Кольца поршневые материал изготовления: Поршневые кольца. Устройство, виды, функции поршневых колец – Виды поршневых колец, из чего изготовлены, подбор и маркировка

Виды поршневых колец, из чего изготовлены, подбор и маркировка — Auto-Self.ru

Поршень и цилиндр двигателя внутреннего сгорания имеют близкие размеры, однако, с какой бы высокой точностью они не изготавливались, между ними все равно остается зазор, через который в картер могли бы свободно проходить газы, образующиеся в результате сгорания рабочей смеси, а из картера в камеру сгорания попадало бы моторное масло. Для предотвращения этих крайне нежелательных явлений применяются поршневые кольца.

Они представляют собой незамкнутые кольца, посаженные с небольшим зазором в предназначенных для этой цели поршневых канавках. По своему предназначению они делятся на две группы:

  • компрессионные, задача которых состоит в предотвращении прорыва газов из камеры сгорания в картер двигателя;
  • маслосъемные, предназначенные для удаления излишков моторного масла со стенок цилиндров.

Компрессионные поршневые кольца имеют наружный диаметр немного больше диаметра цилиндра. Чтобы деталь могла поместиться внутри, в ней делается вырез, называемый замком. Поверхность компрессионного кольца изготавливается ровной, без каких-либо выемок. Маслосъемные кольца, в отличие от них, имеют сквозные прорези, предназначенные для отвода масла.

Количество колец, устанавливаемых на один поршень, может варьироваться. На заре автомобильной эры, когда двигатели были тихоходными, чтобы как можно лучше справиться с потерями компрессии, их количество доходило до семи. В современных двигателях для каждого поршня, как правило, применяется три: два компрессионных и одно маслосъемное. У спортивных автомобилей с высокооборотистыми форсированными моторами инженеры довольно часто ограничиваются и вовсе двумя.

Какие материалы применяются для изготовления поршневых колец

При изготовлении колец применяются различные материалы, такие, как чугун, нержавеющая сталь, хром и молибден. Чугун сочетает в себе невысокую стоимость и достаточно высокие эксплуатационные характеристики, чем вызвано его широкое распространение.

В состав нержавеющей стали входит большое количество хрома для увеличения жаростойкости и сопротивляемости износу. Благодаря этому кольца из «нержавейки», как и хромированные, лучше сопротивляются высоким температурам, нежели чугунные. Поскольку первое компрессионное кольцо работает в условиях недостатка смазки, необходимо учитывать и этот фактор при выборе материала для него. Как нельзя лучше для покрытия подходит все тот же хром. Хромированные изделия намного лучше сопротивляются истиранию.

Молибден применяется в качестве покрытия рабочей части колец с целью увеличения их ресурса. Помимо этого, молибденовые поршневые кольца быстрее прирабатываются к стенкам цилиндров, что особенно важно в случае их замены при проведении капитального ремонта двигателя.

Анатомия поршневых колец

Не следует думать, что для всех колец из комплекта применяется один и тот же металл. На применяемый материал основное влияние оказывает расположение поршневых колец на поршне.

Поскольку все поршневые кольца работают в разных условиях, то и требования, предъявляемые к сплавам, из которых они изготовлены, различны.

Первое компрессионное кольцо

В наиболее тяжелых условиях находятся первые компрессионные кольца, поэтому к ним предъявляются наиболее высокие требования по жаростойкости и сопротивляемости износу. Чаще всего их изготавливают из чугуна с противоизносной вставкой из молибдена.

На первый взгляд все компрессионные кольца выглядят одинаково, однако их конфигурация может существенно различаться. Например, верхнее может быть немного перекручено. В результате с поверхностью цилиндра контактирует только его кромка, а не вся поверхность. Благодаря этому, уменьшаются потери на трение, и сокращается время приработки.

Другой тип – компрессионные кольца с L-образным участком. Их отличительная особенность – способность менять степень уплотнения в зависимости от давления, оказываемого рабочими газами на тыльную часть большого L-образного выступа. Под давлением они расширяются, улучшая компрессию (во время такта сжатия), когда давление уменьшается, диаметр наоборот, уменьшается, при этом уменьшается трение и износ деталей. Какие из колец лучше, каждый решает сам, поскольку у всех имеются свои преимущества.

Второе компрессионное кольцо

Условия его работы менее напряженные, поэтому требования, предъявляемые к материалу, из которого оно изготовлено, менее жесткие. Второе компрессионное кольцо выполняет двойную задачу:

  1. обеспечивает дополнительное уплотнение, задерживая газы, прорвавшиеся через первое;
  2. работает наподобие скребка, препятствуя попаданию моторного масла в камеру сгорания.

Нередко вторые компрессионные кольца имеют форму усеченного конуса, т.е. диаметр верхней части меньше, чем диаметр нижней. Благодаря такой конструкции, при движении поршня вниз со стенок цилиндра удаляется масло.

Оба компрессионных кольца имеют только одно правильное положение для установки, переворачивать их ни в коем случае нельзя, иначе они будут неправильно работать. Для предотвращения ошибок при монтаже на их верхней стороне ставится маркировка, например, «Т» или «TOP».

Маслосъемные кольца

Они устанавливаются под компрессионными. В отличие от последних, их поверхность не сплошная, она имеет окошки, предназначенные для отвода моторного масла. В современных двигателях маслосъемные кольца устанавливаются по одному на каждый поршень, раньше они устанавливались по несколько, особенно в двигателях, предназначенных для стационарного использования.


Подбор запчастей

При выполнении капремонта двигателя необходимо правильно подобрать поршневые кольца, поскольку неправильный подбор приведет либо к отсутствию необходимой компрессии, либо к заклиниванию поршней в цилиндрах с последующим разрушением колец и образованием многочисленных задиров на поршнях и стенках цилиндров. Рассмотрим на примере двигателя ВАЗ-2111, как правильно подобрать нужные детали.

