Что называют замком поршневого кольца
Перейти к содержимому

Что называют замком поршневого кольца

  • автор:

Что называют замком поршневого кольца

Поршневые кольца двигателя

Поршневые кольца, надеваемые на поршень, создают плотное, подвижное соединение между ним и цилиндром. Поршневые кольца бывают компрессионные и маслосъемные.

Компрессионные кольца обеспечивают необходимую компрессию (сжатие) вследствие уменьшения прорыва газов из камеры сгорания в картер и отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра.

Ма.слосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания. Кольца изготовляют из специального легированного чугуна или стали.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
  • Охлаждающие жидкости двигателя автомобиля и требования к ним
  • Масла для дизельных двигателем
  • Кабина и ее оборудование автомобиля
  • Техническое обслуживания тормозной системы
  • Многоконтурный пневматический тормозной привод
  • Одноконтурный пневматический тормозной привод
  • Вспомогательная тормозная система
  • Стояночная тормозная система
  • Рабочая тормозная система

Разрез кольца называется замком. Он может быть прямой, косой, ступенчатый или специальной формы (у колец двухтактных двигателей). Наибольшее распространение получили кольца с прямым замком, как наиболее простым и дешевым в изготовлении.

В свободном состоянии диаметр поршневого кольца больше внутреннего диаметра цилиндра. Поэтому кольцо, поставленное в канавку поршня и введенное в сжатом состоянии в цилиндр, разжимаясь, плотно прилегает к внутренней поверхности цилиндра.

Рис. 1. Поршневые кольца:
а — общий вид колец; б — типы замков поршневых колец; 1 — компрессионное кольцо; 2 — маслосъемное кольцо; 3 — замок; 4 — прямой замок; 5 — косой замок; 6 — ступенчатый замок; 7 — замок специальной формы с фиксирующим штифтом

Зазор в замке кольца позволяет ему расширяться при нагревании. Во время работы двигателя верхнее кольцо расширяется больше, чем нижнее, поэтому и зазор в замке верхнего кольца несколько увеличен. Для уменьшения прорыва газов кольца должны иметь минимальные зазоры в канавках поршня по высоте (торцовые зазоры). Плотное прилегание кольца к стенкам цилиндра создается вследствие неодинакового радиального давления на поверхность кольца, достигающего наибольшей величины у замка.

На рис. 2 приведены различные поперечные сечения компрессионных колец. Кольцо с конической наружной поверхностью соприкасается с цилиндром не всей боковой поверхностью, а лишь небольшой кромкой, и оказывает на стенки цилиндра большее давление, чем кольцо прямоугольного сечения. Такое кольцо скорее прирабатывается по всей поверхности цилиндра и лучше уплотняет соединение поршень — цилиндр. По мере износа кольца полоса контакта с цилиндром постепенно увеличивается. Характерной особенностью колец с фаской или выточкой является то обстоятельство, что надетые на поршень и введенные в цилиндр они скручиваются к центру. Скручивающиеся кольца прилегают к зеркалу цилиндра острой кромкой и работают так же, как и конические, но они обеспечи вают большую герметичность подвижного соединения вследствие луч шего контакта с торцовыми поверхностями поршневой канавки.

Поршневые кольца с фасками и выточками (двигатели ГАЗ -5ЭА и ЗИЛ -130) ставят на поршни так, чтобы фаски или выточки были направлены вверх, в сторону головки цилиндров. Неправильная установка компрессионных колец приводит к перерасходу масла и к значительному образованию нагара.

Первое компрессионное кольцо работает в условиях высокой температуры, больших давлений и изнашивается быстрее других колец. Для повышения износостойкости первого компрессионного кольца его наружную цилиндрическую поверхность подвергают пористому хромированию. Собирающееся в порах хрома масло улучшает условия работы кольца. При хромировании верхнего кольца увеличивается срок службы других поршневых колец.

Остальные кольца покрывают слоем олова для лучшей приработки их к цилиндрам. У двигателя ЗИЛ -130 хромированы два верхних компрессионных кольца.

Первое компрессионное кольцо поршня двигателя ЗИЛ -130 установлено в чугунное кольцо, залитое в поршне. При такой конструкции улучшается работа компрессионного кольца, уменьшается износ канавки кольца, а также прорыв газов в картер двигателя и масла в камеру сгорания.

Масло в камеру сгорания может проникать из-за разности давлений в картере и цилиндре при такте впуска и вследствие насосного действия поршневых колец.

При движении поршня вниз кольца прижимаются к верхним кромкам канавок, и масло заполняет зазор между нижними торцами колец и канавками. Когда поршень движется вверх, то кольца прижимаются к нижним кромкам канавок, и масло выдавливается вверх. Таким образом, поршень при работе двигателя, как насос, перекачивает масло из картера в камеру сгорания.

Рис. 2. Поперечные сечения компрессионных поршневых колец и положение колец в рабочем состоянии:
а — кольцо прямоугольного сечения; б — кольцо с конической наружной поверхностью; в — кольцо с фаской на внутренней стороне; г — кольцо с выточкой на внутренней стороне

Рис. 3. Схемы работы поршневых колец:
а — компрессионных; б — маслосъемных: 1 — компрессионное кольцо; г — цилиндр; 3 — поршень; 4 — прорези в кольце; 5 — маслосъемное кольцо; 6 — отверстие в поршне; 7 — отверстия в канавке масло-съемного кольца. Сплошными- стрелками указано направление движения поршня

Излишки масла снимаются со стенок цилиндра маслосъемными кольцами, которые устанавливаются на поршне ниже компрессионных колец. Число маслосъемных колец обычно не превышает двух. Маслосъемные кольца конструктивно отличаются от компрессионных тем, что на их наружной цилиндрической поверхности имеется кольцевая канавка.

В канавках поршня, предназначенных для установки маслосъемных колец, сделаны отверстия. На дне канавки маслосъемного кольца имеются сквозные прорези. При движении поршня вниз маслосъемное кольцо снимает масло со стенок цилиндра и через прорези в кольце и отверстия в поршне отводит масло в картер двигателя.

С износом поршневых колец уменьшается их упругость и плотность прилегания к зеркалу цилиндра. Для устранения этих отрицательных явлений под поршневые кольца ставят стальные пружинные кольца, называемые расширителями (двигатели ЯАЗ -М204, ЗИЛ -130 и др.).

На поршне двигателя ЗИЛ -130 маслосъемное кольцо составное. Оно состоит из двух плоских стальных кольцевых дисков и двух расширителей: осевого, разжимающего диски, и радиального, прижимающего кольцевые диски к зеркалу цилиндра.

Маслосъемное кольцо дизеля ЯАЗ -М204 состоит из двух чугунных колец и расширителя. Кольца имеют прорези на наружной поверхности и острые кромки, которые должны быть направлены вниз при установке колец на поршне.

Замок поршневого кольца

Замок поршневого кольца предназначен для уплотнительной техники и может быть использован в поршневых двигателях внутреннего сгорания, в поршневых насосах и компрессорах. В замке поршевого кольца, состоящем из ступеньки на одном конце кольца, ступенька смещена относительно торцевой поверхности поршневого кольца и выполнена перекрывающей температурный зазор по мере его увеличения при износе кольца. Изобретение повышает герметичность замка. 2 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано в поршневых двигателях внутреннего сгорания, в поршневых насосах и компрессорах.

Известен замок поршневого кольца по книге Энглиш К. Поршневые кольца, — М. : Машиностроение, 1962, с. 460, фиг. 362а, в осевой плоскости кольца у которого каждый конец имеет форму ступеньки, не выступающей из-за торцевых поверхностей кольца. При этом температурный зазор разделяется на два смежной поверхностью ступенек, чрез которую газы не проходят. Но у газов в этом случае есть другой путь: первый температурный зазор — пространство между внутренней поверхностью кольца и канавкой — второй температурный зазор.

Следовательно, конструкция данного замка не эффективна, т.к. пространство между внутренней поверхностью кольца и канавкой поршня, а также температурные зазоры по мере износа поршневых колец увеличиваются, что влечет уменьшение компрессии в цилиндре, в результате уменьшается коэффициент полезного действия и мощность двигателя внутреннего уменьшается коэффициент полезного действия и мощность двигателя внутреннего сгорания, увеличивается расход масла и топлива, увеличивается содержание углекислого газа в выхлопных газах.

Задачей изобретения является повышение герметичности замка поршневого кольца.

Технический результат достигается тем, что в замке поршневого кольца, содержащем ступеньку на одном конце кольца, ступенька смещена относительно торцевой поверхности поршневого кольца и выполнена перекрывающей температурный зазор по мере его увеличения при износе кольца.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен замок поршневого кольца; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Замок поршневого кольца 1 состоит из ступеньки 2, расположенной рядом с торцевой поверхностью кольца в специальном пазе рядом с поршневой канавкой в свободноплавающем состоянии в направлении радиуса кольца и перекрывающей температурный зазор 3.

Замок поршневого кольца работает следующим образом. При избыточном давлении над поршнем газы прижимают свободный (без ступеньки) конец кольца к ступеньке 2, которая, в свою очередь, плотно прижимается к боковой поверхности паза в поршне, тем самым не пропуская газы через замок.

Длина ступеньки 2 в процессе износа кольца 1 практически не меняется, а зазоры между концами ступеньки и пазом в поршне очень малы в сравнении с температурным зазором 3, поэтому их можно не учитывать.

Замок поршневого кольца, содержащий ступеньку на одном конце кольца, отличающийся тем, что ступенька смещена относительно торцевой поверхности поршневого кольца и выполнена перекрывающей температурный зазор по мере его увеличения при износе кольца.

Зазор поршневых колец: каким должен быть и на что обратить внимание

О чем речь? Зазор поршневых колец – показатель, на который должны обращать внимание водители. Если он в норме, то поршень перемещается в цилиндре без неисправностей: не образуются излишние трение и расход масла.

На что обратить внимание? На допустимые нормы этого самого зазора. Если он нарушен, работоспособность главного узла оказывается под угрозой. Не допустить этого поможет знание основных значений, которые мы раскроем далее, а также советы по замеру зазоров, которые обычно производят каждые 30–50 тысяч километров пробега авто.

В этой статье:

  1. Назначение поршневых колец
  2. Тепловой зазор поршневых колец двигателя
  3. Какой зазор должен быть на поршневых кольцах
  4. Как выполнить замер зазора поршневых колец
  5. Влияние теплового зазора поршневых колец на расход масла
  6. Часто задаваемые вопросы о зазоре поршневых колец

Как увеличить клиентскую базу автосервиса на 30% за 3 месяца
Пошаговый план с инструментами и рекомендациями

Назначение поршневых колец

Что обеспечивают поршневые кольца:

  • Герметизацию поршневого узла и сохранение давления. За счет создаваемого газами давления верхние компрессионные кольца прижимаются к стенкам цилиндра. Равномерность прилегания достигается с помощью установки правильного зазора поршневых колец в цилиндре.
  • Отвод тепла от стенок камеры. Это необходимо, чтобы поршень не выгорел из-за высокой температуры.
  • Экономичный расход масла и топлива. Если правильно установить кольца, масло и бензин расходуются в пределах заводских норм.

Кольца имеют незамкнутую форму, между двумя концами находится разрез (замок). При замыкании стыки сжимаются на сотые части миллиметра. При прямоугольном сечении срез концов имеет прямую или косую форму.

Располагая кольца в предназначенные канавки, стыки размещают под углом 180°, если кольца два, и 120° – если три. С помощью этого ограничивается попадание газов и масла в картер.

Задача маслосъемных колец состоит в удалении излишков смазки со стенок цилиндра. На зеркале остается тончайший слой пленки толщиной в несколько микрон. Снимаемая моторная смазка протекает в картер сквозь имеющиеся в кольцах радиальные отверстия.

Поршневые кольца изготавливаются из литого чугуна. Выделяют верхние и нижние кольца с прорезями для удаления масла и расширителями: радиальными или осевыми.

Тепловой зазор поршневых колец двигателя

При выборе деталей требуется знать, каким должен быть тепловой зазор поршневых колец. Параметр учитывают для подбора запчастей при их замене или ремонте цилиндро-поршневой группы (ЦПГ).

Комплексный ремонт ЦПГ включает расточку цилиндрового блока и монтаж поршней и поршневых колец. Тепловой зазор является расстоянием, допустимым при нагреве и последующем расширении детали. Соответственно, при установке колец следует учитывать тепловой зазор, чтобы все элементы узла оставались работоспособными. Детали прилегают друг к другу достаточно плотно, и поршневые кольца предотвращают их заклинивание и повреждение.

Иными словами, допустимый тепловой зазор обеспечивает такое расстояние между цилиндром и поршнем, при котором после нагрева и расширения создается герметичное уплотнение. Увеличившиеся в размерах кольца должны оставаться подвижными в своих канавках, обеспечивать надежное прилегание и при этом не создавать помех для нормального движения элементов ЦПГ. Одновременно с этим правильно установленные кольца способствуют эффективному теплоотводу от горячих поршней.

Функция замка поршневого кольца

Состоит в предотвращении заклинивания при избыточном расширении во время нагрева детали, а также в создании достаточно плотного прилегания кольца к стенкам цилиндра. Когда кольцо установлено на поршень, а поршень размещен в цилиндре, в замке образуется зазор.

Срез замка может быть прямым или косым. Выбирать поршневое кольцо с прямым срезом менее предпочтительно, поскольку по краям стыков создается излишняя нагрузка на стенки цилиндров. Из-за такой конструкции ускоряется износ внутренней поверхности гильзы. Вследствие этого повышается риск утечки газа, а моторное масло ускоренно расходуется. При превышении допустимого зазора поршневых колец ухудшается уплотнение. Уменьшение зазора зачастую приводит к заклиниванию, из-за чего детали разрушаются, а на стенках цилиндра образуются задиры.

Какой зазор должен быть на поршневых кольцах

Производители рекомендуют точно следовать правилам и соблюдать параметры при установке поршневых колец. Зазор между кольцами должен быть равным 0,3–0,6 мм, а расстояние между кольцом и боковой стенкой не превышает 0,04 мм. Изнутри гильзы отработанные газы создают давление и прижимают кольца к стенке.

Слаженная работа компрессионных и маслосъемных поршневых колец позволяет топливной смеси сгореть полностью. Обеспечить эффективное функционирование деталей нужно на этапе их установки в канавки поршня. Даже если ненамного уменьшить требуемый зазор, с большей долей вероятности после разогрева деталей на зеркале образуются дефекты.

Измерить зазор можно при помощи щупа. Для разных моделей автомобилей рекомендуемые значения могут разниться. Например, на двигателях ВАЗ предусмотрен параметр, равный 0,25–0,04 для уплотнительных колец и 0,25–0,5 мм для маслосъемных.

Сверху устанавливается компрессионное кольцо, изготавливаемое из легированного чугуна с хромовым напылением. Благодаря пористому покрытию деталь способна удерживать нужный объем моторного масла.

Также на поршневые кольца зачастую наносят слой молибдена, за счет чего детали приобретают особую прочность и износостойкость, кроме того, снижается их трение со стенками цилиндра.

Поршневые кольца: назначение, конструкция, термины

Поршневые кольца предназначены для обеспечения герметичности внутрицилиндрового пространства, т.е. для предотвращения прорыва газов из этого пространства в картер двигателя. Одновременно поршневые кольца отводят в стенки цилиндра большую часть воспринимаемого днищем поршня тепла и препятствуют проникновению масла из картера двигателя внутрь цилиндров. В современных быстроходных, отличающихся высокой степенью сжатия двигателях, поршневые кольца применяют трех видов:

  • Компрессионные поршневые кольца
  • Маслосъемные поршневые кольца
  • Компрессионно-маслосъемные поршневые кольца (комбинированные)

Компрессионные кольца. Компрессионные поршневые кольца работают в очень тяжелых условиях, они подвергаются воздействию высоких температур, работают в условиях полужидкостного трения с большой переменной скоростью скольжения, а так же испытывают воздействие значительных сил давления газов, внутренних сил упругости и сил трения. Компрессионные кольца должны предотвратить попадание отработавших газов из камеры сгорания в кривошипную камеру. Для обеспечения необходимой герметичности нужны минимальный зазор между поршнем и стенкой цилиндра, наличие в этом зазоре устойчивой масляной пленки и высококачественная обработка поверхности цилиндра и поршня. Компрессионные кольца уплотняют поршень при помощи создаваемого ими лабиринта и прижатия колец к поверхности цилиндра. Проходя через этот лабиринт, состоящий из торцевых и радиальных зазоров между кольцами и стенками кольцевых канавок, газы постепенно расширяются, вследствие чего их давление и скорость истечения снижаются.

Маслосъемные кольца. Целью их работы является максимальное уменьшение расхода масла, при постоянной и достаточной смазке деталей скольжения и одновременно минимальная газопроницаемость. Вследствие насосного действия компрессионных колец, а так же разряжения в цилиндре во время всасывания в камеру поступает масло, где оно частично сгорает. Маслосъемные кольца снимают лишнее масло со стенок цилиндров и предотвращают по мере возможности попадание смазочного масла в камеру сгорания.

Компрессионно-маслосъемные кольца (комбинированные). Компрессионно-маслосъемные кольца совмещают в себе основную функцию компрессионных и маслосъемных колец, это означает, они в основном предотвращают попадание отработавших газов в кривошипную камеру и снимают лишнее масло со стенки цилиндра.

Конструкция и форма поршневых колец

Схематичное изображение колец

Расшифровка конструктивных особенностей поршневых колец

R — Цилиндрическое компрессионное поршневое кольцо

ET — Полутрапециевидное компрессионное поршневое кольцо

T — Трапециевидное компрессионное поршневое кольцо 6º/15

M — Коническое поршневое компрессионное кольцо

SM — Коническое поршневое компрессионное кольцо с уменьшенным углом наклона рабочей поверхности

N — Скребковое компрессионное поршневое кольцо

NM — Скребковое коническое компрессионное поршневое кольцо

S — Маслосъемное поршневое коробчатое кольцо с прорезями

G — Маслосъемное поршневое коробчатое кольцо с параллельными фасками

D — Маслосъемное поршневое коробчатое кольцо со сходящимися фасками

SSF — Коробчатое прорезное маслосъемное поршневое кольцо

GSF — Маслосъемное коробчатое поршневое кольцо с параллельными фасками с витым пружинным расширителем

DSF — Маслосъемное коробчатое поршневое кольцо со сходящимися фасками и витым пружинным расширителем

SLF — Маслосъемное поршневое кольцо со стальными пластинами

UF — U-образное пружинное маслосъемное поршневое кольцо

SEF — Маслосъемное поршневое коробчатое кольцо с прорезями и с расширителем

FF — Фасонное эластичное маслосъемное поршневое кольцо

Поршневое кольцо: термины

  1. Зазор в замке ненапряженного поршневого кольца
  2. Стыковые концы
  3. Спинка кольца (напротив стыковых концов)
  4. Рабочая поверхность кольца
  5. Боковая поверхность кольца
  6. Внутренняя поверхность кольца
  7. Тепловой зазор (зазор в холодном состоянии)
  8. Диаметр цилиндра
  9. Радиальная толщина стенки
  10. Осевой зазор
  11. Высота поршневого кольца
  12. Диаметр цилиндра
  13. Внутренний диаметр канавки
  14. Высота канавки
  15. Радиальный зазор

Материалы для изготовления поршневых колец:

Сокращение

Наименование

CK

Рабочая поверхность из хрома — керамики

CR

Рабочая поверхность хромированная

FX

Рабочая поверхность феррооксидированная

MO

Рабочая поверхность молибденированная

NT

Рабочая поверхность нитрированная

PC

Рабочая поверхность с плазменным покрытием

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *