Стальные или чугунные поршневые кольца

Обновлено: 18.05.2024

О том, что поршневые кольца делают из чугуна, что они хрупкие и при замене их нужна осторожность, наслышаны многие. Конструкторы знают за ними и другие грешки. Поиски достойной замены чугуну не прекращались и в свое время привели к стали. Ее упругость и термостойкость существенно выше, поэтому стальные кольца работают стабильнее и дольше. Форма цилиндров не бывает идеальной — в производстве неизбежны отклонения по овальности и цилиндричности, кроме того, цилиндры (особенно «мокрые» гильзы) деформируются при затяжке головки блока и прогреве двигателя. Сделанные из стали кольца лучше приспосабливаются к этому, сокращая прорыв газов в картер, угар масла и вредные выбросы.

И это еще не все. Благодаря большей прочности и упругости, высоту стального кольца можно делать на 20% меньше, чем чугунного, сэкономив на трении, а заодно и облегчив. Появляется возможность форсировать двигатели, увеличив их теплонагруженность, поскольку перемычки между канавками на поршнях из-за меньшей высоты колец могут быть толще и прочнее.

При всех этих очевидных преимуществах до недавних пор из стали если и делали, то только составные маслосъемные кольца. С компрессионными — не получалось: сложно было избежать «прихватов и натиров». Сталь, в отличие от чугуна, бедна скользким графитом и к тому же плохо удерживает смазку на поверхности.

Этот недостаток удалось устранить, защитив рабочую поверхность колец специальными износостойкими и антифрикционными покрытиями путем оксидирования, фосфатирования и т.д. Кроме того, притупляют и профилируют «острые» кромки колец. На сегодня ведущие изготовители (Gоetze и Schottle Motoren-teile из Германии, Nippon Piston Ring и Riken Piston Ring из Японии, Perfect Circle из Франции и Dana из США) уже довели выпуск стальных поршневых колец до 40–50% общего производства.

В России со сталью работают ВАЗ (по лицензии Riken Piston Ring), мичуринский и ставропольский заводы, но делают только маслосъемные сборные кольца. Лишь завод «Стакол» (Петушки, Владимирская область) выпускает и компрессионные, и маслосъемные кольца из стали. Более того, здесь при участии НАМИ освоено производство оригинальных маслосъемных колец с комбинированным расширителем. Он работает и в осевом, и в радиальном направлении, поэтому упругость изделий не зависит от глубины канавки, как у привычных сборных колец.

Компрессионные в Петушках делают из проволоки, протягивая ее через фильеры и получая дополнительно упрочненный профиль, который навивают на оправку и режут на кольца. Обычно кольца штампуют из листа, затем обтачивают.

Впрочем, все это больше интересует конструкторов и производителей. А что может получить рядовой потребитель — ремонтник, автовладелец?

В НАМИ были проведены сравнительные испытания отечественных стальных колец и серийных чугунных.

Сначала проверяли противозадирную стойкость без предварительной обкатки. Приработка прошла хорошо — на зеркале сохранились следы хона, и все поршневые кольца избежали прижогов и грубых рисок.

Затем определили расход масла на угар при работе двигателей в номинальном режиме и прорыв газов в картер. По этим показателям стальные кольца опередили своих чугунных оппонентов, заметно снизив и прорыв газов, и угар масла.

Вот вам и реальная выгода от стальных колец вообще и продукции владимирцев в частности. Добавим, что комплект стальных Goetze или SM стоит 400–600 руб., стандартный российский — 200–300 руб., а «Стакол» — 150–200 руб. Кстати, его коробка защищена от подделок голографической наклейкой и снабжена инструкцией по установке колец (подробнее см. ЗР, 2001, № 6).

Чугунное маслосъемное кольцо. Внутри — расширитель.

Стальное сборное четырехэлементное маслосъемное кольцо с радиальным расширителем, упирающимся в дно канавки на поршне.

Поршневые кольца

Как не ошибиться при выборе поршневых колец для автомобилей ВАЗ?

На рынке автозапчастей сегодня есть все — от самой мелкой детали до двигателя и кузова. Казалось бы, проблема, которая лет десять-пятнадцать назад стояла очень остро, наконец-то решена. Но не тут-то было. Подобрать качественные детали для замены непросто, особенно это касается вкладышей шатунных и коренных подшипников, элементов цилиндропоршневой группы —
поршней, колец. Именно качество и надежность этих деталей кардинально влияют на срок работы двигателя после "лечения".

Самые первые поршневые кольца для ВАЗ изготавливались на специализированном заводе в Мичуринске, но устаревшие технологии 50-х годов не
соответствовали требованиям ВАЗ к качеству продукции. Выбраковка мичуринских колец достигала порой 75-80%, поэтому руководство ВАЗ приняло решение об организации данного производства в собственном "доме". С этой целью заключили договор между ВАЗ и японской фирмой "Рикен", которая поставила в Тольятти оборудование для производства поршневых колец, что
позволило снизить количество брака до 25%. Казалось бы, и эта цифра велика, однако по сравнению с другим импортным оборудованием преимущество японского в качестве было неоспоримым.

В настоящее время на ВАЗ выпускают поршневые кольца трех номинальных размеров (76, 79, 82 мм), на каждый из которых приходится по два ремонтных (0,4 и 0,8 мм). Материалом для изготовления колец является специальный высокопрочный или серый чугун марки РИК-40 и РИК-20, который имеет высокие противоизносные свойства, превосходящие по качеству материалы колец других заводов (в Мичуринске, Ставрополе). Контроль качества осуществляется после каждого технологического перехода в течение всего процесса производства.

Особенности маслосъемных колец

В основной массе маслосъемные кольца выпускаются двух типов — хромированные и нехромированные, однако не так давно появились и стальные кольца с пружинным элементом, предназначенные пока лишь для установки при ремонте двигателя. Стальные маслосъемные кольца изготавливают только номинального размера.

Хромированные кольца имеют сечение с двумя симметричными выступами и предназначены для установки в двигателях ВАЗ-2106, 2108, 21083, 2121, 1111. А появились они после рождения ВАЗовских двигателей для "восьмерок" и " девяток". Эти двигатели имеют повышенную степень сжатия и более нагруженные режимы работы, поэтому в процессе эксплуатации обычные маслосъемные кольца изнашивались намного быстрее, чем верхнее компрессионное, покрытое хромом. Чтобы уравнять их пробег, начали покрывать хромом и маслосъемные кольца вышеперечисленных двигателей, что позволило
продлить жизнь кольцам почти в два раза.

Что касается нехромированных колец, то их выступы несимметричны, и устанавливаются они на двигатели ВАЗ-2101, 21011, 2103, 2105 и на 2106 для АЗЛК 2141. Это, пожалуй, единственная деталь, позволяющая отличить хромированное кольцо от обычного, так как по цвету они почти одинаковы. Будьте внимательны, чтобы вам "по ошибке" не продали "мичуринские" кольца,
имеющие "подкошенные" выступы.

Расширительные пружины также имеют свои отличительные особенности: переменный шаг навивки витков, отшлифованная поверхность по наружному диаметру и торцам. Возможности подделки маловероятны. Такие отличительные черты можно получить, только имея специальное дорогостоящее оборудование, которое есть пока лишь на ВАЗ.

Но бывают случаи, когда пытаются продать уже закончившие свой "жизненный путь" кольца, которые перед этим тщательно чистят и вымывают. Обнаружить
это нетрудно, стоит лишь взглянуть на профиль и высоту выступов. Как правило, они либо отсутствуют, либо проявляются едва заметно. Да и пружинное кольцо практически невозможно полностью очистить от масла и
грязи.