Существует таблица ремонтных размеров поршней и колец, с помощью которой подобрать подходящий диаметр деталей достаточно легко. Базовый диаметр цилиндров мотора ВАЗ-2111 составляет 82 мм, ремонтные поршни имеют увеличенный диаметр: на 0,4 мм для первого ремонта и на 0,8 мм – для второго. Кольца под ремонтные размеры также имеют увеличенный диаметр, и на них проставляется соответствующая маркировка.

В общих чертах процесс капремонта двигателя ВАЗ-2111 выглядит так: цилиндры растачиваются под первый ремонтный размер, при этом оставляется небольшой припуск на хонингование. Затем старые поршни заменяются на новые увеличенного диаметра, и на них монтируются поршневые кольца первого ремонтного размера.

Таблица ремонтных размеров существует для всех двигателей, и подобрать нужный диаметр не составит труда для любого мотора, будь то двигатель ВАЗ или Субару.

Модель двигателя (ВАЗ) Размер колец (мм)
нормальный 1-й ремонтный 2-й ремонтный
2101, 2103, 2108, 21081, 1111 76 76,4 76,8
21011, 2105, 2106, 2121 79 79,4 79,8
21082, 21213, 2110, 11113 82 82,4 82,8

Какие кольца лучше

Вопрос, какие поршневые кольца лучше приобрести для замены, не дает покоя многим автовладельцам. При имеющемся многообразии выбор сделать нелегко. Ответить можно так: если цель замены– восстановление нормальной работоспособности мотора, вполне достаточно штатных, если же владелец хочет улучшить характеристики двигателя, лучше обратить внимание на более «навороченные» изделия, например, хромированные или молибденовые.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Twitter

Google+

Telegram

Vkontakte

Как выбрать поршневые кольца

Исправная работа всех систем, узлов и деталей обеспечивает безопасность на дороге. Не стоит недооценивать важность любых мелочей в автомобильной конструкции, особенно, если дело касается силового агрегата, ведь даже выпавший болтик способен повлечь за собой массу неприятностей, в том числе вывести из строя дорогостоящий механизм.

Как выглядят поршневые кольца

В двигателе внутреннего сгорания немаловажную роль играют поршневые кольца, их износ напрямую влияет на функциональность мотора, провоцируя потерю производительности и чрезмерное потребление моторного масла и горючего.

Если возник вопрос замены элементов, важно правильно выбрать детали на замену, ведь ошибки при подборе могут привести к неприятным последствиям для двигателя впоследствии ремонта.

Назначение поршневых колец

Цилиндр в ДВС являет собой рабочую камеру объёмного вытеснения, где поршень, имеющий цилиндрическую форму и близкий по размерам с цилиндром, совершает внутри него возвратно-поступательные движения, обеспечивая расширение сжатых газов, являющихся продуктами горения топливовоздушной смеси.

Несмотря на практически герметичное соединение и плотное соприкосновение поверхностей, между данными элементами всё же остаётся небольшой зазор. Допускать попадание газов, образовавшихся как следствие процесса горения и моторного масла из картера нельзя, зачем и нужны поршневые кольца, препятствующие этому. Так, задачей компрессионных колец является предотвращение проникновения газов из камеры в картер путём поддержания герметичности. Маслосъёмные кольца призваны воспрепятствовать попаданию в картер масла, регулируя его количество на стенках цилиндра.

Небольшое проникновение газов наблюдается даже при использовании высококачественных колец на исправном агрегате, но это является нормой. Условия работы элементов конструкции жёсткие, так, высокие температуры и трение, присущие функционированию двигателя, со временем провоцируют их износ. При этом изношенные детали пропускают большее количество газов, поэтому если своевременно не озадачиться их заменой, вероятен капремонт силового агрегата.

Функционал поршневых колец обеспечивает:

  1. Герметичное прилегание поверхностей поршня и цилиндра.
  2. Нужное количество масла на стенках цилиндра, достаточное для скольжения, но не проникающее в камеру.
  3. Препятствие перегреву и коррозии поршней путём отвода тепла от них к стенкам цилиндра.

Высококачественные поршневые кольца тонкие, поскольку тогда они обеспечивают отсутствие вибраций поршней при функционировании силового агрегата на высоких оборотах, а также снижают трение со стенкой цилиндра. Для маломощного мотора используют и широкие, они вполне справятся с задачей, а стоить будут дешевле.

Какие материалы применяются для изготовления поршневых колец

Сегодня рынок автозапчастей не испытывает дефицита и способен предложить потребителю огромный выбор поршневых колец всех мастей, отличающихся по качеству и цене. Играет роль и производитель, поскольку известные бренды используют только высококачественные материалы и инновационные технологии, изготавливая продукцию на современном оборудовании. С учётом затрат на производство на дешевизну не стоит и надеяться, при этом важно остерегаться подделок. Есть также не самые передовые производители автозапчастей, но также выпускающие качественную продукцию по средней цене.

Материалы для изготовления

Озадачившись вопросом, как правильно выбрать поршневые кольца, стоит обращать внимание не только на их диаметр, но и ознакомиться с ассортиментом материалов, из которых изготавливаются детали. От свойств материала зависят такие характеристики элементов, как долговечность и показатели производительности, ведь детали вынуждены работать в экстремальных условиях. Так, при выборе первого компрессионного кольца важно учитывать особенности его работы в условиях масляного голодания, сопровождающегося повышенной температурой. К ним предъявляются высокие требования по термо- и износостойкости, чаще всего материалом служит чугун с молибденовым покрытием.

