Материал поршня: Материалы для поршней

Содержание

конструкция, отличия и применяемость на двигатели Ваз.. Статьи компании «АвтоКлюч-63»

 

   Поршневая группа двигателя включает в себя: поршень, поршневые кольца и поршневой палец.

Общая конструкция поршневой группы сложилась еще в период появления первых двигателей внутреннего сгорания. С тех пор ни один из элементов поршневой группы не утратил своего функционального назначения.

Поршень, является наиболее важным элементом любого двигателя внутреннего сгорания.

Именно на эту деталь, выпадает основная нагрузка по преобразованию энергии расширяющихся газов в энергию вращения коленчатого вала. Свойства, которыми должен обладать поршень, трудно совместимы и технически тяжело реализуются.

Требования, которым должна соответствовать эта деталь:
  • температура в камере сгорания может достигать более 2000°С а температура поршня, без риска потери прочности материала, не должна превышать 350°С
  • после сгорания бензино-воздушной смеси, давление в камере сгорания может достигать 80 атмосфер.

 При таком давлении, оказываемое на днище усилие, будет составлять свыше 4-х тонн. Толщина стенок и днища поршня должна обеспечивать возможность выдерживать значительные нагрузки. Но любое увеличение массы изделия приводит к увеличению динамических нагрузок на элементы двигателя, что в свою очередь, ведет к усилению конструкции и росту массы двигателя;

  • зазор между поршнем и поверхностью цилиндра должен обеспечивать эффективную смазку и возможность перемещения с минимальными потерями на трение. Но в тоже время зазор должен учитывать тепловое расширение и исключить возможность заклинивания.
  • изготовление должно быть достаточно дешевым и отвечать условиям массового производства.

Очертания поршня за более сто пятидесятилетнюю историю двигателя внутреннего сгорания мало изменились.

   

В конструкции поршня можно выделить несколько зон, каждая из которых, имеет свое функциональное назначение:

1)   Днище поршня – поверхность, обращенная к камере сгорания. Днище, своим профилем, определяет нижнюю поверхность камеры сгорания.

Форма днища зависит от формы камеры сгорания, расположения клапанов, от особенности подачи топливо-воздушной смеси в камеру сгорания и объема самой камеры.

Днища разных моделей применяемых на двигателях ВАЗ приведены на рисунке:

Поршни ВАЗ 21213 и ВАЗ 21230 отличаются нанесенной маркировкой. Маркировка наносится на поверхность рядом с отверстием под поршневой палец. На поршне ВАЗ 21213 нанесены цифры -«213», на модели ВАЗ 2123 — «23».

На модели ВАЗ 21080, ВАЗ 21083, ВАЗ 21100 нанесена соответствующая маркировка — «08»,»083″, «10». Поршень 2108 имеет диаметр 76 мм , модели 21083 и 2110 — 82 мм.

Поршни ВАЗ 2112 и ВАЗ 21124, имеют соответствующую маркировку — «12»и «24» и отличаются глубиной выборки под клапана. Модели 21126 и 11194 отличаются диаметром.

2)   Если углубления на днище увеличивают объем камеры сгорания, то для уменьшения объема применяют вытеснители. Вытеснителем называют объем металла, который находится выше плоскости днища.

3)  «Жаровым поясом» (огневым) называют расстояние от днища до канавки первого поршневого кольца. Чем ближе располагаются поршневые кольца к днищу, тем более высокой тепловой нагрузке они подвергаются, тем больше сокращается их ресурс.

4)  Уплотняющий участок — это участок канавок, расположенных на боковой цилиндрической поверхности поршня. Канавки предназначены для установки поршневых колец. Поршневые кольца обеспечивают подвижное уплотнение. На всех моделях для двигателей ВАЗ, выполнены две канавки под компрессионные кольца и одна канавка под маслосъемное кольцо.

В канавке под маслосъемное кольцо есть отверстия, через которые отводится излишек масла во внутреннюю полость поршня. Уплотняющий участок выполняет еще одну очень важную функцию — через установленные поршневые кольца, осуществляется отвод значительной части тепла от поршня к цилиндру.

Если конструкция изделия не будет предусматривать эффективный отвод тепла от днища, то это приведет к его прогоранию.

По расчетам, через компрессионные кольца, передается до 60-70% выделенного тепла. Однако это требует плотного прилегания поршневых колец к цилиндру и к поверхностям канавок.