Стальные маслосъемные кольца за рубежом получили широкое распространение. Их большой срок службы, меньшая масса и стоимость, надежность и качество
выполняемой работы говорят о необходимости их внедрения и на всех ВАЗовских моделях. Однако из-за отсутствия необходимого количества материала для их
серийного производства (нержавеющая сталь для пружинного элемента и углеродистая лента для колец) их применение пока ограничено и распространяется лишь на ремкомплекты. Моторесурс стальных колец — 150-200 тыс. км, что, бесспорно, подтверждает их преимущество над чугунными.

Самая главная отличительная черта ВАЗовских стальных маслосъемных колец — хромовое покрытие самих колец и расширительных пружин, у мичуринских и других оно отсутствует. На поверхности колец хром создает специфический матовый оттенок, заметный, если только хорошо присмотреться.

Компрессионные кольца, как и маслосъемные, имеют свой профиль. Верхнее компрессионное кольцо является наиболее нагруженным, изготавливается оно из
высокопрочного серого чугуна, а поверхность по наружному диаметру хромируется. Нижнее компрессионное кольцо менее нагружено, поэтому его не хромируют, а для того, чтобы оно частично выполняло маслосъемную функцию, нижнюю часть делают в виде клина для снятия остатков масла.

Как и маслосъемные, ВАЗовские компрессионные кольца также имеют свои отличительные черты. Эти кольца с одной стороны (а иногда и с двух) по наружному диаметру имеют фаску, у колец другого происхождения этой фаски нет. При первом взгляде ее трудно заметить, однако на ощупь можно определить (контроль, аналогичный проверке доллара).

Еще одной отличительной особенностью являются торцы, которые в ходе технологического процесса на ВАЗ зачищаются шкуркой, и даже фосфатирование
не может скрыть следов данной обработки. После обработки шкуркой торцы получаются осветленными и закругленными, у других же эта особенность отсутствует.

Хромовое покрытие создает матовый цвет, поэтому его нетрудно отличить от стального блеска нехромированных колец. Как уже отмечалось, в настоящее время на ВАЗ выпускаются кольца трех номинальных размеров — 76, 79, 82 мм и только двух ремонтных размеров — 0,4 и 0,8 мм. Если при покупке вам
предлагают 0,7 или 0,6 мм, — это первый признак подделки.

Фирменные метки и упаковки

На каждом кольце обязательно имеется маркировка. Справа от замка ставится слово "ВАЗ", а если это ремонтный размер, то слева от замка ставится цифра
40 или 80, что соответствует ремонтным размерам 0,4 и 0,8 мм. Обнаружить подделку иногда очень тяжело, так как в современных условиях сделать " фирменную" метку не так уж и сложно. Однако и здесь, если постараться,
можно выявить "фальшь". Заводскую метку ставит автомат, а значит место ее установки всегда строго фиксировано. В случае, когда этим занимается
" рукодельщик", всегда имеются отклонения от заводского "места". Это несложно заметить при тщательном осмотре даже одного комплекта колец.
Упаковки также имеют свои фирменные секреты. Все кольца, которые идут на запчасти, упаковываются в пакетики по 3 штуки (два компрессионные и одно
маслосъемное — цилиндрокомплект). На пакетиках устанавливается кодовый номер комплекта, модель двигателя и размер колец. В дальнейшем такие
комплекты расфасовываются по типоразмерам и упаковываются в фирменные коробочки по четыре цилиндрокомплекта. На пакетах и коробках надписи всегда имеют один шрифт, и запомнить его не составит труда, к тому же, на коробке должен быть штамп ОТК, а все точки склеивания коробки тоже располагаются в
строго определенных местах.

Чтобы было проще ориентироваться в номенклатуре поршневых колец, выпускаемых на ВАЗ, предлагаем перечень, представленный в таблицах 1 и 2.