При изготовлении поршневых колец применяются:

  1. Чугун. Состав материала позволяет хорошо сдерживать масло, что продлевает срок службы элемента.
  2. Пластичный чугун имеет те же базовые свойства сплава, а также отличается возможностью упругой деформации, что значительно облегчает монтаж.
  3. Хром. Покрытие хромом чугунных изделий обеспечивает термостойкость и противоизносные качества.
  4. Легированная сталь стала применяться сравнительно недавно, она покрывается пористым хромом или оловом, что обеспечивает лучшее сопротивление высоким температурам, чем у чугуна.
  5. Молибден. Чугун, покрытый молибденом, применяется на сегодняшний день чаще благодаря возможности увеличения ресурса и рабочих характеристик деталей.

Верхнее кольцо, которое отвечает за регулирование подачи масла, покрывают хромом, оловом или нитридами при помощи плазменного напыления. Также может использоваться керамическое покрытие, наносящееся методом вакуумного нанесения. На качестве материала лучше не экономить, поскольку низкосортные изделия «горят на работе» с высокой скоростью, так что автовладельцу придётся с регулярной периодичностью заниматься заменой элементов. Чтобы обезопасить себя от подделки, лучше приобретать изделия в специализированных центрах или у надёжных дилеров.

Конструкция поршневых колец

Для многих современных моторов на поршень приходится по три кольца, имеющих чуть больший диаметр, чем поршень, при этом часть элементов вырезана. Вырез, по сути, представляющий собой расстояние между двумя концами незамкнутых колец, называют замком. Поверх поршня элементы ставят так, чтобы замки не были выстроены на одном уровне. Прорези являются атрибутом всех типов колец и служат цели скомпенсировать тепловые расширения, присущие металлам под действием высоких температур.

Цельная конструкция элементов только повышала бы и без того наличествующую нагрузку на поршни и цилиндры. Тепловой зазор составляет 0.6-0.3 мм., боковой зазор с поверхностью поршня 0.08-0.04 мм. При несоблюдении допустимых значений производительность мотора будет снижена. Эффективность функции отвода тепла обеспечена именно зазорами.

Двухтактные бензиновые агрегаты с кривошипно-камерной продувкой используют только компрессионные кольца. Поперечное сечение обычно выполнено в прямоугольной форме, край же имеет или цилиндрический профиль, или фаску.

Маслосъёмные кольца могут быть конструктивно представлены литыми с прорезью из чугуна либо составными из стали. Составной элемент являет собой тонкие кольца (верхнее и нижнее), а также два расширителя (радиальный и осевой). Стальные кольца используют чаще чугунных, что обусловлено низкой себестоимостью продукции.

Виды поршневых колец

Элементы, посаженные в поршневых канавках, различаются зависимо от их предназначения. Поршневые кольца бывают компрессионные, цель которых препятствовать просачиванию газов в картер и маслосъёмные, удаляющие лишнюю смазку с поверхностей цилиндров.

Комплекты деталей могут включать их разное количество, в старых двигателях доходило и до семи элементов, сегодня чаще всего используется набор из трёх элементов, устанавливаемых в такой последовательности:

  1. Верхнее компрессионное кольцо.
  2. Второе компрессионное.
  3. Маслосъёмное кольцо, состоящее из трёх частей (верхняя и нижняя пластинки, между которыми располагается тангенциальный расширитель).

На спорткарах с форсированными моторами, предполагающими функционирование на высоких оборотах, часто комплект представлен в виде двух элементов. При этом зависимо от марки и модификации авто с бензиновым двигателем могут быть использованы прочие варианты. Автопроизводители в стремлении совершенствования конструкции прибегают к разным конструктивным решениям, повышая характеристики элементов.

Верхнее компрессионное

У поршневых колец этого типа имеется наружный диаметр чуть больше, чем у цилиндра, для помещения внутрь оснащаются замком, а их поверхность отличается гладкостью. Модификаций деталей этого типа много, они отвечают за приработку со стенками цилиндров. Тогда, когда в основе элемента использована перекрученная структура, обеспечивается наиболее плотное прилегание в канавке цилиндра.

Верхние компрессионные кольца

Нижнее и маслосъёмное

Второе компрессионное кольцо, находящееся посередине имеет более тесный контакт с канавкой, а его задача заключается в создании препятствия для попадания газов и масла. То есть деталь обеспечивает нормализацию количества смазки между верхним элементом и маслосъёмным, тогда как последнее в полной мере удаляет масло со стенок.

В отличие от компрессионных колец, маслосъёмное оснащено сквозными прорезями, способствующими отводу смазки, устанавливается элемент ниже предыдущих деталей. Современные силовые агрегаты предполагают наличие одного кольца для каждого поршня, раньше применяли больше, а на бензиновых двухтактных моторах с кривошипно-камерной продувкой данный компонент конструкции вовсе отсутствует, поскольку в нём нет необходимости (в таких агрегатах масло сгорает вместе с горючим).

Какие кольца лучше

Производители предлагают потребителю большое количество вариантов, на рынке автозапчастей можно найти самые разные детали, исполненные при помощи различных материалов. Автомобилисту, не сталкивающемуся с выбором элементов сложно определить, какие поршневые кольца лучше поставить.

Составляющие поршневых колец

Материалы, применяемые в конструкции, покрытие, допуски, а также геометрия колец отличны у разных вариаций, это нужно учитывать при подборе. Максимальная нагрузка при функционировании мотора приходится на верхнее кольцо, потому они обычно изготовлены из высокопрочного чугуна и покрываются хромом либо молибденом с целью повышения износостойки и снижения трения при контактах с поверхностью цилиндра.

Немаловажную роль играет и производитель деталей, какой из них является самым лучшим – вопрос спорный. Сегодня в их разнообразии может потеряться даже бывалый автомобилист. Чтобы хоть немного сориентироваться при покупке стоит обратить внимание на рейтинг производителей:

  1. Glico – мировой лидер по производству автозапчастей. Страна производитель – Германия. Стоимость изделий высока, но качество сравнимо с оригинальными деталями. Компанией выпускаются запчасти более чем для 5000 марок двигателей.
  2. AE – известнейший бренд, среди огромного ассортимента продукции есть и уникальные детали для французских авто. Страна происхождения – Великобритания.
  3. NE – германская компания выпускает бюджетные поршневые кольца достойного качества, является поставщиком на конвейер к японским автомобилям Хонда, Мазда, Хендай, Киа, Ниссан, Митцубиси, Тойота, Субару, Сузуки и пр..
  4. Kolbenschmidt – германский производитель выпускает фильтры и детали моторной группы высокого качества.
  5. Mahle Original – изготовитель деталей поршневых групп очень высокого качества, ценник недешёвый. Завод компании находится в Германии, откуда ведутся и поставки на конвейер Ауди, БМВ, Форд, Фиат, Хонда, Хендай, Ниссан, Опель, Шкода, Тойота, Фольксваген и других.
  6. SKF – шведская компания, являющаяся одним из крупнейших производителей в мире подшипников, систем смазки и мехатроники. Производство ведётся более чем на 140 предприятиях в 32 странах.
  7. Ashika – ассортимент итальянской торговой марки включает моторную группу. Изделия подходят для ремонта ТС азиатского, европейского и американского происхождения, производятся оригинальные запчасти для автомобилей Хендай, Дэо, Киа.
  8. Goetze – известный производитель поршневых колец, как и бренд Nural, под которым выпускаются поршни и цилиндры для различных видов двигателей, принадлежит германскому концерну Federal-Mogul. Продукция поступает на сборочные конвейеры мировых автогигантов Форд, БМВ, Фиат, Рено и других.

Следует отметить, что рынок автозапчастей полон подделок на многие известные бренды, зарекомендовавшие себя высоким уровнем качества. Чтобы уберечься от покупки фальсификата, лучше приобретать изделия у проверенных дилеров, официальных представителей, имеющих на всю реализуемую продукцию сертификаты и предоставляющих документы по первому требованию покупателя.

Поршневые кольца. Назначение, требования, классификация. Формы уплотнительных колец. Материалы поршневых колец. Влияние выбора материала на конструкцию кольца и поршневой группы.

Конструирование элементов КШМ ДВС

Основные конструктивные элементы поршневого ДВС. Классификация поршневых двигателей. Компоновочные схемы поршневых двигателей. Комбинированные ДВС.

Кривошипно-шатунный механизм служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленвала. Он состоит из двух групп деталей: неподвижных и подвижных. К неподвижным деталям относятся: блок цилиндров, головки блока цилиндров, гильзы, крышка и картер маховика. К подвижным – поршни с кольцами и пальцами, шатуны, коленвал и маховик. Кривошипно-шатунный механизм может быть центральным, когда оси коленвала и цилиндров лежат в одной плоскости, или смещенным, когда оси коленвала и цилиндров лежат в разных плоскостях.

 

Механизм газораспределения предназначен для своевременного впуска в цилиндр горючей смеси и выпуска отработавших газов. Выполняются по двум конструктивным схемам: с верхним и нижним расположением коленвалов. Основные детали механизма газораспределения: впускные и выпускные клапана, коромысло, штанга, толкатель, распредвал.

Классификация поршневых двигателей.

1) По способу преобразования энергии давления газов во вращательное движение

a) поршневые двигатели с КШМ

b) РПД

c) кулисные

2) По роду применяемого топлива:

a) на жидком топливе

b) газовые

c) комбинированные

3) По способу осуществления рабочего цикла

a) 2-х тактные

b) 4-х тактные

4) По способу воспламенения рабочей смеси:

a) с воспламенением от сжатия

b) с принудительным воспламенением

5) По способу охлаждения цилиндра

a) жидкостного охл.

b) воздушного

6) По способу смесеобразования:

a) с внешним смесеобразованием

b) с внутренним смесеобразованием

7) По способу наполнения рабочего цилиндра:

a) без наддува

b) с наддувом

Наддув – увеличение наполнения цилиндра двигателя воздухом путем увеличения давления на впуске.

Комбинированные двигатели – это двигатели, состоящие из поршневой части и нескольких компрессионных машин, а также из устройств подвода и отвода тепла, объединенных общим рабочим телом.

            Комбинированные двигатели бывают:

— с механической связью (рисунок а )

— с газовой связью (рисунок б )

Для схемы а) «+» мощность турбины и компрессора могут быть различны.

Поршневая группа. Состав функции. Основные требования к конструкции поршня. Конструктивная реализация указанных требований. Обоснование формы поршня.

Состав поршневой группы:

1. поршень

2. уплотнительные, маслосъемные кольца

3. палец (поршневой)

4. ограничитель осевого перемещения поршневого пальца.

 

Функции поршневой группы:

1. воспринимать усилия от давления газов и сил инерции и передает их на шатун.

2. передает боковое давление от нормальной силы на стенку цилиндра.

3. обеспечивает герметичность внутри цилиндра.

4. выполняет роль золотникового устройства. 

Основные требования к конструкции поршня:

1) Обеспечение герметичности от пропуска газов.

2) Эффективный отвод тепла от днища поршня в стенку цилиндра.

3) Минимальная тепловосприимчивость во внешней поверхности днища.

4) Повышенная износостойкость.

5) Обеспечение минимального расхода масла.

