Зачем нужны поршневые кольца?
Поршневые кольца являются неотъемлемым элементом любого двигателя. Они представляют собой незамкнутные кольца, которые установлены в специальные канавки на внешних поверхностях поршней с очень маленьким зазором. Рассмотрим основные виды поршневых колец, их назначение и обслуживание.
Виды поршневых колец
Поршневые кольца бывают:
Компрессионные кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания. Обычно на поршень устанавливают не более 3 таких колец, так как при этом возрастают потери на трение, а степень уплотнения поршня увеличивается не намного. Различают верхнее и второе компрессионные кольца.
У верхнего достаточно много различных вариаций. Например, такое кольцо может иметь преднамеренное перекручивание, когда нижняя и верхняя поверхности детали имеют небольшой наклон в канавках (кроме краев рабочей поверхности, которые взаимодействуют с отверстием цилиндра).
Помимо плоских и перекрученных колец существуют изделия с L-образным участком. Их уплотнительная способность зависит от силы давления газов, которая действует на заднюю часть большого выступа, имеющего форму буквы L. При высоком давлении в рабочем цилиндре эти кольца увеличивают усилие, прикладываемое к стенкам, например, после сгорания топливно-воздушной смеси или в такте сжатия. Когда давление в цилиндре невысокое, кольцо ослабляется, тем самым снижая износ и трение.
Второе компрессионное кольцо обеспечивает дополнительное уплотнение после маслосъемного. Оно служит для того, чтобы газы, идущие мимо верхнего кольца, не попадали в картер. Нагрузки и температуры в зоне второго кольца ниже, поэтому его конструкция и материалы имеют меньшее значение. Еще одной функцией второго компрессионного кольца является предотвращение детонации и проникновения излишков моторного масла в камеру сгорания.
Некоторые из таких деталей имеют скошенную конструкцию. Вверх они двигаются по слою масла, а при движении вниз удаляют его излишки.
Существует новая конструкция второго компрессионного кольца – без зазора. Такие детали ускоряют приработку двигателя при обкатке, а также незначительно повышают мощность силового агрегата на стенде. Это достигается благодаря максимальному уменьшению видимого зазора для прохождения газов. Потребность в таких кольцах обусловлена работоспособностью остальных колец. Например, если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает достаточную герметизацию, то важность второго беззазорного кольца уменьшается.
Маслосъемные кольца снимают лишнее моторное масло, которое смазывает уплотнительные кольца, поршень и поверхность цилиндра. Они сконструированы таким образом, чтобы после их прохода на поверхностях оставалась небольшая масляная пленка толщиной в несколько микрон. В канавках маслосъемных колец предусмотрены прорези или радиальные отверстия, по которым излишки моторного масла возвращаются в поддон.
Выделяют 2 вида маслосъемных колец: составные с пружинами-расширителями и чугунные литые с прорезью. Составные включают два тонких кольца (верхнее и нижнее), а также осевой и радиальный расширители. Такие модели дешевле в производстве, поэтому их устанавливают чаще, чем литые чугунные. В некоторых случаях на поршне имеются два литых или составных кольца. Чугунные кольца для стабилизации прижима снабжаются специальным пружинным расширителем.
Функции поршневых колец
Подводя итог вышесказанному, можно выделить следующие функции поршневых колец:
- Компрессия: кольца обеспечивают герметичность камеры сгорания, и газы, возникающие при сгорании топливно-воздушной смеси, не проникают через зазоры между цилиндром и поршнем; это позволяет эффективнее сжимать топливо
- Экономия расхода масла: она обеспечивается благодаря маслосъемным кольцам, которые убирают часть смазочного материала со стенок цилиндра и направляют их обратно в картер
- Теплообмен: поршневые кольца отводят тепло, которое возникает при сгорании топливно-воздушной смеси, от поршня к стенкам цилиндра; в результате двигатель защищен от перегрева
- Снижение горизонтальных колебаний поршня: благодаря плотной посадке кольца не дают поршню «гулять» в горизонтальном направлении, что предотвращает износ цилиндро-поршневой группы двигателя.
Из чего изготовлены кольца?
Как правило для производства поршневых колец используется высококачественный серый или ковкий чугун, а также легированная сталь. У последних предел прочности и теплостойкость выше, но чугунные дешевле. Кроме того, они обеспечивают более легкую и быструю приработку.
Если кольца стальные, то чаще всего их обрабатывают специальными материалами. Верхние – оловом или пористым хромом, вторые – молибденовым покрытием, которое наносят методом легирования. После установки таких колец вначале происходит приработка детали с менее твердым молибденовым покрытием, а затем функции уплотнения переходят к более долговечному хромированному кольцу.
Ранее в двигателях, ресурс обслуживания которых менее 100 тыс. км, использовались чугунные кольца без какого-либо покрытия. Ввиду низкой точности старых деталей это решение было вынужденным. Кроме того, количество колец варьировалось от 4 до 6 штук, их высота была больше современных.
На двигателях последнего поколения большим числом колец оснащаются только крупногабаритные модификации – для более эффективного отвода тепла от поршня.
Типичные проблемы поршневых колец
При износе поршневых колец увеличивается зазор между поверхностью детали и стенками цилиндра. При воспламенении топливно-воздушной смеси отработанные газы могут проникать в масляный картер, тем самым снижая эффективность работы двигателя. Подобные пропуски также влияют на срок службы моторного масла и его рабочие характеристики.
При залегании колец может произойти то же самое. Раскаленные газы, проникающие из камеры сгорания, способствуют разрушению масла и образованию отложений в кольцевых каналах. Это приводит к залеганию колец в канавках, что влечет за собой снижение их подвижности, образование зазора между стенкой цилиндра и кольцами.
Последствия износа поршневых колец легко заметить без разборки двигателя.
При увеличенном потреблении масла из выхлопной трубы выходит синий дым, означающий, что моторное масло горит. Особенно это заметно при запуске двигателя, до того, как он наберет рабочую температуру и кольца расширятся в цилиндре.
Вместе с поршневыми кольцами изнашиваются и сами поршни в области юбок. Образованию задиров наиболее подвержены детали без специального покрытия. Раньше его могли наносить только на заводе-изготовителе, сегодня такая возможность есть у любого автовладельца.
В России покрытие для поршней выпускает компания «Моденжи».
Благодаря удобной аэрозольной фасовке с нанесением покрытия можно справиться без специализированного оборудования. Достаточно тщательно очистить обрабатываемые поверхности и выдержать время полимеризации: 12 часов при комнатной температуре.
Замена поршневых колец
Замена изношенных поршневых колец – процедура достаточно простая. Для снятия кольца нужно развести его края в области замка до тех пор, пока оно не выйдет из канавки. Это можно сделать как специальными щипцами, так и небольшой плоской отверткой.
Далее нужно очистить канавки поршня от нагара. Если этого не сделать, то после замены колец установить поршень обратно в цилиндр будет сложно. Для удаления нагара можно воспользоваться специальным инструментом или старым компрессионным кольцом, сломанным на две части.
После этого следует ознакомиться с инструкцией по установки колец, которая идет в комплекте с новыми деталями. В ней содержится информация о последовательности их установки и правильном расположении. Помимо этого указывается верхняя и нижняя часть кольца. Новую деталь следует устанавливать специальной метке.
При установке нужно быть аккуратным, так как среднее компрессионное и нижнее маслосъемное кольца менее прочные, чем верхнее.
После очистки канавок от нагара проверьте их радиусы и боковые поверхности на предмет повреждений.
Установку поршневых колец с помощью специального цангового устройства начинайте с нижнего. Обязательно контролируйте свои усилия во избежание деформации новых деталей. Кольца с маркировкой «TOP» располагайте маркированной стороной в сторону днища поршня.
Кольца с эспандерными пружинами устанавливайте таким образом, чтобы место стыка было размещено с учетом рекомендованного смещения на 180° относительно стыка поршневого кольца.
После установки проверьте зазоры боковых поверхностей. Они должны составлять до 0,1 мм. Если это значение больше, следует менять сами поршни.
Во время монтажа также учитывайте степень износа зеркала цилиндра. Если она не укладывается в 0,1 мм, то блок цилиндров следует расточить под размер ремонтных поршней или перегильзовать.
После замены колец произведите обкатку двигателя в течение 3-5 тыс.
Поршневые кольца двигателя авто — основное назначение и из чего делают?
Расскажем про поршневые кольца двигателя автомобиля, какие они бывают и их основное назначение. Из чего делают поршневые кольца мотора?
Какие бывают
Компрессионные кольца
Предотвращают порыв газов из камеры сгорания в картер. Наружный диаметр кольца в свободном состоянии больше внутреннего диаметра цилиндра, поэтому часть кольца вырезана. Вырез в поршневом кольце называют замком.Маслосъемные кольца
Препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра. Их устанавливают ниже уровня компрессионных.
Они в отличие от компрессионных колец имеют сквозные прорези.Некоторые производители изначально конструируют двигатели с повышенным расходом масла на угар из-за особой конструкции поршневых колец. Это делается, во-первых, ради снижения потерь на трения; во-вторых, ради меньшего износа цилиндро-поршневой группы; в-третьих, освежается масло внутри большого межсервисного интервала.Из чего делают
Одним из материалов, использованных для поршневых колец — чугун. Его структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна — пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна и может упруго деформироваться, что облегчает установку колец.Поршневые кольца, сделанные из нержавеющей стали, являются усовершенствованием хромированных чугунных колец. По сути, нержавеющая сталь является материалом, в который входит большое количество хрома. И такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.
Верхние компрессионные кольца
Существует много конфигураций верхнего компрессионного кольца и различия трудно уловимы. К примеру, кольцо может иметь преднамеренное небольшое перекручивание. Другими словами, верхняя и нижняя поверхности кольца не лежат плоско в канавке для кольца, а слегка наклонены, и только верхний или нижний край лицевой поверхности контактирует с отверстием цилиндра. Кольца сконструированы таким образом, чтобы ускорить приработку поверхностей поршневых колец и стенок цилиндров и помогать уплотнению кольца в верхней и нижней частях канавки для кольца.
