Как и для чего размещаются на поршне замки поршневых колец
Вопрос № 18. Зачем нужен замок поршневых колец?
Ответ: При установке поршня в цилиндр кольца сжимаются до небольшого зазора в замке и плотно прилегают к поверхности цилиндра, что предотвращая прорыв газов в картер двигателя и попадание масла со стенок
цилиндра в камеру сгорания.
Вопрос № 19. Из какого материала изготавливают поршневые кольца?
Ответ: Поршневые кольца изготавливают из легированного чугуна, для двигателей с большими динамическими нагрузками — из специальной стали.
Вопрос № 20. Чем и для покрывают компрессионные кольца?
Ответ: Поверхность верхнего компрессионного кольца для повышения износостойкости подвергают пористому хромированию.
Вопрос № 21. Чем отличается маслосъемное кольцо от компрессионного?
Ответ: Чугунное маслосъемное кольцо отличается от компрессионного прорезями для прохода масла.
Вопрос № 22. Для чего нужны отверстия в канавке поршня под маслосъемное кольцо?
Ответ: В канавке поршня под маслосъемное кольцо сверлят один или два ряда отверстий для отвода масла внутрь поршня.
Вопрос № 23. Устройство составного маслосъемного кольца?
Ответ: Составное маслосъемное кольцо разборное, оно состоит из двух стальных кольцевых дисков и двух расширителей: осевого и радиального.
Вопрос № 24. Куда направлены выточки на внутренних цилиндрических поверхностях компрессионных колец?
Ответ: Компрессионные кольца в канавках поршня и чугунной вставке располагают так, чтобы выточки на внутренних цилиндрических поверхностях компрессионных колец были направлены вверх, в сторону днища поршня.
Вопрос № 25. Какой зазор в замках поршневых колец?
Ответ: У большинства двигателей зазор в замках двух верхних Компрессионных колец и чугунного маслосьемного составляет 0,25. 0,60 мм.
Вопрос № 26. Зазор на нижнем компрессионном кольце?
Ответ: На нижнем компрессионном кольце — 0,15. 0,40 мм.
Вопрос № 27. Зазор в замке кольцевых дисков составного маслосъемного кольца?
Ответ: в замке кольцевых дисков составного маслосьемного кольца — 0,8. 1,4 мм.
Вопрос № 28. Расположение замков колец на поршне?
Ответ: При наличии чугунного маслосъемного кольца замки всех колец при установке на поршень располагают по окружности под углом 90.
Вопрос № 29. Расположение замков колец на поршне?
Ответ: При наличии чугунного маслосъемного кольца замки всех колец при установке на поршень располагают по окружности под углом 90.
Вопрос №30. Для чего служит поршневой палец?
Ответ: Для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна служит поршневой палец.
Конструкция и форма поршневых колец
Как залегание поршневых колец связано с их работой
Для того чтобы обеспечивать необходимую степень уплотнения зазора между внешней поверхностью поршня и внутренней поверхностью цилиндра, так называемым зеркалом цилиндра, кольцо должно быть достаточно упругим и прочным, с другой стороны, не оказывать излишнего давления на стенки гильзы, иметь высокую износостойкость, но не разрушать рабочую поверхность цилиндра.
Степень теплового расширения чугуна гильзы меньше аналогичного показателя алюминиевого сплава поршня более, чем в два раза. При нагревании поршень расширится сильнее, чем чугунная стенка цилиндра. Наружный диаметр поршня выполняется с небольшим зазором для компенсации тепловых расширений. В современных двигателях внутреннего сгорания всегда применяется несколько поршневых колец. Залегание одного из компрессионных колец создает проблему герметичности при сжатии топливовоздушной смеси. Под термином «залегание» понимают ситуацию, когда поршневое кольцо сжато и полностью утоплено в кольцевой канавке поршня, при этом остатки несгоревших нефтепродуктов под воздействием высокой температуры превратились в углеродистые образования, намертво, словно клей, зафиксировавшие кольцо в одном положении.
Условия и причины залегания поршневых колец:
Если относительно «молодой» автомобиль стал катастрофически терять динамику разгона, резко увеличился расход масла, первой рассматривают версию залегания поршневых колец. Болезнь поражает относительно «молодые» автомобили с пробегом менее 80 тыс. км. Главной проблемой и причиной залегания поршневых колец называют некачественный бензин и моторное масло.
Как правило, залегание поршневых колец происходит неравномерно по диаметру кольцевого паза. В нормально работающем кольце силы давления на него распределены равномерно по рабочей поверхности, что препятствует возникновению местных зон усталости металла. В случае залегания кольцо прикипает в канавке поршня в одном небольшом секторе окружности, начинает работать (сжиматься и разжиматься) в нерасчетном и несимметричном режиме, возникают локальные усталостные микротрещины.
Самостоятельная шлифовка поршневых колец под размер.
Пришлось подгонять имеющиеся поршневые кольца под меньший размер. Необходимо было выполнить условия, при которых поршневое кольцо приняло бы абсолютно круглую форму и полностью прижималось бы ко всей поверхности цилиндра.
Поршневые кольца изготавливают с размерами согласно полученным эпюрам для равномерного усилия прижатия поршневого кольца к стенкам цилиндра, а в нашем случае новое, большее поршневое кольцо обладало большей силой, нежели нормальное, изготовленное по размеру. Более того, при неудачной установке колец на поршень, возможна деформация кольца, что ведёт к последующему неравномерному износу кольца и стенки цилиндра.
Важным фактором для замены поршневых колец служит и потеря их упругости. На малых оборотах двигателя и при малых нагрузках старые и перегретые поршневые кольца не обеспечат достаточное уплотнение между цилиндром, даже когда их размер всё ещё соответствует эксплуатационному допуску. На больших оборотах двигателя и в нагрузке такие поршневые кольца ещё достаточно уплотнятся и двигатель будет работать как и прежде, что и происходило в случае с описываемой бензокосой.
У имеющихся в нашем распоряжении поршневых колец был увеличен размер по высоте на 0,6 мм и кольцо не подходило по размеру с размером канавки на поршне. Радиальная ширина кольца соответствовала размеру старых колец, а вот радиальный размер пришлось подгонять множественными пробами, что бы не перестараться и не увеличить концевой зазор.
Напомню, что это всего лишь неопределённая ситуация, а не обязательная рекомендация к возможному использованию в очередном или в запланированном ремонте. /Смотреть видео/
Размер по высоте уменьшали притиркой на заточном круге и ручной шлифовкой на поверхности отрезного круга. Отрезной круг удобен тем, что армирован стекловолокном, которое уменьшает площадь соприкосновения притирочной поверхности с абразивом и не позволяет абразиву углубляться в поверхность притирки.
На концевом зазоре поршневых колец, после обрезки одного конца, подточкой круглым надфилем восстановили вторую половину концевого замка. Обязательно после каждой подточки поршневое кольцо вставляли в цилиндр и проверяли величину образующегося концевого зазора в сжатом состоянии.
Если зазор получится больше регламентированного, то двигатель вообще не заведётся. Это уже проверено.
Малые двухтактные двигатели очень чувствительны к уровню компрессии из-за малого рабочего объёма. Пробовали запускать севшие двигатели на жирной топливной смеси с низкооктановым бензином, который позволял заводиться двухтактным двигателям со слабой компрессией, но работать такой двигатель не мог, он явным образом тупил и дымил.
После подгонки поршневого кольца под нужный размер на всех имеющихся кромках с внутренней и на рабочей поверхности плоским надфилем выполнили едва заметную фаску для лучшей притирки колец и для хорошего уплотнения.
Через час работы двигатель завели и владелец косы успел на покос. Бензокоса у него работает каждую неделю, а колечки поршневые менять не собирается. То ли лишний раз разбирать двигатель не хочет, то ли доволен её работой и самостоятельный ремонт бензокосы его уже больше не беспокоит.
“Подписаться на рассылку новых записей” 858
Признаки и причины износа поломки поршневых колец
На автомобилях ВАЗ в процессе эксплуатации происходит износ двигателя, так же выходят из строя ПК. Кольца могут:
Часто поломка деталей происходит вследствие перегрева ДВС, в этом случае в цилиндрах уменьшается компрессия, и мотор теряет мощность. Признаками неисправных ПК является:
Если появляются признаки неисправности в поршневой группе, в первую очередь меняются поршневые кольца. Но замена ПК не всегда дает нужный эффект, часто после ремонта мотор продолжает дымить и расходовать масло. Причина здесь простая – имеется износ в самих цилиндрах. В блоке обычно гильзы изнашиваются неравномерно – они приобретают овальную форму, из-за выработки поршневые кольца не прилегают плотно к стенкам цилиндров и не обеспечивают герметичность.
Установка поршневых колец на поршень
1. Подготовка поршневых колец к установке.
Определите по маркировке, нанесенной на поверхности кольца, его нормальный или ремонтный размер.— нормальный размер — маркировка отсутствует.— ремонтный размер 0,4 мм — маркировка «40»— ремонтный размер 0,8 мм — маркировка «80»
Категорически не допускается попадание агрессивных сред, а также воды на поверхность кольца.
2. Установка поршневых колец на поршень.
Установка поршней в сборе в цилиндр двигателя
Схема расположения поршневых колец на поршне
1- Верхнее компрессионное кольцо2- Нижнее компрессионное кольцо3- Маслосъемное кольцо с пружинным расширителем4- Поршень
Установите поршень в сборе с поршневыми кольцами и шатуном в цилиндр с использованием специальной втулки или специальных клещей.
При установке необходимо соблюдать осторожность, чтобы не вызвать образование сколов.Чтобы исключить преждевременный износ поршневых колец, обкатка и эксплуатация двигателя должны соответствовать правилам по эксплуатации автомобиля
Конструкция поршневых колец
На большинстве моделей машин внутри двигателей для каждого поршня применяется по три кольца. Они имеют диаметр, превышающий размер самого поршня. Часть каждого из них вырезана. Этот вырез называется замком.
На поршне они устанавливаются таким образом, чтобы замки не располагались на одном уровне. Данные прорези – это расстояние между концами незамкнутых колец. Замки имеются исключительно на всех разновидностях данных деталей. Они предназначены для компенсации тепловых расширений, возникающих в процессе взаимодействия внутренних деталей двигателя.
Всем известно, что при воздействии высоких температур на металл, он имеет свойство расширяться. Если бы кольца имели монолитную конструкцию, они при нагревании увеличивали бы нагрузку на поршни и цилиндры.
Для чего нужен тепловой зазор в поршневых кольцах
Известно, что в процессе перемещения поршня, он воспринимает огромное давление. Это давление передается на коленвал. Именно наличие зазора в конструкции позволяет максимально передать это давление и полностью использовать его величину.
Кроме того, тепловой зазор обеспечивает минимальный контакт поверхностей поршня и цилиндра. В противном случае эти детали подвергались бы повышенному износу. Еще одна не менее важная функция – это обеспечение поверхностей оптимальным количеством масляной смазки. Масло проникает в зазоры, но при этом не попадает в камеру сгорания.
Именно зазоры обеспечивают эффективный отвод тепла от поверхностей деталей. В данном случае они применяются для компенсации избыточного температурного воздействия. В том случае, если приведенные выше параметры не будут обеспечены, двигатель не будет выдавать ожидаемых от него характеристик.
Коротко о поршнях как подобрать поршень к цилиндру
Начнем с того, что зазор между поршнем и цилиндром определяется четко прописанными нормами. Для деталей в новом двигателе такой зазор составляет от 0.05 до 0.07 мм. Для моторов, которые находятся в эксплуатации, зазор между поршнем и цилиндром не должен быть больше отметки в 0.15 мм.
Восстановление ЦПГ двигателя потребует расточки блока цилиндров в ремонтный размер, после чего производится подбор поршня из группы так называемых ремонтных поршней. Главным требованием к процессу расточки цилиндров является итоговый результат, максимально приближенный к четко указанному ремонтному размеру.
Также необходимо учитывать, что размер после расточки блока дополнительно уменьшится в среднем на 0.03 мм после процесса нанесения хона (хонингование поверхности цилиндра). По этой причине при хонинговке цилиндров нужно придерживаться такого диаметра, чтобы после установки поршня зазор был максимально приближен к 0.045 мм, что является показателем зазора применительно к новым деталям.
Чтобы точно подобрать новый поршень по размерам необходимо сначала провести дефектовку цилиндров и поршней. Для замера диаметров поршня и цилиндра потребуются измерительные приборы:
Далее подбор осуществляется на основании специальной таблицы, в которой указаны номинальные размеры цилиндров и поршней. Диаметр ремонтных поршней получил специальное деление по классам в зависимости от наружного диаметра детали. Всего таких классов 5, каждый класс обозначен литерами от A до E в алфавитном порядке (А, B, C, D, E) через 0.01 мм размера. Также деление по классам предусматривает изменение диаметра отверстия под поршневой палец через каждые 0.004 мм.
Данная информация о классификации ремонтных поршней наносится в виде маркировки на днище поршня. Цифровое обозначение указывает на категорию отверстия под палец, а буквенное обозначение указывает на принадлежность поршня к тому или иному классу (класс ремонтного поршня)
Также в процессе подбора номинальных размеров или ремонтного размера поршневой дополнительно необходимо обращать внимание на массу поршня. Поршни могут иметь как стандартную массу, так и увеличенный или сниженный на несколько грамм вес
Параллельно с подбором новых поршней необходимо подбирать ремонтные поршневые кольца, которые также имеют ремонтные размеры.
Размеры поршневых колец таблица ВАЗ
На автомобилях вазовского производства устанавливаются двигатели типа:
Также есть множество других модификаций ДВС, все вазовские моторы четырехцилиндровые рядные, с общим количеством клапанов 8 или 16. У моторов ВАЗ есть несколько стандартных размеров цилиндров:
У каждого размера предусматривается ремонтное увеличение на 0,4 и 0,8 мм, заводами производятся ремонтные поршни и кольца первого и второго ремонтных размеров. Поршневые кольца с диаметром 76 миллиметров выпускаются для двигателей:
Первый ремонтный размер ПК для этих моторов – 76,4 мм, второй ремонтный размер – 76,8 мм. Поршни, а также и поршневые кольца 79 мм производятся для ДВС моделей:
На всех этих моторах также есть два ремонтных размера ПК – 79,4 мм (первый ремонт) и 79,8 мм (второй ремонт). Самые распространенный размер ПК – 82 мм, на многих современных автомобилях ВАЗ используется поршневая группа именно этого размера. Диаметр поршневых колец 82 мм можно встретить на двигателях:
Тепловой зазор поршневых колец
ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам. Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой. На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.
Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:
Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.
Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:
По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:
Расположение зазоров (замков) колец на поршнях двигателя
При установке поршневых колец на поршень очень важно правильно расположить их прорези (замки) относительно друг друга и самого поршня.
Чтобы двигатель автомобиля изначально не был настроен на постоянный расход масла.
Вот два способа такого расположения.
Схемы расположения зазоров (замков) поршневых колец при установке
1. Расположение зазоров (замков) если маслосъемное кольцо коробчатого типа.
Под углом 45 градусов.
Расположение замков (зазоров) поршневых колец под углом 45 градусов, если маслосъемное кольцо коробчатого типа
Под углом 90 градусов.
Расположение замков (зазоров) поршневых колец под углом 120 градусов, если маслосъемное кольцо коробчатого типа
Замок пружинного расширителя маслосъемного кольца может быть расположен произвольно, но только не на оси поршневого пальца и не совпадать с замком маслосъемного кольца.
2. Расположение зазоров (замков) если маслосъемное кольцо сборное.
Под углом 45 градусов.
Расположение замков (зазоров) поршневых колец под углом 45 градусов, если маслосъемное кольцо сборное
Замок пружинного ленточного расширителя маслосъемного кольца при таком способе может быть расположен произвольно, но только не на оси поршневого пальца и не совпадать с замками дисков.
Зазор замка 0,25 — 0,45 мм (двигатель 21083).
Примечания и дополнения
— Помимо правильного расположения замков поршневых колец при их установке на поршень важно соблюдать и другие особенности. Например, какой стороной и в каком порядке устанавливать кольца. Об этой и других особенностях в статье «Особенности установки поршневых колец на поршень».
Поршневые кольца двигателя внутреннего сгорания
Рассматривая принцип работы двигателя внутреннего сгорания, можно понять, что основные процессы проходят в цилиндрах. Причем для этого требуется создание определенных условий, одним из которых является обеспечение герметичности камеры сгорания – пространства, находящегося над поршнем. При этом сам поршень – подвижный элемент, который перемещается внутри цилиндра, то есть между ними имеется скользящее соединение.
Стоит отметить, что диаметр поршня должен быть меньше внутренних размеров цилиндра. А все потому, что проходящие в цилиндрах процессы сопровождаются выделением значительного количества тепла. Из-за воздействия большой температуры металлы расширяются. Если бы диаметр поршня был равен цилиндру, то при нагреве происходило бы заклинивание. Получается, что между этим элементами имеется зазор, то есть герметичности не будет. Чтобы решить эту проблему, в конструкцию ЦПГ добавлен еще один элемент – специальные кольца, установленные на поршнях.
Назначение, виды, особенности
Эти элементы ЦПГ имеют ряд важных функций:
Функционирование поршневых колец проходит в достаточно сложных условиях – высокотемпературное воздействие, значительные механические нагрузки, возникающие не только от постоянного воздействия газов, но и от повышенного трения из-за недостатка смазочного материала в области днища поршня. 
Одно кольцо не справилось бы с поставленными задачами, поэтому на поршень устанавливается несколько элементов, каждое из которых выполняет определенные функции. Все поршневые кольца делятся на два типа:
Общее количество может быть разным и зависит от конструктивных особенностей силовой установки. Наибольшее распространение получила трехкольцевая компоновка (2 – компрессионных, 1 – маслосъемное). Но есть двигатели, у которых их количество может достигать и 7 штук. А к примеру, на двухтактных двигателях устанавливается только два компрессионных, а маслосъемное не используется.
Все используемые кольца – незамкнутого типа. То есть, они не сплошные (его просто невозможно было бы установить в поршневую канавку), и в нем имеется вырез, кстати, играющий тоже важную роль.
В разжатом состоянии кольца сделаны в форме овала, при этом расстояние между концами значительное. Это дает возможность без проблем надеть его на поршень и установить его в специальную канавку в нем. При посадке в цилиндр оно принимает правильную круглую форму, что обеспечивает прилегание по всей окружности, при этом вырез (замок) уменьшается, и этот зазор составляет всего 0,15-0,5 мм. Этот зазор является тепловым, и в его задачу входит компенсация размеров в результате теплового расширения.
Поскольку есть зазор, то газы могут через него проходить в подпоршневое пространство. Чтобы исключить этот фактор и устанавливается два компрессионных кольца. Они создают так называемое уплотнение лабиринтного типа, для чего замок первого кольца развернут на 180 град. относительно второго. Но даже такое решение не обеспечивает полной герметизации надпоршневого пространства и часть газов проникает в картер.
Видео: Теория ДВС: Поршневые кольца (часть 2)
Отметим, что установка дополнительного третьего компрессионного кольца хоть позволяет снизить утечки, но при этом сила трения в ЦПГ сильно возрастает, поэтому такое решение является нецелесообразным.
Компрессионные кольца
Основная нагрузка приходится на первое компрессионное кольцо, расположенное ближе всего к днищу поршня. Его основная задача – обеспечение герметичности камеры сгорания. Именно на него приходится больше всего высокотемпературного воздействия и давления газов, и все это в условиях нехватки смазочного материала. Чтобы максимально снизить трение между стенкой и кольцом, у последнего рабочая поверхность делается закругленной. Также уменьшить износ верхнего кольца при функционировании в тяжелых условиях позволяет молибденовая или хромовая вставка, нанесенная напылением на поверхность, но само оно делается из эластичного высокопрочного чугуна, но иногда используется и сталь.
Видео: 2.0 Теория ДВС: Ошибка установки маслосъемного наборного поршневого кольца
Примечательно, что рабочие газы принимают участие в создании герметичности камеры сгорания. Для этого высота кольца несколько меньше высоты канавки. Через образуемый зазор газы проникают внутрь канавки и начинают давить на внутреннюю поверхность кольца, дополнительно прижимая его к стенке.
Некоторые производители занимаются выпуском так называемых «неразъемных» компрессионных колец. На деле же оно состоит из двух плоских колец, которые после посадки на поршень, замками разворачиваются на 180° относительно друг друга. По сути, такая конструкция позволяет осложнить лабиринтное уплотнение, тем самым снизив количество пропускаемых газов.
Второе компрессионное кольцо выполняет две задачи. Во-первых, оно является элементом лабиринтного уплотнения и предотвращает проникновение прорвавшихся через верхнее кольцо газов в подпоршневую полость. А во-вторых, оно принимает участие в регулировке количества смазки на стенках цилиндра. Этот элемент обладает специфической формой рабочей поверхности (конусную или Г-образную). Такая поверхность играет роль скребка, снимающего излишки смазки со стенок, и сбрасывает его к маслосъемному кольцу. Поэтому его еще еще называют скребковым.
Поскольку оно воспринимает значительно меньшие нагрузки, чем первое, то в его конструкции не используются высокопрочные напыления, оно изготовлено полностью из пластичного чугуна.
Маслосъемные кольца
В задачу маслосъемных колец входит регулировка толщины масляной пленки на стенках цилиндра, именно регулировки, а не полного удаления смазочного материала. Если масла будет недостаточно, то сила трения будет увеличена, что приведет к быстрому износу колец, а также возможному появлению задиров на стенках цилиндров. Большое же его количество при сгорании в камере сгорания будет оседать в виде нагара на всех поверхностях внутри ее.
Конструктивно этот элемент самый сложный и он единственный, которое имеет дренажные отверстия для отвода снятого масла. На автомобилях могут использоваться два их типа:
Рабочими элементами П-образного кольца являются две кромки, которые соскабливают смазочный материал со стенок. Причем масло, снятое верхней кромкой проходит через отверстия дренажа и по каналам, проделанным в поршне, стекает вниз. Смазка же, соскобленная нижней кромкой уходит вниз по стенкам юбки поршня и цилиндра.
Видео: Поршни вставляем в блок цилиндров
Чтобы обеспечить необходимое прижатие к поверхности, используются специальные тангенциальные расширители:
Устанавливаются эти расширители в поршневую канавку под кольцо. Для спирального расширителя на внутренней поверхности кольца проделывается специальный паз.
Составные маслосъемные кольца отличаются разборной конструкцией, включающей в себя несколько элементов, а именно две плоских кольцевых пластины (изготовленные из стали и покрытые хромом), между которыми помещается два расширителя – тангенциальный и осевой. В некоторых случаях используется только один расширитель, обеспечивающий расширение в обоих направлениях.
Основные неисправности
Поскольку эти элементы ЦПГ находятся в постоянном контакте со стенкой цилиндра, то главной их неисправностью является износ рабочих поверхностей. Ресурс этих элементов во многом зависит от материала изготовления и условий эксплуатации, и он может варьироваться от 150 тыс. до 1 млн. км.
Но несоблюдение правил эксплуатации может значительно сократить их срок службы. Повлиять на ресурс могут:
Основными признаками сильного износа поршневых колец является сильное падение компрессии, вследствие чего падают мощностные и динамические показатели авто и увеличивается расход топлива, а также значительное повышение расхода смазочного материала.