6) Минимальная масса при достаточной жёсткости и прочности.

7) Макс. Срок работы до первой переборки.

Поршни бывают:

— цельные

— составные

по охлаждению:

— с охлаждающей головкой

— без охлаждающей головки

В составных поршнях отъёмная головка изготовлена из жаропрочного материала. Форма поршня и его основные размеры определяются в 1-ю очередь условиями отвода воспринимаемого им тепла. Часть тепла отводится на подогревание рабочей смеси.

Форма поршня.

Поршень должен иметь наиболее простую (цилиндрическую) форму и по возможности симметричную относительно оси.

Форма днища определяется способом смесеобразования:

1. Плоское днище – наиболее распространено в двигателях с внешнем смесеобразованием.

«+» простота изготовления (min площадь соприкосновения с горячими газами)

2. Вогнутое – имеет благоприятную форму камеры сгорания, приближенную к сферической, при

непосредственном впрыске.

3. Выпуклое днище – придает повышенную жесткость, менее склонен к образованию масленого нагара (используют в 2-х тактных двигателях) придает необходимое направление течения газов при продувке.

4. Клиновое днище – на ДВС с верхними клапанами

  1. Фигурное днище – с внутреннем смесеобразованием и центральным расположением форсунки; эта форма согласована с конфигурацией топливных факелов. Топливо не попадает на стенку цилиндра: ¯ расход, ¯ разжижение масла в цил.
  2. Камера сгорания выполнена в поршне – это обеспечивает

пленочное и объемно-пленочное смесеобразование.

  1. Камера сгорания прикрытого типа – теплонапряженность самая высокая

А               4                 5

                                                               6                            7

 

 

RMAX необходим для: ­ теплоотвода, ¯напряжений

 

Распределение температуры в поршне. Анализ распределения температуры. Доли отвода тепла отдельными элементами поршня. Материалы поршней. Дефекты поршней. Конструктивные мероприятия по предотвращению указанных дефектов.

Тепловое состояние.

  1. Участок с мах Т в центре днища представляет собой эллипс, вытянутый перпендикулярно оси поршневого пальца.
  2. Основной теплоперепад имеет место между днищем и нижнем поршневым кольцом.
  3. Падение Т в днище относительно невелико.
  4. Юбка поршня имеет одинаковую температуру.

Алюминиевый поршень имеет меньшую температуру, чем чугунный при прочих равных условиях. Температура поршня с воздушным охлаждением на 30 -50% выше чем с водным.

Для изготовления поршней используют следующие материалы:

1. Серый ковкий чугун СЧ 24-44; СЧ28-48

для напряженных конструкций – ВЧ45 – высокопрочный чугун, обладает высокой износостойкостью и прочностью, низкий коэффициент линейного расширения.

2. Легкие литейные сплавы: Al 1, Al 10, Al 19 – хорошие литейные свойства, низкий коэффициент линейного расширения.

Деформируемые алюминиевые сплавы (ковкие сплавы) – АК2, АК4 (уменьшенная масса, высокая теплопроводность, высокая степень сжатия)

«+» алюминиевые сплавы менее склонны к нагарообразованию

«–» плохая работа на холодном двигателе, плохие механические   качества, низкая теплостойкость, высокая стоимость.

3. Стали. Используются жаропрочные сплавы.

4. Титан. Сложно обрабатывать.

Дефекты поршней:

— перегрев поршня, сопровождается отпуском материала, ¯ механических свойств, ¯ твердости. Развиваются микротрещины, приводящие к выкрашиванию материала.

Выход: использовать материалы с высокой теплостойкостью.

— эрозия и коррозия поршня (днища) под действием горячих газов.

Выход: механическая обработка днища поршня, оксидирование, хромирование, никелирование.

— износ боковой поверхности (зависит от качества масла)

Поршневые кольца. Назначение, требования, классификация. Формы уплотнительных колец. Материалы поршневых колец. Влияние выбора материала на конструкцию кольца и поршневой группы.

Поршневые кольца предназначены для предотвращения прорыва газов между поршнем и стенкой цилиндра, а также для удаления лишнего масла со стенок цилиндра, препятствуя проникновению его в камеру сгорания. Кроме того, поршневые кольца отводят тепло от головки поршня к стенкам цилиндра.

По назначению подразделяются на:

— компрессионные

— маслосъемные

Около 50% механических потерь осуществляется через кольца.

Верхнее поршневое кольцо нагревается до 350-400 º, через него отводится самое большое количество тепла, оно работает в условиях плохой смазки.

Маслосъемные кольца: устанавливаются на поршне за компрессионными.

Они делятся на:

— однокромочные   — двухкромочные                 — составные кольца

  

 

Однокромочные: «+» кромка, соскабливающая масло со стенок цилиндра, излишки масла через отверстия уйдут на смазку поршневого пальца.

Двухкромочные: «+» также содержит канал для удаления избытка масла.    

Составные кольца: «+» при деформации ведут себя более гибко, сохраняют уплотняющие функции при перекосах.

Требования к поршневым кольцам:

1. плотное прилегание к поверхности цилиндра и опорным поверхностям канавок поршня (геом. услов.).

2. небольшое начальное давление (0,5-20 кг/см2) на стенку цилиндра (силовые условия).

 

 

 

-площадь контакта уменьшается, давление на стенку цилиндра увеличивается.

 

— «скребковый вид»

 

 

  — «минутные кольца» быстрей прирабатываются

 

скручивающиеся кольца. деформации косого изгиба

— они во время работы скручиваются, больше ресурс, хуже уплотняющие свойства

— трапециевидные кольца, удаляет излишки масла со стенок цилиндра; зазор постоянно меняется по величине.