Величина перекручивания кольца очень мала и оно обычно делается путем стачивания фаски на внутреннем крае кольца.Второе компрессионное и маслосъемное кольца
Основная задача второго компрессионного кольца — обеспечение дополнительного уплотнения после верхнего маслосъемного кольца. Из-за этого второе кольцо обычно «следит» только за газами, которые проходят мимо верхнего кольца, а давление и температура отличаются от значений для верхнего компрессионного кольца. Соответственно материалы и конструкция второго кольца являются менее критичными.Второе кольцо имеет важную дополнительную функцию: оно помогает маслосъемному кольцу, действуя как «скребок», предотвращает попадание излишнего масла в камеру сгорания и возникновение детонации.
Некоторые вторые компрессионные кольца специально сделаны скошенными, чтобы содействовать работе маслосъемного кольца, а скос наименьший у верхнего края кольца. При этом оно стремится двигаться поверх масла при движении вверх в цилиндре и будет удалять масло при движении вниз.
Если удаление масла является проблемой, то такой тип кольца принудительно удаляет масло, хотя второе кольцо с плоской поверхностью вместе с маслосъемным кольцом «нормального» усилия — это все, что нужно. Второе компрессионное кольцо без зазора является новой конструкцией. Используемый здесь термин «без зазора» в чем-то неправильный, т. к. невозможно изготовить кольцо полностью без зазора — его будет невозможно установить на поршень, и кольцо будет нерегулируемым даже при самых малых отклонениях формы отверстия цилиндра от окружности. Несмотря на это, кольцо можно сделать без видимого зазора для газов, проходящих мимо кольца.При использовании этих колец двигатель прирабатывается быстрее в процессе обкатки, и он выдает немного большую мощность при проверке на стенде.
Потребность в беззазорных кольцах зависит от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. В реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть средством при получении большей мощности.
Маслосъемные кольца важны для функционирования двигателей, особенно при использовании низкооктанового бензина. Моторное масло загрязняет камеры сгорания и головки поршней, что вызовет снижение мощности.
Залегание поршневых колец
Поршневые кольца — кольца незамкнутого типа, которые устанавливаются в специальные канавки на поршне двигателя внутреннего сгорания и компенсируют зазор между поршнем и стенками цилиндра. Во время движения поршня в цилиндре именно поршневые кольца создают необходимое уплотнение, благодаря чему удается добиться герметизации камеры сгорания.
Поршневые кольца конструктивно имеют специальную прорезь-замок. По этой причине кольцо может немного разжиматься и сжиматься, то есть сохраняется подвижность. Такая подвижность обеспечивает постоянное и качественное прилегание кольца к стенке цилиндра. Благодаря такому решению поршневые кольца эффективно препятствуют попаданию отработавших газов в картер двигателя, а также моторного масла в камеру сгорания.
В зависимости от прямого назначения поршневые кольца делятся на компрессионные и маслосъемные.
Содержание статьи
Почему залегают поршневые кольца
Продолжительная эксплуатация ДВС, несвоевременная замена масла, использование смазочных материалов низкого качества, а также определенные неполадки двигателя могут привести к частой и распространенной проблеме — залеганию поршневых колец. Основной причиной залегания колец является активное нагарообразование и коксование в камере сгорания двигателя.
Параллельно с образованием нагара происходит закоксовка канавок поршневых колец, в результате чего указанные кольца теряют свою подвижность и не способны обеспечить должного уплотнения. Зачастую коксование камеры сгорания исправного двигателя, в результате чего поршневые кольца залегают без других видимых причин, происходит в таких случаях:
- если автомобиль постоянно эксплуатируется без предварительного прогрева двигателя в тяжелых условиях. К таковым можно отнести кратковременные городские поездки на низких оборотах, двигатель не успевает выйти на рабочие температуры и быстро коксуется.
- в мотор заливается отличное от рекомендуемого по допускам или низкосортное масло, а также постоянно продлевается интервал его рекомендуемой замены и т.д.
В первом случае неподходящая по свойствам или низкокачественная смазка обильно попадает в камеры сгорания, сильно расходуется на угар и вызывает закоксовку двигателя. Во втором случае рекомендуемое к использованию в данном типе двигателя масло просто теряет свои свойства от продолжительного использования. Далее мы рассмотрим основные признаки, по которым можно определить залегание поршневых колец, а также поговорим о доступных способах устранения подобной неисправности своими руками.
Как понять, что поршневые кольца залегли
Начнем с того, что чаще всего первыми залегают маслосъемные кольца, а уже потом компрессионные. В списке основных признаков залегания поршневых колец отмечены:
Если мотор с трудом заводиться на холодную, наблюдается повышенный расход моторного масла и силовой агрегат «не тянет», тогда необходимо измерить компрессию двигателя. В случае залегания поршневых колец в цилиндрах понижается степень сжатия топливно-воздушной смеси, в результате чего начинаются вышеуказанные проблемы холодного пуска.
Увеличение расхода моторного масла и дымление позволяет с высокой долей вероятности определить, что залегли кольца. Это связано с тем, что часть смазки во время работы двигателя проникает через неплотности между кольцами и стенкой в камеру сгорания, где масло затем сильно расходуется на угар. Двигатель в этом случае дымит синим выхлопом. Синий дым двигателя особенно заметен после прогрева, а также с ростом оборотов под нагрузкой.
Раскоксовка поршневых колец
Под понятием раскоксовки поршневых колец следует понимать удаление нагара, кокса и других отложений из камеры сгорания. Самостоятельно устранить залегание поршневых колец можно при помощи способа, в основе которого лежит подача в камеру сгорания двигателя специальных жидкостей для очистки.
- Наиболее простым и доступным решением является смешивание керосина и ацетона в пропорции 1:1, после чего данная смесь заливается в цилиндры двигателя через свечные колодцы. Также можно использовать для раскоксовки поршневых колец только керосин. Автомобиль оставляется с залитым очистителем на несколько часов. Во время откисания рекомендуется периодически производить несколько проворотов коленвала на 5-15 градусов.
Отметим, что на рынке представлены готовые средства для раскоксовки поршневых колец и двигателя. Наиболее известной на отечественном рынке является продукция Lavr. Принцип использования аналогичен способу очистки при помощи смеси ацетона и керосина. Главным отличием является меньший срок, на который залитый состав нужно оставлять в цилиндрах.
- Окончанием процедуры очистки является прокрутка стартером двигателя с выкрученными свечами. Это позволяет удалить остатки очистителя из камеры сгорания. Далее можно закручивать свечи и запускать ДВС. После необходимо дать мотору поработать на холостых, а затем совершить пробную поездку на несколько километров, постепенно нагружая силовой агрегат и поднимая обороты до 2/3 и более от максимальных.
- Далее в обязательном порядке необходимо сменить моторное масло и масляный фильтр, так как часть состава и смытые при раскоксовке отложения неизбежно попадают в систему смазки двигателя.
Это позволяет удалить остатки очистителя из камеры сгорания. Далее можно закручивать свечи и запускать ДВС. После необходимо дать мотору поработать на холостых, а затем совершить пробную поездку на несколько километров, постепенно нагружая силовой агрегат и поднимая обороты до 2/3 и более от максимальных.Добавим, что указанный способ борьбы с залипанием поршневых колец пользуется скептическим отношением со стороны опытных водителей и автомехаников, особенно в отношении изношенных двигателей. Дело в том, что достаточно часто после раскоксовки колец начинают течь резиновые уплотнители и сальники, падает компрессия, мотор не заводится. В таких случаях потребуется произвести не только замену поршневых колец, но и целый ряд других ремонтных работ.
Советы и рекомендации
Для защиты поршневых колец и противодействия коксованию камеры сгорания необходимо:
- своевременно менять моторное масло;
- использовать качественные ГСМ;
- прогревать двигатель перед поездкой;
Также можно воспользоваться присадками для двигателя (рассмотрены на примере дизельного ДВС):
- в масло, которые способствуют «мягкой» раскоксовке поршневых колец;
- в топливо, что является еще одним способом деликатной очистки камеры сгорания от нагара;
Данные решения представлены различными производителями и рекомендованы к использованию в профилактических целях, так как эффективно удалить толстые слои отложений они не способны.
Читайте также
Поршень,поршневые кольца и пальцы
Категория:
Тракторы-2
Публикация:
Поршень,поршневые кольца и пальцы
Читать далее:
Поршень,поршневые кольца и пальцы
Поршень. При рабочем ходе поршень воспринимает и передает через палец шатуну силу давления газов и, нагреваясь, отводит от них теплоту через кольца в стенки цилиндра. При вспомогательных тактах с помощью поршня создается разрежение в цилиндре для впуска воздуха или горючей смеси, сжимается этот воздух (или смесь) и выталкиваются из цилиндра отработавшие газы. В двухтактных двигателях поршень, кроме того, открывает и закрывает окна газораспределения.
Работая в условиях высоких температур и больших давлений, поршень испытывает также значительные нагрузки от сил инерции, вызванные переменной скоростью движения. К тому же трущиеся поверхности поршня и колец нельзя обильно смазывать во избежание попадания масла в камеру сгорания.
Изготавливают поршень из легкого, но прочного алюминиевого сплава, обладающего высокой теплопроводностью и небольшим коэффициентом трения. Различают четыре части поршня: днище А, головку Б, юбку В и бобышки Г.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Днище поршня карбюраторных двигателей плоское, поэтому проще в изготовлении и меньше нагревается при работе. Днище поршня двухтактных двигателей для лучшей продувки цилиндров выпуклое. В днище поршня дизелей имеется выемка — часть камеры сгорания. Форма выемки способствует лучшему перемешиванию воздуха с поступающим в цилиндр топливом и более полному его сгоранию. Для улучшения смесеобразования камеру сгорания смещают от оси поршня на 1…3 мм в сторону форсунки, а для увеличения прочности и улучшения отвода теплоты днище поршня делают массивным и с внутренними ребрами.
Головка поршня имеет четыре (в дизелях) или три (в карбюраторных двигателях) канавки под кольца. Вместе с кольцами она служит уплотняющей частью поршня. В нижней канавке и под ней просверлены отверстия 5 для отвода масла, снимаемого кольцом со стенок цилиндра. В головке поршня дизелей СМД-62, КамАЗ-740, СМД-18Н, Д-245 имеется чугунная или стальная вставка под верхнее поршневое кольцо. Она в 2…3 раза уменьшает изнашивание канавки по высоте.
