Поршневые кольца.

Поршневые кольца бывают уплотнительные (компрессионные) и маслосъёмные. Уплотнительные кольца устанавливают в верхней части поршня. Маслосъёмные кольца могут устанавливаться в нижней части головки или тронка поршня. Они защищают камеру сгорания от попадания в неё излишков масла с зеркала цилиндра.

В цилиндре дизеля поршневые кольца находятся в сжатом состоянии и работают на изгиб. Если поршневые кольца плохо пригнаны по поршню и цилиндру, дизель будет запускаться с трудом, дымить, не сможет развить номинальной частоты вращения и мощности.

Уплотнительные кольца, особенно первое кольцо, работают в зоне высоких температур. Они, совершая возвратно-поступательное движение, сильно нагреваются от соприкосновения с газами и от трения. Работа трения колец составляет около 40-50% от всех механических потерь дизеля.

Высокая температура понижает механические свойства металла колец и вызывает коксование масла. Материалом для колец главных и вспомогательных дизелей служит, как правило, низколегированный серый чугун с пластинчатым графитом (Сч21, Сч24, Сч28). Допускается изготовление колец из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Высокие антифрикционные качества чугуна вследствие наличия в его структуре тонко распределённого свободного графита придают чугуну способность самосмазываться, а удовлетворительная жаростойкость в пределах 300-400°С заставляет предпочесть чугун всем остальным материалам.

Поршневые кольца работают в более тяжёлых условиях, чем цилиндровая втулка, поэтому твёрдость поршневых колец должна быть на 10 единиц по Бриннелю выше твёрдости втулки цилиндра.

В целях уменьшения изнашивания цилиндровой втулки и улучшения приработки поршневых колец применяют хромированные кольца.

Хромированные поршневые кольца заменяют на новые при наличии следов выкрашивания хрома, или в том случае, когда изнашивание хрома составляет более чем на 1/4 рабочей поверхности кольца.

Контроль состояния новых колец заключается в проверке теплового зазора в замке кольца, определении остаточной деформации и толщины кольца по периметру (в четырёх местах, через 90°). Разница в толщине кольца по периметру не должна превышать 0,01-0,02 мм.

Измерение теплового зазора в замке поршневого кольца:

1 — калибр, 2 — кольцо с косым замком, 3 — кольцо с фигурным замком, 6 — зазор в замке кольца в рабочем состоянии.

При подборе колец к новым цилиндровым втулкам тепловой зазор в замке поршневого кольца измеряют с помощью пластин щупа в калибре, диаметр которого равен номинальному диаметру цилиндровой втулки, либо непосредственно в цилиндровой втулке, в средней её части. Зазор меньше установочного может привести к тому, что при расширении от нагревания кольца концы его упрутся друг в друга и произойдет расклинивание его в цилиндре, что приведёт к поломке кольца и задирам цилиндра.

Зазор больше предельно допустимого позволит газам проникать в нижнюю полость цилиндра, вследствие чего ухудшится герметичность (плотность), уменьшится давление сжатия, снизится мощность дизеля.

Тепловой зазор в замке кольца не должен быть меньше расчётного значения.

Зазоры установочные и предельно допустимые поршневых колец в замках серийных дизелей представлены в таблице:

Зазоры установочные (У) и предельно допустимые (П) в замке поршневых колец, мм

Если таких данных нет, то зазор в замке кольца можно определить по формулам:

Если зазор в замке кольца превышает допустимый предел, то кольцо бракуют, если же он меньше установочного, то стыки замка припиливают до соответствующего размера плоским напильником в тисках со свинцовыми нагубниками. Чтобы увеличить зазор в замке кольца, опиливают только одну сторону кольца, а вторая сторона кольца остаётся базовой, по которой контролируют правильность опиливания профиля замка. После снятия металла напильником опиливаемую сторону кольца прижимают к базовой и на свет проверяют плотность прилегания спиливаемого торца кольца. Зазора в стыке кольца не должно быть. При толщине кольца более 7 мм прилегание торца кольца в замке контролируют на краску. В процессе опиливания кольцо периодически устанавливают в среднюю часть втулки цилиндра для контроля теплового зазора в замке кольца, строго соблюдая одинаковое расстояние плоскости кольца от верхней кромки втулки цилиндра. Пластины щупа должны вводиться в зазор замка кольца без усилий, иначе пластины щупа смещают торцы кольца, увеличивая величину зазора. Состояние поршневых колец в поршневых канавках проверяют по лёгкости перемещения поршневого кольца и для этого измеряют зазор между кольцом и верхней опорной поверхностью канавки поршня пластинами щупа. Установочные зазоры в зависимости от высоты кольца представлены в таблице: