Поршневые кольца для двигателей внутреннего сгорания


Я ДАМ ВАМ СИЛУ ОТ KOLBENSCHMIDT, PIERBURG И TRW ENGINE COMPONENTS!

Группа Motor Service. Качество и сервис из одних рук.
Группа Motor Service - это организация по сбыту продукции концерна Kolbenschmidt Pierburg, активно действующая на мировом рынке обслужива­ния автомобилей. Она является ведущей фирмой, предлагающей компоненты двигателей для свободного рынка запасных частей высококачественных марок KOLBENSCHMIDT, PIERBURG и TRW Engine Components. Широкий и всеобъемлю­щий ассортимент позволяет заказчикам приобретать детали двигателей из одних рук.
Для решения задач торговых предприятий и мастерских она, являясь дочерней ^эмой крупного поставщика автомобильной промышленности, предлагает, роме того, обширный набор услуг и техническую компетенцию.
Kolbenschmidt Pierburg. Пользующийся хорошей репутацией поставщик международной автомобильной промышленности.
В качестве многолетних партнёров производителей транспортных средств предприятия группы Kolbenschmidt Pierburg с признанной компетентностью разрабатывают новаторские компоненты и системные решения в области снабжения воздухом и снижения содержания вредных веществ, масляных, водяных и вакуумных насосов, поршней, блоков цилиндров двигателей и под­шипников скольжения. Изделия удовлетворяют высоким требованиям и стан­дартам качества автомобильной промышленности. Низкий уровень выброса вредных веществ, экономное потребление топлива, надёжность, качество и безопасность являются определяющими стимулами новаторских решений Kolbenschmidt Pierburg.


2. издание 01.2010
№ издания 50 003 958-09
ISBN 978-3-86522-495-8
Ответственность
Все данные этой брошюры были тщательно исследованы и составлены. И всё же ошибки могут быть, данные могут быть неверно переведены, может недоставать информации или предоставленная информация может тем временем устареть. В отношении правильности, полноты, актуальности или качества предоставленной информации мы не можем ни дать гарантии, ни взять на себя юридическую ответственность. Любая ответственность с нашей стороны заущерб, особенно за прямой или косвенный, материальный или нематериальный, возникший в результате использования или неверного применения, а также из-за неполноты или неверности содержащейся в данной брошюре информа­ции, исключается, если только это не произошло намеренно или в результате грубой небрежности с нашей стороны.
Соответственно, мы не несём ответственности за ущерб, возникший по причинетого, чтото или иное предприятие по ремонтудвигате-лей не имеет соответствующей технической квалификации, необхо-димыхзнаний и опыта по ремонту.
Насколько описанные здесь технологические процессы и указания по ремонту применимы к будущим поколениям двигателей, предсказать невозможно; это должно быть рассмотрено в каждом отдельном случае предприятием по ремонту двигателей.

Редакция:
Motor Service Technical Market Support
Разработка и производство:
Motor Service Marketing
DIE NECKARPRINZEN GmbH, Heilbronn
Перепечатка, размножение и перевод, в том числе и отдельных частей, только с нашего предварительного письменного согласия и суказанием источника.
Сохраняем за собой право на внесение изменений и на отклонения в иллюстрациях. Любая ответственность исключена.
Издатель:
© MS Motor Service International GmbH

Содержание
Содержание Страница
1 Основная информация о поршневых кольцах 5
1.1 |   Предъявляемые к поршневым кольцам
требования 5
1.2 |  Три основные задачи поршневых колец б
1.3 |   Виды поршневых колец 8
1.4 |   Наименования в поршневом кольце 18
1.5 |   Конструкция и форма поршневых колец 19
1.6 |    ФуНКЦИИ И СВОЙСТВа 26
2 Монтаж и сервис 39
2.1 |  Оценка бывших в употреблении элементов 39
2.2 |  Оценка бывших в употреблении поршней 40
2.3 |  Оценка уже бывших в работе
отверстий цилиндров ю.
2.4 |  Монтаж поршней и поршневых колец 48
2.5 |  Запуск двигателя и его обкатка 55
2.6 |   Проблемы при уплотнении и повреждения
колец 59
2.7 |  Смазывание и расход масла 69
Поршневые кольца | 3
Предисловие


Поршневые кольца существуют уже также давно как и сами двигатели внутреннего сгорания. Несмотря на это, ещё и сейчас специалисты и пользователи недостаточно осведомлены или имеют только частичные знания о поршневых кольцах. Ни один другой конструктивный элементдвигателя не рассматривается так критически, если речь идёт о потере мощности и большом расходе масла. Ни у какого другого конструк­тивного элемента в двигателе пропасть между ожиданием и вложенным капиталом не может быть больше, чем при обмене поршневых колец.
Слишком часто доверие к поршневым кольцам страдает от слишком больших ожида­ний. Таким образом, в мастерских и у конечных потребителей появляются -несмотря на более глубокие знания - часто заблуждения, стереотипы и ошибочные оценки. Тем не менее, чаще всего поршневые кольца страдают от дешевых ремонтов (например, при повторном использовании изношенных скользящих друг подругу деталей) и неквалифицированного монтажа.
Данная брошюра подводит поближе к тематике поршневых колец с точки зрения пользователя. Мы отказались от слишком подробного объяснения конструктивных подробностей в и сделали акцент на практической части. Если же, всё-таки, затраги­ваются темы по конструкции или техническому развитию, то это служит лишь для дополнения и, соответственно, лучшего понимания.
Брошюра содержит информацию преимущественно о поршневых кольцах для легко­вых и грузовых автомобилей. Двигатели, которые первоначально задумывались для использования в транспортных средствах, но, например, нашли своё применение в судах, локомотивах, строительных машинах и стационарных двигателях, конечно тоже рассматриваются в этой брошюре. Наряду с основной технической частью в практической части «Монтаж и сервис» Вы найдёте подробную информацию о встраивании и обмене поршневых колец, а также полезные сведения к таким темам как смазывание, расход масла и обкатка двигателя.
Успешный ремонт и текущий досмотр не составляюттруда, если имеются знания о взаимосвязях деталей, существующих в двигателе. Мы показываем, что необхо­димо для того, чтобы ремонт был успешным, а также и что может произойти, если не придерживаться определённых правил.
Пиктограммы и символы
В этой брошюре используются следующие пиктограммы и символы:
Внимание - обращает Ваше внимание на опасные ситуации с возможным ущербом для людей или повреждением компонентов транспортного средства.
Указание на полезные советы, комментарии и дополнения к использованию.

Основная информация о поршневых кольцах 11
Функции:
• Предотвращение (уплотнение от) просачивания газа из камеры сгора­ния в картер, чтобы не пропадали давление газа и, соответственно, мощность двигателя.
• Уплотнение, т.е. предотвращение про­сачивания смазочного масла из кри­вошипной камеры в камеру сгорания.
• Создание маслянистой плёнки определённой толщины на стенке цилиндра.
• Распределение смазочного масла на стенке цилиндра.
• Стабилизация движения поршня (перекос поршня). Прежде всего, у холодных двигателей и при ещё достаточно большом рабочем зазоре поршня в цилиндре.
• Передача тепла (теплоотдача) поршня к цилиндру.
Свойства:
• Незначительное сопротивление трения для того, чтобы не пропадала слишком большая часть мощности двигателя.
• Хорошая сопротивляемость и износостойкость по отношению
к термо-механической усталости, химическому воздействию и горячей коррозии.
• Поршневое кольцо не должно быть причиной усиленного износа внутрен­него отверстия цилиндра,так как из-за этого может уменьшиться продолжительность срока действия двигателя.
• Большая продолжительность срока действия, надежность при эксплуата­ции и эффективность затрат в тече­ние всего периода эксплуатации.
Предъявляемые
к поршневым кольцам
требования
Поршневые кольца для двигателей внутреннего сгорания должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к динамичному линейному уплотнению. Они должны не только выдерживать тепловое и химическое воздействие, но и обладать определёнными свойствами, а также выполнять следующий ряд функций:

Поршневые кольца | 5
1.2 I Три основные задачи поршневых колец

Уплотнение от отработавших газов
Основная задача компрессионных поршневых колец состоит в том, чтобы предотвратить пропускание отработав­ших газов между поршнем и стенкой цилиндра в картер. У большинства дви­гателей этого можно достичь с помощью двух компрессионных поршневых колец, которые вместе образуют газовый лабиринт.
Из-за своей конструкции уплотнитель-ные системы поршневых колец в двига­телях внутреннего сгорания не обеспе­чивают 100% - ную герметичность так, что через поршневые кольца небольшое
количество просачивающегося газа всегда попадает в картер. Речь идёт, тем не менее, о нормальном положении вещей, которого из-за конструкции невозможно полностью избежать. Однако, усиленной передачи отработав­ших газов мимо поршня и стенки цилин­дра нужно в любом случае избегать. Это повлекло бы за собой снижение мощности, повышенный приток тепла в элементы конструкции и потерю эффекта смазки. Срок службы и работа двигателя были бы вследствие этого поставлены под вопрос. Тема различных функций колец, герметизирующей функции, а также возникающего про­рыва газов из камеры сгорания в картер двигателя будет подробнее рассмотрена в последующих главах.

Снятие масла и его распределение
Наряду с уплотнением между кривошип­ной камерой и камерой сгорания зада­чей поршневых колец является регули­рование толщины масляной плёнки. Масло посредством колец равномерно распределяется на стенке цилиндра. Его излишки счищаются в основном маслосъёмным поршневым кольцом (3-е кольцо), а также и комбинирован­ным и компрессионным поршневым кольцом (2-е кольцо).

Рис. 2
6 | Поршневые кольца

Три основные задачи поршневых колец 11.2
Отвод тепла
Регулирование температуры является следующей важной функцией поршне­вых колец. Основная часть тепла, погло­щённого поршнем во время сгорания, отводится от поршневых колец в цилиндр. Особенно компрессионные поршневые кольца играют существен­ную роль при теплоотдаче. Таким образом, верхнее компрессион­ное поршневое кольцо (в зависимости от конструкции двигателя) отводит уже 50% принятой поршнем теплоты сгора­ния на стенку цилиндра.
Без этого непрерывного отвода тепла при помощи поршневых колец в течение нескольких минут появился бы задир поршня во внутреннем диаметре цилин­дра или алюминиевый поршень просто бы расплавился. С этой точки зрения становится совершенно понятно, что поршневые кольца всё время должны иметь хороший контакт со стенкой цилиндра. Если во внутреннем диаметре цилиндра появляются отклонения от круглости или поршневые кольца блоки­руются в кольцевой канавке (нагарооб-разование, грязь, деформация), то это только вопрос времени, когда из-за отсутствия теплоотдачи поршень пострадает от проявления перегрева.

Рис. 3
Поршневые кольца | 7
1.3 I Виды поршневых колец


Компрессионные поршневые кольца
Рис. 1
Цилиндрические компрессионные поршневые кольца

Под цилиндрическими компрессиоными поршневыми кольцами понимают кольца с прямоугольным поперечным сечением. Обе боковые поверхности кольца лежат параллельно друг к другу. Это исполнение кольца является самым простым и самым распространённым видом компрессионных поршневых колец. Сегодня эта модель используется преимущественно в качестве первого компрессионного поршневого кольца
у всех бензиновых, а также у некоторых дизельных двигателей для легковых автомобилей.
Внутренние фаски и внутренние углы вызывают скручивание колец в установ­ленном (натянутом) состоянии. Положение фаски и, соответственно, внутреннего угла в верхней кромке вызывает «положительное скручивание колец». Какое оно имеет действие, опи­сано в главе 1.6.9 Скручивание колец.
Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо

Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо с внутренней фаской

Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо с внутренним углом
Компрессионные поршневые кольца с маслосъёмной функцией

Эти кольца выполняют двойную функ­цию. Они помогают компрессионному поршневому кольцу при герметизации от газов и маслосъёмному поршневому кольцу при удалении масляной плёнки.
тЛ Важное указание: У всех видов двигателей (для легковых и грузовых автомобилей, бензиновых и дизельных) конические компрессион­ные поршневые кольца вставляются в основном во вторую кольцевую канавку.
Коническое компрессионное поршневое кольцо
8 | Поршневые кольца