В приливах под головкой поршня (бобышках) сделаны отверстия под поршневой палец и для подвода масла к нему, а также кольцевые канавки для стопорных колец. У поршней некоторых Двигателей с наружной стороны бобышек выполнены неглубокие выемки — холодильники. В них накапливается масло, охлаждающее бобышки.
Рис. 1. Поршень и его сечения: 1 — маслосбрасывающая кромка; 2 — канавка для маслосъемного кольца; 3 — канавка для стопорного кольца; 4 — сверление для подвода масла к поршневому пальцу; 5 — сверление для стока масла; 6 — канавки для компрессионных колец; 7 — выемка; 8— утолщение
Юбка поршня направляет движение поршня в цилиндре.
В дизелях А-41, Д-240, ЯМЗ-240Б и Д-144 на ней проточена канавка для пятого поршневого кольца. Иногда нижний торец юбки выполнен в виде скребка, счищающего масло с зеркала цилиндра. Нижняя утолщенная часть придает ей жесткость.
Юбка поршня некоторых дизелей под бобышками укорочена. Благодаря этому снижается масса, а щеки коленчатого вала не задевают за поршень. Юбку делают конусной или бочкообразной, овальной в сечении, а у карбюраторных автомобильных двигателей еще и с разрезами. Это позволяет получить наименьший зазор между ней и стенками цилиндра в холодном двигателе и предупредить заклинивание поршня при его нагревании.
У нагревшегося во время работы поршня форма юбки приближается к цилиндрической, а зазор становится минимальным. Разрез юбки несколько ослабляет ее прочность, поэтому при установке поршня в цилиндр разрез нужно расположить со стороны наименьшего давления на цилиндр.
Некоторые конструктивные особенности. Для свободного перемещения поршня в цилиндре между ними имеется зазор, который выбирают так, чтобы расширяющийся от нагревания поршень не заклинило в цилиндре и было обеспечено образование масляной пленки.
Излишне большой зазор может вызвать стук поршня о стенку цилиндра. Так как верхняя часть поршня нагревается больше нижней, вверху диаметр его несколько меньше, чем внизу.
Поверхность поршня нередко покрывают тонким слоем олова, чтобы улучшить его приработку и уменьшить изнашивание в первоначальный период работы. По массе, диаметрам юбки и отверстия под поршневой палец поршни делятся на несколько групп. Метки группы проставлены на днище поршня. На двигатель ставят поршни и цилиндры одинаковых групп. На некоторых поршнях имеются стрелки или иные обозначения, указывающие правильное расположение поршня в цилиндре.
Поршневые кольца. От их состояния зависят работоспособность и длительность нормальной работы двигателя. На поршне установлено от трех до пяти колец (рис. 2).
Компрессионные кольца установлены в верхней части поршня и нужны для уплотнения между цилиндром и поршнем. Они свободно входят в канавки поршня, но не пропускают газы из надпоршневого пространства в картер, и передают теплоту от нагретого поршня охлаждаемым стенкам цилиндра.
Кольца отливают из специального чугуна. Наружный диаметр кольца, имеющего вырез в стыке (замок), больше внутреннего диаметра цилиндра и свободно входит в канавку поршня. При установке поршня с кольцами в цилиндр за счет выреза их сжимают. Силой упругости, а также давлением газов, проникающих в канавку поршня, кольцо плотно, без просвета, прижимается к зеркалу цилиндра по всей окружности.
Рис. 2. Поршневые кольца и схема их действия: а — сечения колец; б — детали сборного кольца; в — распределение давления газов на поршневые кольца; г — схема насосного действия колец; д—схема действия маслосъем-ного кольца; 1…8 — сечения компрессионных колец; 9…14 — сечения маслосъемных колец
В сечении поршневые кольца имеют разную форму. Верхнее кольцо наиболее нагружено от давления газов, сильно нагревается и работает при недостаточном смазывании. Оно прямоугольного сечения и прижимается к зеркалу цилиндра всей рабочей поверхностью. Чтобы эта поверхность кольца истиралась меньше, ее покрывают тонким пористым слоем хрома.
Хром стоек против истирания, а его поры заполняются маслом. Кольцо тоже прямоугольного сечения, но с внутренней выточкой или фаской. Сопротивление изгибу такого кольца в верхней части уменьшается благодаря выточке. Поэтому при установке в цилиндр кольцо «скручивается» и прижимается к зеркалу цилиндра нижней кромкой. При этом края его торца упираются в верхнюю и нижнюю плоскости канавки, чем устраняется осевое перемещение кольца в ней, а его уплотняющее действие улучшается.
Кольцо — прямоугольное, но с небольшим наклоном рабочей поверхности. Рабочая поверхность кольца 4 бочкообразной формы и хромирована, поэтому лучше скользит по масляной пленке зеркала цилиндра; соприкасающиеся поверхности изнашиваются меньше.
Рабочая поверхность кольца наклонена под углом от 30’ до 90’, поэтому кольцо называется «минутным». У кольца наклон рабочей поверхности больше (до 10°). При движении поршня вверх масляная пленка, имеющаяся на зеркале цилиндра, подобно клину отжимает такое кольцо от поверхности трения, а при движении поршня вниз кольцо счищает масло с этой поверхности.
В кольце имеется проточка на нижней рабочей поверхности. Так образуется скребок для лучшего снятия масла с зеркала цилиндра. Сечение кольца представляет собой одностороннюю трапецию с наклоном к центру кольца. Трапециевидные кольца лучше прилегают к зеркалу и при появлении нагара в канавках не заклинивают в них.
Во время движения поршня кольца прижимаются то к верхним, то к нижним плоскостям канавок и создают этим необходимое уплотнение, препятствующее прорыву газов в картер через канавки. Однако при этом компрессионные кольца могут перекачивать в камеру сгорания масло, снимаемое ими со стенок цилиндра: когда поршень движется вниз, масло собирается в зазоре между кольцом и нижней плоскостью канавки, а когда перемещается вверх, это масло выдавливается в зазор между кольцом и верхней плоскостью канавки. Разрежение в цилиндре при такте впуска тоже способствует этому.
Маслосъемное кольцо установлено ниже компрессионных и необходимо для предотвращения чрезмерного поступления масла в камеру сгорания. Оно направляет снятое со стенок цилиндра масло в картер. Масло будет сниматься больше,
если увеличить удельное давление кольца на зеркало цилиндра. Для этого сечение кольца коробчатое. Сила упругости этого широкого кольца передается зеркалу цилиндра через две узкие рабочие кромки, между которыми имеется проточка и сквозные щели для отвода масла в картер.
В некоторых двигателях давление кольца на стенку цилиндра повышают установкой в канавку пружинящего радиального расширителя А в форме многогранника. Вместо одного кольца коробчатого сечения в канавку ставят два кольца 10 скребкового типа, иногда с общим радиальным расширителем.
В качестве радиального расширителя используют также упругую витую пружину Б с пропущенной в нее стальной проволокой.
Маслосъемное кольцо — сборное, состоит из двух тонких с хромированными рабочими кромками разрезных колец В, распираемых осевым Г и радиальным А расширителями. Вместо двух расширителей А и Г иногда ставят один тангенциальный расширитель Д.
В замках поршневых колец, вставленных в цилиндр, должен быть зазор для их расширения (удлинения) при нагревании. Чтобы Затруднить прорыв газов через этот зазор, его делают как можно меньшим, а замки соседних колец разводят в противоположные стороны по окружности, но так, чтобы они не оказались против бобышек поршня. На каждом изучаемом двигателе имеется свой набор поршневых колец (форма их сечения рассматривается на лабо-раторно-практических занятиях).
Поршневые пальцы шарнирно соединяют поршни с шатунами. Палец стальной, для облегчения пустотелый. Наружную его поверхность цементуют на глубину 1…2 мм, а затем шлифуют и полируют. Поэтому его трущаяся поверхность — твердая и износостойкая, а сердцевина остается вязкой и выдерживает большие ударные нагрузки. Во втулку головки шатуна палец вставляют с небольшим зазором, а в бобышки поршня — без зазора. Во время работы двигателя между нагретыми бобышками и пальцем появляется зазор, тогда палец может свободно поворачиваться и в шатуне, и в бобышках, поэтому его называют плавающим.
От продольного смещения в бобышках палец удерживается двумя пружинящими стопорными кольцами.
Рекламные предложения:
Читать далее: Шатуны трактора
Категория: — Тракторы-2
Главная → Справочник → Статьи → Форум
Раскрытие секретов масляных колец
«Проведите по нему динглболл, добавьте новый набор колец — и готово».
Не так давно это могло считаться приемлемой практикой для умеренного уличного двигателя. Хотя это может быть подходом для производителей двигателей на заднем дворе, двигатели внутреннего сгорания 21-го века продвинулись до такой степени, что внимание к деталям может окупаться меньшим внутренним трением, большей мощностью и крутящим моментом, меньшим прорывом воздуха и даже превосходным контролем масла. .
Из всего внимания, уделяемого поршневым кольцам, слишком мало внимания уделяется масляным кольцам. Но внутри трио поршня с тремя кольцами пакет маслосъемных колец создает большее трение, чем сумма двух других колец вместе взятых.
Так что, возможно, нам стоит начать с некоторых технических деталей, которые могут вызвать удивление. Один из подходов к повышению мощности и эффективности любого двигателя заключается в уменьшении трения типичного масляного кольца без ущерба для контроля масла. Давайте начнем с того, что обычно называют стандартными маслосъемными кольцами.
Нет ничего необычного в том, что концы расширителя масляного кольца не соприкасаются при помещении в отверстие. Однако при установке в канавку поршня и установке маслосъемных колец они давят на расширитель и создают необходимое натяжение. По словам Кейта Джонса, поправляя концы, загибая их внутрь, мало что можно получить.
Стандарт — это не так Для уличных двигателей почти все рекомендации требуют наличия «стандартного» маслосъемного кольца и отказа от использования маслосъемных колец с низким сопротивлением из-за риска попадания слишком большого количества масла в камеру сгорания.
Оказывается, то, что называют «стандартным» масляным кольцом натяжения, далеко не стандартизовано.
Мы включили диаграмму, созданную с использованием данных, предоставленных Total Seal, которая предлагает некоторую интересную информацию. Сила, указанная в прилагаемой таблице, выражена в фунт-силах (фунт-силах).