Уплотняющее действие поршневых колец

Уплотняющие действия достигаются:

1. прижатием колец к поверхности цилиндра.

2. в результате образования системы поршневых каналов и зазоров сложного лабиринта.

При сжатии поршневого кольца:

— за счет собственной силы упругости колец (0,5 — 30) кг/см2

— за счет давления газов проникающих через зазоры в канавку (30 — 40) кг/см2

Материалы поршневых колец: чугун, сталь.

Требования:

1. Механическая прочность при высоких температурах.

2. Износостойкость.

3. Низкий коэффициент трения при высоких температурах.

Чугун: серый (Ч), высокопрочный (ВЧ)

       СЧ18-36; СЧ24-44…

Покрытие стальных колец:

-покрытие молибденом (очень дорого), азотирование (большая вредность), титановое покрытие + азотирование = нитрид титана (высокая твердость).

Сталь: Х12М; 65Г 

 

Костромской завод автокомпонентов

Срок службы автомобильного мотора во многом зависит от совокупности зазоров в подшипниках скольжения – между вкладышами и коленвалом, между опорными втулками и распредвалом, а также – от состояния цилиндро-поршневой группы. Хорошая компрессия обеспечивает двигателю хорошую мощность, высокую экономичность, легкий запуск. Именно хорошая ЦПГ надолго сохраняет в хорошо сконструированном двигателе хорошую компрессию, но при условии эксплуатации автомобиля на хороших маслах и с хорошим воздушным фильтром. В двигателе должно быть как можно больше хорошего.
Какой производитель не делал бы поршневую группу, она все равно состоит из основных деталей комплекта «поршень–гильза–кольца». А вот разница в качестве ЦПГ и, соответственно, в ресурсе двигателя складывается из мельчайших технологических нюансов. Не каждому заводу по силам такое внимание к мелочам.