Споры вокруг выбора колец

Любой автомобилист мечтает, чтобы каждая деталь двигателя его машины служила как можно дольше. Однако в случае с поршневыми кольцами это мнение
разделилось. Одни утверждают, что лучше устанавливать кольца, имеющие небольшую долговечность (30-40 тыс. км — в случае мичуринских колец). Этим вы сможете оградить от износа стенки цилиндров и тем самым продлите жизнь двигателю. Другие же настаивают на том, что лучше устанавливать ВАЗовские кольца — более долговечные (пробег до замены 150-200 тыс. км), так как все равно после такого пробега придется заниматься шлифовкой коленчатого вала и заменой его вкладышей, а заодно можно заняться и мелким ремонтом цилиндропоршневой группы. Наличие двух ремонтных размеров позволит еще
дважды избежать расточки цилиндров, что в сумме даст пробег 450-600 тыс. км. А теперь посчитайте, во сколько обойдется вам разборка и сборка двигателя через каждые 30-40 тыс. на протяжении 600 тыс. км пробега.

ВАЗ-2103 — —
ВАЗ-2108 — —
ВАЗ-21081 — —
ВАЗ-21011 79 мм нормальный 2106-1004029
ВАЗ-2106 — —
ВАЗ-2121 — —
ВАЗ-21083 82 мм нормальный 21083-1004029
ВАЗ-21213 — —
ВАЗ-21073 — —
ВАЗ-1111 76 мм нормальный 1111-1004029-01

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.

Поршневые кольца. Устройство, виды, функции поршневых колец.№3

Конструкция и форма поршневых колец
5.1. Материалы для изготовления поршневых колец
Материалы для изготовления поршневых колец подбираются с учетом антифрикционных свойств и условий, при которых поршневые кольца должны работать. Высокая эластичность и коррозионная стойкость важны так же, как и высокая устойчивость к повреждениям при экстремальных условиях эксплуатации. Серый чугун до сих пор является основным материалом, из которого изготавливаются поршневые кольца. С трибологической точки зрения, серый чугун и содержащиеся в нем графитовые включения обеспечивают оптимальные свойства при работе в аварийном режиме (сухое смазывание графитом). Эти свойства важны особенно тогда, когда прекращается смазывание моторным маслом и масляная пленка уже разрушена. Кроме того, графитовые жилки в структуре кольца служат в качестве масляных резервуаров и противодействуют разрушению масляной пленки при неблагоприятных условиях эксплуатации. Используемые материалы на основе серого чугуна

Чугун с пластинчатой структурой графита (чугун с пластинчатым графитом), легированный и нелегированный
Чугун с глобулярной структурой графита (чугун с шаровидным графитом), легированный и нелегированный
В качестве стальных материалов используются хромистая сталь с мартенситной микроструктурой и пружинная сталь. Для повышения износостойкости поверхность материалов подвергают упрочнению. Это осуществляется, как правило, путем азотирования. В технической литературе под термином азотирование понимается процесс обогащения азотом (подачи азота) с целью упрочнения поверхности стали. Азотирование выполняется, как правило, при температуре от 500 до 520 °C; время обработки составляет от 1 до 100 часов. В результате диффузии азота на поверхности заготовки образуется очень твердый поверхностный связующий слой из нитрида железа. В зависимости от времени обработки, он может достигать толщины в 10–30 мкм. Наиболее распространенными методами являются азотирование в соляной ванне (например, коленчатых валов), газовое азотирование (поршневых колец) и плазменное азотирование.

