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:

  • нижнее маслосъемное кольцо в силу своего износа или повреждения не выполняет в полной мере функций по удалению масляной пленки с зеркала цилиндра. Часть моторного масла из картера двигателя в виде остатков пленки накапливается в канавках поршневых колец и интенсивно разлагается с выделением цементирующих минеральных остатков;
  • остаток топлива богатой смеси не сгорает в полном объеме, его высококипящие фракции в виде вязкой жижи попадают в канавки поршневых колец и дополнительно усиливают эффект залегания;
  • двигатель машины в течение длительного времени 3-5лет находился в законсервированном состоянии. Сжатые и зафиксированные в одном положении поршневые кольца со временем теряют упругость. Чтобы не допустить залегания поршневых колец достаточно раз месяц запускать мотор на 10-15мин.

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:

  • ломаться на две или несколько частей;
  • изнашиваться по толщине;
  • иметь общий износ.

Часто поломка деталей происходит вследствие перегрева ДВС, в этом случае в цилиндрах уменьшается компрессия, и мотор теряет мощность. Признаками неисправных ПК является:

  • сизый дым из трубы глушителя, особенно часто он проявляется после долгой работы на холостых оборотах при резком нажатии на педаль газа;
  • повышенный расход масла в двигателе;
  • падение мощности, мотор перестает тянуть;
  • закоксовывание свечей зажигания.

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.

  • Перед установкой поршневых колец с них необходимо удалить консистентное средство посредством промывки их в бензине, керосине или уайт-спирите, протереть ветошью и дать просохнуть.

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.

  • Поршневые кольца устанавливаются на поршень 4 в последовательности:— маслосъемного 3 в сборе с пружинным расширителем;— нижнее 2 компрессионное;— верхнее 1 компрессионное.
  • Перед установкой маслосъемного кольца проверьте, чтобы стык пружинного расширителя располагался со стороны, противоположной замку кольца
  • Компрессионное нижнее поршневое кольцо устанавливается так, чтобы имеющаяся на нем маркировка «СТК» была обращена к днищу поршня.
  • Для установки поршневых колец на поршень применяйте специальную монтажную втулку с заходным корпусом или специальные щипцы
  • Перед установкой поршневых колец на поршень необходимо смазать поршень и поршневые кольца тонким слоем моторного масла

Установка поршней в сборе в цилиндр двигателя

  • Сориентируйте поршневые кольца так, чтобы замок верхнего компрессионного кольца располагался под углом 30-45 градусов к оси поршневого кольца, замок нижнего кольца — под углом 30-45 градусов к оси поршневого кольца, диаметрально противоположно замку верхнего поршневого кольца, а замок маслосъемного кольца под углом 30-45 градусов к оси поршневого кольца, между замками компрессионных колец.

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:

  • 2101/2103/ 2105/2106 (ВАЗ-классика);
  • 21213/ 21214/2130 (Нива);
  • 2108/21083 (ВАЗ 2108-09-099);
  • 2111/2112 (ВАЗ 2110-11-12);
  • 21114 (ВАЗ 2113-14-15);
  • 11186 (Лада Гранта);
  • 11194 (Lada Kalina).

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:

  • между канавками и КПК – от 0,02 до 0,08 мм (для верхнего кольца зазор должен быть немного больше);
  • между канавками и МПК – от 0,05 до 0,06 мм;
  • на стыке – от 0,25 до 0,5 мм.

По мере износа зазоры в ПК увеличиваются, и они не должны превышать:

  • между кольцом и канавкой – 0,15 мм;
  • на стыке – 1,0 мм.

Ссылка на основную публикацию