Диаграмма радиального натяжения
Нагрузки, указанные для каждого кольца в этой таблице, представляют собой фактическую радиальную (внешнюю) силу, прилагаемую кольцом. Это не величина трения, создаваемого движением поршня в отверстии.Это важное различие, которое нельзя упускать из виду.
| Кольцо в комплекте | Масляное кольцо | Радиальное натяжение (фунт-сила) | Улучшение |
| Стандартный | 3/16 (0,187 дюйма) | 20 | – |
| Стандартный | 3,0 мм (0,118 дюйма) | 11 | -9 фунтов = 45% |
| Ультратонкий | 2. 0 мм (0,078 дюйма) | 8,0 | -12 фунтов = 60% |
(слева) Радиальная ширина масляного кольца помогает определить его радиальное натяжение. Здесь мы измеряем маслосъемное кольцо 3,0 мм, которое входит в состав 0,110. (Справа) В этом пакете маслосъемных колец сравнивается стандартное заменяющее 3/16-дюймовое (внизу) масляное кольцо 3/16-дюймового масляного кольца из комплекта 1/16-дюймовых уплотнительных колец с другим расширителем (посередине) с маслосъемное кольцо 3,0 мм (вверху), используемое в типичном двигателе LS 6,0 л. Два верхних расширителя представляют собой более распространенную конструкцию с гибким отверстием, а нижний называется SSU, который представляет собой более старую конфигурацию, похожую на гибкое отверстие, но повернутую на бок.Speed утверждает, что гибкое вентиляционное отверстие является более эффективной конструкцией.
Типичная комбинация поршневых колец с рабочими характеристиками: верхняя часть 1/16 дюйма, вторая 1/16 дюйма и маслосъемное кольцо 3/16 дюйма. «Стандартный» пакет маслосъемных колец 3/16 дюйма (0,187 дюйма), как указано в таблице, создает значительное радиальное натяжение в 20 фунтов-силы. Что интересно, так это спецификация для пакета маслосъемных колец 3 мм (0,117 дюйма) «стандартной» последней модели, измерение радиального натяжения Total Seal резко упало с 20 фунтов-силы до 11 фунтов-силы — поразительное снижение радиального натяжения на 45 процентов.
Следует подчеркнуть, что оба этих масляных кольца считаются «стандартными» натяжными. Например, кольцо с самым низким радиальным натяжением — кольцо диаметром 3 мм — является стандартным заводским масляным кольцом в двигателях LS последних моделей.
Мы узнали, что есть много способов добиться хорошего контроля масла и при этом снизить трение, если правильно подобраны компоненты масляного кольца.
Для уменьшения сопротивления масляного кольца в большинстве методов «низкого натяжения» используется комбинация данного расширителя с более тонким масляным кольцом с радиальной шириной стенки.Более широкое маслосъемное кольцо на этой фотографии взято из маслосъемного кольца 3/16 дюйма, а более узкое кольцо из пакета маслосъемных колец 3,0 мм для двигателя 6,0 л LS. Оба предназначены для использования с отверстием диаметром 4,00 дюйма.
Меньше напряжения, больше контроля Интервью с Китом Джонсом и Лейк Спидом младшим из Total Seal предлагают технически подкованные взгляды на то, как эти цифры напрямую связаны с уличными двигателями и как опытный и знающий производитель двигателей может создать свой собственный пакет маслосъемных колец.Но прежде чем мы перейдем к этому, давайте рассмотрим некоторые детали конструкции масляного кольца, которые позволят нам разумно создать этот пакет масляных колец.
Почти все существующие маслосъемные кольца изготавливаются с использованием техники трехкомпонентной конструкции. Расширитель — это большая центральная деталь, удерживаемая парой маслосъемных колец. Расширитель можно рассматривать как пружину, которая нагружается при установке в сочетании с верхним и нижним маслосъемными кольцами. Функция масляных колец состоит в том, чтобы соскрести масло со стенок цилиндра и протолкнуть его внутрь к отверстиям для возврата масла или прорезям, прорезанным внутри канавки масляного кольца поршня.
Испытание на трение скольжения
Это некоторые числа, которые мы создали с помощью простой цифровой рыбьей чешуи на малоблочном канале Chevy диаметром 4,155 дюйма, тестируя кольцевой пакет размером 1/16, 1/16, 3/16 дюйма. Каждое кольцо тестировалось индивидуально, и Кейт Джонс из Total Seal предполагает, что верхнее и второе номера кольца кажутся немного завышенными для приложения, в то время как номера масляных колец ближе к тем, которые они испытывали.
По отношению друг к другу числа согласованы, что означает, что масляное кольцо предлагает наибольший потенциал для улучшения с точки зрения снижения общего трения.
| Кольцо | Раздвижная Трение |
| Верх | 6-7 фунтов |
| 2 nd | 4 — 4,5 фунта |
| Масло | 18-19 фунтов |
Первое большое открытие, которое предложила компания Speed, заключается в том, что вертикальная толщина масляного кольца не имеет ничего общего с общим натяжением и сопротивлением кольца.
Масляный контроль достигается за счет комбинации длины расширителя и радиальной ширины (если смотреть сверху) масляных направляющих. Скорость говорит о том, что эспандер — это пружина. Если вы поместите расширитель внутрь предназначенного ему цилиндра, концы расширителя могут не соприкасаться.Но когда расширитель зажат между двумя масляными направляющими, направляющие создают нагрузку так же, как добавление прокладки под пружину клапана, чтобы увеличить ее натяжение на клапане.
Слева стрелка указывает на то, что Total Seal называет областью вкладок расширителя. Комбинация площади контакта зоны выступа с радиальной глубиной масляного кольца — вот что создает натяжение масляного кольца. Таким образом, используя различные расширители и маслосъемные кольца с более узкой или широкой радиальной шириной, Total Seal может создать почти точное натяжение масляного кольца для данного применения.Вертикальная толщина масляного контрольного кольца не является переменной, которая регулирует общее натяжение.
Масляное кольцо с низким натяжением можно создать с помощью более крупного масляного кольца на 3/16 дюйма так же легко, как и с гораздо более тонким масляным кольцом 2,0 мм (справа).
Рельсы также являются важной частью уравнения. Изменение радиальной ширины масляного кольца изменит нагрузку, создаваемую расширителем. Масляное кольцо с более тонкой радиальной шириной уменьшит нагрузку, создаваемую расширителем. Мы создали диаграмму, на которой измерили радиальную ширину трех различных масляных колец.Обратите внимание на значительное изменение радиальной ширины масляного кольца между направляющими масляного кольца 3/16 дюйма и направляющими 3 мм. Изменение почти на 50 процентов. Сравните эти числа с диаграммой радиального натяжения, и вы увидите прямую корреляцию между радиальной шириной масляных направляющих и уменьшенным натяжением.
Размеры масляного кольца
Мы измерили два небольших блока Chevy и один комплект колец LS из колец, которые были в нашем магазине.
Обратите внимание, что указаны две разные радиальной ширины. Первый был для кольцевого пакета 5/64 дюйма, а второй — для кольцевого пакета 1/16 дюйма.Основное изменение размера происходит между наборами колец 1/16 и 3,0 мм.
| Масляное кольцо | Масляное кольцо осевое Толщина | Масляное кольцо Радиальная ширина |
| 3/16 | 0,023 | 0,150 |
| 3/16 | 0,027 | 0,144 |
| 3,0 мм | 0,019 | 0.103 |
| 2,0 мм | 0,018 | 0,085 |
Используя эту информацию, компания Speed предположила, что Total Seal может создавать практически любое требуемое натяжение для любого пакета маслосъемных колец.
Работая с примером, в котором 3-миллиметровое маслосъемное кольцо обеспечивает радиальное натяжение 10 фунтов силы, аналогичное радиальное натяжение может быть создано с помощью большего 3/16-дюймового кольца путем комбинирования специального расширителя и маслосъемных колец.Спид сказал, что, возможно, половина бизнеса Total Seal занимается производством нестандартных колец, которые не обязательно указаны в каталоге Total Seal.
Speed предлагает, что только в пределах диаметра отверстия 4,030 дюйма для маслосъемного кольца 3/16 дюйма Total Seal предлагает несколько разной радиальной ширины маслосъемных колец, которые можно комбинировать с расширителем заданной длины для создания требуемого общего маслосъемного кольца. напряжение спец. В качестве примера Спид говорит, что Total Seal может создать пакет маслосъемных колец на 10 фунтов (или, так же легко, на 16 фунтов) для поршня маслосъемного кольца 3/16 дюйма, который уменьшит трение и при этом будет контролировать масло в уличном двигателе.
Расширитель масляного кольца действует как пружина. При установке в канавку масляного кольца направляющие прижимают расширитель, и это действие оказывает давление на стенку цилиндра, создавая заданное натяжение, которое используется для соскабливания масла со стенки цилиндра. Важная часть — следить за тем, чтобы концы расширителя не перекрывались при установке колец.
Но это еще не все. Для достижения успеха масляное кольцо «низкого натяжения» следует комбинировать со вторым кольцом типа Napier.Кольцо Napier представляет собой кольцо с коническим скребком, которое включает в себя крючок или углубленную область за сужающейся нижней поверхностью кольца, которая увеличивает способность кольца удалять масло со стенок цилиндра. Компания Speed подчеркнула, что комбинация второго кольца Napier со специальным масляным кольцом 3/16 дюйма улучшит контроль масла, а также даст возможность уменьшить трение, что приведет к увеличению мощности по сравнению со «стандартным» масляным кольцом растяжения того же размера.
.
Speed далее упомянул, что предполагаемое использование двигателя является важным фактором при создании пакета маслосъемных колец.Двигатель дрэг-рейсинга, который не создает высокую температуру масла, может выиграть от использования другого пакета маслосъемных колец по сравнению с двигателем, который участвует в гонках по автокроссу, где температура масла может подниматься выше 250 градусов по Фаренгейту. Таким образом, комбинации масляных колец должны включать вязкость масла как часть уравнения масляного кольца.
В малоблочном двигателе Chevy Mule 383ci компанииShavers используется очень тонкий, но с газовыми портами 0,7 мм / 0,7 мм кольцевой пакет Napier / 2 мм с низким натяжением, который очень маленький, но прочный. Он обеспечивает отличный контроль масла и минимальный прорыв.Спид также упомянул, что во время испытания масла пакет нижних натяжных колец уменьшал трение, что не только увеличивало мощность, но и понижало температуру масла.
Двигатель, предназначенный только для дрэг-рейсинга, мог бы обойтись с более низкой вязкостью масла, например, 0w20, в то время как двигателю для автокросса или шоссейных гонок может потребоваться масло с немного более высокой вязкостью, например 10w30 или 10w40.
Если в рассматриваемом двигателе будет использоваться масло 20w50 с высокой вязкостью, тогда потребуется масляное кольцо с более высоким натяжением, чтобы более эффективно соскребать более густое масло со стенок цилиндра.
Типичная реакция на все это состоит в том, что уменьшенная нагрузка, оказываемая масляным кольцом, приведет только к плохому контролю масла и увеличению расхода масла. Но это не учитывает тот факт, что исследования GM решили использовать пакет маслосъемных колец 3,0 мм в двигателе LS 6,2 л, который не имеет проблем с контролем масла. Одна из причин такой производительности заключается в том, что этот меньший пакет колец и меньшее натяжение позволяют масляному кольцу более точно следовать деформациям в отверстии, что означает, что больше масла удаляется со стенки цилиндра как маслом, так и вторыми кольцами.
Пакеты с тонкими кольцами больше не являются экзотикой для поршней. Mahle предлагает многие из своих поршней с гораздо более тонкими кольцевыми пакетами, например пакет 1 мм / 1 мм / 2 мм для двигателей Chevy с малым блоком. Это поршень Mahle LS с внутренним диаметром 4,125 дюйма.
Еще одним примером того, как могут работать специальные масляные кольца, является малоблочный двигатель Chevy 383ci, используемый в качестве двигателя мула Shaver Specialties Racing Engines, который выдержал тысячи динамометрических прогонов.В настоящее время он оснащен комплектом из верхней части Total Seal 0,7 мм, секунды Napier 0,7 мм и пакета маслосъемных колец 8 фунтов-силы 2 мм. Мы лично были свидетелями того, как один из этих поршней сам по себе соскользнул вниз по каналу (просто под действием силы тяжести) из-за уменьшенного радиального натяжения, создаваемого кольцевым пакетом.
Хотя это звучит так, будто двигатель должен быть проблемным, когда дело доходит до контроля масла, оператор динамометрического стенда Шейверса «Dyno Don» МакАскилл сообщает, что у двигателя нет проблем с контролем масла, камеры остаются очень сухими, а прорыв воздуха довольно низкий.
.Кроме того, в этом двигателе не применяются какие-либо специальные меры по борьбе с ветром. Другими словами, масляный поддон лишен экранов, поддонов или других устройств управления.
(Слева) Если требуется опорная направляющая для масла, поскольку канавка для маслосъемного кольца входит в отверстие под палец, всегда кладите опорную направляющую так, чтобы небольшая выемка была направлена вниз. Выемка контактирует с поршнем и предотвращает перемещение опорной шины. (Справа) При установке масляного кольца сначала обязательно установите расширитель и убедитесь, что концы расширителя не перекрываются.Затем аккуратно установите верхнюю масляную направляющую, а затем нижнюю.
Что касается практического применения всех этих приобретенных знаний в уличных двигателях, давайте остановимся на типичном кольцевом двигателе размером 1/16, 1/16, 3/16 дюйма. Было бы целесообразно использовать пакет маслосъемных колец с более низким натяжением с индивидуальным расширителем, вложенным с более тонкими маслосъемными кольцами радиальной ширины в сочетании со вторым кольцом Напьера.
Это значительно снизило бы трение при минимальном расходе масла.
Для высокопроизводительных двигателей соревнований, таких как NHRA Pro Stock или NASCAR, Total Seal также имеет цельное маслосъемное кольцо, которое также является чрезвычайно гибким.
Вооружившись этой новой информацией, вы, возможно, захотите рассмотреть преимущества создания вашего следующего двигателя, уделив больше внимания низкому масленому кольцу. Это могло бы окупиться меньшим трением и чуть большей мощностью.
Техническое обслуживание и надежность: уровни масла и проблемы с масляными кольцами
Автор : Хайнц П. Блох, П.Е.
Следует уделять внимание уровням масла в корпусах подшипников насоса, которые необходимо поддерживать и поддерживать.При относительно низких комбинациях скорости вала и диаметра вала уровень масла регулируется так, чтобы достичь центра шариков (или роликов), расположенных в положении подшипника на 6 часов. Однако при более высокой скорости вала и его диаметре нецелесообразно позволять маслу достигать центра шарика подшипника.
Разделительная линия часто проводится при значении DN 6000. В выражении DN D = диаметр вала в дюймах, а N — частота вращения вала. Если позволить телам качения продвигаться через масло с высокой скоростью, это приведет к возникновению слишком большого количества тепла от трения.Поэтому, если DN превышает 6000, производитель насоса проектирует корпуса подшипников для уровней масла значительно ниже самой нижней точки подшипников и использует различные средства для подъема небольшого количества масла в подшипники.
Наиболее распространенным способом подачи масла из поддона в подшипники является использование маслосъемных колец (см. Рисунок 1 выше). Масляные кольца, если они не были тщательно спроектированы, изготовлены и установлены, являются опасным предметом. Обратите внимание на новое масляное кольцо слева на Рисунке 1 и обратите внимание на красивые фаски.Эти фаски полностью изношены на масляном кольце, показанном справа на Рисунке 1. Они изношены по одной или нескольким из следующих причин:
- Система вала не была полностью горизонтальной, что позволяло масляному кольцу спускаться вниз и истирать. Затем латунные осколки загрязняют масло и разрушают подшипник .
- Масляное кольцо не подвергалось последовательной термообработке (снятию напряжения) и чистовой обработке. Становится овальной, поскальзывается, подпрыгивает, нагревается, сбои в работе
- Масло было слишком густым (маслосъемные кольца рассчитаны на ISO VG 32) или уровень масла был слишком высоким, и маслосъемное кольцо замедлилось и, возможно, даже застряло
Затем латунные осколки загрязняют масло и разрушают подшипникЕсли два или три из этих отклонений совпадают, масляное кольцо не будет работать должным образом, и снизится срок службы подшипника.Если итоговый срок службы подшипников составляет 2 года, но ваши конкуренты делают все правильно, а их срок службы подшипников составляет 6 лет, то у вас будет в три раза больше отказов и ваш бюджет на техническое обслуживание будет больше, чем обычно.
Проблема с маслосъемными кольцами и лубрикаторами постоянного уровня
Проблемы с масляными кольцами обнаружены во многих научных работах (Baudry and Tichvinsky, 1937; также ссылки с 1 по 3. На своем веб-сайте в сентябре 2012 года агентство OSHA предупредило читателей о катастрофических отказах, вызванных масляными кольцами (www. .dosh.gov.my). Все эти источники наблюдали проблемы с масляными кольцами, хотя отраслевой источник высказал мнение (в 2011 году), что «смазка колец является общепринятой практикой, и потребовалось бы согласие пользователя, чтобы ее осудить». Конечно, история показывает нам, что инновации редко основываются на консенсусе. Если бы это было так, братья Райт работали бы над повторным ремонтом насосов и велосипедов вместо разработки летательного аппарата с двигателем. Мы говорим вам об этом, потому что производители насосов будут оспаривать это по разным причинам и хотят, чтобы вы думали, что полевые измерения и фактические наблюдения — всего лишь сказки.То, что все работало на заводском испытательном стенде в течение трех дней, не означает, что все работает на заводе через два года. Ничто не убедит тех, кто принимает, не задавая вопросов, десятки повторных отказов центробежных насосов на своих заводах.
Имеется множество иллюстраций вышедших из строя маслосъемных колец. Исследования, наблюдения и измерения показали, что эксплуатационная надежность маслосъемных колец технологических насосов не соответствует стремлению промышленности к повышению надежности и доступности.Работа, описанная Уилкоком и Бузером в 1957 году, рекомендует концентричность масляного кольца в пределах 0,002 дюйма (0,05 мм). Однако в 2009 году автор произвел заводские измерения на сайте пользователя насоса в Техасе. Масляные кольца, измеренные в 2009 году, в 30 раз превысили допустимые отклонения овальности 0,002 дюйма (0,05 мм). Это факты.
Опыт показывает, что маслосъемные кольца редко являются наиболее надежным или наименее опасным средством нанесения смазки. Чтобы переформулировать: они имеют тенденцию пропускать и даже истирать (Рисунок 1), если система вала не является действительно горизонтальной, если только погружение кольца в смазку не является правильным, и если эксцентриситет кольца, чистота поверхности и вязкость масла находятся в пределах допуска.
Взятые вместе, эти параметры обычно не находятся в узких пределах на реальных действующих предприятиях.
Покупатели, ориентированные на надежность, часто указывают и выбирают насосы с дисковыми дисками. Хотя иногда они используются в низкоскоростном оборудовании просто для предотвращения температурного расслоения масла, отражатели большего диаметра могут служить в качестве эффективных распределителей масла (без давления) на умеренных скоростях. Разумеется, необходимо выбирать правильный диаметр отражателя, и всегда следует отдавать предпочтение прочным стальным дискам, а не пластмассам с нестабильными размерами.Недостаточное нанесение смазки приводит к тому, что диаметр слишком мал для погружения в смазку; и наоборот, высокие рабочие температуры могут быть вызваны слишком большим диаметром диска или его общей геометрией.
В конце 1990-х гг. гибкие диски отражателя использовались для обеспечения возможности вставки в некоторые конструкции с «уменьшенной стоимостью», то есть конфигурации, в которых диаметр отверстия корпуса подшипника меньше диаметра диска отражателя.
Но для того, чтобы использовать предпочтительные стальные дисковые отражатели, подшипники должны устанавливаться в картриджах.Используя конструкцию картриджа, эффективное отверстие корпуса подшипника (т.е. диаметр картриджа) делается достаточно большим для прохождения стального отражательного диска соответствующего диаметра. Мы знаем о многих попытках обойти использование маслосъемных колец; роликовые штифты, вставленные поперечно в валы насосов (Bloch and Budris, 2010, Ref. 1, pp. 251), и гибкие (пластиковые) отжимные диски дали смешанные результаты и, в лучшем случае, незначительное улучшение. Дешевые диски, насаживаемые на вал, становились источником отказов и были запрещены API-610 около 10 лет назад.Дешевый пластик и дисковые конфигурации, выбранные без применения здравой инженерной практики, также не были достаточно надежными. В общем, мы никогда не должны упускать из виду устав и миссию профессионалов в области надежности. Мы считаем, что их цели должны заключаться в том, чтобы работать в гармонии с фундаментальной наукой и достигать высокой надежности и доступности насосов.
Мы оцениваем дополнительные затраты (включая материалы, рабочую силу, производственную обработку с ЧПУ) технологического насоса среднего размера (30 л.с.) с установленными в картридж подшипниками в 300 долларов.Было показано, что стоимость даже одного предотвращенного отказа превышает 10 000 долларов, и, таким образом, соотношение выгод и затрат превысит 33: 1.
Недостатки маслосъемных колец были известны в 1970-х годах, когда известный в то время производитель насосов заявлял о своих преимуществах по сравнению с конкурирующими продуктами. В литературе этого производителя указывалось на «антифрикционный маслоотражатель [т. Е. Отражающий диск], обеспечивающий положительную смазку для устранения проблем, связанных с масляными кольцами» (рис. 2, ссылка 1; Bloch-Budris, 2011).
Рис. 2: Благодаря этой рекламе 1970-х годов мы знаем о «антифрикционных маслоотражателях (т. Е. Дисках), обеспечивающих положительную смазку и устраняющих проблемы, связанные с масляными кольцами».
Многие насосы европейского производства включают в себя дисковые отражатели («маслоотражатели»), как и по крайней мере один производитель в США.
Черный мазут можно легко проследить по одному из двух источников. Простой анализ укажет либо на перегретое масло (например, нагар), либо на осколки эластомерного «динамического» материала уплотнительного кольца от компонентов, которые работают слишком близко к канавкам уплотнительного кольца с острыми краями.
Рис. 2: Благодаря этой рекламе 1970-х годов мы знаем о «антифрикционных маслобойках [i.е., дисковые кольца], обеспечивая надежную смазку и устраняя проблемы, связанные с масляными кольцами ». Многие насосы европейского производства включают в себя дисковые отражатели («маслоотражатели»), как и по крайней мере один производитель в США.
Рис. 3. Лубрикатор постоянного уровня с несимметричным давлением (Источник: Trico Mfg. Corp.)
Лубрикаторы постоянного уровня . Более широко известны потенциальные риски неисправности лубрикаторов постоянного уровня. Широко используется ряд марок, моделей и брендов, и их однонаправленность описана по крайней мере в литературе одного производителя.(Trico Mfg. Co, 2008, ссылки с 1 по 3).
Автор и другие заметили, что уплотнение (где прозрачные бутылки встречаются с основанием из литого под давлением металла) со временем приводит к образованию трещин от напряжения (трещин). Дождевая вода может попасть в масло за счет капиллярного действия. Соответственно, лубрикаторы постоянного уровня баллонного типа являются предметом профилактического обслуживания и должны быть заменены через 4 или 5 лет эксплуатации.
Обратите также внимание на то, что на Рисунке 3 уровень масла в корпусе подшипника больше не достигает тел качения.В этом лубрикаторе постоянного уровня отсутствует баланс давления. Любое повышение давления в пространстве над жидким маслом приведет к снижению уровня масла. Некоторое время будет перегреваться верхний слой масла; образуется углерод и в стеклянной колбе появляется черное масло. Повышение температуры в замкнутом пространстве вызывает дальнейшее повышение давления, а уровень масла снижается еще больше. При этом масло больше не достигает тел качения, и возможен быстрый выход из строя подшипников.
Лубрикатор на Рисунке 4 сконфигурирован для уравновешивающей линии, которая гарантирует, что уровни масла в литой под давлением опоре лубрикатора (или на краю наклонной трубки, показанной на этом рисунке) и в корпусе подшипника насоса всегда подвергаются воздействию такое же давление (Trico Mfg.Co, 2008; Ref. 3). Могут существовать малоразмерные балансовые линии; Предпочтение отдается либо жесткой трубе большого диаметра, либо гидравлической балансировочной линии из нержавеющей стали подходящего размера. Если невозможно избежать лубрикаторов постоянного уровня, рекомендуется использовать модель или устройство с уравновешиванием давления (Рисунок 10).
Рис. 3. Лубрикатор постоянного уровня с несимметричным давлением (Источник: Trico Mfg. Corp.)
Опять же, выход из строя подшипников неизбежен, если лубрикатор постоянного уровня не может поддерживать желаемый уровень масла.Неправильная установка уровня может быть вызвана рядом факторов. Из рисунка 3 выше видно, что даже небольшое увеличение внутреннего давления в корпусе подшипника может повысить риск отказа. Предположим, что происходит тепловыделение и из-за добавления защитных уплотнений подшипников воздух больше не выходит. и , отсутствует баланс давления внутри корпуса. Возможно, были забыты причины, по которым Уортингтон включил отверстия для баланса внутри корпуса.Результатом вполне может быть то, что внутреннее давление в корпусе повышается или становится неравномерным. Поскольку внутреннее давление внутри корпуса повышается очень незначительно, оно превысит давление окружающей среды, которому подвергается уровень масла на барашковой гайке или наклонной трубке в части держателя груши лубрикатора постоянного уровня. Согласно самым основным законам физики, повышение давления в корпусе подшипника приводит к понижению уровня масла в нижней части заплечика внутреннего кольца подшипника (рис. 3 и 4). Смазка больше не будет достигать тел качения подшипника; масло станет черным, и подшипник выйдет из строя быстро и как бы случайно.
Рис.4: Лубрикатор постоянного уровня со сбалансированным давлением. Убедитесь, что большой диаметр. Линия баланса установлена. (Источник: Trico Mfg. Co, Pewaukee, WI)
Для переоборудования: при DN> 6000 и для удовлетворения минимальных требований в заводской среде, ориентированной на надежность, диск отражателя из нержавеющей стали, прикрепленный к валу, часто будет работать хорошо. Такой диск будет гораздо менее подвержен непредвиденным сбоям в работе, чем многие другие популярные в настоящее время методы. Помните, что традиционные масляные кольца истираются и замедляются при контакте с внутренней поверхностью корпуса.Масляные кольца чувствительны к горизонтальности, вязкости масла, погружению в масло, соосности колец и среднеквадратичной шероховатости поверхности.
При переходе на фингер-диски можно принять выводы старого производителя, реклама которого проиллюстрирована на Рисунке 2. Выводы этого старого производителя были подтверждены фактами. Тем не менее, необходимо убедиться, что отражающие диски используются в пределах своей допустимой окружной скорости, чтобы контактировать с маслом и бросать его в корпус подшипника. Отжимной диск O.D. должен превышать внешний диаметр упорного подшипника, и это требование к размерам настоятельно способствует размещению внешнего (упорного) подшипника (ов) в отдельном патроне. Использование такого картриджа увеличит стоимость насоса, как и стоимость хорошо сконструированного отражательного диска. Однако в большинстве случаев дополнительные затраты будут значительно меньше, чем стоимость ремонта насоса только один раз.
См. Другие статьи Хайнца Блоха.
Список литературы
- Блох, Хайнц П.и Аллан Будрис; «Руководство пользователя насоса: продление срока службы», 4-е издание, (2014 г.), Fairmont Publishing, Lilburn, GA, ISBN 0-88173-720-8
- Bloch, Heinz P .; «Мудрость по насосам: решение проблем для операторов и специалистов»; (2011), Wiley & Sons, Хобокен, Нью-Джерси; ISBN 9-781118-04123-9
- Bloch, Heinz P .; «Petrochemical Machinery Insights» (2016) Elsevier Publishing, Оксфорд, Великобритания, и Кембридж, Массачусетс, ISBN 978-0-12-809272-9
Почему не следует устанавливать насосные агрегаты в состоянии «как при поставке»
Маслосъемное кольцо — High Power Media
Если верхнее компрессионное кольцо выполняет наиболее сложную задачу в двигателе, то на другом конце пакета поршневых колец регулировочное кольцо для масла не намного проще.При движении со средней скоростью, приближающейся к 4000 футов в секунду или около того, компонент должен удалить излишки масла из отверстия цилиндра при движении вниз и обеспечить достаточное количество проходов для смазки верхних колец. Затем излишки масла проталкиваются через кольцо и стекают обратно в картер через ряд прорезей или отверстий в поршне.
В отличие от компрессионного кольца / колец, указанных выше, давление газа сгорания мало или отсутствует, чтобы проникнуть в пустоту за кольцом и прижать его к стенке цилиндра, поэтому для этих колец приходится использовать совершенно другой метод поддержания какого-либо вида тюлень.Цельное масляное кольцо, например, с двумя параллельными друг другу внешними площадками, полностью зависит от внутреннего напряжения самого кольца. Эти кольца могут иметь скошенные кромки либо на внешних краях площадок — для увеличения контактного давления, либо скошенные кромки на той части площадки, которая обращена к камере сгорания, что также будет способствовать расходу масла за счет улучшенного соскабливания масла из отверстия. Благодаря прорезям, позволяющим маслу течь обратно через поршень, независимо от конструкции детали, они имеют несколько квадратную форму, и их трудно искривлять и согласовывать с формой канала ствола, который часто бывает далеко не круглым во время срабатывания цилиндра.Кольца этой конструкции очень редко используются сегодня, поскольку их по большей части вытесняют конструкции из двух и трех частей.
В некотором смысле похож на цельное кольцо, двухкомпонентная версия оказывает давление на отверстие цилиндра с помощью винтовой пружины при сжатии. Цилиндрическая и часто изготавливаемая из термообработанной пружинной стали, эта спираль располагается в полукруглой канавке или V-образной форме на задней части кольца и действует равномерно по всей окружности. Это не только помогает точно установить пружину, но и уменьшает ее поперечное сечение, позволяя ей скручиваться и больше соответствовать форме отверстия.Когда-то просверленные отверстия были популярны, но теперь просверленные отверстия взяли верх из-за их более однородной прочности и ровного контура. Эти кольца, изготовленные из азотированных сталей с высоким содержанием хрома, с различными фасками или более выраженными скошенными краями, чаще всего используются в дизельных двигателях.
В двигателях с высокими рабочими характеристиками, особенно с гильзами цилиндров с более тонкими стенками, популярным решением являются трехкомпонентные маслосъемные кольца. Состоящие из двух тонких стальных колец (направляющих), разделенных расширяющейся прокладкой, которая также прижимает их к стенке цилиндра, эти три системы колец спроектированы так, чтобы быть полностью гибкими и «обнимать» стенку цилиндра как можно ближе.Имея низкую инерцию вокруг своего поперечного сечения, эти отдельные элементы также могут скручиваться и изгибаться в ответ на динамическую форму отверстия, обеспечивая минимальную утечку масла в компрессионные кольца выше и в то же время помогая стабилизировать поршень в отверстии. Эту приспосабливаемость рельсов можно улучшить, увеличив тангенциальную нагрузку или уменьшив ее момент инерции. Однако это не всегда желательно, поскольку более высокие тангенциальные нагрузки увеличивают трение двигателя, а уменьшение сечения может, в свою очередь, вызвать другие проблемы с долговечностью.
В гоночных двигателях, где контроль масла не так важен, трение — враг. Таким образом, компромисс между контролем масла и трением неизбежно уступит место кольцам низкого натяжения и высокому расходу масла.
Некоторые вещи никогда не меняются.
Автор Джон Коксон.
Как работают поршневые кольца — блог NAPA Know How
Двигатель — это простое механическое устройство, на самом деле воздушный насос, который использует поршни и клапаны для втягивания и выталкивания воздуха.Поршни в блоке цилиндров должны быть запечатаны внутри каждого цилиндра, чтобы процесс был эффективным. Поскольку поршни совершают миллионы ходов на протяжении всего срока службы двигателя, уплотнения имеют решающее значение. Это делается с помощью ряда колец, которые охватывают верхнюю половину поршня, прижимая его к стенке цилиндра. Когда поршневые кольца изнашиваются, снижается КПД двигателя.
Как они работают
Поршневые кольца изготовлены из металла, стандартные двигатели используют чугунные кольца, а в высокопроизводительных двигателях могут использоваться кольца из ковкого чугуна с хромомолибденовой или хромированной поверхностью.Чугун хорош для капитального ремонта, но не более того.
Это кольца, которые вы найдете на большинстве поршней. Слева — верхнее кольцо, второе кольцо, масляные кольца, и этот конкретный набор имеет опорную планку, которая используется на поршнях, где поршневой палец находится в середине масляных колец.Кольца из ковкого чугуна экономичны и подходят для двигателей с высокими рабочими характеристиками. Если оставить их как есть (без дополнительной облицовки), они обычно имеют мощность около двух лошадиных сил на кубический дюйм, поэтому безнаддувный двигатель мощностью 600 л.с. и 350 кубических дюймов может безопасно работать с обычными кольцами из ковкого чугуна.При увеличении мощности или добавлении наддува или закиси азота кольца необходимо будет модернизировать.
Во многих поршневых кольцах с высокими рабочими характеристиками используется кольцо из ковкого чугуна и добавлена облицовка, например плазменный молибден, которая увеличивает твердость и защиту для увеличения числа оборотов в минуту и наддува. Многие драгстеры с топовым топливом используют пластичные кольца из плазменно-молибденового сплава для их долговечности, но они также меняются каждый раз, так что считайте это тем, чего оно стоит.
Современные двигатели имеют все более узкие поршневые кольца, отчасти из-за более совершенных производственных процессов и улучшенных материалов.Чем уже кольцо, тем они становятся более хрупкими. По этой причине конструкция с высокими характеристиками с использованием узких колец означает, что вам нужен самый прочный материал. Кольца на стальной основе на 20 процентов (или более) прочнее, чем кольца из ковкого чугуна, что делает их идеальным выбором для узких колец.
По мере того, как кольца становятся более узкими, необходимо увеличивать прочность. Кольца из ковкого чугуна очень прочные и щадящие. Обратите внимание на отметку «верх» на лицевой стороне кольца, это указывает на верхнюю часть кольца. Не устанавливайте их вверх ногами. Кроме слов может быть ямочка или точка.лошадиных сил — не единственное преимущество узкого стального кольца. Поскольку кольцо настолько узкое, оно снижает трение и в то же время может лучше прилегать к стенке цилиндра, поэтому двигатель более эффективен и лучше герметизирует. Это означает меньше утечек масла и меньше выбросов. Стальные кольца служат дольше, но для их приработки требуется больше времени. Стальные кольца могут быть из простой углеродистой стали или нержавеющей стали, однако кольца из нержавеющей стали нельзя использовать в стандартном цилиндре двигателя без азотирования из титана или хрома.
Покрытия колец, такие как плазменный молибден, титан, хром и керамика, являются хорошими вариантами для двигателей с высокими рабочими характеристиками.Эти покрытия часто используются для определенных конструкций двигателей, например, для грунтовых дорог (хром для защиты от грязи). Хромовое азотирование не отслаивается, как обычное хромирование.
Кольца из молибдена ломаются быстрее, чем хромированные, и обладают более высокой термостойкостью. Недостатком колец с молибденовым покрытием является то, что при детонации молибденовый материал может быть значительно поврежден. Кольца молибдена не годятся и для спиртового топлива.
Еще одна переменная — конструкция кольцевого профиля. В большинстве стандартных колец используется квадратная грань как для верхнего, так и для второго колец.Эта конструкция функциональна и герметизирует цилиндр, но есть альтернативы получше. Бочкообразные профили, расположенные по центру или со смещением, обеспечивают отличное уплотнение и долгий срок службы. Верхнее кольцо с квадратной гранью со временем изнашивается до естественной бочкообразной формы, наличие этой формы с самого начала обеспечивает более длительный срок службы кольца.
Этот бочкообразный профиль снижает износ колец, поскольку со временем все кольца естественным образом приобретают бочкообразную форму. Этот конкретный профиль показывает, как выполняется наполнение плазмой. Только внешний край покрыт плазменным молибденом для долговечности.Второе кольцо обычно имеет форму квадрата, конуса или ворса. Коническая грань — это всего лишь слегка скошенный край. Это сделано для лучшего очищения стенок цилиндров от масла. Основная задача второго кольца — контроль масла, на втором месте — герметизация камеры сгорания. Профиль Napier представляет собой кольцо с квадратной гранью с вырезанной на нижней стороне канавкой для крючка. Эта канавка отводит масло от стенки цилиндра, уменьшая трение и улучшая контроль масла. Кольца Напье восприимчивы к повреждению от сильного ускорения.Это связано с тем, что крючок истончает кольцо по краю.
Это кольцо в стиле нейпье, обратите внимание, как внешний край имеет форму крючка. Эта канавка отводит масло от стенок цилиндра, уменьшая трение и прорыв. Этот профиль является дизайном Napier. Зона поднутрения отводит масло от стены для уменьшения трения. Фотография предоставлена Federal-Mogul Этот бочкообразный профиль снижает износ колец, поскольку все кольца со временем приобретают бочкообразную форму. Этот конкретный профиль показывает хромированный слой.Только внешний край покрыт металлическим покрытием для прочности. Фото предоставлено Federal-Mogul. Верхнее кольцо предназначено для контроля 90 процентов дымовых газов, второе кольцо обрабатывает последние 10-20 процентов. Последний набор колец называется масляными кольцами, эти кольца соскребают большую часть масла со стенок цилиндра. Масляные кольца на самом деле представляют собой серию из трех частей: два тонких кольца из хромированной или азотированной стали с гофрированным расширительным кольцом в центре. И рабочие характеристики, и стандартные двигатели имеют одинаковую конструкцию, и не зря — она работает.Два тонких кольца герметизируют стенки цилиндра независимо, в отличие от одного масляного кольца. Гофрированный расширитель обеспечивает облегчение слива для быстрого удаления масла.
Кольца контроля масла состоят из трех отдельных частей, вместе они отлично справляются со своей задачей. Когда все три компонента контроля масла собраны вместе, они выглядят следующим образом. Верхнее и нижнее кольца царапают стенки цилиндра, в то время как расширительное кольцо удерживает их в движении. Фото предоставлено Federal-Mogul. При выходе из строя поршневых колецПоршневые кольца должны иметь дело с целым рядом проблем.Плохой газ (детонация и звон), грязный воздух и топливо, а также загрязненное масло сокращают срок службы поршневых колец. Обслуживание фильтров на вашем двигателе и регулярная замена масла имеют большое значение для срока службы колец. После износа колец станет очевидной их способность герметизировать газы сгорания.
Первый признак износа поршневых колец — прорыв. Обычно это видно через выхлопную трубу. Из выхлопной трубы выходит синий дым, что означает, что в двигателе горит масло. Вы можете заметить, что моторное масло заканчивается быстрее, чем раньше.Впервые дымление масла появляется при холодном пуске двигателя. По мере прогрева двигателя поршни и кольца расширяются, герметизируя стенки, уменьшая количество масла, проходящего мимо колец. В конце концов, кольца изнашиваются до такой степени, что происходит постоянный прорыв, и машина все время дымит. Это также может быть связано с изношенными уплотнениями клапана.
Еще одна проблема с картерными газами — это попадание продуктов сгорания в картер. Это означает, что топливо и побочные продукты сгорания в масле. Поскольку эти химические вещества проникают в масло, масло теряет вязкость и способность охлаждать и смазывать двигатель.Вы должны менять масло чаще, чтобы двигатель оставался чистым.
В конце концов износ становится настолько сильным, что происходит потеря мощности, слишком много газов сгорания попадает в картер и слишком много масла попадает в камеру сгорания. Это приводит к загрязнению свечей зажигания и плохо работающему двигателю.
Есть несколько очень хороших жидких химикатов для ремонта слегка изношенных колец двигателя. Эти продукты покрывают кольца толстой масляной пленкой, которая на время помогает им герметизировать стенки двигателя.Они не работают вечно и работают только с двигателями с легким и умеренным износом. Эффект изношенных колец на время замаскирован, но двигатель потребуется отремонтировать.
Ознакомьтесь со всеми деталями двигателя
Послепродажный рынок MAHLE в Северной Америке | Поршневые кольца
Поршневые кольца Clevite разработаны специально для применения и предварительно притирены для немедленной посадки.Фактически, каждое кольцо притирается так, чтобы быть «светонепроницаемым», что обеспечивает наилучшее уплотнение и посадку с наименьшим трением.
Clevite предлагает качественные наборы колец, разработанные в соответствии с высокими требованиями. Качество поршневых колец и допуски очень важны, поскольку они выполняют функцию уплотнения дымовых газов в камере сгорания, а также предотвращают попадание смазочного и охлаждающего масла в зону сгорания.
Запчасти для двигателей Clevite® для тяжелых условий эксплуатации — это эксклюзивные продукты, недоступные у производителей оригинального оборудования или других компаний послепродажного обслуживания.К ним относятся поршневые кольца Clevite Grey Armor ™ с покрытием PC380 и комплекты поршневых колец Clevite C3 ™, которые снижают расход масла и заделку колец.
Покрытие Grey Armor ™ было первоначально разработано для работы в суровых условиях двигателей с рециркуляцией отработавших газов, и в этих применениях оно обеспечивает значительно улучшенные характеристики износа по сравнению с наборами колец с использованием хрома или любого из доступных в настоящее время термических покрытий.
При использовании в двигателе без системы рециркуляции ОГ преимущества еще более очевидны.Испытания показывают, что износ гильзы и кольца снижается до 75% при использовании вместе с закаленной гильзой.
В конструкции кольца Clevite C3 ™ используется маслосъемное кольцо из азотированной стали. В процессе азотирования все поверхности кольца, включая поверхность канавки пружины, упрочняются, что значительно повышает его сопротивление заделыванию пружины расширителя из спиральной проволоки. Маслосъемные кольца дизельного двигателя очень подвержены заклиниванию пружины, что приводит к потере контроля масла и может привести к отказу двигателя. Азотированная поверхность превосходит ДАЖЕ хром по сопротивлению пружине.Это приводит к продлению срока службы всего блока колец. Еще одно преимущество стали — простота монтажа. Чугунные кольца с уменьшенным поперечным сечением становятся очень хрупкими и склонными к поломке. Хотя эти кольца следует устанавливать с той же осторожностью, что и чугунные кольца, маловероятно, что эти масляные кольца сломаются во время установки или в течение срока службы двигателя.
Мы устранили хром за счет азотирования. Хром, используемый в большинстве коммерческих процессов нанесения покрытий, менее безопасен для окружающей среды.Поскольку азотированная конструкция исключает использование хрома экономически эффективным способом, как производственный процесс, так и характеристики выбросов колец являются более безопасными для окружающей среды. Конкуренты по-прежнему используют хром на своих кольцах в этом приложении.
При ближайшем рассмотрении вы можете заметить, что сливных отверстий меньше и меньше, чем вы обычно найдете на кольцах этого типа. Наши тесты показали, что это улучшение по сравнению с оригинальной конструкцией. Меньшее количество сливных отверстий на задней стенке позволяет получить более плоские стороны и меньший прогиб рельсов.Эти характеристики означают меньший расход масла, сохраняя при этом адекватную обратную способность. Процесс азотирования приводит к лучшему контролю размеров на критических контактных поверхностях, обеспечивая более предсказуемое давление агрегата, что, в свою очередь, улучшает контроль масла.
Хотя это конкретное кольцо несколько тяжелее по конструкции, чем большинство стальных маслосъемных колец, оно следует замыслам конструкции, что стальные маслосъемные кольца обычно имеют меньшее поперечное сечение корпуса маслосъемного кольца. Это меньшее поперечное сечение также улучшает контроль масла.
Для использования на паспортных табличках других производителей мы предлагаем детали двигателей для тяжелых условий эксплуатации оригинального качества оригинального бренда MAHLE.
Как на самом деле работают поршневые кольца двигателя
Как на самом деле работают поршневые кольца двигателя — причины их выхода из строя В повседневных транспортных средствах поршневые кольца двигателя выполняют самую важную работу по герметизации камеры сгорания. Итак, одним из самых известных материалов, используемых при производстве поршневых колец двигателя, является чугун. Это потому, что он содержит графит, который сам действует как смазка, между кольцами и цилиндром.Поршневые кольца некоторых двигателей даже имеют сплавы и покрытия для повышения функциональности для конкретных применений.
Большинство поршневых колец двигателей, используемых в настоящее время, включают три различных типа колец: компрессионное кольцо, грязесъемное кольцо и маслосъемное кольцо.Как на самом деле работают поршневые кольца двигателя — что вызывает их выход из строя
Срок службы поршневых колец двигателя полностью зависит от:
- Кольцо поршневое типа
- Размер двигателя
- А условия эксплуатации
Основная функция заключается в герметизации любых утечек внутри камеры сгорания во время процесса сгорания.Сжатые газы проходят через зазор; между стенкой цилиндра и поршнем и в канавку поршневого кольца.
Компрессионное кольцоВ процессе сгорания действует сила газов высокого давления; прижимает поршневое кольцо к стенке цилиндра. Это давление, толкающее поршневое кольцо, пропорционально давлению газов сгорания.
The Second Grove Holds, Стеклоочистительное кольцо (иногда называемое скребковым кольцом)Они имеют коническую поверхность и служат для дополнительной герметизации камеры сгорания.Как следует из названия, они помогают очистить стенку цилиндра; от любого излишка масла и примесей. Итак, если газы могли проходить через компрессионное кольцо; эти газы будут заблокированы стеклоочистителем.
Трюмы Третьей рощи, Масляные кольцаОсновная функция масляного кольца — соскребать излишки масла со стенок цилиндра. В результате большая часть протертого масла попадает в картер, обратно в масляный поддон.
Масляные кольцаЭти масляные кольца поставляются с пружиной, установленной сзади, чтобы обеспечить дополнительный толчок для очистки цилиндра.
У колец есть четыре основных задания: Уплотнение сжатия двигателяПоршневые кольца поддерживают сжатие между поршнем и стенкой цилиндра. Поршневые кольца уплотняют цилиндр; так что газы сгорания не просачиваются между поршнем и цилиндром. При утечке продуктов сгорания двигатель не может выдавать достаточную мощность, что увеличивает расход топлива.
Контроль пленки смазочного маслаПоршневые кольца обычно образуют необходимую масляную пленку для предотвращения истирания.Но этого достаточно, чтобы они двигались плавно, с небольшим трением между металлом и металлом. Наконец, поршневые кольца автоматически регулируют количество масла, необходимое для правильной работы.
Надлежащая теплопередачаСледовательно, поршневые кольца передают тепло от днища поршня к цилиндру.
Правильная передача теплаИтак, если тепло будет накапливаться внутри поршня, двигатель может выйти из строя. По этой причине необходимо высвободить накопление тепла.
Опора поршняПоршневые кольца предотвращают удар поршня о стенку цилиндра.Если поршень касается стенок цилиндра, возможно задиры поршня. Поршневые кольца поддерживают поршень во время движения, обеспечивая плавное движение вверх и вниз.
Обрыв кольцаКамера сгорания оказывает огромное давление на поршневые кольца. Если давление сгорания выше обычного, это может повлиять на работу кольца.
Превышение расхода масла Поршневые кольцаЭто может быть из-за детонации и звона. В результате негерметичный инжектор или смешивание топлива с грязным воздухом.
Загрязненное топливо или неправильный сорт моторного масла также влияет на работу колец.
Качество моторного масла, плохой процесс сгорания, неправильное распределение топлива, изношенные цилиндры; являются нормальной причиной износа поршневых колец. Залипание колец из-за нагара или шлама, а также поломка или трещина на кольце из-за износа.
Кольца с узкой канавкойЧем уже кольцо, тем более хрупким оно становится. По мере того, как поршневые кольца становятся более узкими, необходимо увеличивать прочность.По этой причине наращивание производительности с использованием узких колец означает; что вам нужен самый прочный материал. Кольца на стальной основе на 20 процентов прочнее, чем кольца из ковкого чугуна; что делает их идеальным выбором для узких колец. Кольца из ковкого чугуна очень прочные и щадящие.
Мощность — не единственное преимущество узкого стального кольца. Поскольку кольцо настолько узкое, оно снижает трение и лучше прилегает к стенке цилиндра.Поршневые кольца двигателя с узкой канавкой
Таким образом, двигатель более эффективен и лучше герметизирует.Это означает меньше утечек масла и меньше выбросов. Стальные кольца служат дольше, но они дольше ломаются.
ЗаключениеИтак, поршневые кольца должны решать целый ряд проблем. Плохой газ (детонация и звон), грязный воздух и топливо, а также загрязненное масло; все сокращают срок службы поршневых колец. Обслуживание фильтров на вашем двигателе и регулярная замена масла; имеют большое значение в том, как долго прослужат кольца. Наконец, как только кольца изнашиваются, становится очевидной их способность герметизировать дымовые газы.
Спасибо!
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 импортных, так и в отечественных аспектах характеристик двигателей. Так что он не новичок в мощных и мощных силовых установках. Таким образом, он собрал это видео о процессе правильной установки зазоров поршневых колец с некоторыми ключевыми советами и приемами, которые помогут сделать этот процесс более плавным.
Дважды отмерь, один раз отрежь
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 маслом, чтобы кольцо легко вошло, 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 торсионную пластину при настройке торцевого зазора, чтобы получить более точные размеры отверстия 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 будет иметь слишком большой размер, а не 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 опасаются прорывов, 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 масляного кольца рельса вы просто хотите убедиться, что есть зазор не менее 0,015 дюйма», — говорит Мигер. «Если вы обнаружите, что вам нужно подпилить масляную рейку, у вас может быть неправильное кольцо в коробке, потому что вам очень редко нужно подпиливать правильную масляную рейку».
Вы всегда можете снять больше, но не можете добавить назад
Все измерения в мире ничего не значат, если вы не можете должным образом изменить эти измерения.Хотя кольцевое опиливание может показаться простым, существует множество мелких нюансов, которые имеют решающее значение для высокопроизводительного двигателя.
Одна из первых вещей, на которую указывает Мигер, — это то, чему, не говоря ни слова, вы можете научиться, 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 из разных материалов, если вы попадаете в ритим 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 современных поршневых колец нужно 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 хотеть двигаться и трепетать, что увеличивает вероятность того, что оно сломается », — 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 фрезу, чтобы не заделать 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 немного с одной стороны, а потом немного с другой ».
Наконец, Мигер добавляет: «Как только вы достигли целевого зазора, вам нужно удалить заусенцы с кольца.