5.2. Материалы для покрытия pабочей поверхности:
На рабочие пояски или pабочие поверхности поршневых колец можно нанести покрытия, улучшающие трибологические свойства. При этом первоочередное значение отводится повышению износостойкости, а также обеспечению смазывания и уплотнения в экстремальных условиях. Материал покрытия должен быть совместим как с материалами, из которых изготовлены поршневое кольцо и стенка цилиндра, так и со смазывающей средой. Нанесение покрытий на рабочие поверхности поршневых колец находит широкое применение. На поршневые кольца серийных двигателей часто наносят покрытия из хрома, молибдена и феррооксида.
5.2.1. Молибденовые покрытия
Во избежание следов прижога рабочая поверхность компрессионных (не маслосъемных) поршневых колец может быть наполнена молибденом или полностью им покрыта. Для этого используются методы как газопламенного, так и плазменного напыления. Благодаря высокой температуре плавления молибдена (2620 °C) обеспечивается чрезвычайно высокая термостойкость. Кроме того, технология нанесения покрытий приводит к образованию пористой структуры материала. В микропустотах, образующихся при этом на рабочей поверхности кольца, может скапливаться моторное масло. За счет этого обеспечивается наличие моторного масла для смазывания рабочей поверхности кольца даже при экстремальных режимах эксплуатации.
5.2.2. Гальванические покрытия:
Хромовые покрытия
Большинство хромовых покрытий наносится гальваническим способом.
Свойства:
Длительный срок службы (износостойкость)
Твердая, устойчивая поверхность
Снижение износа цилиндров (примерно на 50 % в сравнении с поршневыми кольцами без покрытия)
Высокая устойчивость к появлению следов прижога
Свойства при работе в аварийном режиме хуже, чем у молибденовых покрытий
По причине высокой износостойкости приработка длится дольше, чем у неармированных поршневых колец, маслосъемных поршневых колец со стальными пластинками или маслосъемных поршневых колец U-Flex.

Покрытия CK (Хромовая керамика) И DC (Diamond coated)
Данные покрытия состоят из нанесенного гальваническим способом слоя хрома с сеткой микротрещин, в которые прочно внедрены твердые материалы. В качестве заполнителя используются керамика (CK) или микроалмазы (DC).
Свойства:
Минимальные потери на трение благодаря чрезвычайно гладкой поверхности
Максимальная износостойкость и длительный срок службы за счет заполнения твердыми материалами
Высокая устойчивость к появлению следов прижога
Незначительный самоизнос слоя, нанесенного на поршневое кольцо, при сохранении незначительного износа цилиндра.
Покрытия PVD:
PVD, сокращенно от «Physical Vapour Deposition» (физическое осаждение из парообразной фазы), – это вакуумная технология нанесения покрытий, при которой слои из высокопрочных материалов (CrN, нитрид хрома (III)) напрямую напыляются на поверхность поршневых колец.
Свойства:
Благодаря чрезвычайно гладкой поверхности, потери на трение сводятся к минимуму.
За счет очень тонкой и плотной структуры слоя высокой твердости обеспечивается очень высокая износостойкость.
Ввиду высокой износостойкости контур кольца сохраняется на протяжении более длительного времени эксплуатации. Это позволяет, к примеру, дополнительно снизить упругость маслосъемного поршневого кольца с покрытием PVD, что дает значительные преимущества в отношении потерь на трение.
5.3. Отслаивание покрытий
В некоторых случаях происходит отслаивание напыленных на рабочие поверхности слоев молибдена и феррооксида. Причиной этого являются, главным образом, ошибки при монтаже поршневых колец (слишком сильное растягивание при установке на поршень или деформирование колец, как показано на Рис. 1). При неправильной установке кольца на поршень покрытие отслаивается только в области спинки кольца (Рис. 2). Отслаивание покрытия на стыковых концах указывает на вибрацию поршневого кольца в результате нарушения режима сгорания (например, при детонационном сгорании).

5.4. Обработка рабочих поверхностей (обтачивание, притирка, шлифование)
Рабочие поверхности неармированных поршневых колец из чугуна обрабатывают, как правило, только путем тонкого обтачивания. По причине быстрой приработки неармированных колец, их рабочие поверхности не подвергают притирке или шлифованию. Снабженные покрытием или закаленные рабочие поверхности колец либо шлифуют, либо притирают. Это связано с их высокой износостойкостью, из-за которой потребовалось бы слишком много времени на то, чтобы рабочие поверхности колец приобрели скругленную форму и начали обеспечивать надлежащее уплотнение. Возможными последствиями стали бы потеря мощности и высокий расход масла.
5.5 Выпуклая форма рабочей поверхности
Еще одна причина обработки притиркой или шлифованием связана с формой pабочей поверхности. У (неармированных) поршневых колец прямоугольного сечения pабочая поверхность спустя некоторое время приобретает выпуклую форму (Рис. 1), что связано с их возвратнопоступательным движением и движением в канавках (скручивание колец). Это положительно отражается на создании масляной пленки и сроке службы колец.

Рабочим поверхностям поршневых колец с покрытием придают слегка выпуклую форму еще в процессе изготовления. Благодаря этому не требуется их дополнительная приработка до желаемой формы. Это предотвращает усиленный износ в период приработки и, следовательно, повышенный расход масла. По причине точечного прилегания рабочей поверхности кольца достигается повышенное специфическое давление прижима к стенке цилиндра, благодаря чему улучшается уплотнение от прорыва газов и поступления масла. Кроме того, снижается риск образования кромочного контакта из-за еще пока острых кромок колец. Кромки колец с хромовым покрытием всегда сглаживают, чтобы предотвратить продавливание масляной пленки во время приработки. При неоптимальной конструкции кольца, твердое хромовое покрытие могло бы привести к значительному износу и повреждениям стенки цилиндра, выполненного из гораздо более мягкого материала.

Рабочие поверхности колец симметричной выпуклой формы (Рис. 2), образовавшейся в результате приработки или выполненной еще на стадии изготовления, обладают оптимальными антифрикционными свойствами и создают масляную пленку заданной толщины. Благодаря симметричной выпуклости, толщина масляной пленки при возвратно-поступательном движении поршня остается одинаковой. Силы, действующие на кольцо и обеспечивающие его скольжение по масляной пленке, одинаковы при движении поршня в обоих направлениях.

Если выпуклость создается еще в процессе изготовления, то существует возможность придания ей асимметричной формы для улучшения контроля расхода масла. В этом случае наивысшая точка выпуклости будет располагаться не по середине pабочей поверхности, а немного ниже (Рис. 3).

Асимметричное разделение pабочей поверхности позволяет формировать разные поверхности скольжения кольца при его возвратно-поступательном движении. При движении вверх кольцо, из-за увеличенной площади рабочей поверхности в верхней части, сильнее выталкивается маслом («кольцо всплывает»), в результате чего со стенки цилиндра снимается меньше масла. При движении вниз уменьшенная площадь в нижней части способствует тому, что кольцо меньше «всплывает» и, соответственно, снимает больше масла (Рис. 4 и 5). Таким образом, кольца с рабочими поверхностями асимметричной выпуклой формы позволяют также контролировать расход масла, особенно при неблагоприятных условиях эксплуатации в дизельных двигателях. Такие условия возникают, например, в результате продолжительной работы на режиме холостого хода после работы на режиме полной нагрузки, когда при последующем нажатии на педаль акселератора часто происходит выброс масла в выпускную систему и образование синего дыма.

5.6. Обработка поверхностей:
В зависимости от исполнения, поверхности поршневых колец могут либо остаться необработанными, либо быть подвергнуты фосфатированию или омеднению. Это влияет только на антикоррозионные свойства колец. Новые необработанные кольца хотя и имеют красивый блеск, но абсолютно не защищены от образования ржавчины. Кольца, подвергнутые фосфатированию, имеют черную матовую поверхность и защиту от образования ржавчины за счет нанесенного на них слоя фосфата.
Омедненные кольца тоже хорошо защищены от ржавчины и имеют некоторую защиту от образования следов прижога в период приработки. Медь обладает определенным сухим смазочным эффектом, улучшая свойства при работе в аварийном режиме во время периода приработки.
Обработка поверхностей колец не имеет, однако, никакого влияния на их функциональность. Поэтому цвет поршневого кольца не является показателем его качества.
Продолжение следует.

Поршневые кольца двигателя. Основное назначение. Полезная статья!

• 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.

Из чего делают кольца двигателя?

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.

Второе компрессионное и маслосъемное кольца двигателя

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.

Читайте также: