Поршневі кільця

При конструюванні двигуна внутрішнього згоряння інженери незмінно стикаються з однією і тією ж проблемою - дно поршня та циліндр не можуть бути одного і того ж діаметру. При цьому масло не повинно проникати в камеру згоряння. Масивний поршень заклинить в циліндрі, навіть якщо він буде трохи меншим діаметром, а ось вузьке гнучке кільце, забезпечене рухомим замком - ні. Застосування кілець виявилося ідеальним компромісом.

Типи поршневих кілець

Поршневі кільця бувають двох типів – компресійні і маслос'емниє.

Компресійні кільця служать для створення тиску в камері згоряння.

Конструкція двигуна передбачає невеликий зазор між стінками циліндра і поршнем. Зазор не дозволяє створити в камері згоряння необхідний тиск, так як гази розширюються неминуче просочувалися б в картер двигуна. Ця задача була вирішена за допомогою компресійних кілець. Це сталеві тонкі кільця з розрізом. Розріз називають замком, тому що він дозволяє пружному кільцю стискатися і розтискати в суворо визначених межах, не даючи, в той же час, зірватися з поршня. Щоб кільця могли безперешкодно стискатися, на зовнішній поверхні корпуса циліндра виточують кільцеві пази - канавки.

Кільця зроблені з пружної сталі. По суті, кільце - різновид пружини. Вони знаходяться в стиснуті стані і за рахунок цього щільно прилягають до стінок циліндра. По мірі сточування кілець в процесі експлуатації щільність прилягання не падає, принаймні, до тих пір, поки знос не досяг критичної точки.

Поршень і поршневі кільця

Особливості розташування поршневих кілець на корпусі поршня

На більшості поршнів сучасних двигунів встановлюється по три кільця. Два верхні компресійні кільця, нижнє - маслосъемное.

Компресійні кільця, навіть за умови, що два кільця розташовані одне над іншим, не можуть повністю усунути прорив газів з камери згорання.

Проблему прориву виробники намагаються вирішити різними способами. Так, наприклад, при монтажі кілець в заводських умовах кільця розташовують так, щоб замки не знаходилися один над одним. Найкраще розводити їх на 180 градусів, щоб вони "дивилися" у різні боки. До речі, це умова необхідно дотримуватися і при капітальному ремонті двигуна.

Прогрів допомагає продовжити термін експлуатації будь-якого двигуна, що б не заявляв на цей рахунок виробник. Кільця продовжують тертися об стінки циліндрів - така конструкція ДВС

В період обкатки двигуна кільця притираються до дзеркала циліндрів, і зазори практично зникають. Цим значною мірою пояснюється існування режиму обкатки двигуна. Якщо виробник пропонує такий режим у сервісній книжці, його слід дотримуватися Чим відповідальніша власник підійде до обкатці двигуна, тим надійніше «ляжуть» кільця на дзеркало циліндрів, і тим довше буде служити мотор.

Маслос'емниє кільця виконують більш просту функцію - знімають надлишки масла, що потрапляють на стінки циліндра знизу. В нижній частині двигуна - картері, стоїть справжній масляний туман, який виникає під час обертання коленвала. Розсіяне в повітрі масло змащує стінки циліндра, дозволяючи поршням безперешкодно ковзати вгору і вниз, але допустити його потрапляння в камеру згоряння не можна. Під впливом температури воно негайно частково згорить, частково закоксуется, тобто осяде у вигляді щільного нагару на клапанах, стінках циліндра, поверхні поршня, словом скрізь. Якщо таке відбувається, двигун виходить з ладу дуже швидко. До речі, вираз "залягли кільця" має до закоксовування пряме відношення. Масло просочується між стінкою циліндра і зношеним маслосъемным кільцем, масло згорає, а незгорілий залишок обліплює компресійні кільця, які в підсумку перестають розширюватись і залишаються в стислому стані.

Експлуатація поршневих кілець

У процесі роботи в циліндрі всі кільця з часом втрачають пружність. Цей процес відбувається нерівномірно по колу, і починається в районі замку. В місці розташування замку (в зазорі) поступово погіршується контакт зі стінкою циліндра, і відбувається перегрів. Крім того, кільця схильні до підвищеного зносу при розкручуванні до високих обертах непрогрітого двигуна.

У компресійних кілець форма замку може бути ступінчастою, косою або прямокутної. Найчастіше зустрічаються кільця з прямокутним розрізом. Такі кільця обходяться виробнику недорого, але вони володіють самими поганими ущільнюючими властивостями.

Матеріали для виробництва поршневих кілець

Найпоширеніший матеріал для виготовлення поршневих кілець високоміцний сірий чавун.

Кільця з чавуну зберігають пружність і міцність в період всього терміну служби. Цей матеріал показав себе з найкращої сторони в умовах підвищеного тертя – кільця з чавуну довго не стираються. За рахунок міцності матеріалу кільця добре і рівномірно підлаштовуються, і щільно прилягають до дзеркала циліндра.

При уявній простоті форми поршневого кільця процес його виробництва пов'язаний з рядом труднощів

Для збільшення термостійкості кілець з сірого чавуну в нього додаються легуючі добавки: нікель, хром і тому подібні речовини.

Технологія виготовлення поршневих кілець

При уявній простоті форми поршневого кільця процес його виробництва пов'язаний з рядом труднощів.

Вони пов'язані, насамперед, з підвищеними вимогами до точності розмірів і з самою формою кільця. До того ж у них робиться розріз, що ускладнює технологію виробництва.

Важливо витримувати такий параметр, як шорсткість зовнішньої поверхні, в межах 2,5 мкм. Маючи таку шорстку поверхню, кільце швидше прирабатывается до стінки циліндра (дзеркала). Якщо відшліфувати зовнішню поверхню, притирання буде довгою, і обкатувати двигун доведеться протягом десятка тисяч кілометрів.

При виготовленні поршневих кілець не допускаються тріщини та інші дефекти на їх поверхні.

В процесі виготовлення поршневих кілець важливо зробити їх ідеально рівними, щоб тиск по краях поршня розподілялося однаково.

Чавунні кільця відливають у формах, потім метал загартовують, "відпускають" і вирізують замок. Після охолодження виливка на поверхню напилюють зносостійкий матеріал, кільце піддають шліфуванню для остаточного надання потрібної форми.

На робочу поверхню маслозйомних кілець наноситься шар пористого хрому або молібдену для збільшення зносостійкості і забезпечення захисту від корозії.

Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read
Recommended to read