Каталог
  

Размеры кольца поршневые


Как подобрать поршневые кольца?

Любое транспортное средство состоит из целого набора самых разнообразных деталей, среди которых встречаются как большие агрегаты (например, двигатель или карбюратор), так и совсем маленькие элементы. Именно к таким небольшим составляющим относятся автомобильные поршневые кольца, которые, наряду с другими деталями, отвечают за эффективность работы транспортного средства в целом. Сейчас мы более детально расскажем об их назначении, особенностях выбора и последующей замене.

1. Для чего автомобилю поршневые кольца?

Поршневые кольца – это незамкнутые элементы, которые с небольшим зазором посажены в канавки, находящиеся на внешних поверхностях поршней двигателя внутреннего сгорания. Исходя из назначения указанных элементов, можно выделить две группы таких деталей: к первой относят компрессионные кольца, а ко второй – маслосъемные.

Компрессионные кольца используются для предотвращения порыва газов из камеры сгорания в картер. В свободном состоянии наружный диаметр такого кольца больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть детали просто вырезают, а сам вырез называют замком.

Главная задача маслосъемных колец – не допустить проникновения масла из картера в камеру сгорания, что достигается путем снятия излишков масла со стенок цилиндра силового агрегата. Такие кольца устанавливаются немного ниже компрессионных и, в отличие от них, имеют сквозные прорези.

Компрессионные кольца поддерживают необходимый уровень герметичности, в то время как маслосъемные занимаются регулировкой количества масла на стенках цилиндра. Именно регулировкой, но никак не полным удалением, ведь дефицит смазочного материала легко может вызвать масляное голодание соединения поршня, что, впоследствии, приводит к его заклиниванию.

Приемлемый уровень герметичности – это, конечно, основное назначение поршневых колец, но все же стоит отметить, что некоторая часть газов все равно проникает из камеры сгорания во внутреннее пространство картера, пусть даже двигатель новый и находится в полностью исправном состоянии.

Уплотнение с использованием поршневых колец в мире техники носит название «уплотнения лабиринтного типа», для которого характерна незначительная утечка газов (на исправном моторе она должна находиться в пределах 0,5-1,0%).

Кроме роли уплотнителей и регулятора количества масла на стенках цилиндра, поршневые кольца имеют и другие задачи: например, отводят тепло от поршня к стенкам цилиндра. То есть, можно сказать, что указанные элементы выполняют три основных функции:

1. Поддерживают необходимый уровень герметичности между поршнем и стенками цилиндра;

2. Регулируют количество масла, которое обеспечивает смазывание места соединения поршня с цилиндром, и предотвращают его поступление в камеру сгорания двигателя;

3. Охлаждают работающий поршень, отводя от него тепло к стенкам цилиндра.

Все эти задачи выполняются поршневыми кольцами в очень тяжелых рабочих условиях и под воздействием высоких механических и тепловых нагрузок, а появлению теплового напряжения данных деталей способствует воздействие на них горячих рабочих газов и трение колец о стенки цилиндра, которое происходит в условиях масляного голодания в верхней части поршня. В такой ситуации нормальная работоспособность описанных элементов достигается как за счет конструктивных особенностей колец, так и за счет правильного подбора материала их изготовления.

2. Выбор поршневых колец

В современном магазине автозапчастей можно найти поршневые кольца на любой вкус и кошелек, которые выпускаются самыми разными производителями. Сразу нужно отметить, что детали известных марок по умолчанию не могут стоить дешево, ведь для их создания должны использоваться только самые качественные материалы и новейшие технологии производства.

Кроме того, изготовление таких поршневых колец проходит на самом современном оборудовании, которое, кстати говоря, само по себе стоит отнюдь не дешево, из-за чего позволить его могут только крупные производители. Вот и получается, что конечная себестоимость каждой детали может быть несколько выше, нежели рыночная цена аналогичного изделия менее известного производителя. Правда, далеко не всегда продукция малоизвестной фирмы оказывается плохой и некачественной, тут уже как повезет.

Зачастую, при изготовлении поршневых колец используется чугун, поскольку он хорошо взаимодействует с чугуном, используемым в блоках цилиндров, а его состав дает возможность сдерживать масло, что существенно уменьшает износ деталей. Не менее распространен пластичный чугун, обладающий большинством преимуществ обычного чугуна и дополнительной возможностью упругой деформации, что существенно облегчает монтаж колец.

Поршневые кольца, которые были изготовлены из нержавеющей стали – это уже усовершенствованный вариант хромированных колец, сделанных из чугуна. Нержавеющая сталь включает в себя большое количество хрома, благодаря которому детали имеют такие же свойства, как и хромированные изделия. Кроме того, нержавейка отлично переносит высокие температуры, чем выгодно отличается от хромированного чугуна.

Желая увеличить длительность «жизни» поршневых колец и обеспечить их быструю приработку, разработчики создали молибденовые кольца, в основе которых находится чугун с молибденовым покрытием. Указанный материал обладает многими свойствами хрома, в том числе и противоизносными качествами, что со временем позволило молибденовым кольцам занять лидирующие позиции среди деталей такого рода.

Выполняя расточку цилиндров (обычно применяется при капитальном ремонте мотора), грамотные мотористы стараются покупать комплект колец, имеющий в своем составе наборные маслосъемные кольца. Разница между наборной и ненаборной деталью кроется в принципе ее действия при контакте с зеркалом цилиндра. Например, когда поршень достигает нижней мертвой точки, наборное маслосъемное кольцо способно выгибаться в проточке поршня, более плотно прижимаясь к зеркалу цилиндра, что позволяет максимально эффективно защищать цилиндр от попадания масла.

Это стало возможным благодаря конструкции самого кольца, которая предусматривает наличие нескольких частей, жестко соединенных между собой, но имеющих при этом «свободу» движения. Если маслосъемное кольцо полностью цельное, то оно способно выгибаться только одним краем, не имея возможности полностью прижиматься к стенке цилиндра.

Бытует мнение, что тонкие поршневые кольца, при высоких оборотах двигателя, будут предотвращать вибрацию, а также уменьшать трение между стенкой отверстия цилиндра и самим поршневым кольцом. В принципе, такие детали хорошо справляются со своей работой практически во всех условиях, но из-за того, что от них ждут повышенных усилий воздействия на стенки, и из-за некоторых других факторов (в том числе высоких рабочих температур) их применение способствует ускоренному износу лицевой поверхности самих деталей и цилиндров силового агрегата.

Не последнюю роль в ситуации выбора поршневых колец играет материал их изготовления, ведь этим деталям приходится работать в достаточно сложных условиях. Чтобы решить эту проблему, сегодня разрабатывается специальная конструкция таких элементов с необходимым подбором материала для их создания. Так, верхнее кольцо, поскольку оно считается наиболее нагруженным, изготавливается из эластичного легированного чугуна высокой прочности, который имеет в своем составе плазменное напыление молибдена или хрома.

Для высокофорсированных двигателей начали изготавливать стальные кольца. По своей структуре хром и так относится к пористым металлам, а значит, способен хорошо удерживать нужное количество смазочного материала. Такие покрытия колец (с использованием хрома или молибдена) обладают повышенным уровнем износостойкости и относительно небольшим коэффициентом трения при контакте с цилиндром.

Именно поэтому низкокачественные изделия в буквальном смысле сгорают уже на первых тысячах пробега автомобиля после ремонта, что для его владельца означает скорое повторение процедуры. Если Вам не нужны лишние проблемы, то на качестве лучше не экономить, к тому же детали стоит покупать только у надежных и проверенных продавцов или в специализированных центрах.

Для обеспечения долгой и стабильной работы поршневых колец на автомобиле с форсированным двигателем, при выборе деталей стоит учитывать несколько факторов. Во-первых, как мы говорили, существенную роль в этом вопросе играет качество изделия и известность производителя. Во-вторых, на срок службы колец оказывает влияние и их ширина. На начальном этапе приработки, узкие кольца обеспечивают более качественное уплотнение, но основной недостаток таких деталей – в их поверхности, которая быстро поддается износу. Учитывая это, для форсированного двигателя, установленного на обычное транспортное средство, нет смысла использовать слишком узкие кольца.

Большинство двигателей, которые «привыкли» работать на оборотах, не превышающих показатель в 6500 об/мин, будут хорошо выполнять свои функции и с кольцами стандартной ширины (имеется ввиду первое и второе компрессионные). Для тех форсированных моторов, обороты которых превышают 6000 об/мин (а в некоторых случаях даже 7000 об/мин), как правило, устанавливают верхнее компрессионное кольцо шириной 1,59 мм. Применять кольца «потоньше» можно лишь в тех случаях, когда характеристики силового агрегата важнее долгосрочности службы самих деталей.

Решить проблему быстрого износа и одновременно немного увеличить мощность мотора можно с помощью специальных тонких колец, но, к сожалению, стоят такие детали совсем не дешево и, несмотря на высокое качество изделий, рядовые автолюбители предпочитают выбирать более доступные модели. Специальные тонкие кольца изготавливаются из разных материалов и имеют разную ширину, поэтому, при выборе элемента, нужно иметь четкое представление о требованиях к ним. Если Вам все же удастся подобрать правильную комбинацию, выбрав перед этим нужные поршневые кольца высокого качества, то проблем с их работой возникать не должно.

3. Замена поршневых колец

Существует несколько признаков, свидетельствующих о необходимости замены поршневых колец. К основным из них относят:

1. Снижение мощности силового агрегата (чаще всего является главным толчком к выполнению замены);

2. Резкое увеличение расхода масла (этот признак дополняет первый, ведь изношенные кольца просто неспособны вовремя убирать масло со стенок цилиндров, что в итоге приводит к его попаданию в камеру сгорания). Но не стоит всю вину сразу перекладывать на поршневые кольца, ведь существует много других причин, по которым мотор может потреблять большое количество масла;

3. Следом за увеличением потребления масла, увеличивается и расход топливной жидкости, ведь подсевшие кольца в основном вызывают падение уровня компрессии, вследствие чего, чтобы заставить мотор нормально работать или хотя бы попытаться это сделать, водителю придется сильнее давить на педаль газа. Правда, результатом таких попыток могут оказаться залитые бензином свечи или попадание солярки в картер (имеются ввиду дизельные двигатели).

Определив проблему, Вам нужно сразу решить, будете ли Вы демонтировать двигатель, или произведете замену сломанной детали, не снимая его. В этом вопросе поможет разобраться головка цилиндра, которую нужно предварительно снять. Это поможет получить общее представление о состоянии цилиндров, выработке или других дефектах присутствующих на стенках гильзы. Возможно, в прошлом двигатель поддавался перегреву, и это вызвало образование задир на стенках цилиндров, которые, в свою очередь, вызвали неисправность поршневых колец.

Одним словом, снимете головку и поймете: надо демонтировать мотор или нет. Кстати, из-за особенностей конструкции некоторых силовых агрегатов, их приходится снимать в обязательном порядке, ведь иначе вскрыть поддон не получится.

В результате проведения такой диагностики может выясниться, что, помимо замены поршневых колец, требуется еще и расточка блока цилиндров, так как при наличии серьезного износа (выработки) новые кольца не смогут помочь. Поэтому, прежде чем приступать к работе, следует учесть возможность и такого варианта развития событий, ведь нередко безобидная на первый взгляд замена колец может обернуться полномасштабным капитальным ремонтом «сердца» машины.

Разобравшись с симптомами и решив менять поршневые кольца, Вам нужно будет предпринять следующие меры:

Для начала купите новые сменные детали (на что обращать внимание при выборе поршневых колец, мы уже писали выше). Затем вскройте головку блока цилиндров (с этим не должно возникнуть проблем, главное потом правильно установить ее на место). Оцените внешнее состояние цилиндров и головки блока – возможно, они нуждаются в реставрации (расточке, притирке или удалении трещин). Теперь слейте моторное масло и вскройте поддон картера. Также не помешает проверить и масляный насос, а если он мешает Вам выполнять поставленные задачи – его можно на время снять. Открутите крышки шатунов и вытолкните их вверх, предварительно устранив нагар с верхушки цилиндра. Важно не перепутать крышки местами.

Следующий этап – это непосредственная замена поршневых колец, для снятия и установки которых лучше воспользоваться специальными щипцами. Однако, если специальных инструментов у Вас нет, то можно использовать и небольшую плоскую отвертку, главное в ходе работы – придерживаться предельной аккуратности. Старые и сильно изношенные кольца можно просто сломать, особенно это касается компрессионных колец, ведь половина старой детали – это лучшее орудие для очистки канавок от нагара. Сильные загрязнения не позволят установить поршень с новыми кольцами в гильзу, а половина старого кольца поможет счистить нагар.

Установка поршневых колец может оказаться непростой задачей, ведь сами детали достаточно тонкие, а маслосъемные и средние компрессионные кольца еще и очень хрупкие. Поэтому, выполняя их монтаж, следует быть предельно внимательными и не оказывать лишнего давления на деталь. Обратите внимание! В комплекте с качественными изделиями всегда поставляется инструкция по их монтажу, где Вы можете ознакомиться с особенностями установки той или иной модели поршневых колец более детально.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

auto.today

Поршневые кольца не по размеру.

Пока бензокоса или бензопила работает исправно, у Вас не появится интереса к изучению возможных в будущем причин отказа в работе двигателя, будь он  4Т или 2-х тактным. Даже когда соблюдаются все предписанные условия эксплуатации и рекомендуемые виды топливных составляющих, никто не может гарантировать безотказную работу двигателя и его долговечность, так как все предписания указываются только Р-Е-К-О-М-Е-Н-Д-О-В-А-Н-О. Нет гарантии соответствия указанным о высококачественной сборке таких же высококачественных деталей, а так же соблюдение РЕКОМЕНДОВАННЫХ предписаний самим пользователем при эксплуатации.

Не буду высказываться в научно-техническую сторону обязательных правил эксплуатации и ремонта двигателей внутреннего сгорания, так как об этом есть кому писать и говорить, а всего лишь поделюсь тем, что сделали мы в конкретно описываемом случае ремонта двухтактного двигателя бензокосы. Обойдёмся без всякого рода критики и смазливых высказываний, ведь это всего лишь неопределённая ситуация, о которой пойдёт речь.

В одном из случаев очередного ремонта бензокосы все технические параметры для оптимальных условий работы её двигателя находились в пределах нормы. Эксплуатация бензокосы в течении двух сезонов подряд была на уровне заботливого хозяина, а внешний вид напоминал свежий распакованный экземпляр. И если бы кто не знал о данной бензокосе, как и где её использовали, то, наверняка, сказал бы, что это бракованное изделие. Двигатель завести никто не смог, хотя владелец её утверждал, что последний раз не возникали трудности в запуске двигателя, который проработал около двух часов подряд и был остановлен через выключатель стоп-двигатель.

Настораживало описание владельца о прожорливости двигателя с незначительными прострелами и некоторую потерю оборотов на холостом режиме. Появление слабого дымка пользователь компенсировал уменьшением количества масла в топливной смеси. Боялся, что переборщил с маслом. Наконец-то! Признался.

Со временем, при оптимальной эксплуатации двигателя, износ поршневых колец всё равно происходит, ещё и самим собой. В одних случаях раньше того самого гарантированного времени, в других случаях помогают этому сами владельцы-пользователи.

В конкретном случае, при последнем запуске двигателя, компрессия была ещё достаточна для запуска двигателя на холодной(вязкой) топливной смеси. А пользователь ещё и уменьшал количество масла в смеси, тем самым увеличивая степень износа поршневой группы.

Что тут интересного может быть? Обычное дело. Заменить колечки и снова в работу. Ну, если бы всё так просто, как пишется. Люди в поле, а коса дома, да и в запасе только кольца 44 -го размера вместо требующихся 42-ых. Как тут быть?

Самостоятельная шлифовка поршневых колец под размер.

Пришлось подгонять имеющиеся поршневые кольца под меньший размер. Необходимо было выполнить условия, при которых поршневое кольцо приняло бы абсолютно круглую форму и полностью прижималось бы ко всей поверхности цилиндра.

Поршневые кольца изготавливают с размерами согласно полученным эпюрам для равномерного усилия прижатия поршневого кольца к стенкам цилиндра, а в нашем случае новое, большее поршневое кольцо обладало большей силой, нежели нормальное, изготовленное по размеру. Более того, при неудачной установке колец на поршень, возможна деформация кольца, что ведёт к последующему неравномерному износу кольца и стенки цилиндра.

Важным фактором для замены поршневых колец служит и потеря их упругости. На малых оборотах двигателя и при малых нагрузках старые и перегретые поршневые кольца не обеспечат достаточное  уплотнение между цилиндром, даже когда их размер всё ещё соответствует эксплуатационному допуску. На больших оборотах двигателя и в нагрузке такие поршневые кольца ещё достаточно уплотнятся и двигатель будет работать как и прежде, что и происходило в случае с описываемой бензокосой.

У имеющихся в нашем распоряжении поршневых колец был увеличен размер по высоте на 0,6 мм и кольцо не подходило по размеру с размером канавки на поршне. Радиальная ширина кольца соответствовала размеру старых колец, а вот радиальный размер пришлось подгонять множественными пробами, что бы не перестараться и не увеличить концевой зазор.

Напомню, что это всего лишь неопределённая ситуация, а не обязательная рекомендация к возможному использованию в очередном или в запланированном ремонте. /Смотреть видео/

Размер по высоте уменьшали притиркой на заточном круге и ручной шлифовкой на поверхности отрезного круга. Отрезной круг удобен тем, что армирован стекловолокном, которое уменьшает площадь соприкосновения притирочной поверхности с абразивом и не позволяет абразиву углубляться в поверхность притирки.

На концевом зазоре поршневых колец, после обрезки одного конца, подточкой круглым надфилем восстановили вторую половину концевого замка. Обязательно после каждой подточки поршневое кольцо вставляли в цилиндр и проверяли величину образующегося концевого зазора в сжатом состоянии.

Если зазор получится больше регламентированного, то двигатель вообще не заведётся. Это уже проверено.

Малые двухтактные двигатели очень чувствительны к уровню компрессии из-за малого рабочего объёма. Пробовали запускать севшие двигатели на жирной топливной смеси с низкооктановым бензином, который позволял заводиться двухтактным двигателям со слабой компрессией, но работать такой двигатель  не мог, он явным образом тупил и дымил.

После подгонки поршневого кольца под нужный размер на всех имеющихся кромках с внутренней и на рабочей поверхности плоским надфилем выполнили едва заметную фаску для лучшей притирки колец и для хорошего уплотнения.

Через час работы двигатель завели и владелец косы успел на покос. Бензокоса у него работает каждую неделю, а колечки поршневые менять не собирается. То ли лишний раз разбирать двигатель не хочет, то ли доволен её работой и самостоятельный ремонт бензокосы его уже больше не беспокоит.

На сколько Вы удовлетворены?

vesyolyikarandashik.ru

Как подобрать поршневые кольца

Инструкция

В настоящее время для автомобилей выпускают поршневые кольца нескольких номинальных размеров, на каждый из которых приходится 1-2 ремонтных. Одним из лучших материалов является специальный высокопрочный чугун с высокими противоизносными свойствами. Не все отечественные заводы используют этот материал, поэтому обратите внимание на него в первую очередь.

Маслосъемные кольца выпускаются хромированными и нехромированными. Третий тип – стальные кольца с пружинным элементом – выбирайте только для установки при ремонте двигателя. Они бывают только номинального размера. Хромированные кольца больше подходят для двигателей с повышенной степенью сжатия и с более нагруженными режимами работы. Чтобы отличить нехромированное кольцо от хромированного, обратите внимание на выступы. У нехромированных они несимметричны. А по цвету и те, и другие одинаковы.

Обратите внимание на расширительные пружины. Они должны иметь переменный шаг навивки витков и отшлифованную поверхность по наружному диаметру и торцам. Иные варианты колец могут либо быть подделкой, либо быть изготовлены на дешевом оборудовании и иметь низкий ресурс. Проверьте профиль и высоту выступов. Если они отсутствуют или едва заметны, значит кольца б/у.

На иномарках широко распространены стальные маслосъемные кольца ввиду их большого срока службы, меньшей массы и стоимости. При возможности (их применение ограничено), приобретите такие для своего отечественного автомобиля. При выборе компрессионных колец определите на ощупь наличие фаски на одной или двух сторонах наружного диаметра кольца. Низкокачественные детали такой фаски не имеют. Еще одна особенность высококачественных запчастей – осветленные и закругленные торцы. Хромовое покрытие компрессионных колец создает матовый цвет. По нему отличите их от нехромированных колец, имеющих стальной блеск. Микрометром проверьте номинальный и ремонтный размер кольца, чтобы гарантированно обезопаситься от подделки.

Обратите внимание на маркировку колец. Заводская метка, обозначающая размер и фирму ставится автоматически в строго фиксированном месте. На подделке всегда имеются отклонения от установленного места. Кроме того, убедитесь, что кольца упакованы в фирменную упаковку в пакетики по 3 штуки. На пакетике должны быть указаны: номер комплекта, модель двигателя и размер колец. В коробочке должно быть количество цилиндрокомплектов-пакетиков, соответствующее количеству цилиндров двигателя, для которого они предназначены. Все надписи должны быть нанесены одним шрифтом, должен быть штамп ОТК, точки склеивания коробки находиться в строго определенных местах.

Для ориентировки в ассортименте поршневых колец используйте техническую документацию по ремонту и запасным частям двигателя. Там указаны необходимые размеры поршневых колец, требуемые для конкретного ремонта силового агрегата. Установив кольца небольшого срока службы, вы уменьшите износ стенок цилиндров и продлите жизнь двигателю. Но при этом каждые 30-40 тыс. км придется полностью разбирать двигатель и менять кольца. Долговечные кольца прослужат 150-200 тыс. км. После такого пробега в обоих случаях придется шлифовать коленвал, менять его вкладыши и делать мелкий ремонт цилиндро-поршневой группы. Посчитайте, во сколько обойдется разборка и сборка двигателя каждые 30-40 тыс. км на протяжении 200-тысячного пробега и решите, стоит ли такая забота о двигателе финансовых и трудовых затрат.

Источники:

  • Подбор поршня ВАЗ к цилиндру по диаметру и весу

www.kakprosto.ru

Поршневые кольца

 При этом необходимо отметить, что незначительная часть газов из камеры сгорания всё равно проникают во внутренне пространство картера даже нового, вполне исправного, двигателя. Уплотнение при помощи поршневых колец в технике называется уплотнением лабиринтного типа, в уплотнениях подобного типа всегда происходит некоторая утечка газов. Но эта утечка на исправном двигателе обычно лежит в диапазоне 0,5 – 1,0%. Находящиеся в картере двигателя газы называются картерными газами. По мере износа цилиндропоршневой группы двигателя количество картерных газов увеличивается.

 Кроме уплотнения поршневые кольца выполняют ещё две задачи. Регулируют количество масла на стенках цилиндра, необходимого для смазывания, как самих колец, так и поршня, и отводят тепло от поршня к стенкам цилиндра.

Предназначение поршневых колец:

 Обеспечение герметичности между поршнем и стенками цилиндра. Регулирование количества масла, необходимого для смазывания соединения поршня и цилиндра, и предотвращения попадания масла в камеру сгорания двигателя. Отвод тепла от поршня к стенкам цилиндра.

 Эти три задачи поршневые кольца выполняю в очень тяжёлых условиях под воздействием высоких тепловых и механических нагрузок. Тепловое напряжение поршневых колец возникает под воздействием горячих рабочих газов и под воздействие трения колец о стенки цилиндра, происходящего в условиях масляного голодания в верхней части поршня. Успешное решение этих задач решается как за счёт конструкции колец, так и правильного подбора материала изготовления колец.

 Тип колец Поршневые кольца делятся на два типа: Компрессионные,маслосъёмные.

1-Компрессионное кольцо

1.1-Молибденовая противоизносная вставка

2-Второе компрессионное кольцо

3-Маслосъёмное кольцо

3.1. Верхняя маслосъёмная пластина

3.2. Тангенциальный расширитель

3.3. Нижняя маслосъёмная пластина

 Поршень с поршневыми кольцами Фотография разреза поршня современного бензинового двигателя с установленным на него типичным комплектом поршневых колец в соответствии со схемой, данной на верхнем рисунке. Компрессионные кольца обеспечивают необходимую герметичность, а маслосъёмные кольца регулируют количество масла на стенках цилиндра. Именно регулируют, а не полностью удаляют, поскольку полное или слишком большое удаление масла приведёт к масляному голоданию соединения поршня со стенками цилиндра в верхней части поршня и последующему заклиниванию поршня в цилиндре.

 Ранее двигатели были тихоходными, и количество поршневых колец на одном поршне доходило до 5 – 7. Но почти все современные бензиновые двигатели и быстроходные автомобильные дизельные двигатели имеют на одном поршне всего три поршневых кольца – два компрессионных кольца и одно маслосъёмное. Хотя поршни двигателей форсированных спортивных автомобилей, постоянно работающие на высоких оборотах, могут иметь всего два кольца. А поршни дизельных автомобильных двигателей, для облегчения запуска, могут иметь четыре кольца, три из которых компрессионные.

Поршневые кольца - терминология
  •  Концевой зазор в свободном состоянии
  • Концевой зазор в сжатом состоянии
  • Торсионная закрутка кольца после сжатия
  • Компрессионные поршневые кольца

 Первое (верхнее) компрессионное кольцо, установленное в канавку поршня, находящегося в цилиндре двигателя, должно принять абсолютно круглую форму (это выполняется, если сама гильза цилиндра не имеет деформаций) и быть прижатым к поверхности цилиндра по всей наружной окружности поршневого кольца. Для обеспечения этого, упругое поршневое кольцо изготавливается не в виде правильной окружности, а в виде дуги переменного радиуса, большего, чем диаметр цилиндра и имеющее в свободном состоянии достаточно больший зазор (1) между концами кольца. При установке в цилиндр кольцо сжимается и зазор (2) в замке кольца становится 0,15 ÷ 0,5 мм. Точное и максимально допустимое значение этого зазора указывается в технической документации двигателя. Обеспечение регламентированной величины зазора очень важно, увеличенный зазор способствует прорыву газов в картер двигателя и снижению мощности. Но ещё опасней уменьшенный зазор в замке поршневого кольца.

 Во время работы, в результате нагрева кольцо расширяется и при уменьшенном зазоре может произойти заклинивание поршневого кольца в цилиндре, что приведёт к образованию задиров на зеркале цилиндра, поломке межкольцевых перегородок поршня или поломке самого кольца. Поэтому допустимо небольшое увеличение зазора, но недопустимо уменьшение зазора в замке поршневого кольца.Ведущие производители поршневых колец производят кольца с постепенно уменьшающимся через 0,1 мм зазором, таких подбираемых размеров может быть до 15. 

 Некоторые производители поршневых колец выпускают «беззазорные» поршневые кольца. Разумеется, невозможно изменить природное свойство металлов к расширению при повышении температуры, кольцо, установленное в цилиндр двигателя без зазора, обязательно заклинит. Но многое можно решить за счёт удачной конструкции. В этом случае поршневое кольцо состоит из двух плоских колец, установленных друг на друга и повёрнутых относительно друг друга на 180º. При этом верхнее кольцо имеет форму буквы «L», а нижнее кольцо вставлено в выемку верхнего кольца, за счёт чего высота такого кольца получается не более высоты стандартного кольца.

 Когда-то замки поршневых колец старых тихоходных двигателей, для уменьшения прорыва газов через замок кольца имели сложную форму, но в современных высокооборотных двигателях прорыв газов через замок кольца незначителен. Поэтому современные кольца имеют только прямоугольную форму замка.

 Правильная установка поршневых колец Переменный радиус дуги поршневого кольца берётся не произвольно, а рассчитывается для обеспечения необходимой эпюры силы прижатия кольца к стенкам цилиндра. Во время работы поршневое кольцо изнашивается неравномерно. В результате экспериментов определено, что наиболее интенсивно кольцо изнашивается в районе замка. Поэтому первоначальное увеличение силы прижатия кольца в зоне замка увеличивает срок службы кольца. Но точно рассчитанная эпюра усилий кольца может измениться в результате непрофессиональной установки кольца на поршень. Современные, очень тонкие компрессионные поршневые кольца не допускается устанавливать на поршень руками. Для этого необходимо использовать специальное приспособление, обеспечивающее равномерное разжатие кольца по всей окружности и ограничение максимального разжатия. Установка кольца руками, с увеличенным и неравномерным расжатием, значительно сокращает срок службы кольца.

 Прижатие компрессионных колец к стенкам гильзы цилиндра

 На этом рисунке видно, что газы из камеры сгорания через зазор между жаровым поясом поршня и стенкой цилиндра и через зазор между стенкой перегородки и поршневым кольцом попадают во внутреннюю полость поршневого кольца. При этом давление во внутренней полости верхнего компрессионного кольца практически равно давлению в камере сгорания. За счёт давления газов на внутреннюю поверхность кольца происходит дополнительное прижатие поршневого кольца к стенкам цилиндра. Некоторая часть газов также попадает во внутреннюю полость второго компрессионного кольца. Поскольку первое компрессионное кольцо дросселирует давление газов, давление во внутренней полости второго компрессионного кольца мотет быть равно 30 – 60%, от давления во внутренней полости первого компрессионного кольца.

 С учётом того, что все процессы в двигателе происходят достаточно быстро, давление из внутренних полостей поршневых колец не падает до следующего такта рабочего хода, это явление называется аккумулированием давления. Аккумулирование давления обеспечивает приемлемую работу поршневых колец, частично потерявших свою упругость в результате старения или перегрева. Потерявшие упругость поршневые кольца будут удовлетворительно работать на режиме высоких нагрузок двигателя, но при работе двигателя в режиме низких нагрузок поршневые кольца не обеспечат необходимое уплотнение. Поэтому, исправными можно считать поршневые кольца серийного легкового автомобиля, обеспечивающие прижатие к стенкам цилиндра за счёт собственной упругости.

 Некоторые производители поршневых колец заявляют, что до 90% усилия прижатия поршневых колец возникает за счёт давления рабочих газов двигателя. Возможно, кольца с подобными технически характеристиками подойдут только для специальных спортивных двигателей, постоянно работающих в диапазоне высоких оборотов и высоких нагрузок, Но вряд ли такое кольцо будет успешно работать в двигателе серийного автомобиля. Специально подготовленные поршневые кольца, как и многие другие детали двигателя, могут улучшить работу двигателя на строго определённых режимах оборотов и нагрузки. Но при этом значительно ухудшить работу двигателя на остальных режимах.

 Очень важным эксплуатационным размером является боковой зазор между кольцом и канавкой поршня, поскольку именно от него зависит давление в поршневой канавке. В среднем этот зазор равен 0,04 ÷ 0,08 мм. От величины этого зазора также зависят ударные нагрузки на перегородки поршневых колец и, соответственно, шумность работы двигателя, возрастающие при увеличении зазора или вероятность заклинивания (потери подвижности) поршневых колец при уменьшении зазора.

 Многие автомеханики считают, что поршни не подлежат дальнейшей эксплуатации по причине износа направляющей части (юбки) поршня, но обычно износ направляющей части поршня незначителен. Разумеется, если поршень не работал в режиме масляного голодания, и на поверхности поршня и стенок цилиндров не образовались задиры. На самом деле поршень часто выбраковывается по причине недопустимого износа канавки верхнего компрессионного кольца.

При производстве и высота поршневых колец, и высота канавки поршня имеют некоторый разброс, поэтому, для обеспечения необходимого зазора, иногда бывает возможность подбора поршневого кольца необходимой высоты.

 Форма второго компрессионного кольца отличается от формы первого компрессионного кольца. Иногда из-за своеобразной формы наружной поверхности второе компрессионное кольцо называется скребковым Это кольцо работает не только как компрессионное, но и участвует в регулировании количества масла на стенках цилиндров, то есть частично выполняет задачу маслосъёмного кольца. Нижняя часть рабочей поверхности второго кольца изготавливается в виде скребка, который при перемещении поршня вниз снимает со стенок цилиндра лишнее масло. Нижнее компрессионное кольцо работает в значительно более лёгких условиях. И температура в зоне кольца и давление газов на кольцо (соответственно сила прижатия кольца к стенке цилиндра) значительно ниже по сравнению с подобными показателями, оказывающими воздействие на верхнее кольцо. Оба компрессионные кольца допускается устанавливать только в одном положении. На верхней поверхности компрессионного поршневого кольца ставится метка «Т», «ТОР» или другие. Кольцо всегда устанавливается этой меткой вверх. Неправильно установленное поршневое кольцо, неправильно работает.

 Маслосъёмные кольца устанавливаются ниже компрессионных поршневых колец. На поршни двигателей современных легковых автомобилей устанавливается всего по одному маслосъёмному кольцу. Хотя старые двигатели, особенно предназначенные для стационарного применения, использовали по несколько маслосъёмных колец.

 Маслосъёмные кольца предназначены для регулирования количества масла, находящегося на стенках цилиндра. Тут не очень подходит русская поговорка: «Кашу маслом не испортишь». Масла на стеках цилиндра должно быть не как можно больше, а ровно сколько необходимо. Недостаточное количество масла приведёт к масляному голоданию и, вследствие этого, к повышенному износу поршневых колец, поршня и поверхности цилиндра. В некоторых тяжёлых условиях работы двигателя при наличии масляного голодания могут произойти задиры в соединение поршня с цилиндром, и даже полное заклинивание поршня в цилиндре. Так же нежелательно излишнее количество масла на стенках цилиндра. Лишнее масло, через компрессионные кольца попадает в камеру сгорания двигателя. Что приводит к повышенному расходу масла, образованию нагара на стенках камеры сгорания, клапанах и свече зажигания. Нагар от сгоревшего масла в камере сгорания и на клапанах значительно ухудшает некоторые технические характеристики двигателя. Во время работы двигателя система смазки разбрызгивает в нижней внутренней полости цилиндра большое количество смазки, необходимого для смазывания поршневого пальца и охлаждения поршня.

 При перемещении поршня вниз, маслосъёмное кольцо своими кромками собирает излишнее масло со стенок цилиндра и через дренажные отверстия в канавке поршня направляет его во внутреннюю полость поршня. Далее масло стекает в масляный поддон, возвращаясь в систему смазки двигателя.

 Для надёжной работы двигателя на стеке цилиндра должен находится тонкий слой масла, установленной толщины. Слой масла зависит не только от маслосъёмного кольца, но и от качества обработки поверхностей, как самих стенок цилиндров, так и поршня. Иногда можно слышать мнение, что чем чище отполирована поверхность стенки цилиндра, тем меньше сила трения и тем лучше работает двигатель. На самом деле это не так.

 Составные трёхкомпонентные маслосъёмные кольца оставные маслосъёмные кольца с различными типами расширителей

 Различные типы тангенциальных расширителей составных маслосъёмных колец

Составное четырёхкомпонентное кольцо
  1. Верхняя плоская пластина
  2. Осевой расширитель
  3. Радиальный расширитель
  4. Нижняя плоская пластина
Материалы поршневых колец

 К материалам, из которых изготавливаются поршневые кольца, предъявляются очень высокие требования. Во время работы температура верхнего компрессионного кольца достигает 300º С. При этой температуре кольцо должно сохранять эластичность, обладать низким коэффициентом трения по материалу, из которого изготовлены стенки цилиндров, и иметь высокую износоустойчивость. До 50 ÷ 60% всех потерь на трение в двигателе приходится на трение между поршневыми кольцами и стенками цилиндра.

 Обычно компрессионные поршневые кольца двигателей серийных автомобилей изготавливаются из специальных сортов прочного легированного чугуна, но в последнее время компрессионные кольца, особенно высокофорсированных двигателей, изготавливаются из стали. Для повышения износостойкости компрессионных колец на них рабочую поверхность наносится хромовое или молибденовое покрытие. Пористый хром, применяемый для покрытия поршневых колец, удерживает на своей поверхности необходимое количество масла. Эти покрытия имеют не только высокую износостойкость, но и уменьшенный коэффициент трения в паре с чугуном, из которого изготовлен блок цилиндров или вплавленные гильзы цилиндров алюминиевого блока. На поршневые кольца молибден наносится методом плазменного напыления. Поскольку молибден достаточно дорогой металл, обычно он наносится только на верхнее компрессионное кольцо, при этом перед напылением молибдена на рабочей поверхности кольца делается тонкая пазовая проточка. По своим физическим качествам хромированные поршневые кольца несколько отличаются от поршневых колец с молибденовым покрытием.

 Неисправности поршневых колец

 Основной неисправностью поршневых колец является их износ в процессе продолжительной эксплуатации. Ресурс поршневых колец двигателей отечественных автомобилей приблизительно равен 150000 км. (Вернее состояние соединения между поршневыми кольцами и стенками цилиндров). Кольца современных автомобилей передовых производителей могут служить до 300000 км, правда, иногда приходится слышать от владельцев, что двигатель их автомобиля уже прошёл 500000 км. Пробег лучших грузовых автомобилей-тягачей может быть более 1000000 км. Но эти пробеги могут быть значительно уменьшены неправильной эксплуатацией. К ускоренному износу поршневых колец приводит несвоевременная замена масла в двигателе, использование не подходящего для этого двигателя или загрязнённого мала. Несвоевременная замена воздушного фильтра и, тем более, эксплуатация автомобиля вообще без воздушного фильтра или езда по пыльным дорогам. Применение некачественного топлива или несвоевременная замена топливного фильтра. К тяжёлым условиям можно отнести постоянную эксплуатацию автомобиля в городских пробках. Очень вредны для колец кратковременные поездки, при которых двигатель не успевает прогреться до нормальной рабочей температуры, особенно в зимнее время. Не допускается эксплуатация двигателя с высокими нагрузками, до его полного прогрева. Система управления двигателя некоторых высокофорсированных автомобилей не позволяет двигателю развивать полную мощность, пока температура масла в двигателе не достигнет установленного предела. Именно масла, а не охлаждающей жидкости системы охлаждения.

 Бывают случаи быстрого, лавинообразного разрушения поршневых колец. Это может произойти или из-за сильного перегрева двигателя или в результате работы двигателя в условиях недостаточной смазки. В таких случаях возможно заклинивание колец в цилиндре, образование задиров на стенках цилиндра и поршне, разрушение поршневых колец и перегородок между кольцевыми канавками поршня. Такое состояние двигателя диагностируется достаточно легко. Признаком недопустимого износа поршневых колец является повышенное потребление масла. Если двигатель малолитражного автомобиля расходует более 0,5 литра масла на 1000 км и при этом при трогании с места после остановки перед светофором наблюдается появление из системы выпуска сизого дыма, можно предположить что поршневые кольца двигателя имеют недопустимый износ. В этом случае может наблюдаться повышенное давление картерных газов двигателя, которое можно определить, отсоединив шланг системы принудительной вентиляции картера двигателя. Также о большом давлении картерных газов свидетельствуют протечки масла через сальники, прокладки и другие уплотнения двигателя.

Для более точного диагностирования необходимо проверить компрессию в цилиндрах двигателя и проверить состояние цилиндропоршневой группы методом утечки сжатого воздуха.

Прямоугольное поршневое кольцо

Первоначально компрессионное поршневое кольцо в разрезе имело достаточно простую прямоугольную форму, но со временем форма колец стала значительно сложнее. Самый распространённый вид современных компрессионных поршневых колец.

Верхнее компрессионное кольцо

Первое (верхнее) компрессионное кольцо

Поршневые кольца -

Второе компрессионное кольцо

Второе компрессионное кольцо

Кольцо имеет наружную (рабочую) поверхность, непосредственно соприкасающуюся со стенками цилиндра, внутреннюю поверхность, направленную в сторону центра окружности кольца и две боковые поверхности, верхнюю и нижнюю. В результате эволюции двигателя форма разреза кольца перестала быть прямоугольной. Для обеспечения большей долговечности кольца, его более быстрой притирке к поверхности цилиндра, уменьшения вероятности закоксовывания колец в канавках поршня и для обеспечения других рабочих характеристик кольца форма разреза кольца стала довольно сложной и очень разнообразной.

raceportal.ru


Смотрите также