Поршни

У компании «Мотордеталь» есть свой небольшой научно-технический центр, занимающийся адаптацией технологий, предоставленных партнером – германской компанией Kolbenschmidt, а также разработкой своих оригинальных сплавов для поршней и гильз, покрытий для них, «привязкой» разработок к конкретным двигателям. Часть сплавов для поршней являются лицензионными, но есть и разработанные специалистами завода «Мотордеталь». Чем больше кремния содержит алюминиевый сплав, тем меньше его коэффициент термического расширения, тем выше и износостойкость отлитой детали. К примеру, для поршней некоторых двигателей в Костроме применяют не эвтектический сплав АК 12, а заэвтектические сплавы АК18 и АК21. Причем применяя современные сплавы для поршней, нет необходимости заливать в них для «лучшей формы» терморегулирующие вставки, как это делалось, например, для «вазовских» или двигателей Ульяновского моторного завода. Поршень без стальной вставки получается легче, более однородной структуры. Оборотная сторона применения высококремнистых сплавов – сложность механической обработки. Не всякий резец пригоден для таких сплавов, времени и электроэнергии на каждую операцию уходит больше, но это уже проблема изготовителя поршневой группы. Поэтому для изготовления современной, высококачественной ЦПГ нужны хорошие станки, хороший режущий инструмент и неизбежна модернизация производства. Фактически на протяжении последних пятнадцати лет, из года в год, «Мотордеталь» обновляет оборудование и переводит производство на современные технологии. Литье поршней для бензиновых моторов диаметром от 76 до 105 мм идет на автоматической линии с импортным оборудованием – его поставили итальянские компании Ergo и Costaka. Между тем осваивать производство новой номенклатуры поршней для двигателей иномарок – сложно и недешево. Дорогостоящая специализированная оснастка нужна именно для отливки заготовки в металлическую форму – кокиль. Кроме того, и для обработки поршня оборудование получается сложнее и дороже, чем для гильзы.
Одна из самых изнашиваемых зон на поршне – канавка под верхнее поршневое кольцо. Обычно для увеличения ресурса на поршнях высокофорсированных дизелей (КАМАЗ, ЯМЗ, ММЗ и двигатели иномарок) в форму для отливки устанавливается износостойкая нирезистовая вставка (из жаропрочного чугуна), в которой после обработки и формируется более стойкая к износу канавка. Тем самым обеспечивается стабильность торцевого зазора сопряжения кольцо–канавка поршня, при хороших кольцах сокращается расход масла на угар. Нирезистовая вставка применяется для двигателей КАМАЗ всех поколений, для семейства V-образных двигателей ЯМЗ, для высокофорсированных версий минских моторов ММЗ Д-260 и ММЗ Д-245. Для низкофорсированных дизелей нирезистовую вставку не используют: в основном это тракторные «атмосферные» ММЗ Д-240, Д-65 и некоторые другие моторы. Такая поршневая идет в том числе и на вторичный рынок – для ремонта двигателей. В 2010 году на «Мотордетали» запустили японскую линию Takisawa по производству нирезистовых вставок. Их делают в Костроме из так называемой маслоты центробежного литья – получается этакая чугунная труба, которую потом разрезают на кольца, обрабатывают в требуемые размеры.
В отлитых заготовках поршней важно четко отслеживать микро- и макроструктуру сплава, его химсостав, твердость и отсутствие пористости. Для этого у нескольких отливок из партии вырезают «пробники» сплава (их называют темплетами) и затем отправляют в лабораторию. У поршней с нирезистовой вставкой проверяют, и насколько качественно залито это чугунное кольцо.
После литейки поршни поступают в шахтные газовые печи на термообработку, для снятия напряжений, кроме того, после этой операции увеличивается твердость алюминиевого сплава. Печи – немаленькие, высотой 5 метров, в каждую вертикально загружают пять стальных «корзин», доверху заполненных поршнями.
Самые современные обрабатывающие линии в Костроме – для поршней бензиновых двигателей-иномарок, сборку которых организовали в России. Это моторное производство Renault и Nissan в Тольятти, Volkswagen в Калуге и Ford – в Елабуге. Здесь «Мотордеталь» стала первой компанией в России, которая реализовала локализацию деталей двигателей для иномарок – выиграли сложный тендер. Сегодня эти поршни уже поставляются на конвейеры моторных заводов. Теперь «Мотордеталь» занимается совершенствованием производства деталей для дизельных двигателей, доводит технологии до жестких европейских стандартов. Геометрию обработанного поршня контролируют по нескольким десяткам точек, затем опять идет контроль пористости металла. Несколько раз в смену с каждого обрабатывающего центра один из готовых поршней подвергают микрометрированию – теперь уже анализируют получившийся размер. Это позволяет отследить изменения настройки оборудования, своевременно подрегулировать его.
Интересно, что не на все модели и марки двигателей поршни изготавливают вплоть до последней операции – укладки в упаковочную коробку. К примеру, для Ульяновского моторного завода на двигатели ­УМЗ-421 поставляют заготовки: с формированием базовых поверхностей под дальнейшую обработку – с «черновой» расточкой юбки и днища. Все остальное делают уже в Ульяновске.
Среди обрабатывающих линий есть и «роботы» известной компании Kuka. Часто оборудование Kuka используется как сварочные «роботы» при производстве автомобильных кузовов и кабин. В Костроме им доверены монотонные операции по обрезке литников, а также загрузка и выгрузка.
Компания «Мотордеталь» была одной из первых в России, кто начал наносить антифрикционное полимерно-графитное покрытие на юбку поршня. Не знаю кому как, но мне костромские поршни с черненой юбкой впервые попались на глаза где-то в начале 2000-х годов. Уже и не припомнить, то ли это были поршни для ВАЗ, то ли для ЗМЗ. Кстати и тогда (что было объяснимо), и сейчас (что уже удивляет) находятся продавцы в магазинах запчастей или специалисты сервисных центров, которые называют это покрытие «тефлоном». Видимо, по аналогии с той сковородой, на которой жена жарит яичницу и котлеты… На самом деле дюпоновский тефлон это наш Фторопласт-4, и они не имеют никакого отношения к патентованным покрытиям для поршней. А если судить по названиям Molykote и Molydag, то там должен быть антифрикционный материал – дисульфид молибдена. Однако это графитное покрытие. Сейчас у «Мотордетали» все поршни – и для бензиновых двигателей, и для дизелей – идут с черненой юбкой. Наносится покрытие на специальном автомате методом трафаретной печати, обеспечивающей заданную толщину покрытия до микронной точности.
Причем теперь в Костроме вышли на более высокий технологический уровень: в России покрытия Molykote и Molydag на поршни теперь не наносит только ленивый, а новое – NanofriKS, разработанное компанией Kolbenschmidt (обратите внимание на буквы KS в обозначении покрытия), есть только у «Мотордетали». Как говорят на заводе, этот инновационный состав сокращает коэффициент сухого трения более чем на 50% по сравнению с ранее используемыми покрытиями и, следовательно – износ в пятне контакта. Тем самым повышается механический КПД двигателя, улучшается экономичность, исключается вероятность повреждения поршня при запуске мотора в морозы и «прихватывания» при кратковременном перегреве, улучшается приработка поверхностей.
Новая финишная технология для поршня – создание на поверхностях трения пористой структуры, в которой удерживается масло. Для этого поршень с полным погружением фосфатируют в особых ваннах, обтравливая его фосфатами железа, марганца, цинка и кадмия. Образуются два слоя: первый – эластичный, при этом прочно связанный с основным металлом поршня, и второй – кристаллический, но твердый. В результате на 30% снижается трение, в 10 раз повышается коррозионная стойкость, которая важна для жарового пояса и днища поршня, а маслоемкость увеличивается в 3-4 раза. Из-за того что алюминий при фосфатировании становится темно-серым, костромским поршням, изготовленным по этой уникальной для России технологии, дали название Black Edition. Кроме того, есть еще одно передовое технологическое решение – анодирование канавки верхнего компрессионного кольца. Если для поршней дизелей в канавке верхнего поршневого кольца используется износостойкая нирезистовая вставка, то для менее форсированных двигателей и для бензиновых моторов в этой части поршня применяют анодирование. Это электрохимическое покрытие серого цвета, которое тоже очень прочно держится на алюминии. Известно, что оксид алюминия обладает почти в 3 раза более высокой твердостью по сравнению с поверхностью, не подверженной анодному оксидированию. Благодаря этому износостойкость канавки под верхнее компрессионное кольцо увеличивается в 1,5-2 раза.

Компрессор поршневые,изготовление колец — Справочник химика 21

    В дальнейшем чугунные кольца II и III ступеней компрессора были заменены текстолитовыми. Технология изготовления текстолитовых поршневых колец намного проще технологии изготовления чугунных колец. Перед установкой текстолитовые кольца в течение 20 ч выдерживали в масляной ванне при температуре 80— 90°С. Для поршневых колец использовали текстолит марки ПТ. Текстолитовые поршневые кольца подтвердили хорошую работоспособность в условиях влажной среды. На протяжении 2000 ч работы не было ни одной [c.222]
    Поршневые кольца имеют прорезь, называемую замком. Различают следующие конструкции поршневого замка внахлестку, косой, прямой (рис. 28,а). Лучшие кольца с замками внахлестку, но изготовление их дороже. Чаще всего применяют косые замки, которые также обеспечивают надежную плотность. В горизонтальных компрессорах применяют только уплотнительные кольца. В вертикальных компрессорах уплотнительные кольца располагают в верхних канавках поршня, а в нижней канавке или непосредственно за уплотнительными кольцами ставят маслосбрасывающее кольцо. Оно отличается от уплотнительного тем, что на наружной поверхности кольца имеется скос, образующий конусную поверх- [c.69]