Виды поршневых колец 11.3

Поверхность конических компрессион­ных поршневых колец имеет коничес­кую форму. Отклонение угла по отноше­нию к цилиндрическому компрессион­ному поршневому кольцу составляет, в зависимости от конструкции, при­мерно от 45 до 60 угловых минут. Из-за формы кольцо в начальном состоянии опирается только на нижнюю кромку и, таким образом, прилегаеттолько в определённых пунктах к внутреннему диаметру цилиндра. Вследствие этого, в этом месте появляется высокое меха­ническое давление на поверхность и происходитжелаемое снятие слоя мате­риала. Результат этого износа при при­работке уже после небольшой продол­жительности эксплуатации - совер­шенно круглая форма и, вместе с этим, хорошее уплотнение. После пробега нескольких 100.000 км коническая поверхность кольца изнашивается так, что коническое компрессионное порш­невое кольцо берёт на себя скорее функцию цилиндрического компрес­сионного поршневого кольца. Теперь кольцо, ранее изготовленное как кони­ческое компрессионное, всё ещё отлично выполняет уплотняющую функ­цию в качестве цилиндрического ком­прессионного поршневого кольца.
Вследствие того, что давление газа оказывает влияние на кольцо также и спереди (давление газа может прони­кать в щель между стенкой цилиндра и рабочей поверхностью поршневого кольца), усиление давления газа несколько уменьшается. Во время при­работки кольца давление прижима немного уменьшено, и сама приработка происходит с меньшим износом (рис. 2).
Наряду с функцией в качестве компрес­сионных поршневых колец, конические компрессионные поршневые кольца обладают также хорошими маслосъём-ными свойствами. Это происходит из-за смещённой назад верхней кромки кольца. При движении вверх от нижней к верхней мёртвой точке кольцо сколь­зит по масляной плёнке. Благодаря гидродинамическим силам (образова­ние так называемого масляного клина) кольцо немного отделяется от поверхно­сти цилиндра. При движении в противо­положном направлении кромка кольца проникает глубже в масляную плёнку и, таким образом, отбрасывает масло, прежде всего, к кривошипной камере. У двигателей внутреннего сгорания конические компрессионные поршне­вые кольца вставляются также и в первую кольцевую канавку.
Рис. 2
Положение фаски и, соотв., внутреннего угла на нижней кромке вызывает здесь отрицательное скручивание колец (смотри главу 1.6.9 Скручивание колец).

Коническое компрессионное поршневое кольцо с нижней внутренней фаской

Коническое компрессионное поршневое кольцо с нижним внутренним углом
Поршневые кольца | 9
1.3 I Виды поршневых колец

Скребковые компрессионные поршневые кольца
У скребкового компрессионного порш­невого кольца нижняя кромка поверх­ности кольца снабжена прямоугольной или затылованной выемкой, которая кроме герметизации от газов обладает также и функцией удаления масляной плёнки. Выемка имеет определённый объём, в котором может собираться снятое масло, прежде чем оно сбежит обратно в масляный поддон.
У многих вариантов двигателя скребко­вое компрессионное поршневое кольцо использовалось раньше в качестве вто­рого компрессионного поршневого кольца. На сегодняшний день вместо скребковых компрессионных поршне­вых колец используются преимуще­ственно конические скребковые ком­прессионные поршневые кольца. Скреб­ковые компрессионные поршневые кольца используются также для поршня компрессора в тормозных системах с пневматическим приводом. Там, глав­ным образом, как первое компрессион­ное поршневое кольцо.

Скребковое компрессионное поршневое кольцо

Коническое скребковое компрессион­ное поршневое кольцо - это усовершен­ствованная модель скребкового ком­прессионного поршневого кольца.
Благодаря конической форме поверх­ности усиливается эффект снятия масла. У поршневых компрессоров коническое скребковое компрессион­ное поршневое кольцо вставляется не только во вторую, но также и в первую кольцевую канавку.
Коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо

Для улучшения герметизации от газов выступ заканчивается не у самого стыка, а уже раньше. Таким образом, по сравнению с обыкновенным коническим скребковым компрессионным поршне­вым кольцом можно достичь уменьше­ния просачивания газов из камеры сгорания в картер двигателя (смотри также 1.6.5 Тепловой зазор).
Коническое скребковое компрессионное поршневое кольцо с закрытым стыком
10 | Поршневые кольца

Виды поршневых колец 11.3
Поршневые кольца с поперечным сечением в форме трапеции
Трапециевидные или полутрапециевид­ные компрессионные поршневые кольца используются для того, чтобы препят­ствовать нагарообразованию и, вместе с тем, заклиниванию колец в кольцевых канавках. Особенно тогда, когда очень высокая температура появляется также и в кольцевой канавке, опасность состоит в том, что имеющееся в этой кольцевой канавке моторное масло под воздействием температуры образует нагар. У дизельных двигателей помимо возможного нагарообразования появ­ляется также сажа. Она тоже приводит к отложениям в кольцевом пазе. Если бы
поршневые кольца из-за этих отложений застряли, то горячие газообразные про­дукты сгорания беспрепятственно про­ходили бы между поршнем и стенкой цилиндра, при этом перегревая пор­шень. Результатом были бы расплавле­ние головки поршня и сильные повреж­дения самого поршня. Из-за высоких температур и образования сажи трапе­циевидное компрессионное поршневое кольцо используется чаще всего для дизельных двигателей и вставляется в самую верхнюю, а иногда и во вторую кольцевую канавку.
Внимание
Трапециевидные или полутрапециевид­ные компрессионные поршневые кольца не могут вставляться в обыкновенные канавки прямоугольного сечения. При использовании поршневых колец с поперечным сечением в форме трапе­ции также и кольцевые канавки в поршне всегда должны иметь соответ­ствующую форму.


У трапециевидных компрессионных поршневых колец обе боковые поверх­ности кольца не лежат параллельно, а стоят друг против друга в виде трапеции. Угол составляет, как правило, 6°, 15° или 20°.
У полутрапециевидных компрессионных поршневых колец нижняя боковая поверхность не имеет никакого угла, а с рабочей поверхностью кольца она образует прямой угол.
Трапециевидное компрессионное поршневое кольцо

Полутрапециевидное компрессионное поршневое кольцо

Поршневые кольца | 11
1.3 I Виды поршневых колец

Функция:
Маслосъёмные поршневые кольца были сконструированы только для того, чтобы распределять масло на стенке цилиндра и снимать его излишки. Для улучшения уплотняющей и маслосъёмной функции маслосъёмные кольца имеют обычно два рабочих пояска. Каждый из этих поясков снимает лишнее масло со стенки цилиндра. Таким образом, как на нижней кромке маслосъёмного поршне­вого кольца, так и между поясками появляется определённое количество масла, которое должно быть устранено из области кольца. При перекосе поршня в пределах внутреннего отвер­стия цилиндра, уплотнение функциони­рует тем лучше, чем ближе друг к другу находятся оба кольцевых рабочих пояска.
Прежде всего то масло, которое сни­мается с верхнего маслосъёмного пояска и появляется между кольцевыми рабочими поясками, должно быть устра­нено из этой области, так как иначе оно попадётза пределы маслосъёмного поршневого кольца и тогда должно будет устранено вторым компрессион­ным поршневым кольцом. С этой целью маслосъёмные поршневые кольца, неразъёмные или состоящие из двух частей, имеютлибо продолговатые прорези, либо отверстия между кольце­выми рабочими поясками. Через эти отверстия в самом кольце снятое с верх­него рабочего пояска масло выводится на его обратную сторону.
Теперь дальнейший отвод снятого масла может происходить различными спосо­бами. Одним из методов является доставка масла через отверстия в мас­лосъёмной канавке на внутреннюю сто­рону поршня, чтобы оно могло оттуда капать в масляный поддон (рис. 1). При так называемых прорезях в оболочке «Coverslots» (рис. 2 и рис. 3) снятое масло доставляется через выемку вокруг бобышки на внешнюю сторону поршня. Комбинация обеих конструк­ций также находит своё применение.
Для отвода снятого масла оказались пригодными обе конструкции. В зависи­мости от формы поршня, способа сгора­ния или цели применения используется как одно, так и другое исполнение кольца. Теоретически нельзя отдать предпочтение одной из этих конструк­ций. Решение, какой метод подходит лучше для определенного поршня, устанавливается, поэтому, в процессе различных проверок на практике.
Маслосъёмные поршневые кольца

Важное указание:
У двухтактных двигателей смазывание поршня осуществляется топливной смесью. Поэтому из-за конструкции можно отказаться от использования маслосъёмного поршневого кольца.
Рис. 3
12 | Поршневые кольца

Виды поршневых колец 11.3
Типы конструкции: Неразъёмные маслосъёмные поршневые кольца
Неразъёмные маслосъёмные поршне­вые кольца больше не используются в современном моторостроении. Они получают свою упругость только из поперечного сечения поршневого кольца. Поэтому эти кольца относи-тельножёстки и не могутхорошо приле­гать к поверхности цилиндра по всему периметру и, вместе с тем, не обладают такими хорошими уплотняющими свой­ствами как маслосъёмные поршневые кольца, состоящие из отдельных частей. Неразъёмные маслосъёмные поршне­вые кольца производятся из серого чугуна.


Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо с прорезями
Самая простая конструкция с маслосъ-ёмными рабочими поясками прямо­угольного сечения и с прорезями для отвода масла.

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо со сходящимися фасками
По сравнению с маслосъёмным коробча­тым поршневым кольцом с прорезями, кромки рабочих поясков имеют фаски. Это сделано для того, чтобы достичь улучшенного давления на поверхность.

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо с параллельными фасками
У этого кольца рабочие пояски имеют фаску только со стороны камеры сгора­ния. Вследствие этого, при движении поршня вниз снятие масла со стенок цилиндра более эффективно.
Поршневые кольца | 13
1.3 I Виды поршневых колец

Маслосъёмные поршневые кольца, состоящие из двух частей (конструкции со спиральным витым пружинным расширителем)

Маслосъёмные поршневые кольца, состоящие из двух частей, состоят из самого кольца и за ним находящейся спиральной пружины. Само кольцо имеет по сравнению с неразъёмным маслосъёмным поршневым кольцом значительно меньшее поперечное сече­ние. Вследствие этого, эти кольца обла­дают относительной гибкостью и могут оченьхорошо прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру. Канавка для витого пружинного расширителя во внутренней стороне самого кольца либо полукруглая, либо V-образная.
Само напряжение происходит от спи­ральной нажимной пружины из тепло­стойкой пружинной стали. Она лежит за кольцом и прижимает его к стенке цилиндра. При эксплуатации пружины плотно прилегают к обратной стороне самого кольца и вместе образуют одно
целое. Хотя пружина в кольце не про­кручивается, весь кольцевой блок, как и другие кольца тоже, свободно враща­ется в кольцевой канавке.Распределе­ние радиального давления у маслосъём-ных поршневых колец, состоящих из двух частей, всегда симметрично, так как давление прижима равномерно рас­пределено по всему объёму спиральной пружины (смотри также главу 1.6.2 Рас­пределение радиального давления).
Для увеличения срока службы наруж­ные диаметры пружин шлифуются, наматываются более плотно на замке поршневого кольца или на них натягива­ется тефлоновый шланг. Благодаря при­нятию этих мер уменьшается износ от трения между кольцом и спиральной пружиной.
Кольца из двух частей сделаны либо из серого чугуна, либо из стали.
Важное указание: Зазор в замке ненапряжённого поршне­вого кольца , т.е., расстояние стыковых концов кольца в демонтированном состоянии без за ним находящейся пружины-расширителя, у составных маслосъёмных поршневых колец, состоящих из нескольких частей, незначителен. Особенно у стальных колец этот зазор может быть почти равен нулю. Это не является недостат­ком или причиной для рекламации.
14 | Поршневые кольца

Виды поршневых колец 11.3

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо с прорезями и со спиральным витым пружинным расширителем
Самый простой тип конструкции с более лучшим уплотнением чем у неразъём­ного маслосъёмного поршневого короб­чатого кольца с прорезями.

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо с параллельными фасками и с витым пружинным расширителем
Такая же форма поверхности как у мас­лосъёмного коробчатого поршневого кольца с параллельными фасками, однако, с более лучшим уплотнением.

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо со сходящимися фасками и с витым пружинным расширителем
Такая же форма поверхности как у мас­лосъёмного коробчатого поршневого кольца со сходящимися фасками, с более лучшим уплотнением.
Речь идёт о самом распространённом маслосъёмном поршневом кольце. Оно может быть встроено в каждую модель двигателя.

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо со сходящимися фасками, с витым пружинным расширителем и с хромированными рабочими поясками
Такие же свойства как и у маслосъёмного коробчатого поршневого кольца со схо­дящимися фасками и с витым пружин-
ным расширителем, однако, с повышен­ной износостойкостью и, вместе с тем, с более долгим сроком службы. Поэтому это кольцо подходит особенно для дизельных двигателей.

Маслосъёмное коробчатое поршневое кольцо со сходящимися фасками и с витым пружинным расширителем из азотированной стали
Это кольцо наматывается из ленты про­фильной стали и покрывается со всех сторон защитным слоем. Оно очень
гибкое и ломается реже, чем вышеназ­ванные кольца из серого чугуна. Отвод масла между планками происходит через вырубленные круглые отверстия. Этот вид маслосъёмного поршневого кольца находит применение главным образом в дизельных двигателях.
Поршневые кольца | 15
1.3 I Виды поршневых колец

Состоящие из трёх частей маслосъёмные поршневые кольца
Маслосъёмные поршневые кольца из трёх частей состоят из двух тонких стальных пластинок, которые прижима­ются к стенке цилиндра с помощью рас­порной пружины, и пружины-расши­рителя. Маслосъёмные поршневые кольца со стальными пластинками существуют либо с хромированными рабочими поверхностями, либо с азоти­рованным покрытием.Последние служат для улучшения износостойкости не только на рабочей поверхности, но и между пружиной-расширителем и пла­стинками (вторичный износ). Состоящие из трёх частей маслосъёмные поршне­вые кольца обладают способностью оченьхорошо прилегать к поверхности цилиндра по всему периметру. В основ­ном эти кольца используются в бензино­вых двигателях легковых автомобилей.

Рис. 1

16 | Поршневые кольца

Виды поршневых колец 11.3
Типичная оснастка поршня кольцами
Высокие требования, которые предъяв­ляются к поршневым кольцам, не могут быть выполнены только одним поршне­вым кольцом. Это можно осуществить только с помощью комбинации несколь­ких поршневых колец различных кон­струкций. В современном автомобиль­ном моторостроении оправдало себя сочетание компрессионного поршне­вого кольца, комбинированного ком­прессионного и маслосъёмного порш­невого кольца и просто маслосъёмного поршневого кольца (рис. 6). На сегод­няшний день поршни с более чем 3-мя кольцами встречаются относительно редко. Больше двух компрессионных поршневых колец не улучшают качество герметизации и лишь повышают потери на трение.

компрессионное поршневое кольцо
компрессионное и маслосъёмное поршневое кольцо
маслосъёмное поршневое кольцо
Рис. 6
Трение
Притирка
Срок службы
Высокая упругость кольца
Низкая упругость кольца
Износостойкий материал
Более мягкий материал
Малая высота кольца
Большая высота кольца
«Лучшее» поршневое кольцо
Не существует ни лучшего поршневого кольца, ни лучшей оснастки поршня кольцами. Каждое поршневое кольцо -это „специалист" в своей области. Каждая конструкция кольца и подбор колец являются в конечном счёте ком­промиссом абсолютно разных и частично противоположных запросов. Уже изменение только одного поршне­вого кольца может расстроить работу всего набора колец. Окончательный подбор поршневых колец для двигателя новой конструкции устанавливается принципиально не только после обшир­ных тестовых прогонов на испытатель­ном стенде, но и при нормальных усло-вияхэксплуатации. Следующая таблица не претендует на полноту, однако, пока­зывает, как различные свойства колец отражаются на их функциях.
благоприятное действие - положительно среднее действие - нейтрально неблагоприятное действие - отрицательно
Поршневые кольца | 17
1.4 I Наименования в поршневом кольце


тепловой зазор (зазор в холодном состоянии)

радиальная толщина стенки
радиальный зазор
осевой зазор
высота канавки
высота поршневого кольца
диаметр дна канавки

-
диаметр цилиндра
"il-
18 | Поршневые кольца

Конструкция и форма поршневых колец 11.5
Материалы для изготов­ления поршневых колец
Материалы для изготовления поршне­вых колец выбираются по наличию у них антифрикционных свойств и по усло­виям, при которых должны работать поршневые кольца. Хорошая эластич­ность и коррозионная стойкость важны точнотакже, как и высокая сопротивля­емость по отношению к повреждениям при экстремальных условиях эксплуата­ции. Серый чугун является на сегодняш­ний день ещё основным материалом, из которого изготавливаются поршневые кольца. С трибологической точки зрения серый чугун, с содержащимся в его структуре прослойками графита, обладает отличными антифрикцион­ными свойствами (сухое смазывание графитом).
Они важны особенно тогда, когда сма­зывание больше не обеспечивается моторным маслом или маслянистая плёнка уже разрушена. Кроме того, графитовые жилки в структуре кольца являются своеобразным масляным резервуаром и при неблагоприятных условияхэксплуатации мешают разру­шению маслянистой плёнки.

Процесс литья поршневых колец
В качестве стальных материалов используются хромистая сталь с мар-тенситной микроструктурой и пружин­ная сталь. Для повышения износостой­кости поверхности колец подвергаются закалке. Это происходит, как правило, с помощью нитрирования*.
В качестве разновидностей серого чугуна используются следующие материалы:
• Чугун с пластинчатой структурой графита (чугун с пластинчатым графитом), обогащённый и необо-гащённый.
• Чугун с глобулярной структурой графита (чугун с шаровидным графи­том), обогащённый и необогащённый.
* Нитрирование обозначается на языке специалистов также, как азотирование (подача азота) и представляет собой метод для закалки стали. Нитрирование проводится, как правило, при температуре от 500 до 520 °С. Время обработки - от 1 до 100ч.На поверхности детали благодаря прямой диффузии азота образуется очень твёрдый поверхностный слой межсоединений из нитрида железа. В зависимости от времени обработки он может достигать толщины в 10-30 мкм. Распротранёнными методами являются нитрирование в соляной ванне (например, коленчатых валов), газовое азотирование (поршневых колец) и нитрирование плазмой
1.5 I Конструкция и форма поршневых колец

Но используются также и кольца с CKS (слоями хрома - керамики) или с покры­тием, нанесённым методом физиче­ского отделения из парообразной фазы (PVD = Physical Vapour Deposition). Нитрид титана (TiN) и азотистый хром (CrN) используются при более мелких сериях производства (прежде всего, у гоночных двигателей).
* Трибология (греч.: учение о трении) включает в себя исследования и технологию действующих изменений поверхностей, движущихся относительно друг друга. Эта наука занимается описанием трения, износа и смазывания.

Рис. 1
Материалы для покрытия
чей поверхности На рабочие пояски или рабочие поверх­ности поршневых колец для улучшения трибологических* свойств можно нано­сить покрытие. При этом, прежде всего, на первом плане стоит повышение изно­состойкости и обеспечение смазывания и уплотнения в экстремальных условиях эксплуатации. Материал для покрытия должен гармонировать как с материа­лами, из которых изготовлены поршне­вое кольцо и стенка цилиндра, так и со смазкой. Использование покрытия рабо­чей поверхности у поршневых колец нашло широкое распространение. Часто кольца двигателей серийного производ­ства имеют покрытие из хрома, молиб­дена и феррооксида. Молибденирование Во избежание следов пригара рабочая поверхность компрессионных колец (только не маслосъёмных колец) может быть наполнена молибденом или по всей поверхности им покрываться. Это может происходить как в процессе газо­пламенного, так и в процессе плазмен­ного напыления. Молибден гарантирует из-за его высокой точки плавления (2620 °С) более высокую термостой­кость. Кроме того, благодаря этому методу нанесения покрытия, можно получить пористую структуру матери­ала. В возникающих из-за этого микро­пустотах на рабочей поверхности колец (рис. 2) может собираться моторное масло, которое гарантирует, что даже при экстремальных условиях эксплуата­ции ещё имеется достаточно смазки для рабочей поверхности кольца. Свойства: • Высокая термостойкость. • Хорошие антифрикционные свойства. • Более мягкий чем хром. • Менее износостойкий чем хромовые кольца (более восприимчив к загряз­нениям). • Более восприимчив к вибрации поршневых колец (вследствие этого выбросы молибдена при экстремаль­ных нагрузках, таких, как, напр., детонационное сгорание и др. сбои процесса сгорания). 20 | Поршневые кольца
<<< Предыдущая страница  1  2  3    Следующая страница >>>


1 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я