что такое маслосъемные кольца в двигателе

Поршневая группа: поршневые маслосъемные кольца

Маслосъемные или маслоотводные поршневые кольца, осуществляющие отвод излишнего масла со стенок цилиндра и ограничивающие таким образом проникновение (прокачку) масла в камеру сгорания, одновременно являются основным элементом поршневой группы, регулирующим смазку верхней зоны стенок цилиндров. В этой связи выбору маслосъемных поршневых колец и рациональному расположению их на поршне придается большое значение. В автомобильных двигателях чаще всего применяются: дренажные, скребковые и составные масло-съемные кольца (рисунок).

Маслосъемные кольца дренажного типа представляют собой прямоугольную конструкцию с канавкой, проточенной по наруж­ной стороне так, что со стенкой цилиндра они соприкасаются только двумя узкими кромками (см. рисунок а). Вследствие этого радиаль­ное удельное давление их на стенки цилиндра повышается до З—4 кГ·см2 (≈0,3—0,4 Мн/м2), что способствует более эффектив­ному соскабливанию масла со стенок. Для отвода масла в поршне­вую канавку за кольцо последнее снабжается 8—10 дренажными прорезями пли рядом отверстий, равномерно расположенных по его окружности. Далее из поршневой канавки масло через систе­му дренажных отверстий сбрасывается во внутреннюю полость поршня, как показано на рисунке г.
Скребковые маслосъемные кольца имеют остроугольную соскаб­ливающую кромку, а для сбора масла и отвода его за кольцо снизу у них делают проточку и дренажные вырезы (см. рисунок б). Чтобы повысить эффективность маслоотвода в канавку поршня, обычно устанавливают по два скребковых кольца. Спаривание скребковых колец удорожает производство. Однако они лучше, чем дренажные приспосабливаются к стенкам цилиндра и действуют эффективнее последних.

Конструкция поршней автомобильных двигателей, как правило, разрабатывается с учетом типа используемых маслосъемных колец, причем в карбюраторных двигателях устанавливают по 1—2 кольца, а в дизелях — не менее 2 колец на поршень. Высота маслосъемных колец составляет 4—5 мм.

Тяжелые условия работы колец (особенно компрессионных) приводят к повышенному износу у них боковых поверхностей и еще в большей мере наружной образующей поверхности, скользящей по зеркалу цилиндра. Чтобы увеличить срок службы колец, одно­временно с выбором материала для их изготовления изыскивают специальные противоизносные мероприятия. Основными из этих мероприятий являются: защитные покрытия колец, применение антифрикционных наполнителей и вставок, использование масло-накопительных проточек, пористое хромирование колец и покрытие их твердым хромом с последующей накаткой поверхности.

Для защитных покрытий колец применяют мягкие металлы, кото­рые прочно сцепляются с основным материалом кольца, не склонны к задирам с материалом цилиндра, обладают хорошими антифрикционными свойствами, пластичностью и достаточной коррозионной стойкостью. Практика показала, что наиболее эффективным являет­ся оловянное покрытие. Слой олова в 5—8 мкм, нанесенный элек­тролитическим способом, хорошо защищает поршневые кольца от возможных в процессе приработки заеданий и одновременно предотвращает появление задиров на стенках цилиндра. Оловянное покрытие (лужение) надежно защищает кольца от коррозии, а в слу­чаях местного перегрева, плавящееся олово само играет роль смазки. В результате лужения поршневые кольца быстрее и качест­веннее прирабатываются к стенкам цилиндра и более длительное время сохраняют свою работоспособность.

Электролитическое луже­ние широко используется для всех компрессионных и маслоотвод-ных поршневых колец как в отечественном, так и зарубежном автомобильном двигателестроении.

Антифрикционные наполнители и мягкие вставки применяются для компрессионных поршневых колец, работающих в условиях повышенной тепловой напряженности (например, в двухтактных двигателях). С этой целью по наружной образующей кольца прота­чивают узкие (около 0,6 мм) канавки на глубину до 0,8 мм, которые заполняются хорошо пристающей, слегка пористой антифрикцион­ной массой, оказывающей одновременно легкое полирующее дей­ствие на стенки цилиндра. В качестве такого наполнителя иногда используют смесь окиси железа с графитом, приготовленную на маслостойкой синтетической смоле.