    Ремонт поршневых колец. Поршневые кольца служат для уплотнения зазора между поршнем и цилиндром, работают при высоких температуре и давлении в условиях трения. Износ поршневых колец приводит к снижению производительности, а замена их увеличивает простои оборудования в ремонте. Поршневые кольца компрессоров низкого давления при соблюдении правил эксплуатации могут работать без замены десятки лет, а при давлениях нагнетания выше 15 МПа их приходится менять через 3—6 мес Длительность работы поршневых колец зависит от выбора материала, технологии изготовления и качества подгонки. Основные факторы, определяющие работу поршневых колец,— плотность прилегания к зеркалу ци- [c.205]

    Специалистам Мелитопольского компрессорного завода удалось создать поршневые кольца из нового материала, изготовленного на основе капрона. Компрессоры с такими кольцами проработали непрерывно в течение 13 тыс. ч ни кольца, ни цилиндры не имели значительных износов. Цикл изготовления новых колец в 10 раз короче, чем чугунных. [c.128]

    На отечественном кислородном компрессоре ЗРК 10/30 двойного действия производительностью по нагнетанию 600 м ч эксплуатировались поршни 1 и II ступеней с манжетами, изготовленными из фибры (рис. 60, а). Небольшой срок службы фибровых манжет привел к изменению конструкции поршня и к замене фибровых манжет на фторопластовые поршневые кольца (рис. 60, б). Направляющие кольца этого компрессора сделаны [c.123]


    Для уплотнения штоков поршневых насосов и компрессоров, а также запорной и регулирующей арматуры применяют сальниковые уплотнения. Этот тип уплотнения представляет собой кольца различной конфигурации, изготовленные из эластичных прочных материалов, стойких к истиранию, -резины, асбестового волокна, фольги, фторопластовых композиций, полиэтилена, полипропилена. Широко распространена сальниковая набивка из сухого асбеста (АС) в виде шнура, пропитанного антифрикционным составом. Размер шнура круглого или квадратного диаметр (сторона квадрата) 8, 10,13,16,19,22,25,28,32,35,38,42,45 и 50 мм. [c.131]

    При сильном износе цилиндров компрессора можно расточить чугунную гильзу, запрессованную в корпус цилиндра, или заменить гильзу целиком. После расточки гильзы должны быть заменены наборные поршни и поршневые кольца, изготовление которых представляет собой значительные трудности. Так как цилиндры растачивают ие чаще одного раза в 10 лет, следует счн-19  [c.291]

    Промышленность поставляет предприятиям, эксплуатирующим компрессоры, поршневые кольца только с нормальными размерами (для машин новых марок). Поэтому большинство предприятий, имеющих компрессорное хозяйство, обеспечивает себя поршневыми кольцами, изготовленными в своих же мастерских. [c.232]

    Компрессоры без смазки цилиндров с поршневыми кольцами, изготовленными из самосмазывающихся материалов, могут быть и бескрейцкопфными, но с сухим картером, составным коленчатым валом и подшипниками качения, заполненными консистентной смазкой, или с подшипниками, выполненными с применением самосмазывающихся материалов. [c.655]

    Наиболее распространенной формой такого уплотнения яв- ляются поршневые кольца компрессоров, насосов, двигателей внутреннего сгорания, изготовленные обычно из серого чугуна различных марок. Для возможности сборки и большей податливости кольца делают разрезными, а для обеспечения более плотного прилегания — несколько большего диаметра, чем внутренний диаметр цилиндра. Для уменьшения утечки замки колец располагают так, чтобы они находились на диаметрально противоположных сторонах поршня, и закрепляют их фиксирующим устройством. Герметичность уплотнения повышается также пленкой масла, вводимого для смазки. [c.372]

    Во время ремонта компрессоров или двигателей внутреннего сгорания поршневые кольца нередко изготовляют в механических мастерских КС. Это объясняется тем, что размер колец определяется величиной износа каждого цилиндра и поршня в отдельности. Наиболее распространенный материал для изготовления поршневых колец — чугун СЧ 18—36 и СЧ 24—44 с содержанием фосфора в пределах 0,3—0,5% и серы — не более 0,12%. Структура отливки должна быть перлитной с мелким завихрением или чешуйчатым и равномерно распределенным графитом. Излом отливки должен иметь однородное мелкозернистое строение с матовым оттенком. [c.237]

    Различают следующие конструкции поршневого замка внахлестку, косой, прямой. Лучшими являются кольца с замками внахлестку (рис. 30), но они дороже в изготовлении. Чаще всего применяют косые замки, которые также обеспечивают надежную плотность. В горизонтальных компрессорах применяют только уплотнительные кольца. В вертикальных компрессорах уплотнительные кольца располагают в верхних канавках поршня, а в нижней- канавке ставят маслосбрасывающее кольцо. Последние [c.55]

    Из полученной маслоты на токарном станке производят нарезку эллиптических колец и обработку их боковых поверхностей до размера высоты кольца. Из середины одной из длинных сторон каждого кольца производят вырез части кольца, равный размеру А. Для компрессоров с диаметром цилиндра до 250 мм чаще изготовляют поршневые кольца с более простым, косым замком, вырезанным под углом 45° (фиг. 271, а) более надежным, хотя и более сложным в изготовлении является замок внахлестку (фиг. 271, б), который обычно выполняют у колец для компрессоров с диаметром цилиндра свыше 250 мм. Для проведения механической обработки ко

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о