндра через систему зазоров, обяза­тельных для его уплотнительного механизма. При сжатии, расширении и выпуске газы через торцовые зазоры и замки проникают вначале за верхнее поршневое кольцо, а когда на ходе впуска оно прижимается к верхней стенке поршневой канавки, перетекают в пространство между первым и вторым кольцами! Таким же образом газы проникают за второе, третье и другие кольца, постепенно утрачивая свое давление вследствие дроссе­лирующего действия зазоров. Установлено, что в процессе работы быстроходных двигателей давление за кольцами составляет при­мерно 3/4 от давления Р в цилиндре за первым (верхним), 1/5 за вто­рым и около 1/10 за третьим компрессионными кольцами. Это значительно превышает собствен­ное их радиальное давление.

 

Практика показывает, что эффективность лабиринтного уплотнения во многом зависит от тщательности обработки боко­вых (торцовых) поверхностей поршневых колец. Поэтому боко­вые поверхности колец подвер­гают многократной шлифовке, чтобы обеспечить их параллель­ность и высокую чистоту обра­ботки, тогда как обработку на­ружной образующей кольца ограничивают чистовым (алмазным) обтачиванием. Если при ремонте двигателя возникает необходимость в некотором уменьшении высоты кольца, то металл надо снимать только с одной боковой поверхности и следить за тем, чтобы при сборке поршневой группы эта поверхность была обращена в сторону днища поршня. Иначе работа лабиринтного уплотнения будет нарушена.

Для уменьшения прорыва газов через замки колец последние должны быть смещены относительно друг друга и при сборке дви­гателя равномерно распределены по окружности цилиндра. Порш­невые кольца в процессе работы, как известно, проворачиваются (перемещаются) по канавке и это оказывается полезным для сохра­нения обязательной их подвижности в канавке, а вероятность нежелательного при этом совмещении замков ничтожна. Поэтому к фиксации поршневых колец прибегают только в двухтактных двигателях, где замки во избежание поломки колец не должны попадать в продувочные и выпускные окна цилиндра.

 

 

Источник: Райков И.Я., Рытвинский Г.Н. Двигатели внутреннего сгорания, 1971 г.

---

Newer news items:

Older news items:

---

Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве уплотнительных или маслосъемных колец с вспомогательной упругостью устанавливаемых на поршнях двигателей внутреннего сгорания или компрессоров.

Аналогом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью может служить поршневое кольцо с радиальным расширителем, выполненным в виде спиральной пружины, разделенной на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня, при этом по меньшей мере одна из пружинных групп отличается от другой количеством витков, а также по меньшей мере одна из пружинных групп имеет отличный от других угловой шаг / Рыбкин В.Л. и др. Радиальный расширитель. А. с.СССР №574566, М. кл. F16j 9/06/. Опубл. 30.09.77. Бюл. №36/.

Назначение такого спирального расширителя — увеличение радиального давления самопружинящего поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя.

Аналог имеет ряд положительных свойств благодаря своей конструкции. Расположение за поршневым кольцом в заколечном пространстве спиральной пружины, разделенной на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня, позволяет виткам спиральной пружины работать на сжатие, упираясь одновременно своими торцами как в заднюю стенку поршневой канавки, так и во внутреннюю поверхность поршневого кольца. Такой способ расположения группы витков спиральной пружины по отношению к поршневому кольцу и к поршню позволяет рационально передавать радиальные усилия сжатых витков спиральной пружины поршневому кольцу вдоль своих продольных осей в радиальном направлении.

Известно, что для увеличения срока службы поршневые кольца изготавливают с неравномерным радиальным давлением по всей окружности.

У замка — повышенные давления, а на других участках — пониженные (Гинцбург Б.Я. Теория поршневого кольца / Б.Я. Гинцбург. — М.: Машиностроение, 1979. — 133 с.). Поэтому еще одним положительным свойством аналога является возможность корректировки радиального давления пружинных групп спирального расширителя на поршневое кольцо изменением количества витков в отдельных пружинных группах и путем изменения углового шага расположения пружинных групп по отношению друг к другу. Это позволит согласовать реальное радиальное давление поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя с теоретически рассчитанной оптимальной эпюрой радиального давления.

Однако аналог имеет недостатки, которые могут влиять на надежность и долговечность работы поршневого кольца с вспомогательной упругостью.

Одним из серьезных недостатков аналога является то, что спиральная пружина расширителя располагается непосредственно за поршневым кольцом в поршневой канавке, что приводит к необходимости увеличения объема заколечного пространства. В этот увеличенный объем заколечного пространства с меньшим сопротивлением и в большем количестве могут проникать раскаленные газы из камеры сгорания, которые будут заметно понижать упругость витков спиральной пружины и упругость самого поршневого кольца. В результате между поршневым кольцом и стенкой цилиндра в образовавшиеся зазоры будут прорываться газы с большей скоростью. Температура кольца и поршня в этих местах значительно возрастет. Кольцо начнет обрастать коксом и будет терять упругость еще больше. Возрастут износы кольца, поршня и гильзы. Упадет мощность двигателя, увеличится удельный расход топлива и расход масла.

Следующим недостатком аналога является то, что в заколечном пространстве поршневой канавки практически невозможно разместить требуемое количество витков спиральной пружины из-за ограниченных размеров заколечного пространства. Так, при конструктивном оформлении поршня при наличии за кольцом расширителя максимальное расстояние между внутренней поверхностью поршневого кольца и дном канавки поршня принимают равным 1,8 мм (Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей / В.Н.Болтинский. — М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, 1962, — 155 с.).

В случае увеличения размеров заколечного пространства для размещения спиральной пружины с большим количеством витков, количество прорвавшихся раскаленных газов также увеличится. Упругость витков спиральной пружины и самого поршневого кольца резко понизятся. Сократится срок службы таких поршневых колец с радиальной вспомогательной упругостью. Следует добавить, что по этим же всем причинам нельзя устанавливать подобную конструкцию поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью в первой (верхней) поршневой канавке головки поршня.

Еще одним аналогом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью может служить поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью, содержащее поршневое кольцо и радиальный расширитель, выполненный в виде спиральной пружины, которая разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине спиральных пружинных витков, которые образованы двумя концами согнутых под углом к дугообразной средней части проволоки таким образом, что ось симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков направлена по радиальной оси поршня, а сами спиральные пружинные витки каждой упругой пары свободно и полностью входят в соответствующие пары цилиндрических параллельных друг другу глухих отверстий, которые выполнены на одинаковую глубину в поршне, в задней стенке поршневой канавки по ее окружности, а ось симметрии каждой пары цилиндрических глухих отверстий направлена по радиусу поршня и совпадает с осью симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков, при этом каждая упругая пара спиральных пружинных витков одновременно упирается своей дугообразной средней частью проволоки во внутреннею поверхность поршневого кольца, а торцами спиральных пружинных витков — в дно цилиндрических глухих отверстий, причем средняя дугообразная часть проволоки каждой упругой пары спиральных пружинных витков выполнена по радиусу поршневого кольца (Горшков В.Н. и др. Поршневое кольцо с вспомогательной упругостью. Патент России №2399819, С1, кл. F16J 9/06/. Опубл. 20.09.2010. Бюл. №26).

Аналог обладает многими положительными качествами. Так, например, располагая упругие пары спиральных пружинных витков расширителя внутри цилиндрических глухих отверстий в поршне, можно существенно уменьшить объем заколечного пространства в поршневой канавке поршня и, тем самым, создать дополнительное сопротивление прорывающимся раскаленным газам. Устраняется прямое воздействие прорывающихся раскаленных газов на упругие элементы расширителя и, таким образом, понижается и стабилизируется температура расширителя. Появляется реальная возможность устанавливать в каждой упругой паре расчетное количество спиральных пружинных витков и, таким образом, влиять на радиальное давление поршневого кольца по его окружности. Перечисленные преимущества позволяют устанавливать предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью на головке поршня в первой (верхней) поршневой канавке, что существенно повысит уплотняющую возможность поршня.

Однако аналог имеет весьма серьезный недостаток, который заключается в том, что температура упругой части расширителя, состоящего из отдельных пар спиральных пружинных витков, остается очень высокой. Это связано с тем, что цилиндрические глухие отверстия, в которых располагаются спиральные пружинные витки радиального расширителя, выполнены в задней стенке поршневой канавки по ее окружности так, что являются открытыми для проникновения прорвавшихся раскаленных газов. Кроме этого, температура поршня в районе цилиндрических отверстий очень высокая по той причине, что тепловой поток поступает от днища поршня к уплотнительным кольцам. То есть теплоотдача осуществляется в направлении поршень — поршневое кольцо (Дьяченко Н.Х. и др. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность их деталей.- Л.: Машиностроение, 1969. 247 с.). Таким образом, потеря упругости спиральных пружинных витков радиального расширителя возможна и от прорывающихся через заколечное пространство в цилиндрические глухие отверстия раскаленных газов, так и от контакта спиральных пружинных витков с нагретой до высокой температуры поверхностью цилиндрических отверстий. По этим причинам срок службы таких поршневых колец с радиальной вспомогательной упругостью сократится.

Прототипом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью может служить поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью, содержащее уплотнительное поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде спиральной пружины, которая разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине спиральных пружинных витков, которые представляют собой самостоятельные, не связанные между собой цилиндрические пружины, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности, и торцы цилиндрических пружин с внутренней поверхности поршня подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси поршня плоским разрезным съемным запорным кольцом, установленным в окружной канавке поршня, выполненной на его внутренней поверхности, а противоположные торцы каждой пары сжатых цилиндрических пружин упираются в подвижные шайбы и через них воздействуют вдоль оси цилиндрических отверстий на концы дугообразной проволоки, которые свободно проходят из поршневой канавки через сквозные каналы в соответствующую пару цилиндрических отверстий и упираются в подвижные шайбы со стороны поршневого кольца, при этом концы проволок согнуты к ее средней дугообразной части параллельно друг другу, равны по длине и их продольные оси совпадают с продольными осями _tсквозных каналов, соединяющих заднюю стенку поршневой канавки с цилиндрическими отверстиями (Горшков В.Н. и др. Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью. Патент России №2451852, С1, кл. F16j 9/06. Опубл. 27.07.2012, Бюл. №15).

Прототип обладает весьма значительными положительными качествами. Посредством такой конструкции поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью можно понизить рабочую температуру цилиндрических пружин расширителя, полностью устранив воздействие на них прорывающихся раскаленных газов в заколечное пространство поршневой канавки путем расположения пружин расширителя в цилиндрических отверстиях, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности. Кроме этого, предлагаемая схема расположения цилиндрических пружин радиального расширителя позволяет применять известные способы охлаждения внутренней поверхности поршня, например через форсунку, установленную в верхней головке шатуна (Дизели. Справочник. Изд-е 3-е, перераб. и доп. Под общей редакцией В.А.Ванштейдта, Н.Н.Иванченко, Л.К.Коллерова. — Л.: Машиностроение, 1977. 480 с.). В результате увеличится долговечность радиального расширителя и поршневого кольца прототипа.

Однако прототип имеет недостатки, которые заключаются в том, что конструкция поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью конструктивно выполнена сложно, имеет много деталей, а технология исполнения такой конструкции требует сложные дополнительные операции при изготовлении не только радиального расширителя, но и самого поршня. Кроме того, конструкция прототипа создает трудности при установки радиального расширителя на поршень.

С целью упрощения конструкции поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью каждую пару цилиндрических пружин можно заменить одной пружиной, которая будет действовать конкретно по радиусу поршня на цилиндрический шток, который так же можно расположить по радиусу поршня в том же цилиндрическом отверстии, где находится цилиндрическая пружина, и через шток воздействовать на поршневое кольцо.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью путем уменьшения количества деталей в радиальном расширителе, сокращение технологических операций на поршне при его изготовлении и упрощение процесса установки радиального расширителя на поршень при монтаже поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью.

Задача достигается в поршневом кольце с вспомогательной радиальной упругостью, содержащим уплотнительное поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде пружин, которые располагаются в сжатом состоянии в цилиндрических отверстиях, выполненных в поршне, а торцы цилиндрических пружин со стороны внутренней окружной поверхности поршня подпираются самопружинящими в радиальном направлении от продольной оси поршня плоским разрезным съемным запорным кольцом, установленным в окружной канавке поршня, выполненной на его внутренней поверхности, при этом противоположные торцы цилиндрических пружин воздействуют на поршневое кольцо, где согласно изобретению цилиндрические отверстия, в которых располагаются цилиндрические пружины, выполнены по радиальным осям поршня и по его окружности периодически, при этом цилиндрические отверстия выполнены одного диаметра и сквозными, соединяющими внутреннюю окружную поверхность поршня с окружной поверхностью задней стенки поршневой канавки, куда между поршневым кольцом и цилиндрическими пружинами помещены с возможностью свободного перемещения вдоль продольных осей цилиндрических отверстий цилиндрические штоки, которые одними торцевыми поверхностями контактируют с сжатыми цилиндрическими пружинами, а другими торцевыми поверхностями цилиндрических штоков, частично выходящими в поршневую канавку, контактируют через дугообразные полосы с внутренней окружной поверхностью поршневого кольца, причем дугообразные полосы жестко прикреплены к торцовым поверхностям цилиндрических штоков, а дугообразность полос выполнена по радиусу внутренней окружной поверхности поршневого кольца, причем высота дугообразных полос соответствует высоте поршневого кольца по его образующей.

Посредством предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью можно уменьшить в два раза количество цилиндрических пружин, не будет подвижных шайб в цилиндрических отверстиях и дугообразных проволок с отогнутыми концами. При этом упрощается технология изготовления как самого радиального расширителя, так и поршня, так как не потребуется выполнять дополнительные отверстия как под цилиндрические пружины, так и под согнутые концы дугообразных проволок. Отверстия, которые необходимы под оставленные цилиндрические пружины и цилиндрические штоки расширителя, выполняются сквозными одного диаметра. Это позволяет выполнять и обрабатывать эти отверстия с наружной окружной поверхности поршня, а не с внутренней, как у прототипа. Установка цилиндрических пружин и штоков радиального расширителя при его сборке на поршень также облегчается, так как может осуществляться с наружной окружной поверхности поршня.

Наличие изобретения в предлагаемом поршневом кольце с вспомогательной радиальной упругостью доказывается тем, что цилиндрические отверстия, в которых располагаются цилиндрические пружины, выполнены по радиусу поршня по его окружности периодически. Цилиндрические отверстия выполнены одного диаметра и сквозными, соединяющими внутреннюю окружную поверхность поршня с окружной поверхностью задней стенки поршневой канавки, куда между поршневыми кольцами и цилиндрическими пружинами помещены с возможностью свободного перемещения вдоль продольных осей цилиндрических отверстий цилиндрические штоки, которые одними торцевыми поверхностями контактируют с сжатыми цилиндрическими пружинами, а другими торцевыми поверхностями контактируют через дугообразные полосы с внутренней окружной поверхностью поршневого кольца, причем дугообразные полосы жестко прикреплены к торцовым поверхностям цилиндрических штоков, дугообразность полос выполнена по радиусу внутренней поверхности поршневого кольца, а ширина полос соответствует высоте поршневого кольца, по его образующей.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что цилиндрические отверстия, в которых располагаются цилиндрические пружины, выполнены по радиусу поршня по его окружности периодически, одного диаметра и сквозными, соединяющими внутреннюю окружную поверхность поршня с окружной поверхностью задней стенки поршневой канавки. Это позволяет уменьшить количество цилиндрических отверстий в поршне в два раза и соответственно уменьшить в два раза количество цилиндрических пружин. Технология изготовления поршня и радиального расширителя упрощается.

Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен продольный разрез верхней части поршня с поршневым кольцом и радиальным расширителем.

На фиг.2 изображен разрез А — А фиг.1.

На фиг.3 изображен разрез Б — Б фиг.2.

Предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью содержит поршневое кольцо 1, установленное в поршневой канавке 2 поршня 3 (фиг.1). Поршневое кольцо 1 имеет разрез 4, так называемый замок, и, обладая собственной радиальной упругостью наружу, плотно прижимается к поверхности цилиндра двигателя 5 (фиг.2). Для усиления радиального давления поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 в радиальной плоскости, проходящей через окружную ось поршневого кольца 1, установлен радиальный расширитель, включающий не связанные между собой цилиндрические пружины 6, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих цилиндрических отверстиях 7, выполненных в поршне 3 по его радиальным осям 8 от продольной оси Z периодически.(фиг.1, 2). Цилиндрические отверстия 7 выполнены одного диаметра и сквозными, соединяющими внутреннюю окружную поверхность 9 поршня 3 с окружной поверхностью задней стенки 10 поршневой канавки 2. Торцы 11 цилиндрических пружин 6 со стороны внутренней окружной поверхности 9 поршня 3 подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси Z поршня 3 плоским разрезным съемным запорным кольцом 12, которое установлено в окружной канавке 13 поршня 3, выполненной на его внутренней окружной поверхности 9 (фиг.1, 2, 3). Противоположные торцы 14 сжатых цилиндрических пружин 6 упираются в торцы 15 цилиндрических штоков 16, которые также как цилиндрические пружины 6 расположены цилиндрических отверстиях 7 с возможностью свободного перемещения вдоль продольных радиальных осей 8 цилиндрических отверстий 7 (фиг.1, 2). Противоположные торцы 17 цилиндрических штоков 16, которые частично входят в поршневую канавку 2, через дугообразные полосы 18 контактируют с внутренней окружной поверхностью 19 поршневого кольца 1 (фиг.1). Дугообразные полосы 18 жестко прикреплены к торцам 17 цилиндрических штоков 16, а дугообразность полос 18 выполнена по радиусу внутренней окружной поверхности 19 поршневого кольца 1. Высота дугообразных полос 18 соответствует высоте поршневого кольца 1 по его образующей (фиг.3).

Предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью работает следующим образом.

При возвратно-поступательном движении поршня 3 высокая скорость скольжения поршневого кольца 1 по поверхности цилиндра двигателя 5, значительные нагрузки на поршневое кольцо 1 от раскаленных газов и сил трения при отсутствии жидкостной смазки повышают температуру поршневого кольца 1 так, что со временем механические качества металла последнего снижаются и радиальное давление его на поверхность цилиндра двигателя 5 уменьшается. Компенсирует падение радиального давления поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 радиальный расширитель, состоящий из упругих, не связанных между собой цилиндрических пружин 6, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих цилиндрических отверстиях 7, выполненных в поршне 3 по его радиальным осям 8 от продольной оси Z. Сжатые цилиндрические пружины 6, опираясь своими торцами 11 на самопружинящее в радиальном направлении от продольной оси Z поршня 3 плоское разрезное запорное кольцо 12, воздействуют на поршневое кольцо 1 через цилиндрические штоки 16 с дугообразными полосами 18, прижимая его к поверхности цилиндра двигателя 5 по всей ее окружности. Именно так передается дополнительное радиальное давление поршневому кольцу 1 от радиального расширителя.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью, когда цилиндрические отверстия 7, в которых располагаются цилиндрические пружины 6, выполнены по радиальным осям 8 поршня 3 и по его окружности периодически, при этом цилиндрические отверстия 7 выполнены одного диаметра и сквозными, соединяющими внутреннюю окружную поверхность 9 поршня 3 с окружной поверхностью задней стенки 10 поршневой канавки 2, а цилиндрические пружины 6, воздействуя на цилиндрические штоки 16 с дугообразными полосами 18, прижимают поршневое кольцо 1 к поверхности цилиндра двигателя 5 по всей ее окружности, создавая дополнительное радиальное давление поршневому кольцу 1 от радиального расширителя, позволяет упростить конструкцию поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью путем уменьшения количества деталей в радиальном расширителе, сократить технологические операции на поршне 3 при его изготовлении и упростить процесс установки радиального расширителя на поршень 3 при монтаже поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью.

Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью, содержащее уплотнительное поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде пружин, которые располагаются в сжатом состоянии в цилиндрических отверстиях, выполненных в поршне, а торцы цилиндрических пружин со стороны внутренней окружной поверхности поршня подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси поршня плоским разрезным съемным запорным кольцом, установленным в окружной канавке поршня, выполненной на его внутренней поверхности, при этом противоположные торцы цилиндрических пружин воздействуют на поршневое кольцо, отличающееся тем, что цилиндрические отверстия, в которых располагаются цилиндрические пружины, выполнены по радиальным осям поршня и по его окружности периодически, при этом цилиндрические отверстия выполнены одного диаметра и сквозными, соединяющими внутреннюю окружную поверхность поршня с окружной поверхностью задней стенки поршневой канавки, куда между поршневым кольцом и цилиндрическими пружинами помещены с возможностью свободного перемещения вдоль продольных осей цилиндрических отверстий цилиндрические штоки, которые одними торцевыми поверхностями контактируют со сжатыми цилиндрическими пружинами, а другими торцевыми поверхностями цилиндрических штоков, частично выходящими в поршневую канавку, контактируют через дугообразные полосы с внутренней окружной поверхностью поршневого кольца, причем дугообразные полосы жестко прикреплены к торцовым поверхностям цилиндрических штоков, а дугообразность полос выполнена по радиусу внутренней окружной поверхности поршневого кольца, причем высота дугообразных полос соответствует высоте поршневого кольца по его образующей.

Определение напряженно-деформированного состояния сопряжения «поршневое кольцо

Авторы: Кулешов И.И., Ходаковский В.М.

В статье рассмотрены основные результаты определения напряженно-деформированного состояния сопряжения «поршневое кольцо — поршневая канавка» применительно к головке поршня судового малооборотного дизеля. В качестве прототипа принята головка поршня дизеля типа L35MC. Данная головка поршня представляет собой конструкцию поршня с опертым днищем. В процессе работы головки поршней малооборотных двигателей, ввиду особенности протекания рабочего процесса, подвержены наибольшему износу в области опорных поверхностей поршневых канавок. Конструктивно, головка поршня рассчитывается таким образом, что зазор в сопряжении «поршневое кольцо — поршневая канавка» обеспечивает исправное состояние деталей. Тем не менее, анализ существующих работ, посвященных исследованию процесса изнашивания и восстановления поршней, показал, что во время работы опорные поверхности поршневых канавок, вследствие тепловых деформаций, приобретают некоторую конусообразность. В работе определено следующее: деформации поршневых канавок головки поршня меньше для случая установленных противоизносных колец; зазор по высоте между поршневой канавкой и кольцом больше для случая с установленными противоизносными кольцами; вследствие особенностей материалов деталей, у головок поршней без противоизносных колец будет наиболее выражена конусообразность торцов канавок; приобретение конусообразное™ торцами канавок ведет к увеличению интенсивности изнашивания данных поверхностей.

Список литературы

1. Возницкий И. В., Пунда А. С. Судовые двигатели внутреннего сгорания // М: Моркнига — 2007. – 284 с.

2. Кулешов И. И., Ходаковский В. М. Экспериментальное обоснование выбора размера конечного элемента при расчете головок поршней // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2017. — №3(43). — C. 603-611.

3. Дьяченко Н. Х. Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания: Учебник для вузов / Н. Х. Дьяченко, Б. А. Харитонов, В. М. Петров и др.; под ред. Н. Х. Дьяченко. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние. — 1979. – 392 с.

4. Ваншейдт В. А. Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей //Л.: Судостроение. – 1969. – 600 с.

5. Орлин А. С. и др. Двигатели внутреннего сгорания. – 1957. – 289 с.

6. Овсянников М. К., Давыдов Г. А. Тепловая напряженность судовых дизелей //Л. Судостроение. — 1975. — 260 с.

7. Танатар Д. Б. Дизели, компоновка и расчет, изд. // Морской транспорт, 1956. – 439 с.

8. Кулешов И. И., Ходаковский В. М. Исследование влияния тепловых и механических нагрузок на деформацию головок поршней судовых малооборотных дизелей // Морские интеллектуальные технологии. – 2017. №1 (35) Т.1. с. 43-54.

9. Кулешов И. И. Методы увеличения ресурса головок поршней малооборотных дизелей // Материалы II международной научно-практической очно-заочной конференции «Современные проблемы развития техники, экономики и общества». Казань. – 2017. С. 78-81.

10. Слободянюк И. М., Молодцов Н. С., Голобородько В. Н. Влияние износа сопряженных деталей ЦПГ на долговечность судовых дизелей после ремонта // Судовые энергетические установки. – 2010. — №26. С. 136-144.

11. Кулешов И. И., Ходаковский В. М. Повышение работоспособности поршневых канавок головок поршней судовых малооборотных двигателей // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. – 2016. – №6 (40). – с. 155-168.

12. Марьин Д. М., Хохлов А. Л., Глущенко А. А. Теоретическое обоснование снижения износа деталей сопряжения «поршневая канавка – поршневое кольцо» //Вестник ульяновской государственной сельскохозяйственной академии имени П. А. Столыпина. – 2015. – №4 (32). – с. 178-182.

Об авторах: 

Кулешов Игорь Игоревич — ФАУ «Российский морской регистр судоходства», 690003, г. Владивосток, «ГСП», ул. Станюковича, д. 29а, тел.: +7 (423) 230-12-51, e-mail: [email protected]

Ходаковский Владимир Михайлович — канд. техн. наук, доцент, профессор МГУ им. адм. Г. И. Невельского, 690003, г. Владивосток, ул. Верхнепортовая, д.50, тел.: +7 (423) 230-12-51, e-mail: [email protected]

Ссылка для цитирования: Кулешов И.И., Ходаковский В.М. Определение напряженно-деформированного состояния сопряжения «поршневое кольцо — поршневая канавка» головок поршней судовых малооборотных дизелей// Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. — 2017. — №48/49. — С. 89-95. 

* * *

УДК:  621.431.74:621.431.3
Выпуск №:  48/49
Страницы:  89-95
Ключевые слова:  головка поршня, напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, поршневое кольцо, поршневая канавка, противоизносное кольцо, конусообразность, малооборотный дизель. 

Кольца поршневые — Энциклопедия по машиностроению XXL

Поршневые кольца. Поршневое кольцо представляет собой разрезное металлическое кольцо (обычно прямоугольного сечения), устанавливаемое в канавках поршня. Диаметр кольца в свободном состоянии больше диаметра цилиндра. При вводе в цилиндр кольцо  [c.121]

Кольца поршневые наружные поверхности боковые поверхности V 8 V 7  [c.221]

ОСТ 20109 Кольца поршневые тракторных. двигателей (тракторов СТЗ-ХТЗ 15/ 30и ЧТЗ Стали-нец-бО )-…………. 1939 3.4-3.8 0.55—0.80 2.5-3.2 0,5-0,8 [c.129]

Кольца поршневые диаметром свыше 100 до 500 мм -окончательное обтачивание, подрезание и растачивание.  [c.349]

Колеса прямозубые 387 Колесова резцы 300 Кольца поршневые — Хромирование пористое 725  [c.773]

Исследованные типичные соединения тракторного двигателя Д-50 (подшипник коленчатого вала, гильза— поршень, гильза — поршневое кольцо, поршневое кольцо — поршень) имеют одинаковые условия работы с одноименными соединениями других две транспортных и сельскохозяйственных машин.  [c.71]

Кольца поршневые Чугун СЧ 21-40 1412-54  [c.221]

Кольца поршневые рабочего цилиндра, клапаны  [c.223]

Кольца поршневые чугунные 0,07—0.15  [c.206]

Все основные детали кривошипно-шатунного механизма двигателей мотоциклов (цилиндры, поршни с кольцами, поршневые пальцы, шатуны, коленчатый вал и др.) имеют то же назначение и аналогичное устройство, что и в автомобильных двигателях.  [c.29]

Кольца поршневые 405 Композиционные конструкции 17 Композиционные материалы  [c.466]

Многие детали подвергаются в эксплуатации воздействию сил трения. Это валы, оси и шпиндели, у которых шейки работают в паре с подшипниками скольжения или контактируют непосредственно с роликами в случае монтажа на роликоподшипниках без внутреннего кольца поршневые пальцы пальцы прицепных шатунов шаровые пальцы элементы цилиндрических и конических сопряжений листовые рессоры и другие детали. Зубья колес и рельсы работают при циклических напряжениях изгиба и трения качения со скольжением. Поскольку усталостное разрушение деталей начинается с поверхности или с приповерхностного слоя, то изменение геометрии, химического состава, структуры, системы собственных напряжений в поверхностях трения по сравнению с исходным состоянием не может не сказаться на сопротивлении  [c.253]

Кольца поршневые чугунные (комплект 4 шт.)  [c.60]

Кольцо поршневое уплотнительное 440 290  [c.287]

Кольца поршневые ЦВД разные 20 10  [c.288]

Кольца поршневые компрессионные 1 и 2 ступеней Кольцо поршневое маслосъемное 130  [c.292]

Кольца поршневые ЦНД и ЦВД разные Шатуны ЦНД и ЦВД Коробка клапанная  [c.298]

Кольцо поршневое компрессионное (сталь- 120  [c.299]

Кольцо поршневое маслосъемное (чугун- 240  [c.299]

Кольцо поршневое маслосбрасывающее 60  [c.299]

Кольцо поршневое (компрессионное, маслосъемное)  [c.300]

Кольца поршневые автотракторные на стальной плоскости НКС 28—32, обработка V / Литье Литье из барабана Грубо шлифованные Окончательно шлифованные 0,3—0,4 0,2—0,26 0,08-0,15 0,08—0,1  [c.95]

Кольцо поршневое компрессионное.  [c.191]

Кольцо поршневое компрессионное. . . маслосъемное скребковое. …  [c.195]

Кольцо поршневое стальное (65Г). . маслосъемное стальное (65Г)  [c.218]

Вкладыши коренные Вкладыши шатунные Кольца поршневые по высоте Стержни клапана  [c.183]

К подвижным деталям кривошипно-шатунного механизма относят поршни 7 с поршневыми кольцами, поршневые пальцы, шатуны 17, коленчатый вал I с маховиком 0.  [c.10]

К подвижным деталям относятся детали шатунно-поршневой группы (поршни, поршневые кольца, поршневые пальцы, шатуны  [c.18]

Кольцо поршневое компрессионное верхнее  [c.50]

Кольцо поршневое компрессионное нижнее  [c.50]

Кольцо поршневое маслосъемное Все три кольца  [c.50]

Оснювными частями пневматического привода являются цилиндр и движущийся в нем поршень. Для устранения утечки воздуха между цилиндром и поршнем последний снабжается уплотнительными манжетами (рис. 109) или поршневыми кольцами. Поршневые кольца обладают несколько меньшей герметичностью, чем манжеты, но допускают длительную работу с меньшим износом при высоких скоростях и высоких температурах. Поэтому поршневые кольца в пневматическом приводе применяются только в тех случаях, когда скорости движения значительно превышают 1 м/сек или когда механизмы работают с большой частотой включений, а также в случае, если температура стенки цилиндра и поршня превышает 70—80°. Во всех остальных случаях хорошее уплотнение поршня достигается при применении манжет (ГОСТ 6678-53). Материалом для манжет является маслостойкая резина, допускающая работу их при температурах от +80 до —35°. Применение манжет из кожи не может быть рекомендовано для пневматических приводов, поскольку стойкость и долговечность кожаных манжет значительно ниже, чем у манжет из маслостойкой резины.  [c.141]

Кольца поршневые -.Выбор зазоров 3.123 — Изготовление 3. 131, 132 — Конструкция 3. 121 — Материал 3. 132, 133 — Правила конструирования 3.12 — Расчет на прочг ность 3. 124, 125 — Способы установки 3. 122, 123.  [c.342]

Внешняя характеристика двигателя представлена на фиг. 13. Порядок работы цилиндров 1—6—2—5—8—3—7-4. Цилиндры чугунные, отлиты заодно с верхней частью картера, расположены вертикально в ряд. Нижний картер штампованный из листовой стали. Головка цилиндров съёмная, общая для всех цилиндров, чугунная. Поршни алюминиевые, с двумя уплотнительными и одним маслосъёмным кольцами. Поршневые пальцы плавающего типа. Шатуны двутаврового сечения, стальные, имеют сверление для смазки поршневого пальца. Вкладыши шатунных подшипников тонкостенные, стальные, с баббитовой заливкой, взаимозаменяемые.  [c.96]

В. Стопорные кольца (повышенной точности, типа стопорного кольца поршневого пальца) 1) формовка на формовочном автомате, 2) правка кольца с помощью пресса, 3) закалка, 4) мойка в моечной машине, 5) отпуск в печи типа Homo или соляной ванне, 6) шлифование плоскостей на плоскошлифовальном станке, 7) расточка замка на наждачном точиле.  [c.96]

Поршневые кольца. Поршневые кольца должны возможно меньше изнашивать цилиндр молота, хорошо пружинить и прирабатываться к цилиндру, обладать большой прочностью, вязкостью и пластичностью. Поэтому материалом для изготовления поршневых колец паро-воздуш-ных штамповочных молотов служит сталь. Применять кольца, изготовленные из чугуна, здесь не следует, так как они быстро разрушаются при ударах, что нередко приводит к серьезным повреждениям (задирам) стенок цилиндра.  [c.333]

Основными деталями поршневых узлов являются цилиндры (цилиндровые блоки и гильзы цилиндров), поршни, плунжерьц поршневые кольца, поршневые штоки и пальцы.  [c.166]

Кривошипно-шатунный механизм воспринимает давление газов при такте сгорание — расширение и превращает прямолинейное, возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм состоит, из блокй цилиндров с головками, поршней с кольцами, поршневых пальцев, шатунов, коленчатого вала, маховика и поддона картера.  [c.15]

Кольца поршневые маслосгонные 350 120  [c.287]

Палец поршневой Кольцо поршневое чугунное стальное Кольца маслосгонные Вкладыш шатуна Вал коленчатый Форсунка Распылитель Насос пресной воды Крыльчатка в сборе  [c.290]

Кольцо, уплотнительное трапецеидальное или компрессионное. … . . . . . Кольцо поршневое маслосрезываюш,ее  [c.218]

Кольца поршневые Вкладыши коренных подшипников Вкладыши шатунных подшипников Подушка передней опоры двмгагеля Подушка задней опоры двигателя Поперечина задней опоры двигателя Прокладка головки блока цилиндров Прокладка крышки головки блока цилиндров Сальник коленчатого вала передний задний Картер масляный Прокладка картера Фильтр масляный Радиатор Вентилятор Ремень вентилятора Кожух вентилятора Расширительный бачок Картер сцепления Крышка картера сцепления Педаль привода сцепления Кронштейн блока педалей Бачок главного цилиндра привода тормоза Трубка  [c.163]

---

Поршневое Кольцо, Китай Поршневое Кольцо каталог продукции Сделано в Китае

Цена FOB для Справки: 1,00-5,00 $ / шт.
MOQ: 100 шт.

• сертификация: RoHS,TS16949,ISO 9001,CE
• Гарантия: 12 месяцев
• заявка: Экскаватор,Газонокосилка,Трактор,Ke Тан,Лодка,мопед,Грузовая машина,Автомобиль
• Упаковка: Package of Box
• Стандарт: 1pcs per box
• Торговая Марка: Standard

• Поставщики с проверенными бизнес-лицензиями

  Поставщики, проверенные инспекционными службами

  Shanghai Spabb Industry Co., Ltd
• провинция: Shanghai, China

Усовершенствование поршневых колец.

С каждым днём технический прогресс стремительно развивается и развиваются и совершенствуются даже самые мелкие детали современных двигателей, такие как поршневые кольца. Развитие и усовершенствование поршневых колец очень важно, так как на преодоление их трения, приходится примерно 40-60% общих механических потерь в моторе. А в особо тяжёлых условиях трудится первое поршневое кольцо, на которое приходится не менее 60% потерь на трение. Так же первое кольцо, сдерживает около 50% давления всех газов в цилиндре двигателя, а при недостаточном масляном охлаждении самого поршня, пропускает через себя до 60% температурного нагрева, переходящего к поршню. Об усовершенствовании поршневых колец мы и поговорим в этой статье.

По мере совершенствования двигателей внутреннего сгорания, совершенствовались и поршни, и об этом можно подробнее почитать вот тут, а так же вот здесь. При совершенствовании поршней, канавка первого кольца со временем сдвинулась как можно ближе к камере сгорания — вверх. Это позволило уменьшить общую высоту и массу поршня, а так же позволило снизить токсичность выхлопных газов, так как сократился объём полости между стенкой цилиндра и верхним жаровым поясом поршня (попавшие в эту полость пары горючей смеси, практически не сгорают).

Постепенное приближение верхнего поршневого кольца к камере сгорания, сильно повлияло на его температуру нагрева. И чтобы сдержать рост температуры кольца, пришлось уменьшить зазор между поршнем и цилиндром. А для осуществления нормальной работы поршня с минимальным зазором и без задиров, пришлось совершенствовать технологию производства поршней, то есть очень точно профилировать геометрию поршня (чтобы избежать заклинивания и задиров, особенно на больших оборотах). Диаметр поршня в не нагретом состоянии, в верхней его части в районе жарового пояса, делают немного конусным, а при нагреве поршня, этот небольшой конус исчезает и поршень становится идеально цилиндрическим.

Существует ещё одна проблема — это износ канавок поршневых колец. Для её устранения, в легкосплавный поршень вставляют вставки из более твёрдого и износостойкого металла (на дизельных моторах это делают уже давно). Такое конструктивное решение подтолкнуло инженеров усовершенствовать и сами поршневые кольца и их термообработку. Ещё совсем недавно, покрытие рабочей поверхности кольца молибденом или хромом, считалось вполне совершенным. Но сейчас уже запустили в серию кольца, покрытые хромом полностью (по крайней мере первое поршневое кольцо). И теперь поверхность кольца (сверху и снизу), которая трётся по твёрдой вставке поршня (канавке кольца), уже изнашивается очень медленно.

Важный вопрос, который много лет решают инженеры, это из какого металла изготавливать поршневые кольца — чугун или сталь? Ещё совсем недавно традиционным металлом для колец был высокопрочный чугун (с глобулярным графитом). Этот материал для колец, отлично справлялся со своими обязанностями, пока высота колец не уменьшалась менее 2 мм. На более современных моторах, чугунные кольца делали даже 1,5 — 1,2 мм. А вот компрессионные кольца для более перспективных и совершенных двигателей, у которых высота колец не более 1,0 мм и даже 0,8 мм, начали изготавливать из стали, чугун здесь не уместен.

Современное компрессионное поршневое кольцо.

Малая высота колец, позволяет инженерам-конструкторам существенно уменьшить и высоту поршня, а от этого уменьшить и высоту самого мотора, ну и позволяет повысить компактность и жёсткость конструкции, существенно снизить инерционные силы, и от этого увеличить обороты двигателя и поднять мощность. Вот вам и целая цепочка усовершенствований, исходящая от одной маленькой детали — поршневого кольца!

К вышесказанному следует добавить, что в отличии от чугунных, стальные кольца почти никогда не ломаются, и обладают гораздо большей упругостью и стойкостью на изгиб. Но самое главное, стальные кольца меньше изнашиваются и меньше изнашиваются их канавки, а значит существенно увеличивается ресурс двигателя.

Следующим этапом развития колец — это азотирование всей поверхности стального кольца. А некоторые фирмы, например немецкая SM — «Шоттле — Моторентайле», рабочую поверхность поршневых колец покрывает титановым покрытием, и это покрытие после азотирования, превращается в нитрид титана! А нитрид титана твёрже хрома примерно в два раза. И такие кольца уже изготавливают серийно, правда для двигателей формулы 1, но как мы знаем, из спорта всё постепенно переходит и на обычные машины, так что ждать не долго.

Так же совершенствуется и механическая обработка поршневых колец. Фирма Шоттле например, разработала микрохонинговку рабочей поверхности кольца на глубину всего 0,001 мм. После такой обработки, рабочая поверхность кольца кажется матовой, и начинает блестеть только после обкатки двигателя.

Выше описанные мной современные технологии, позволяют существенно поднять ресурс двигателя. Например новый автомобиль Мерседес Актрос, имеет на поршнях своего двигателя кольца, рассчитанные на миллион километров пробега!

Второе по счёту компрессионное кольцо поршня, ничем существенно не отличается от первого, а вот третье маслосъёмное кольцо следует немного описать. При совершенствовании третьего кольца, тоже заменили чугун сталью, но на бензиновые моторы как правило устанавливают составные маслосъёмные кольца, например как на фото 2, а на дизельные двигатели устанавливают чаще П-образные кольца, как на фото 1. Но нетрудно заметить, что и маслосъёмные кольца современных двигателей, существенно похудели, то есть стали тоньше.

Отделение фирмы SM, изготавливающей кольца, о которой я уже говорил, принадлежит японской фирме NPR, и кольца этой компании уже более 15 лет поставляют в Россию, и причём даже кольца для отечественных Вазовских автомобилей. Но вот миллионного ресурса таких колец, как на престижном Мерседесе, им не достичь. Почему? Да потому, что кроме качества колец, существует ещё много технических нюансов, влияющих на ресурс деталей, и жаль, что этих нюансов на отечественных машинах до сих пор не достигли. Этих нюансов несколько, но самых важных всего четыре.

• Первый —  правильная и точная геометрия цилиндра двигателя.
• Второй — высокое качество хонинговки цилиндра двигателя.
• Третий — очень качественное моторное масло и масляный фильтр.
• Четвёртый — совершенная система очистки воздуха, поступающего в двигатель и качественный воздушный фильтр.

На большинстве современных отечественных автомобилей, можно обнаружить задиры в цилиндрах двигателя даже на новых машинах, а геометрия цилиндра и его зеркала, далека от идеала. И установив в такой мотор даже суперсовершенное поршневое кольцо (кольца) от вышеописанных фирм, нормальной и долговременной работы в таком двигателе, от него не дождёшься.

Следует учесть, что даже такая мелочь (для многих ремонтников), как не совершенная и нестандартная прокладка головки блока двигателя (при стандартных моментах затяжки), может вызвать отклонение в геометрии цилиндров, а ведь многие гаражные «мастера» даже не соблюдают момент затяжки.

Ещё одно важное условие, это то, как установят поршневые кольца (ведь нужно использовать специальное приспособление, о котором я подробно написал вот здесь). Ведь стоит, при надевании на поршень, чуть перестараться с разжиманием тонкого кольца (0,8 -1,0 мм) и его можно выбрасывать. И многим будет казаться внешне, что кольцо сохранило форму, но необходимого распределения давления по окружности цилиндра уже не будет.

Хочу отметить, что большое преимущество современных азотированных стальных колец, это способность скользить по любой поверхности цилиндра. Хоть по чугунной гильзе, хоть по стали, никасилю или хрому, и даже по Керонайту. А вот кольца покрытые молибденом или хромом, не так универсальны, как азотированные кольца.

Ну и последнее. Мы все привыкли менять кольца на ремонтные, после определённого пробега. Но за рубежом перестали выпускать поршневые кольца ремонтных размеров, а почему? Ответить не сложно, ведь установка кольца с номинальным рабочим размером в цилиндр с наибольшим ремонтным размером, приведёт к увеличению в замке кольца его зазора с 0,2 — 0,4 мм до 0,35 до 0,55 мм. И даже при сохранении всех номинальных размеров, уже всего при 15 — 20 тысячах  пробега, зазор в кольцах будет тоже примерно 0,35 — 0,55 мм. Так какой смысл замены колец ремонтными? Из-за каких то жалких 20 тысяч?

Вот и решили, что производство обычных ремонтных колец экономически не оправдано. Лучше бросить все силы и средства на совершенствование и колец и моторов в целом. Ведь хорошая и долговременная работа поршневых колец, с миллионным ресурсом, достигается совсем другими современными методами, к которым надо стремиться нашей отечественной промышленности, и основные четыре из которых, я описал выше. Успехов всем!

Таблица постепенного усовершенствования поршневых колец, в зависимости от года изготовления.

Типы поршневых колец и техническое обслуживание поршневых колец

Поршневые кольца производятся и классифицируются на основе функции и удобства использования. Первичное использование поршневого кольца — уплотнение камеры (в которой движется поршень), которая может быть камерой сгорания двухтактного или четырехтактного двигателя. Судовые двигатели имеют три или более типа колец, установленных по окружности поршня.

Поршневое кольцо является важной частью поршня, его количество и функциональность различаются в зависимости от типа и мощности двигателя.

В 2-тактных больших двигателях поршневые кольца компрессионного типа используются для уплотнения камеры сгорания, а грязесъемные кольца устанавливаются под ними для удаления отложений с гильзы и распределения масла по поверхности гильзы.

Прочтите по теме: Причины износа гильз цилиндров и способы их измерения

Однако в небольших судовых двигателях используются разные типы поршневых колец для специальных целей. Например. Маслосъемное кольцо используется в 4-тактном двигателе, поскольку это двигатель магистрального типа, а масло картера имеет прямой доступ к гильзе цилиндра и поршню.В этой статье мы рассмотрим различные типы поршневых колец, используемых в морских двигателях.

Типы и функции поршневых колец

Компрессионные кольца или кольца давления

Компрессионные кольца обеспечивают уплотнение над поршнем и предотвращают утечку газа со стороны сгорания. Компрессионные кольца расположены в первых канавках поршня.

Однако это может отличаться в зависимости от конструкции двигателя.Основная функция этих колец — герметизировать газообразные продукты сгорания и передавать тепло от поршня к стенкам поршня.

Масло регулируется путем срезания слоя масла, оставленного масляным кольцом, таким образом обеспечивая достаточную смазку верхних компрессионных колец. Кроме того, он также помогает верхнему компрессионному кольцу в уплотнении и теплопередаче.

Стеклоочистительное кольцо

Грязесъемное кольцо, также называемое кольцом Напье или резервным компрессионным кольцом, устанавливается под компрессионным кольцом.Их основная функция — очищать поверхность гильзы от излишков масла и действовать как опорное опорное кольцо при остановке любой утечки газа дальше вниз, выходящей из верхнего компрессионного кольца. Большинство грязесъемных колец имеют поверхность с углом сужения, которая обращена к нижней части для обеспечения очищающего действия при движении поршня к коленчатому валу.

Связанное чтение: Как внутренние силы в морских двигателях влияют на их работу?

Если грязесъемное кольцо установлено неправильно с углом сужения, ближайшим к компрессионному кольцу, это приводит к чрезмерному расходу масла.Это вызвано тем, что грязесъемное кольцо вытирает излишки масла в сторону камеры сгорания.

Кольца контроля масла / скребки

Маслосъемные кольца регулируют количество смазочного масла, проходящего вверх или вниз по стенкам цилиндра. Эти кольца также используются для равномерного распределения масла по окружности гильзы.

Масло разбрызгивается на стенки цилиндра. Эти кольца также называются скребковыми кольцами, поскольку они соскабливают масло со стенок цилиндра и отправляют обратно в картер.

Эти кольца не позволяют маслу выходить из пространства между лицевой стороной кольца и цилиндром.

Связанное чтение: Интеллектуальная система смазки цилиндров для современных судовых двигателей

В масляном кольце отверстия или прорези прорезаны в радиальном центре кольца, что позволяет избыточному маслу стекать обратно в резервуар.

Масляные кольца могут быть неразъемными или двухсекционными. Для увеличения контактного давления между кольцом и поверхностью гильзы кольца могут иметь скошенные края либо на внешних сторонах площадок, либо напротив камеры сгорания, чтобы снизить расход масла за счет улучшенного соскабливания масла из канала.

Двухкомпонентные маслосъемные кольца состоят из чугуна или профилированного стального кольца и винтовой пружины из жаропрочной пружинной стали, которая действует по всей окружности кольца для поддержания давления и контакта.

Материал поршневого кольца

Один из самых известных материалов, используемых при производстве поршневых колец, — чугун. Это связано с тем, что он содержит графит в пластинчатой ​​форме, который сам действует как смазка, помогая скользящему движению между кольцами и гильзой.

На поршневые кольца нанесены сплавы и покрытия, и они будут варьироваться в зависимости от типа кольца, поскольку функции этих колец отличаются друг от друга.

Наиболее распространенной формой легирования чугуна является хром, молибден, ванадий, титан, никель и медь.

Материал поршневых колец держится тверже, чем гильза цилиндра, что обеспечивает максимальный срок службы.

Связанное чтение: Как изготавливаются поршневые кольца?

Поршень главного двигателя

Камера сгорания двухтактного морского двигателя представляет собой большое пространство, производящее огромное количество тепла и напряжений.

Верхние кольца поршня находятся в непосредственном контакте с камерой сгорания, поэтому они нуждаются в лучшей защите и покрытии, чтобы справиться с тепловым напряжением и обеспечить надлежащее уплотнение.

Множество новых разработок было разработано специально для больших двухтактных судовых двигателей. Некоторые из представленных важных разработок:

Двигатель MAN

Самое верхнее поршневое кольцо относится к типу контролируемого сброса давления, в котором на поверхности имеется несколько наклонных неглубоких канавок (с твердым хромированием), позволяющих некоторому давлению газа проходить через 2-е кольцо, тем самым уменьшая нагрузку на верхнее кольцо.На концах колец имеется соединение S-образного типа.

Недавно была представлена ​​новая конструкция, представляющая собой модифицированную версию колец CPR, известную как кольца CPR Port on Plane (CPR POP).

Изменено положение канавок, которые теперь расположены на нижней стороне кольца, поскольку было отмечено, что износ канавок колец CPR на рабочей стороне был быстрее, чем обычно.

Второе или промежуточное кольцо

Остальные кольца имеют косой вырез на концах.Все поршневые кольца имеют алюминиевое покрытие на внешней поверхности для облегчения приработки.

Двигатель Wartsila

В 2-тактном двигателе Wartsila канавки для поршневых колец на поверхности поршня закалены для обеспечения превосходной износостойкости. Верхнее поршневое кольцо (также известное как газонепроницаемое кольцо (GT) в Wartsila) имеет перекрывающиеся концы, чтобы избежать утечки газа благодаря асимметричной форме цилиндра. Они имеют хром-керамическое (CC) покрытие вместе с покрытием для приработки (RC).

Количество поршневых колец зависит от размера двигателя.Например. RTflex 35 будет иметь очень короткую юбку и оснащен тремя поршневыми кольцами, но двигатель RTA может иметь 5 поршневых колец.3

Двигатель четырехтактный

Требования к поршневому кольцу в 4-тактном двигателе отличаются, поскольку узел гильзы поршня открыт для отстойника. Следовательно, в пакете поршневых колец для 4-тактных поршней дополнительно требуются маслосъемные кольца. Обычно он состоит из 2-5 колец в зависимости от типа и спецификации двигателя. Обычно предусмотрены 2-4 компрессионных кольца для герметизации газов из камеры сгорания и 1-3 маслосъемных кольца для предотвращения попадания масла в камеру сгорания.

Компрессорные кольца обычно цилиндрического типа с конической поверхностью для эффективного газового уплотнения. Профили маслорегулирующего кольца содержат две площадки и вставленную цилиндрическую пружину для поддержки предварительного натяжения кольца.

Как работают поршневые кольца?

Как объяснялось, в поршне на разных уровнях предусмотрены кольца разных типов, которые выполняют разные задачи.
Самая верхняя канавка поршня состоит из компрессионного кольца, основная функция которого заключается в герметизации любых утечек внутри камеры сгорания во время процесса сгорания.

При воспламенении топливовоздушной смеси давление газов сгорания прикладывается к головке поршня, заставляя поршень двигаться по направлению к коленчатому валу.

Сжатые газы проходят через зазор между стенкой цилиндра и поршнем в канавку поршневого кольца.

Во время процесса сгорания сила газов под высоким давлением прижимает поршневое кольцо к стенке гильзы цилиндра, что способствует образованию эффективного уплотнения. Это давление, толкающее поршневое кольцо, пропорционально давлению газов сгорания.

Следующий набор колец в поршне, который находится под компрессионным кольцом и над масляными кольцами, называется грязесъемными кольцами.

Они имеют конструкцию с конической поверхностью и служат для дополнительного уплотнения камеры сгорания. Как следует из названия, они помогают очистить стенку футеровки от излишков масла и загрязнений. Если какой-либо из продуктов сгорания смог пройти через компрессионное кольцо, эти газы будут заблокированы стеклоочистителем в хорошем состоянии.

Последний набор колец представляет собой масляные кольца, которые расположены в нижних канавках поршня, ближайшего к картеру.Основная функция масляного кольца — соскребать излишки масла со стенок гильзы цилиндра во время движения поршня.

Большая часть протертого масла направляется в картер обратно в масляный поддон. Эти масляные кольца поставляются с пружиной, установленной сзади в 4-тактном двигателе, чтобы обеспечить дополнительный толчок для очистки гильзы.

Почему выходят из строя поршневые кольца?

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

Это может быть из-за детонации и звона топлива из негерметичной форсунки или когда топливо смешано с грязным воздухом.

Загрязненное жидкое топливо или неправильный сорт цилиндрового масла также влияет на работу кольца. Когда кольцо начнет изнашиваться, станет очевидной их способность герметизировать дымовые газы.

Плохое качество топлива или масла в цилиндре, плохой процесс сгорания, неправильная синхронизация подачи топлива, изношенная гильза и т. Д. Являются нормальной причиной износа поршневых колец. Наиболее частым признаком изношенного кольца является прохождение газа в картер или под поршень, известное как продувка.

Заедание кольца из-за нагара или шлама, а также поломка или трещина на кольце из-за износа.

Что необходимо проверить при осмотре поршневого кольца

Осмотр поршневых колец — важная задача для определения надлежащей работы поршневых колец с последующей очисткой или заменой поршневых колец (если они сломаны или изношены).

В 2-тактных двигателях отверстие, содержащее верхнее кольцо, обычно находится в более высоком положении, чем канавка верхнего кольца 4-тактного двигателя.

При плановом осмотре

При обычном осмотре продувочного пространства поршневые кольца прижимаются с помощью отвертки. Это делается для проверки действия пружины или натяжения колец. Это также говорит о том, сломано кольцо или нет. Если кольцо сломано, пружина не сработает.

Кольца проверяются на предмет их мягкости в канавках, так как они могут застрять из-за нагара и, наконец, сломаться, что приведет к серьезным повреждениям гильзы.

Также проверяется зазор между кольцом и канавкой и рассчитывается износ. Кольцо проверяется на наличие следов истирания и повреждений, а также оценивается общее состояние.

Связанное чтение: Основное руководство по техническому обслуживанию судовых двигателей для морских инженеров

В процессе капитального ремонта

При капитальном ремонте поршневые кольца полностью заменены на новый комплект. Но для списания колец необходимо учитывать следующие шаги: —

1) Если поршневое кольцо застряло в канавке.
2) Если осевая высота колец уменьшена, а зазор в кольцах и канавке большой.
3) Если слой хрома отслоился или поврежден.

Во время капитального ремонта необходимо тщательно очистить канавки от нагара и проверить наличие повреждений в канавках для колец.

Перед тем, как поставить поршневое кольцо, его необходимо предварительно прокатить скруглить в канавках. При этом кольцо полностью перемещается внутри канавок.

С помощью этого теста мы можем проверить, что канавки имеют большую глубину, чем радиальная ширина кольца.

При установке поршня с замененными кольцами во гильзу используйте хорошо смазанный инструмент для сжатия поршневых колец, который гарантирует, что кольца не будут прилипать к поверхности гильзы при входе в камеру сгорания.

Поршневые кольца вставляются внутрь изношенной гильзы, также проверяется стыковой зазор. Для колец небольшого поршня (например, компрессора) концы можно обработать с помощью фильтра для поршневых колец, но для судовых двигателей кольца необходимо отправить в береговую мастерскую для ремонта, если стыковой зазор необычный.При надевании колец их следует проверять на наличие маркировки, указывающей, какая часть находится вверху или внизу, а также проверять различную маркировку для разных положений.

Кольца следует укладывать с помощью автодорожки, т. Е. С помощью расширителя колец. Зазор между кольцом и канавкой проверяется с помощью щупа.

Осевой и радиальный зазор старого кольца проверяется и записывается для оценки степени износа за несколько часов эксплуатации.

Как выполняется установка поршневого кольца?

Перед установкой поршневого кольца новое или запасное кольцо проверяется на наличие маркировки и сравнивается со старым на тот же уровень или положение.Если старая маркировка поршневого кольца стерта, проверьте руководство по идентификации поршневого кольца, чтобы его можно было поместить в соответствующую канавку.

Канавку необходимо тщательно очистить, чтобы в ней не осталось нагара и шлама. При очистке следует учитывать, что некоторые поршневые канавки покрыты специальной защитной пленкой. Они не должны быть повреждены ножом или шлифовальным инструментом.

После того, как канавка будет должным образом очищена, поршневое кольцо устанавливается с помощью инструмента для поршневых колец, который расширяет кольцо для вставки в канавку, сдвигая его с верхней части головки поршня.Убедитесь, что кольцо вставлено так, чтобы отметка оставалась на верхней стороне.

Большинство поршневых колец снабжено маркировкой «TOP», или поверхность с нанесенным идентификационным номером считается верхней поверхностью, если нет специальной маркировки.

Чрезвычайно важно правильно использовать расширитель колец, так как неправильное использование может повредить кольцо или нанести вред оператору, поскольку кольцо находится под постоянным натяжением.

В небольших 4-тактных двигателях, если инструмент недоступен, кольцо можно расширить с помощью одежды или тряпок, имеющихся в машинном отделении.

Две ветоши помещаются с каждой стороны концов колец, и они вытягиваются так, чтобы кольца можно было растянуть и вставить через верхнюю часть поршня.

После установки всех поршневых колец убедитесь, что отверстие или торец всех поршневых колец не совмещены, чтобы избежать утечки газа из камеры.

Ресурс поршневых колец

Как и все другие детали машинного оборудования, поршневое кольцо также подлежит капитальному ремонту и замене через определенный период времени.Срок службы поршневого кольца полностью зависит от типа поршневого кольца, размера двигателя, на котором оно установлено, а также от рабочего состояния кольца и гильзы.

Для большого двухтактного поршневого кольца с диаметром отверстия около 900 мм общий срок службы кольца может составлять до 24 000 часов, а для двигателей меньшего размера с внутренним диаметром 500 мм — до 16 000 часов.

Для вспомогательных судовых четырехтактных двигателей, имеющих высокую скорость, срок службы поршневых колец обычно меньше, чем у двухтактных двигателей.Средний срок службы морского 4-тактного высокоскоростного двигателя составляет примерно 8000 часов, после чего требуется обновление.

Возможно, вы также прочитаете:

Заявление об ограничении ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом.Автор и компания «Марин Инсайт» не заявляют об их точности и не берут на себя ответственность за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Теги: руководство по машинному отделению поршневые кольца

Как напильником подобрать и установить поршневые кольца

Возможно, самый важный этап сборки двигателя — это напильник и установка поршневых колец с правильным зазором.В этой истории мы шаг за шагом проведем вас через весь процесс.

Поршневые кольца являются ключевой защитой от утечки давления в цилиндре в картер, в результате чего мощность в лошадиных силах остается на столе. Кольца также контролируют масло и передают тепло. Они являются ценными инструментами в работе любого двигателя, и поэтому производители двигателей уделяют пристальное внимание этому утомительному, но очень важному этапу сборки.

Правильный выбор размера зазора для каждого кольца важен из-за нагрева.Когда двигатель нагревается, тепло из камеры сгорания заставляет кольца расширяться. Слишком узкий зазор может привести к заеданию (стыку) колец внутри канавки и возможному разрыву. Слишком широкий зазор позволит давлению сгорания заполнить картер и снизить мощность. Разные конфигурации двигателя и разные виды топлива приводят к различным свойствам теплового расширения поршня, колец и стенок цилиндра, поэтому рекомендуемый зазор между кольцами меняется в зависимости от применения. Производители учитывают все эти факторы при разработке рекомендаций по зазорам для производителя двигателей.

Правильная установка поршневых колец позволит вашему двигателю максимально увеличить мощность и долговечность. Читайте пошаговое руководство.

Другая причина зазора между кольцами заключается просто в том, что кольцо необходимо немного расщепить, чтобы облегчить установку. Существуют специальные инструменты, такие как плоскогубцы для расширения колец, которые помогают производителям двигателей устанавливать кольца, удерживая кольцо и увеличивая зазор ровно настолько, чтобы кольцо вышло из верхней части поршня и поместило кольцо в соответствующую канавку.

Некоторые механики разработали технику установки только вручную, при которой один конец кольца входит в канавку, а затем кольцо закручивается по спирали вокруг поршня и входит в его канавку.

Несмотря на то, что метод наматывания спирали жизнеспособен, современные тонкие кольца гораздо более подвержены изгибу, и для предотвращения этого требуется дополнительная осторожность. Плоскогубцы для расширения колец работают очень хорошо, но следите за тем, чтобы кольца не растягивались слишком сильно. Также очень важно, чтобы кольца были установлены лицевой стороной вверх, особенно кольца с внутренней фаской.У большинства верхних компрессионных колец есть точка на поверхности, которая указывает сторону, которая должна быть обращена вверх при установке. Кольцо, которое установлено в перевернутом положении, приведет к чрезмерному расходу масла.

Наконец, после того, как все кольца установлены, поверните их, чтобы убедиться, что они свободно перемещаются в канавках. Затем сориентируйте кольцевые зазоры в соответствии с инструкциями, чтобы улучшить кольцевое уплотнение. Обычно это означает, что зазоры для первого и второго колец расположены напротив друг друга и перпендикулярны отверстию под палец.Зазоры для трех масляных колец равномерно распределены по поршню.

Ниже приводится пошаговое руководство по установке, любезно предоставленное компанией CNC Motorsports в Брукингсе, Южная Дакота. Производитель двигателей Джон Химли устанавливал поршни Diamond в малоблочный двигатель Chevy с турбонаддувом, который будет работать на метаноле, и поэтому зазор был установлен соответственно.

Поршни также были спроектированы с малой высотой сжатия, в результате чего отверстие под штифт запястья попадало в канавку масляного кольца. Тогда была необходима опорная планка, чтобы обеспечить твердую поверхность, на которую может опираться масляное кольцо, не опасаясь изгиба в отверстии под палец.Как вы увидите на фотографиях, для обеспечения оптимальной производительности эта опорная рейка должна быть установлена ​​правильно.

После извлечения колец из упаковки протрите их тканью, смоченной растворителем. Затем разделите и расположите кольца — компрессионное, второе и маслосъемное — для каждого цилиндра. Некоторые производители двигателей просто кладут их на стол, в то время как у других есть специальные заполнители. Поместите кольцо в соответствующую канавку, чтобы проверить радиальный задний зазор, убедившись, что никакая часть внутреннего диаметра кольца не выступает за контактную площадку кольца.Используйте щуп для точного измерения зазора. Ознакомьтесь с рекомендациями производителя относительно зазора кольца. Как видно из этой диаграммы, нитродвигатели с форсированными двигателями требуют гораздо большего зазора, чем уличные. Чтобы определить начальный зазор, поместите кольцо внутри цилиндра рядом с верхом отверстия. Для некоторых колец концы могут перекрываться для этого начального испытания, и вам придется отшлифовать ровно настолько, чтобы они оказались внутри отверстия. Кольцо должно быть квадратным внутри отверстия относительно верха деки, прежде чем проверять зазор.Некоторые производители двигателей используют старый поршень с плоским верхом правильного диаметра, чтобы протолкнуть кольцо примерно на дюйм внутрь цилиндра. Есть также специальные инструменты, которые позволят правильно выровнять кольцо. Используйте качественный щуп для определения зазора; еще раз сверив это измерение с рекомендациями производителя. Для подпиливания концов колец до правильного зазора следует использовать специальный инструмент для опиливания колец — ручной или механический. Это ручной инструмент, преобразованный в электрическую дрель. Вот пример инструмента для ручной регистрации. Обязательно «подкрадитесь» к правильной щели. Не удаляйте сразу слишком много материала, а также постарайтесь удалить одинаковое количество материала с каждой стороны. Слегка зачистите все заусенцы или неровности перед установкой кольца в отверстие для проверки. Дважды убедитесь, что зазор между кольцами правильный, а края колец параллельны друг другу. После того, как поршни прикреплены к соответствующим шатунам, можно устанавливать кольца. На многих гоночных поршнях отверстие под палец попадает в канавку масляного кольца, поэтому сначала необходимо установить опорную шину. На опорной направляющей есть углубление, которое необходимо идентифицировать и установить в отверстии под палец, чтобы предотвратить вращение направляющей. Теперь устанавливается расширитель масляного кольца, также называемый маслоотделительным кольцом, за которым следуют верхнее и нижнее грязесъемные кольца. Эти кольца не нуждаются в установочном инструменте и довольно легко наматываются на головку поршня. Среднее кольцо установлено.Ключ состоит в том, чтобы начать кольцо с одного края и осторожно закрутить кольцо вокруг поршня в соответствующую канавку. Теперь верхнее кольцо установлено. Убедитесь, что зазоры всех колец разнесены на 90 градусов друг от друга. Обязательно используйте качественный кольцевой компрессор, чтобы предотвратить повреждение колец при установке поршня в отверстие цилиндра. Поршневые кольца

GOETZE | Tenneco

Поршневые кольца для 4-тактных двигателей с большим диаметром цилиндра

Продукция марки Goetze ^® используется крупными производителями и поставщиками двигателей по всему миру.Наш производственный завод во Фридберге, Германия, отличается высокой степенью автоматизации крупномасштабного производства с практически нулевым содержанием ppm. Сочетая технологические ноу-хау с многолетним опытом в области материалов для колец и высокоэффективных покрытий для многих промышленных применений, Tenneco имеет явное преимущество.

Наши давние традиции инноваций в материалах и дизайне, а также ноу-хау производственного процесса сочетаются с глубоким пониманием требований наших клиентов. Разрабатывая технологию поршневых колец, которая обеспечивает непревзойденную долговечность и высокоэффективные динамические уплотняющие свойства, мы помогаем нашим клиентам добиться еще большей топливной эффективности, низкого уровня выбросов и длительных интервалов между ремонтами.Эта хорошо воспринятая приверженность качеству, эффективности и надежности продукции позволила нам занять лидирующее положение на рынке поршневых колец с большим внутренним диаметром.

Поршневые кольца Tenneco для двигателей с большим диаметром цилиндра обладают исключительно высокой износостойкостью. В дополнение к большому выбору материалов для колец Tenneco предлагает широкий спектр покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками, таких как хром, CKS, плазменные покрытия, покрытия из паровой фазы (PVD) или двухслойные покрытия.

Свойства материала, характеристики покрытия и конструкция кольца объединены в динамическую систему уплотнения, обеспечивающую максимальный срок службы и минимальные потребности в техническом обслуживании.Поскольку мы так глубоко укоренились во многих областях применения двигателей с большим диаметром цилиндра, мы знаем, насколько важна надежность для двигателя, который имеет типичный срок службы от 20 до 30 лет и должен работать эффективно. Благодаря нашей долгосрочной ориентации на применение в двигателях с большим диаметром цилиндра, у нас есть кольца для обслуживания всех типов двигателей, в том числе старых. Поршневые кольца Goetze предназначены для 4-тактных двигателей с большим диаметром цилиндра, а поршневые кольца марки Daros ^® — для 2-тактных двигателей с большим диаметром цилиндра.

Советы и рекомендации по заполнению поршневых колец

Кольцевой зазор позволяет поршневым кольцам расширяться в отверстии из-за тепла двигателя, не сталкиваясь концами друг с другом.Если зазора недостаточно и кольцо упирается в само себя, оно исказит форму кольца, что приведет к утечке через стенку цилиндра. Если кольцевой зазор слишком велик, это приведет к чрезмерному прохождению через зазор, что ухудшит характеристики цилиндра.

На самом деле получение правильного кольцевого зазора настолько важно, а допуски настолько точны, что торцевой зазор измеряется в соответствующем отверстии каждого кольца, чтобы обеспечить наиболее точную посадку ». Кольцевой зазор — одна из немногих вещей в процессе сборки, которые вы полностью контролируете.В остальном, что делается в механическом цехе, вы должны быть уверены, что они правильно выполнили свои процедуры. Но если вы запиливаете кольца, вам решать, как правильно их сделать, — говорит Джей Мигер из Real Street Performance.

Meagher имеет обширный опыт в области автомобильных характеристик, в ряде конкурирующих дисциплин, как в импортной, так и в отечественной части характеристик двигателей. Так что он не новичок в мощных и мощных силовых установках. По этой причине он собрал это видео о процессе правильной установки зазоров поршневых колец с некоторыми ключевыми советами и приемами, которые помогут сделать этот процесс более плавным.

Отмерь дважды, отрежь один раз

Измерение торцевого зазора поршневого кольца — это то, что вы будете делать довольно много раз для каждого кольца, которое вы заполняете, и это задача, в которой необходимо проявлять особую осторожность, как при настройке кольца для измерения, так и на самом деле. снятие мерки.

Чтобы правильно измерить зазор кольца, вам нужно вставить кольцо в отверстие. «Вы не хотите крутить кольцо, когда вставляете его в канал для измерения. Если вы возьмете кольцо руками, вы можете согнуть его, сломать или деформировать, и от этого ничего не выйдет, — говорит Мигер.«Обязательно смажьте отверстие таким образом, чтобы кольцо легко входило внутрь, а затем осторожно загрузите кольцо сверху».

Попав в отверстие, кольцо необходимо правильно сориентировать в отверстии, как для правильных измерений в нужном месте, так и для повторяемости измерений, поскольку вы будете вытаскивать кольцо несколько раз. «Вы можете использовать инструмент для квадратной формы поршневых колец или, что я использую, один из поршней, которые мы будем использовать в двигателе, чтобы выровнять кольцо в канале ствола», — советует Мигер.

«Мы видели, как люди предлагали использовать динамометрическую пластину при настройке торцевого зазора, чтобы получить более точные размеры внутреннего диаметра цилиндра.По моему опыту, это обычно стоит примерно 0,001 дюйма разницы в зазоре кольца. В зависимости от вашей настройки и от того, насколько интенсивно вы будете работать с двигателем, вы можете принять во внимание это 0,001 или нет. Я не считаю, что это слишком критично, и что процедура может быть проделана довольно хорошо без тормозных пластин ».

При принятии решения о том, каким должен быть окончательный зазор, к вашим кольцам будет прилагаться направляющая, которая обычно дает вам соотношение тысячных долей дюйма (торцевого зазора) на дюйм диаметра отверстия.«Практически всегда лучше иметь слишком большой размер, чем слишком маленький, потому что нужно избегать стыкования концов кольца», — делится Мигер.

«Мы провели много тестов, и всегда лучше быть на высокой стороне спецификации кольцевого зазора. Люди, кажется, боятся больших торцевых зазоров, потому что боятся прорыва, но у нас есть датчики давления в картере, и мы не видим этого, когда двигатель находится под наддувом ».

Вы также заметите, что для второго кольца предусмотрены другие требования к зазору, чем для первого.Общее мнение в мире высокопроизводительных двигателей заключается в том, что вы хотите, чтобы зазор второго кольца был шире, чем зазор верхнего кольца. «Мне нравится сохранять разницу в 0,004–0,005 дюйма между верхним кольцом и вторым кольцом. Любое горение, которое проходит мимо верхнего кольца, должно пройти мимо второго кольца, чтобы оно не застряло между двумя кольцами и не заставило их трепетать », — объясняет Мигер.

Переход к последнему кольцу в упаковке — маслосъемному кольцу — жизнь упрощается. «На опорах маслосъемного кольца вы просто хотите убедиться, что есть по крайней мере.015 дюймов », — говорит Мигер. «Если вы обнаружите, что вам нужно подпилить масляную направляющую, возможно, у вас в коробке неправильное кольцо, потому что вам очень редко требуется подпилить правильную масляную направляющую».

Всегда можно снять больше, но нельзя добавить обратно

Все измерения в мире ничего не значат, если вы не можете должным образом изменить эти измерения. Хотя кольцевое опиливание может показаться простым, есть много мелких нюансов, которые имеют решающее значение для высокопроизводительного двигателя.

Одна из первых вещей, на которую указывает Мигер, — это то, чему, не говоря уже о том, что вы можете узнать, только испортив это. «Убедитесь, что вы определили верхнее и второе кольца и запомните это, так как верхнее кольцо будет из значительно более твердого материала и его труднее подпилить», — говорит Мигер.

«Когда ваше верхнее и второе кольцо сделаны из разных материалов, если вы попадаете в ритм при подаче второго кольца, а затем переключаетесь на верхнее кольцо, внезапно это не так, потому что верхнее кольцо более твердое.И наоборот, если вы попадаете в ритм, разрезая более твердые верхние кольца, а затем прыгаете на второе кольцо с тем же ритмом, вы легко можете снять слишком много, прежде чем осознаете это ».

Сам процесс подачи документов может быть более сложным, чем кажется со стороны. С покрытиями и отделкой современных поршневых колец необходимо проявлять особую осторожность, чтобы не повредить это покрытие при заточке колец.

«Вы хотите обрезать конец кольца в направлении, в котором оно опирается.Если вы перетаскиваете файл с неподдерживаемого конца, кольцо будет двигаться и трепетать, что увеличивает вероятность его разрыва », — объясняет Мигер. «Вы также не хотите нагружать кольцо на инструмент для тяжелого резания, так как это также может привести к его сколам. Вы действительно хотите просто провести резак по кольцу ».

Еще одна вещь, с которой следует проявлять осторожность при опиливании колец, — это следить за тем, чтобы конец был перпендикулярно колесу напильника. «Когда у вас есть кольцо в опилочном инструменте, вы должны убедиться, что вы прижимаете концевой квадрат к резцу, чтобы вы не заделали конус на конце кольца».- говорит Мигер. «Кроме того, подпиливайте только в одном направлении и работайте только с одной стороны кольца, чтобы открыть зазор. Не подпиливайте понемногу с одной стороны, а потом понемногу с другой ».

Наконец, Мигер добавляет: «Как только вы окажетесь в нужном промежутке, вам нужно удалить заусенцы с кольца. Я просто использую небольшую ювелирную пилку для обработки краев. Вы не пытаетесь снимать много материала, вы пытаетесь снять только любой материал, который мог образовать заусенец ».

Следуя этим советам, работая медленно и осторожно, при частом измерении, вы можете подпилить свои собственные кольца как профессионал и обязательно получите максимальную отдачу от вашего недавно отремонтированного двигателя.

Эта статья любезно перепечатана по номеру

Смазка поршневых колец

— Часть 1: Историческое развитие технологии поршневых колец | J. Tribol.

История поршневого уплотнения может быть прослежена далеко за пределами промышленной революции, поскольку проблемы, связанные с уплотнением движущегося поршня внутри цилиндра, были хорошо известны ранним греческим и римским инженерам. Однако существенного прогресса в технологии поршневых уплотнений не было достигнуто до 17-18 веков, и именно появление паровой машины привело к появлению множества сложных поршневых уплотнений поршневого двигателя.Изобретение современного поршневого кольца обычно приписывают Джону Рэмсботтому, который объявил о своем самонатяжном устройстве в середине XIX века. В некоторых отношениях поршневое кольцо, используемое в современной инженерной практике, внешне такое же, как кольцо Рамсботтома, но важно отметить, что многие особенности поршневых колец в поршневых механизмах проявились в паре, а не в эпоху двигателей внутреннего сгорания. . В этой статье мы прослеживаем историю поршневых колец от ранних цивилизаций до наших дней и устанавливаем текущее состояние технологии поршневых колец в свете их разнообразной истории.Широко признано, что значительная часть потерь мощности в поршневом двигателе связана с взаимодействием поршневого кольца и гильзы, и существует острая необходимость в лучшем понимании процесса уплотнения и смазки, чтобы минимизировать эти потери. Большая часть прогресса в технологии поршневых колец связана с материалами, но важные и недавние разработки в области анализа смазки улучшили наше понимание работы поршневых колец. Теперь можно определить роль геометрических характеристик колец в определении важных рабочих характеристик пакета колец, таких как уплотнение, смазка и транспортировка смазочного материала, и есть признаки того, что новые конструктивные особенности улучшат характеристики поршневых колец в будущем.Помимо предоставления исторической справки о разработке поршневых колец, этот документ также будет служить для ознакомления с некоторыми из основных концепций работы поршневых колец, разработанных в последние годы, которые формируют основу для анализа, подробно представленного в частях II и III.

Детали материалов и эволюция технологии поршневых колец

Разъемное поршневое кольцо, обычно используемое сегодня, было впервые изобретено Джоном Рэмсботтомом в конце 1800-х годов. Его изобретение немедленно заменило кольца в стиле конопли, которые использовались в паровых двигателях, и представляет собой качественный скачок в производительности.Преимущества использования этого типа кольца в паровой машине были огромными с точки зрения мощности, эффективности и технического обслуживания.

Когда вы думаете о поршневых кольцах, задумывались ли вы когда-нибудь о том, что они являются самым маленьким компонентом двигателя внутреннего сгорания, но при этом несут наибольшую ответственность? Когда вы собираете двигатель, вы никогда не понимаете, что поршневое кольцо будет делать в течение его срока службы, что в действительности делает производительность этого крошечного компонента еще больше.

Поршневые кольца выполняют три основные задачи по обеспечению стабильной мощности двигателя.Прежде всего, кольцо должно надежно герметизировать каждый цилиндр на протяжении тысяч, а иногда и сотен тысяч миль перед заменой. Когда воздушно-топливная смесь воспламеняется в каждом цилиндре, кольцо должно плотно прилегать к стенке цилиндра, чтобы взрыв мог толкнуть поршень в отверстие. Поршневое кольцо, которое на самом деле представляет собой кусок проволоки, также должно предотвращать попадание картерных газов в картер, сдерживая взрыв сгорания.

Во-вторых, кольцо помогает передавать тепло от поршня, вызванное взрывом, к стенкам цилиндра.Кольца являются единственным контактом между отверстием цилиндра и поршнем, и это единственный способ передачи тепла в систему охлаждения в процессе сгорания.

Этот поршневой узел в сборе был взят с Benz 1911 года (это было до того, как к нему подключился Mercedes). Обратите внимание на качество изготовления, например, плавающую шпильку, спирально-навитые компрессионные кольца и канавки для смазки маслом в шейке стержня. Это было точно и сложно, особенно если принять во внимание инструменты, которые были доступны более 100 лет назад.Подумайте, сколько человеко-часов ушло на сборку с использованием современных инструментов!

В-третьих, и это, пожалуй, самое главное, поршневое кольцо должно препятствовать попаданию моторного масла в камеру сгорания. Каждое отверстие цилиндра похоже на подшипник двигателя. Хонингованные царапины в отверстии создают карман для масла, которое задерживается, поэтому кольца будут смазываться при вращении и движении вверх и вниз в цилиндре. Но все масло, которое разбрызгивается на стенки цилиндра из вращающегося узла, необходимо соскрести, чтобы предотвратить попадание масла в камеру сгорания, поскольку масло, которое попадает в камеру сгорания, может быть вредным для процесса сгорания, эффективно понижая октановое число транспортного средства. потенциально вызывая вредные последствия.

Благодаря магии исследований и разработок, а также благодаря усилиям по производству оригинальных комплектующих, поршневые кольца с каждым годом становятся все тоньше, а характеристики двигателя улучшаются. Это относится ко всем сферам применения, от специальных гоночных поршней до стандартных сменных поршней. Если поршневым кольцам предстоит такая огромная работа, то почему они становятся меньше? Могут ли возникнуть какие-либо побочные эффекты в будущем?

Наше кольцо Total Conform легко обнаружить благодаря радиальным выемкам на нем », — говорит Кейт Джонс из Total Seal.«Это позволяет кольцу полностью соответствовать друг другу за счет изгиба любой формы, необходимой для полного уплотнения между поршнем и стенкой цилиндра.

Обширные испытания показали, что кольца меньшей ширины оказались столь же эффективными — а может быть, даже более эффективными — чем предыдущие более толстые версии. Это в основном связано с различием в современном материале поршневого кольца по сравнению с более старыми, менее эффективными материалами. Кроме того, различия в конструкции и форме, а также отделка и покрытия, нанесенные на поверхность поршневых колец, помогают улучшить характеристики и снизить сопротивление.Эти изменения оказались более эффективными, обеспечивают большую мощность при меньшем выбросе воздуха и продлевают срок службы. Лучший способ понять, что происходит в мире поршневых колец, — это оглянуться назад и понять, откуда мы пришли. Благодаря участию Кейта Джонса из Total Seal, который также помог нам с фотографиями и схемами для этой статьи.

Выбор материала

Популярным материалом для изготовления поршневых колец является чугун, часто называемый серым чугуном.Самым большим преимуществом использования чугуна для изготовления поршневых колец является то, что он не истирает внутреннее пространство цилиндра и не истирает его. И пока чугунное кольцо достаточного размера, оно будет обеспечивать надлежащее уплотнение. Если рабочие нагрузки увеличиваются или размер уменьшается в зависимости от области применения, кольцевое уплотнение может стать проблемой. Когда для верхнего кольца используется чугун, его обычно покрывают молибденом или хромом для предотвращения износа отверстия. Если для второго кольца используется чугун, покрытие не наносится.Материал чугуна очень хрупкий; Под микроскопом зернистая структура чугуна прямоугольная и острая. Вот почему, если вы попытаетесь скрутить чугунное кольцо, оно сломается, потому что зернистая структура легко ломается. Чугун популярен, потому что его производство несколько рентабельно. Недостатком его использования является то, что для его завершения требуется несколько этапов производства — и он не идеален для высокопроизводительных двигателей.

Существует два основных метода изготовления чугунного кольца.Самый распространенный способ — взять поршневое кольцо желаемого внешнего диаметра и сформировать форму. Затем, когда чугун был сформирован внутри этой цилиндрической формы, центр формы вырезается по размеру внутреннего поршневого кольца. Например, после завершения процесса у вас будет что-то похожее на ствол пистолета. Затем каждое отдельное кольцо вырезается из формы, как кусок хлеба.

Сегодняшние высокотехнологичные методы производства поршней и покрытия требуют использования высокотехнологичных материалов поршневых колец, чтобы дополнить улучшения рабочих характеристик, доступные за счет снижения сопротивления и улучшенного контроля масла.

Другой способ изготовления чугунных колец аналогичен способу изготовления модели легкового или грузового автомобиля. Когда вы открываете ящик модели автомобиля, вы обнаруживаете несколько листов пластика, на которых сформированы кусочки, которые вы выламываете из формы, чтобы извлечь части. Чугун разливают в форму, как и модели автомобилей, только в форме поршневых колец. По завершении процесса кольца вынимаются из формы и подвергаются окончательной механической обработке для использования. Хотя чугунные кольца могут быть доступными из-за стоимости материала, для их обработки и доработки требуется много ручной обработки.Кроме того, существует много отходов, которые необходимо перерабатывать после получения готового продукта.

Ковкий чугун — еще один материал, используемый при производстве поршневых колец; он существует уже несколько лет и до сих пор широко распространен. Процесс формовки поршневых колец из ковкого чугуна очень похож на процесс изготовления чугунных колец. Состав материала получается из чугуна путем извлечения чешуек углерода, который в основном состоит из графита, и формования этого материала в цилиндрическую форму для задания внешнего размера.Затем можно вырезать внутренний размер. Затем кольца можно вырезать из «ствола пистолета» и подвергнуть термообработке. Под микроскопом ковкий чугун имеет круглые зерна шаровидной формы, которые очень прочные, в отличие от структуры зерен чугуна. Если вы возьмете кольцо из ковкого чугуна и попытаетесь его сломать, вы обнаружите, что оно будет только сгибаться и скручиваться в форму кренделя. Ковкий чугун в два раза прочнее чугуна и используется в высокопроизводительных приложениях. Поскольку большинство дизельных двигателей имеют турбонаддув, кольца из ковкого чугуна обычно использовались из-за их устойчивости к отказу в условиях высокого сжатия и высокого рабочего давления в цилиндре.

Верхнее кольцо из ковкого чугуна дизельного двигателя называется «замковым кольцом». Кольцо трапецеидального искажения напоминает боковой треугольник и также известно как самодействующее кольцо.

Движение поршня вверх и вниз поддерживает нагрузку на кольцо трапецеидального искажения в кольцевой канавке поршня и, как побочный продукт, также сохраняет канавку кольца чистой от сажи дизельного топлива. Однако кольцо для трапеции уникальной формы из ковкого чугуна сегодня обычно не используется. Поскольку использование рециркуляции выхлопных газов стало стандартом почти для всех двигателей внутреннего сгорания, при использовании этой формы углеродная набивка имеет тенденцию заедать кольцо в канавке поршня, вызывая поломку.

Если вы не знаете, из какого материала сделаны ваши кольца, не пытайтесь их гнуть. Самый простой способ проверить их — бросить на стол в магазине. Если кольцо издает звенящий звук, это высокопрочный чугун, а если кольцо просто стучит по столу, оно изготовлено из чугуна.

Чрезвычайно высокая температура и давление, создаваемые высокопроизводительным дизельным двигателем, могут прорезать верхнее кольцо и действовать как паяльная лампа на остальной части поршня.

Steel’s The Deal

Сегодня, особенно в высокопроизводительных и тяжелых условиях, сталь используется для изготовления поршневых колец.У стальных колец много преимуществ: они легче в изготовлении, они прочнее и тверже, чем высокопрочный чугун, и устойчивы к поломке, особенно в тех случаях, когда требуются сумматоры мощности. Недостаток? Материалы дороже.

Здесь кольцо из нержавеющей стали AP переходит от сырья к рулонному продукту. Поскольку для поршневого кольца критически важно иметь надлежащее натяжение и сопротивление в цилиндре при установке в двигатель, процесс формования является наиболее важным этапом производства, чтобы гарантировать правильность этих характеристик в готовом продукте.

Процесс производства стальных поршневых колец прост; Проволока вырезается из катушки с материалом нужных пропорций. Нет никаких отходов, и меньше шагов от резки до конечного продукта. Возможно, лучшее в использовании стальных колец — это то, что они могут выдерживать большее тепловое воздействие в суровых условиях и при этом сохранять свою форму без сбоев. А в условиях высоких оборотов, низкого напряжения и высокого вакуума, таких как NHRA Pro Stock и других безнаддувных гоночных классах, стальные кольца обеспечивают гораздо лучшее кольцевое уплотнение.Внутренняя верхняя поверхность обычно имеет фаску, которая способствует скручиванию при возгорании цилиндра. Тонкое верхнее кольцо прижимается к нижней части верхней канавки поршня, и давление газа прижимает кольцо к отверстию. Поскольку поверхность кольца имеет бочкообразную форму, при движении поршня по отверстию кольцо находится в постоянном контакте со стенкой цилиндра.

Современные поршневые кольца различной толщины обеспечивают превосходные характеристики по сравнению с пакетами колец прошлого. Здесь вы можете увидеть сравнение с обычным кольцом.

Детали стального кольца

Чтобы стальное кольцо было совместимо с отверстиями цилиндров из чугуна, оно должно быть покрыто молибденом, хромом, PVD (осаждение из паровой фазы) или газовым азотированием. На лицевую сторону кольца нанесены покрытия из молибдена. Moly обладает высокой устойчивостью к истиранию, но также является пористым, что обеспечивает некоторое удерживание масла.

Хром — очень твердое покрытие, используемое при высоких нагрузках и часто встречается в двигателях гоночных автомобилей. Хромированное покрытие может противостоять пропитке грязью и выводить мусор через выхлопное отверстие.Если бы вы использовали кольца с молибденовым покрытием для этих целей, попадание грязи могло бы попасть на поверхность кольца из-за пористости, что привело бы к повреждению отверстия.

За последние несколько лет PVD-покрытие стало более популярным для обработки поверхности поршневых колец. PVD представляет собой тонкое покрытие, которое наносится на кольцо с использованием титана или хрома, испаренного при нагревании с реактивным газообразным азотом. Этот процесс сделает кольцо очень твердым, гладким и термостойким.

Наконец, газовое азотирование — это тепловой процесс, при котором кольцо пропитывается азотом, что приводит к его твердому покрытию.В результате этого процесса поверхность затвердевает примерно на 0,001 дюйма в глубину; при использовании газового азотирования в отверстии цилиндра перед кольцом будут видны следы износа.

Вторые кольца переходят от чугуна к высокопрочному чугуну и стали. Поскольку второе кольцо соскабливает большую часть масла со стенок цилиндра, стальные кольца для второго положения имеют фаску на нижней стороне, чтобы вызвать скручивание. По мере того, как поршень опускается в отверстие, поворот кольца позволяет конической поверхности соскребать масло со стенок цилиндра.

Обычные вторые кольца имеют форму RBT (коническая поверхность с обратной закруткой) или THG (канавка под крючок или Napier). В случае кольца RBT внутренний скос вызывает скручивание, которое предотвращает скопление масла за кольцом, в то время как коническая поверхность царапает отверстие. Конструкция THG будет иметь скручивание, вызванное не внутренней фаской, а крючком на лицевой стороне кольца, когда оно контактирует с отверстием. Это также предотвращает скопление масла за вторым кольцом и используется в основном для повышения производительности.

Кольца Napier, в которых используется конструкция с крючковатым концом, также являются обычным явлением для второй позиции.Крючок удерживает масло во время соскабливания, что позволяет использовать масляные кольца с низким натяжением в этих ситуациях. Вторые кольца из стали или высокопрочного чугуна не имеют покрытия, поскольку исследования показали, что вторые кольца с покрытием не имеют преимуществ по сравнению с кольцами без покрытия, поскольку царапающее действие, используемое для удаления масла, обеспечивает их хорошую смазку.

Хотя многие люди называют второе кольцо компрессионным, мы можем видеть здесь, что оно имеет гораздо большее отношение к контролю масла, чем к сдерживанию сжатия.

Советы по быстрой сборке

Если вы собираете двигатель и используете стальные кольца, обязательно измерьте свободный зазор поршневого кольца. Свободный зазор измеряется, когда вы достаете кольца из коробки и кладете их на стол. Например, зазор в поршневом кольце, лежащем на столе, будет 0,600 дюйма. Вы устанавливаете поршневое кольцо в двигатель, и теперь зазор составляет 0,020 дюйма для вашего приложения. При обновлении свободный промежуток теперь измеряется.500 дюймов, что будет считаться нормальным после того, как двигатель прошел термоцикл на соревнованиях. Но если размер свободного зазора составляет 0,100 дюйма, то что-то не так с соотношением воздух / топливо или моментом зажигания, потому что кольцо теряет прочность на разрыв и деформируется из-за слишком большого количества тепла.

При опиливании колец оставьте их как можно более квадратными. Чрезмерное снятие фаски может быть столь же вредным, как и слишком большой зазор.

Еще один совет — как можно меньше снимать заусенцы и фаски при установке поршневых колец напильником.Кроме того, оставьте края как можно более квадратными, чтобы обеспечить лучшее кольцевое уплотнение. Следуйте рекомендациям производителя по правильной технике хонингования. Правильная обработка отверстия цилиндра обеспечит правильное удержание масла для смазки используемого материала колец.

Заключение

Использование набора поршневых колец, который тоньше, чем вы когда-либо думали, — это простой способ высвободить мощность вашего высокопроизводительного двигателя. Эффект «просачивания вниз» со стороны текущих OEM-технологий в данном конкретном случае оказался выигрышным.Эти конструкции колец не ухудшают рабочие характеристики; при надлежащих процедурах обкатки можно ожидать, что они проработают многие тысячи миль в уличных условиях без вредных побочных эффектов, хотя мы не можем обещать того же, если вы наносите им пару комплектов закиси азота каждую неделю в ваших субботних ночных поездках в Мексику.

Индивидуальные разжимные и сжимающиеся поршневые и уплотнительные кольца

Высокопроизводительные приложения требуют специально изготовленных поршневых колец с высокими эксплуатационными характеристиками.Как глобальный промышленный производитель поршневых колец на заказ, Precision Rings, Inc. (PRI) разрабатывает и производит широкий спектр нестандартных поршневых колец и уплотнительных колец, включая расширяющиеся и сжимающие кольца.

Общие запросы на заказные поршневые кольца включают индивидуальные расширяющиеся поршневые кольца, сжимающиеся поршневые кольца, комбинированные поршневые кольца, поршневые кольца со штифтами и пружины Марселя. PRI может изготовить на основе существующего отпечатка или помочь вам с индивидуальной конструкцией поршневого кольца. Существующие конструкции можно оценить на предмет возможного улучшения.

Свяжитесь с нами или позвоните по телефону 317-247-4786, чтобы проконсультироваться с нашим инженерным отделом по поводу правильного выбора звонка или узнать о стиле звонка, который не показан. Наши инженеры могут помочь вам выбрать индивидуальное поршневое кольцо, наиболее подходящее для ваших требований.

Варианты материала поршневого кольца

PRI имеет большой опыт работы с различными материалами при разработке и производстве поршневых колец на заказ. Наш опыт включает изготовление поршневых колец на заказ из жаропрочных сплавов или других труднообрабатываемых материалов.Обычно используемые материалы включают:

Нержавеющая сталь серий 300 и 400 17-4 PH® 17-7 PH® Инконель® Стеллит® Waspaloy® Веспель DuPont®

Алюминий бронза Алюминиевый сплав A286 Хастеллой® Торлон® Титан® и др.

Contact Precision Rings, Inc.для поршневых и уплотнительных колец на заказ

Как производитель, сертифицированный Nadcap и ISO 9001: 2015 / AS9100D, Precision Rings, Inc.