Для колец автомобильных и других двигателей применяют иногда вставки из бронзы или других мягких металлов, не склон­ных к задирам цилиндров. Точно калиброванную прямоугольную полоску бронзы завальцовывают в проточенную на кольце канавку так, что она несколько выступает над наружной образующей кольца. Это обеспечивает хорошее первоначальное уплот­нение цилиндра, зеркало которого в процессе приработки покры­вается тонким слоем меди, повышающим качество рабочей поверх­ности цилиндра. Бронзовые вставки улучшают теплоотвод от коль­ца и заметно снижают износ колец и стенок цилиндра.

Полезными бывают и небольшие круговые проточки с наружной стороны колец. Накапливающееся в канавках масло улучшает смазку колец и служит простейшей защитой их в про­цессе приработки; канавки выполняют конусными и пролуживают.
Эффективным противоизносным мероприятием является так на­зываемое пористое хромирование колец. Наружную сторону колец покрывают слоем в 0,1ч 0,15 мм твердого хрома, поверхности кото­рого придают сетчатую структуру. Глубина каналов сетчатой поверхности составляет всего 0,03—0,05 мм, но благодаря этому хромовое покрытие, обладающее высокой твердостью НВ 800—1000 и сравнительно низким коэффициентом трения по чугуну (0,059 вместо 0,095 у чугуна по чугуну), хорошо удерживает (адсорбирует) смазку на своей поверхности, что особенно важно для верхних компрессионных колец. Пористое хромирование удорожает произ­водство, зато резко повышает износостойкость колец.

В автомобильных двигателях пористое хромирование обычно применяют только для одного или двух верхних наиболее нагружен­ных компрессионных колец. Тем не менее, срок службы всего комплекта колец и стенок цилиндра увеличивается примерно в три раза.

При нанесении твердого хрома на боковые поверхности колец заметно уменьшается износ и соприкасающихся с ними стенок канавки поршня. В крупных двигателях хромируют иногда и масло-съемные кольца. У стальных витых колец хромовое покрытие наносят на поверхности, скользящие по зеркалу цилиндра, что способствует общему увеличению срока службы этой трущейся пары.

В случае применения метода накатки толщина хромового покры­тия увеличивается до 0,3 мм. Накатка хрома эффективнее пористо­го хромирования.

Источник

📝 Что такое маслосъемные кольца?

Маслосъемные кольца препятствуют проникновению масла из картера в камеру сгорания, снимая излишки масла со стенки цилиндра. Их устанавливают ниже компрессионных. Они в отличие от компрессионных колец имеют сквозные прорези или состоят из двух колец скребкового типа. На поршни некоторых двигателей устанавливают составные маслосъемные кольца, изготовленные из двух стальных дисков и двух пружинных расширителей — осевого и радиального. Осевой расширитель, расположенный между дисками, плотно прижимает их к стенкам канавки поршня. Радиальный расширитель плотно прижимает диски к цилиндру. Сборные кольца хорошо прилегают к поверхности цилиндра и обеспечивают низкий расход картерного масла.

Основные функции и виды

Маслосъемные кольца устанавливаются на уровень ниже по отношению к компрессионным. В отличие от цельной структуры компрессионных, они производятся со сквозными прорезями (из литого чугуна), либо составными с расширяющими пружинами (из стали). Составные кольца представляют собой одно тонкое верхнее кольцо, одно нижнее и два расширителя (осевой и радиальный). В зависимости от типа поршня и двигателя можно устанавливать пару маслосъемных колец. Данный тип колец выпускают трех видов:
— хромированные,
— нехромированные,
— стальные.

Герметизация камеры расширения или сгорания; увеличение компрессии, благодаря чему двигатель может работать и запускаться. Уменьшение общего расхода моторного масла машины (для всех четырехтактных и дизельных двухтактных двигателей); при этом должна обеспечиваться достаточная смазка всех скользящих элементов. Удерживание отработавших газов от попаданий их в картер. Отвод лишнего тепла от работающего поршня, чем не допускается его перегрев и нормализуется теплопередача через стенки цилиндров.

Где устанавливаются кольца?

Место установки и тип поршневых колец зависит от их профиля использования. Комплектация колец на цельный поршень будет отличаться от комплектации составного поршня, так как последний включает в себя промежуточное второе кольцо.

Перед непосредственной установкой новых деталей, необходимо провести тщательную очистку поршней и гильзы. Кроме того, в процессе демонтажа поршневой группы, важно не нарушить строгую укомплектованность деталей. Специалисты рекомендуют ставить для себя метки на их нерабочих поверхностях. Это будет гарантией нормальной эксплуатации всех деталей блока управления двигателя. Перечень поршневых колец для цельного поршня двигателя:

— Самым верхним устанавливается компрессионное кольцо с трапециевидным сечением без прорезей и скручивания.
— Второй устанавливается деталь прямоугольного сечения, оснащенная срезанным углом, что обеспечит простое скручивание. Наличие конусного выреза на различных двигателях может находиться как сверху, так и снизу.
— Нижней размещается маслосъемная запчасть.

Перечень поршневых колец для составного поршня:

— Сверху устанавливают компрессионную деталь трапециевидного сечения, важно, чтобы она была без прорезей и скручивания.

— Промежуточно размещается поршневое кольцо с положительным скручиванием и наличием конусного выреза по верхнему краю запчасти.

— Внизу устанавливают маслосъемную деталь.

Какие бывают неисправности? Основной неисправностью поршневых колец является их износ в процессе продолжительной эксплуатации. К ускоренному износу поршневых колец приводит несвоевременная замена масла в двигателе, использование не подходящего для этого двигателя или загрязнённого масла.

Несвоевременная замена воздушного фильтра и, тем более, эксплуатация автомобиля вообще без воздушного фильтра или езда по пыльным дорогам. Применение некачественного топлива или несвоевременная замена топливного фильтра. К тяжёлым условиям можно отнести постоянную эксплуатацию автомобиля в городских пробках. Очень вредны для колец кратковременные поездки, при которых двигатель не успевает прогреться до нормальной рабочей температуры, особенно в зимнее время.

Не допускается эксплуатация двигателя с высокими нагрузками, до его полного прогрева. Система управления двигателя некоторых высокофорсированных автомобилей не позволяет двигателю развивать полную мощность, пока температура масла в двигателе не достигнет установленного предела. Именно масла, а не охлаждающей жидкости системы охлаждения.

Бывают случаи быстрого, лавинообразного разрушения поршневых колец. Это может произойти или из-за сильного перегрева двигателя или в результате работы двигателя в условиях недостаточной смазки. В таких случаях возможно заклинивание колец в цилиндре, образование задиров на стенках цилиндра и поршне, разрушение поршневых колец и перегородок между кольцевыми канавками поршня. Такое состояние двигателя диагностируется достаточно легко.

Признаком недопустимого износа поршневых колец является повышенное потребление масла. Если двигатель малолитражного автомобиля расходует более 0,5 литра масла на 1000 км и при этом при трогании с места после остановки перед светофором наблюдается появление из системы выпуска сизого дыма, можно предположить что поршневые кольца двигателя имеют недопустимый износ. В этом случае может наблюдаться повышенное давление картерных газов двигателя, которое можно определить, отсоединив шланг системы принудительной вентиляции картера двигателя. Также о большом давлении картерных газов свидетельствуют протечки масла через сальники, прокладки и другие уплотнения двигателя.

Что делать если залегают маслосъемные кольца?

Залегание поршневых колец приводит к потере их подвижности. Происходит это по причине скопления нагара от сгоревшего масла, которое сильно забивает канавки в поршне, что и приводит к залипанию колец внутри «гнезд». В этом случае обязательно ухудшаются уплотнения между поршнем и цилиндром. Двигатель теряет компрессию, не развив положенную мощность, поскольку не происходит достаточной степени сжатия рабочей смеси. Кстати, именно по этой же причине двигатель не будет адекватно запускаться в мороз, поскольку кольца забиты коксом.

Что следует далее? Первое, что укажет на проблемы с двигателем — повышенный расход масла. От нагара страдают маслосъемные кольца, поскольку они работают наподобие скребка. Часто залегание поршневых колец возникает во время кратких поездок в черте города, когда двигатель не успевает прогреться.

Ещё одна причина возникновения залегания колец — низкосортное (поддельное) масло. Качество масла — это очень важный аспект, поскольку будет нагар или нет — зависит именно от качества продукта. Так, к примеру, если вы будете использовать сомнительное масло, то оно будет гореть, как маргарин на сковородке. Поэтому покупайте то масло, которое рекомендовано именно вашему авто заводом-производителем.

Источник

Поршневые кольца. Устройство, виды, функции поршневых колец.№2

Продолжим.
3.2. Маслосъемные поршневые кольца
Назначение
Конструкция маслосъемных поршневых колец позволяет распределять масло по стенке цилиндра и снимать с нее избыточное масло. Для улучшения функций уплотнения и съема масла, маслосъемные поршневые кольца оснащаются, как правило, двумя маслосъемными рабочими поясками. Каждый их этих рабочих поясков снимает со стенки цилиндра избыточное масло. Таким образом, как у нижней кромки маслосъемного поршневого кольца, так и между рабочими поясками скапливается определенное количество масла, которое необходимо удалить из области кольца. Поскольку при движении поршня он качается внутри цилиндра, функция уплотнения выполняется тем лучше, чем ближе друг к другу расположены рабочие пояски кольца.

Прежде всего, масло, снимаемое верхним рабочим пояском и скапливающееся между обоими поясками, подлежит удалению из этой зоны, так как иначе оно может проникать в область над маслосъемным поршневым кольцом, что потребует его съема вторым компрессионным кольцом. Для этой цели коробчатые маслосъемные кольца и маслосъемные кольца из 2-х частей имеют между рабочими поясками продольные прорези или отверстия. Через эти отверстия в самом кольце масло, снимаемое верхним рабочим пояском, выводится на обратную сторону кольца. Оттуда дальнейший отвод снятого масла может осуществляться разными способами. Один из этих способов предусматривает отвод масла через отверстия в поршневой канавке к внутренней поверхности поршня, чтобы оно могло стекать обратно в масляный поддон. При наличии так называемых поверхностных пазов (cover slots) снятое масло выводится обратно на наружную поверхность поршня через расположенную вокруг бобышки выемку. Также используется комбинированный вариант, когда масло отводится сразу обоими способами. Оба этих способа отвода масла надежно зарекомендовали себя и успешно используются, в зависимости от формы поршня, процесса сгорания топлива или цели применения. Теоретически сложно дать общий ответ, какой из этих способов лучше. По этой причине, выбор оптимального способа для конкретного поршня зависит от результатов различных практических испытаний.
Коробчатые маслосъемные поршневые кольца

В современном моторостроении коробчатые маслосъемные поршневые кольца больше не используются. Их упругость обеспечивается только за счет собственного поперечного сечения. Поэтому такие кольца относительно более жесткие, имеют меньшую подвижность и менее плотно прилегают к стенке цилиндра, вследствие чего их уплотняющая способность хуже, чем у маслосъемных поршневых колец, состоящих из нескольких частей. Коробчатые маслосъемные кольца с прорезями изготавливают из серого чугуна.
Типы конструкции:

Маслосъемные поршневые кольца из 2-х частей (конструкция с пружинным расширителем)
Такие маслосъемные поршневые кольца состоят собственно из самого кольца (кольцевой детали) и расположенной за ним спиральной пружины. Поперечное сечение кольца намного меньше, чем у коробчатого маслосъемного поршневого кольца. Это придает кольцу относительную гибкость и позволяет ему оптимально прилегать к стенке цилиндра. Канавка для пружинного расширителя, расположенная на внутренней стороне кольца, имеет либо полукруглую, либо V-образную форму. Упругость как таковая обеспечивается за счет спиральной нажимной пружины из жаропрочной пружинной стали. Она расположена внутри кольца и прижимает его к стенке цилиндра. Во время эксплуатации пружина плотно прилегает к обратной стороне кольца, образуя с ним единое целое. Хотя пружина в кольце не прокручивается, всё кольцо в целом – так же, как и другие кольца – свободно вращается в кольцевой канавке. У состоящих из 2-х частей маслосъемных поршневых колец радиальное давление всегда распределяется симметрично, так как давление прижима имеет одинаковую величину по всей окружности спиральной пружины. Шлифование пружин по наружному диаметру, более плотное расположение витков в области замка поршневого кольца и защита тефлоновой оболочкой позволяют увеличить срок службы пружин. За счет этих мер уменьшается износ от трения между кольцом и спиральной пружиной. Собственно кольца маслосъемных колец из двух частей изготавливают из серого чугуна или стали. У состоящих из нескольких частей маслосъемных поршневых колец зазор в замке ненапряженного кольца, т. е. расстояние между стыковыми концами самого кольца в демонтированном состоянии, без установленной внутри пружины-расширителя, является незначительным. В особенной степени это касается стальных колец, у которых данный зазор может быть равным нулю. Это не является дефектом или основанием для рекламации.

Маслосъемные поршневые кольца из 3-х частей
Данные маслосъемные кольца состоят из 3-х частей: двух тонких стальных пластинок (колец) и распорной пружинырасширителя, прижимающей кольца к стенкам цилиндра. Маслосъемные поршневые кольца со стальными пластинками либо имеют хромированные рабочие поверхности, либо со всех сторон обработаны азотированием. Последние отличаются повышенной износостойкостью как в области pабочей поверхности, так и в месте контакта пружины-расширителя и пластинок (вторичный износ). Состоящие из 3-х частей маслосъемные поршневые кольца оптимально прилегают к стенкам цилиндров и находят применение преимущественно в бензиновых двигателях легковых автомобилей.

3.3. Типичная комплектация поршня кольцами
Комплексные требования, предъявляемые к поршневым кольцам, не могут быть выполнены при использовании только одного поршневого кольца. Это можно осуществить только с помощью нескольких поршневых колец различных типов. В современном автомобильном моторостроении устоявшимся решением является комбинация из компрессионного поршневого кольца, комбинированного компрессионного и маслосъемного поршневого кольца и отдельного маслосъемного поршневого кольца. Поршни с более чем тремя кольцами встречаются сегодня сравнительно редко.

3.4. Наиболее подходящее поршневое кольцо
Не существует ни лучшего поршневого кольца, ни лучшей комплектации поршня кольцами. Каждое поршневое кольцо является «специалистом» в своей области. В конечном счете, любое исполнение и сочетание колец представляют собой компромисс для удовлетворения абсолютно разным и отчасти противоположным требованиям. Изменение в отношении хотя бы одного поршневого кольца может нарушить баланс работы всего комплекта колец. Окончательный подбор поршневых колец для двигателя новой конструкции всегда осуществляется как на основании результатов интенсивных тестов на испытательном стенде, так и с учетом нормальных условий эксплуатации. Приведенная ниже таблица не претендует на полноту, однако показывает в целом, как различные характеристики колец отражаются на их различных функциях.

Источник

Поршневые кольца двигателя. Основное назначение.

Поршневые кольца — это незамкнутые кольца, которые с небольшим зазором (до нескольких сотых долей миллиметра) посажены в канавках на внешних поверхностях поршней в двигателях внутреннего сгорания. В данной статье мы поговорим про поршневые кольца двигателя, какие они бывают и основное предназначение колец двигателя.

Поршневые кольца по назначению разделяют на компрессионные и маслосъемные. 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 отличии от компрессионных колец имеют сквозные прорези.

Из чего делают кольца двигателя?

Одним из первых эффективных материалов, использованных для поршневых колец, был ковкий чугун. Он сочетается с чугуном, используемым в блоках цилиндров, а его пористая структура позволяет ему удерживать масло, уменьшая износ. Широко используется также производная от ковкого чугуна, известная как пластичный чугун. Он обладает большинством качеств чугуна, а кроме этого, он 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 нет ничего странного в том, что такие кольца имеют свойства, аналогичные свойствам хромированных колец. Нержавеющая сталь также имеет способность противостоять высокой температуре, превосходящую хромированный чугун.

При попытках увеличения срока службы колец и обеспечения быстрой их приработки, были созданы молибденовые кольца. Такое кольцо является обычно кольцом с основой из чугуна с молибденовым покрытием поверхности. Молибден обладает многими противоизносными свойствами хрома, а в некоторых случаях он может иметь даже большую сопротивляемость износу. С течением времени молибденовые кольца стали основными в двигателях, так как они долговечные, относительно легко прирабатываются и более надежные.

Верхние компрессионные кольца двигателя

Существует много конфигураций верхнего компрессионного кольца и различия между некоторыми 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 (рабочей) 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.

Другим важным типом компрессионного кольца, хотя и не такого, как обычное плоское или перекрученное кольцо, является поршневое кольцо с L-образным участком, чья способность к уплотнению зависит от усилия, развиваемого давлением газов, действующих на заднюю сторону большого выступа в форме буквы «L». Только эти кольца развивают дополнительное усилие, прикладываемое к стенкам цилиндров, когда в цилиндре имеется высокое давление, например, в такте сжатия и особенно в момент после сгорания рабочей смеси. Конечно, когда высокого давления в цилиндре нет, кольцо ослабляется, уменьшая трение и износ.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца двигателя

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.

Однако, 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. вообще 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. Не обращая внимания 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 в той или иной степени от того, как работают другие кольца. Если верхнее компрессионное кольцо обеспечивает качественное уплотнение, то беззазорное второе компрессионное кольцо менее важно. Однако, в реальности дело обстоит не так и второе беззазорное компрессионное кольцо может быть реальным средством при получении большей мощности на коленчатом валу.

Маслосъемные кольца очень важны для функционирования двигателей, особенно при использовании низкооктанового топлива. Моторное масло, которое остается в камере сгорания, будет уменьшать октановое число топлива, что может привести к детонации. Оно также может загрязнять камеры сгорания и головки поршней, что обязательно вызовет снижение мощности двигателя.

И пару видео в нагрузку))Приятного просмотра.

Источник