Для обеспечения работоспособности, торцевой зазор первого компрессионного кольца в канавке должен составлять 0,045-0,070 мм. Для второго компрессионного кольца зазор — 0,035-0,060 мм, для маслосъемного – 0,025-,0050 мм. Между внутренней поверхностью кольца и канавки должен быть радиальный зазор — 0,2-0,3 мм.

5)  Головку поршня образуют днище и уплотняющая часть.

Расстояние от оси поршневого пальца до днища, называют компрессионной высотой поршня.

6)  «Юбкой», называют нижнюю часть поршня. На этом участке находятся бобышки с отверстиями – место, куда устанавливается поршневой палец. Внешняя поверхность юбки, исполняет роль опорной и направляющей поверхности.

Юбка обеспечивает соосность положения детали к оси цилиндра блока. Кроме того, боковая поверхность юбки участвует в передаче к цилиндру возникающих поперечных усилий.

На поверхность юбки (или на все изделие) могут наноситься защитные покрытия улучающие прирабатываемость и снижающих трение.

Покрытие слоем олова позволяет сгладить неточности профиля и предотвратить наволакивание алюминия на поверхности цилиндра. Могут применяться покрытия созданные на основе графита и дисульфида молибдена.

Другой способ, снижающий потери на трение – нанесение на юбке канавок специального профиля. Глубина канавок составляет 0,01-0,015 мм. При движении, канавки не только удерживают масло, но и создают гидродинамическую силу, которая препятствует контакту со стенками цилиндра.

    Одним из факторов определяющих геометрию поршня, является необходимость снижения сил трения.

   Для этого требуется обеспечение определенной толщины масляного слоя в зазоре между поршнем и стенками цилиндра. Причем маленький зазор повлечет за собой увеличение сил трения и как следствие повышение нагрева деталей и их ускоренный износ а возможно и заклинивание.

Слишком большой зазор, увеличит шумность двигателя, приведет к росту динамических нагрузок на сопрягаемые детали и будет способствовать их ускоренному износу. Поэтому величина зазора подбирается в соответствии с рекомендациями для конкретного типа двигателя.

   В истории применения конструкций поршней для двигателей ВАЗ, просматриваются этапы влияния нескольких европейских конструкторских школ.

На первых моделях двигателей ВАЗ применяется «итальянская» конструкция. Поршни отличаются большой компрессионной высотой, широкой опорной поверхностью юбки. Поверхность изделия покрыта слоем олова.

  В разработке последующих конструкций принимают участие немецкие компании. У поршней уменьшается компрессионная высота. На юбке применяется микропрофиль – специальный профиль канавок, для удержания смазки в зоне трения. Поршни моделей ВАЗ 21126 и ВАЗ 11194 получают Т-образный профиль и рассчитаны на установку «тонких» поршневых колец. Так внешне сравнивая модели от 2101 до 21126, можно получить представление об общих тенденциях совершенствования конструкции , основанных на новых научных разработках.

  В процессе работы, различные участки поршня нагреваются не равномерно, следовательно, и тепловое расширение будет больше там, где выше температура и больше объем металла. В связи с этим, на уровне днища размер выполняют меньшим, чем диаметр в средней части. Таким образом, в продольном сечении профиль будет коническим. Нижняя часть юбки тоже может иметь меньший диаметр. Это позволяет, при движении вниз, в пространстве между юбкой и цилиндром, создавать масляный клин, который улучшает центрирование в цилиндре.

   Для компенсации тепловых деформаций, в поперечном сечении поршень выполнен виде овала. Это связано с тем, что в районе бобышек под поршневой палец сосредоточен значительный объем металла.

При нагреве, в плоскости поршневого пальца, расширение будет осуществляться в большей степени. Овальность и бочкообразность детали в холодном состоянии, позволяет иметь поршень, приближающийся к цилиндрической форме, при работающем двигателе.

Такая форма изделия создает сложности при контроле его диаметра. Фактический диаметр можно определить, только замеряя его в плоскости перпендикулярной оси отверстия под поршневой палец на определенном расстоянии от днища. При этом, для разных моделей это расстояние будет отличаться.

   Тепловые нагрузки порождают еще одну проблему. Поршни изготавливают из алюминиевого кремнесодержащего сплава, а для блока цилиндров используют чугун. У этих материалов разная теплопроводность и разный коэффициент теплового расширения.

   Это приводит к тому, что в начале работы двигателя, поршень нагревается и увеличивается в диаметре быстрее, чем увеличивается внутренний диаметр цилиндра. При и без того малых зазорах, это может приводить к повышенному износу цилиндров, а в худшем случае, к заклиниванию поршня.

  Для решения этой проблемы, во время отливки поршня, в тело заготовки внедряют специальные стальные или чугунные элементы, которые сдерживают резкое изменение диаметра. Для уменьшения теплового расширения и отвода тепла, на некоторых типах двигателя, используются системы подачи масла во внутреннюю полость поршня.

  Поршневой палец обеспечивает шарнирное соединение поршня и верхней головки шатуна. Во время работы двигателя, на поршневой палец воздействуют значительные переменные силы. Палец и отверстия под палец должны сопрягаться с минимальным зазором, обеспечивающим смазку.

  На двигателях ВАЗ используется два типа шарнирного соединения «поршень-палец-шатун». На поршнях моделей 2101, 21011, 2105, 2108, 21083 – палец устанавливается в верхней головке шатуна по плотной посадке, исключающей его вращение. Отверстие в поршне под поршневой палец выполнено с зазором, обеспечивая свободное вращение.

  В дальнейшем от этой схемы отказались и перешли на схему с «плавающим» пальцем. На поршнях моделей 21213, 2110, 2112, 21124, 21126, 11194, 21128 – палец устанавливается с минимальным зазором и в головке шатуна, и в отверстиях поршня. Для исключения осевого смещения пальца, в поршне, в отверстиях под поршневой палец устанавливаются стопорные кольца. Во время работы, у пальца есть возможность проворачиваться, обеспечивая равномерный износ поверхностей.

  Для обеспечения надежной смазки пальцев, в бобышках предусмотрены специальные отверстия.

По результатам фактического замера отверстия под поршневой палец, поршням присваивается одна из трех категорий(1-я, 2-я, 3-я). Разница в размерах для категорий составляет — 0,004мм. Номер категории клеймится на днище.

Для обеспечения необходимого зазора, поршневые пальцы, по наружному диаметру подразделяются на три класса. Отличие в размерах составляет — 0,004 мм. Маркировка класса производится краской по торцу пальца: синий цвет — первый класс, зеленый — второй, красный — третий класс. При сборке, поршню первой категории должен подбираться палец первого класса и т.д.

  Особенностью работы шатунного механизма, является то, что до достижения верхней мертвой точки, поршень прижат к одной стороне цилиндра, а после прохождения ВМТ – к другой стороне цилиндра. При приближении к верхней мертвой точке, на поршень действует максимальная нагрузка, следовательно растет сила давления на палец. Возрастающие силы трения препятствуют повороту поршня на пальце. При таких условиях поворот может происходит скачкообразно, со стуком о стенку цилиндра.

 

  Для того, чтобы снизить динамические нагрузки и шум, применяют поршни со смещенным отверстием под поршневой палец. Ось отверстия смещена в горизонтальной плоскости от оси поршня. В работающем двигателе это приводит к возникновению момента силы, который облегчает преодоление сил трения.

Такое конструктивное решение позволяет добиться плавности, при смене точек контакта поршня с цилиндром. На такие изделия обязательно наносится метка для правильной ориентации при его установке. Однако, чем больше будет износ цилиндров и юбки, тем в большей степени будет проявляться стук в цилиндре.

  Существуют поршни, в которых применяется не только горизонтальное смещение оси пальца, но и вертикальное. Такое смещение ведет к уменьшению компрессионной высоты. Поршни, с дополнительным смещением оси отверстия под палец вверх, применяются для тюнинговой доработки двигателя. В качестве основной характеристики для таких поршней используется величина смещения, указывающая на сколько смещен центр отверстия под палец, по сравнению со стандартным изделием.

  На рынке продаж, поршень представлен значительным количеством отечественных и иностранных производителей. Независимо от производителя, они должны соответствовать требованиям, рассчитанным для конкретной модели двигателя. Поршни, входящие в комплект, не должны отличаться по массе более чем на ±2,5 грамм. Это позволит снизить вибрации работающего двигателя. Для розничной сети, в комплекты подбираются поршни одной весовой группы. В случае необходимости можно осуществить подгонку поршня по массе.

  Зазор между цилиндром и поверхностью поршня должен соответствовать величине установленной для данной модели двигателя. Поршни номинального размера по своему диаметру относят к одному из пяти классов. Различие между классами составляет 0,01 мм.

  Классы маркируются на днище буквами — (А, В, С, D, Е). В качестве запасных частей поставляются поршни классов — А, С, Е. Этих размеров достаточно, чтобы осуществить подбор деталей для любого блока цилиндров и обеспечить необходимый зазор.

  Поршни ВАЗ 11194 и ВАЗ 21126 имеют только три класса (A, B, C) с размерным шагом — 0,01 мм.

  Кроме номинальных размеров, изготавливаются поршни 2-х ремонтных размеров, с увеличенным наружным диаметром на 0,4 и 0,8 мм. Для распознавания, на днищах ремонтных изделий ставится маркировка: символ «треугольник» соответствует первому ремонтному размеру(с увеличением наружного диаметра на 0,4 мм), символ «квадрат» — увеличение диаметра на 0,8 мм. До 1986 г. ремонтные размеры отличались от современных. Так для двигателя 2101 существовало три ремонтных размера: на 0,2 мм., 0,4 мм., 0,6 мм; для двигателя 21011 два размера: 0,4 мм. и 0,7 мм.

 

Применяемость моделей поршней на различных двигателях Ваз:

  В качестве материала для изготовления поршней применяются сплавы алюминия. Использование кремния в составе сплава, позволило снизить коэффициент теплового расширения и увеличить износостойкость. Сплавы, где содержание кремния может достигать 13%, называют – эвтектическими. Сплавы с более высоким содержанием кремния относят к заэвтектическим сплавам. Повышение процента содержания кремния улучшает теплопроводные характеристики, однако приводит к тому, что при охлаждении в сплаве происходит выделение кремния в виде зерен размером 0.5-1.0 мм. Это приводит к ухудшению литейных и механических свойств. Для улучшения физико-механических свойств, в сплавы вводят легирующие добавки меди, марганца, никеля, хрома.

 

Существует два основных способа получения заготовки поршня.

Отливка в кокиль – специальную форму, является более распространенным способом. Другой способ — горячая штамповка (ковка). После этапов механической обработки, изделие подвергают термической обработке для повышения твердости, прочности и износостойкости, а также для снятия остаточных напряжений в металле.

  Структура кованого металла позволяет повысить прочностные характеристики изделия. Но есть существенные недостатки кованых изделий классической конструкции( с высокой юбкой)– они получаются более тяжелыми. Кроме того, в кованных деталях, невозможно использовать термокомпенсирующие кольца или пластины. Увеличенный объем металла ведет к увеличенной тепловой деформации и необходимости увеличивать зазор между поршнем и цилиндром. И как следствие – повышенный шум, износ цилиндров, расход масла. Применение кованых поршней оправдано в тех случаях, когда большую часть времени двигатель автомобиля эксплуатируется на предельных режимах.

  В современном конструировании поршней, наблюдаются следующие тенденции: уменьшение веса, использования «тонких» поршневых колец, уменьшение компрессионной высоты, использование коротких поршневых пальцев, применение защитных покрытий. Все это, нашло свое применение, в конструкции Т-образных поршней. Наименование конструкции обусловлено схожестью профиля детали с буквой «Т». На этих изделиях, юбка уменьшена и по высоте и по площади направляющей части. В качестве материала для изготовления таких поршней используется заэвтектический сплав, с большим содержанием кремния. Поршни Т-образной конструкции практически всегда изготавливаются горячей штамповкой.

  Принятие разработчиками решения о применении той или иной конструкции поршня всегда предшествует расчет и глубокий анализ поведения всех узлов шатунно-поршневой группы. Детали современных двигателей рассчитаны на пределе возможностей конструкции и материалов. В таких расчетах предпочтение отдается конструкциям с минимальной стоимостью обеспечивающих утвержденный ресурс и не более. Поэтому любое отклонение от штатных режимов работы двигателя ведет к сокращению ресурса тех или иных деталей и узлов.

конструкция, функции, причины износа и способы его предотвращения

В процессе работы поршни испытывают экстремально высокие давления, нагрузки и температуры. Выдержать такие условия им помогают особо прочные конструкционные материалы и специальные антифрикционные покрытия.

Поршень двигателя – один из основных составных элементов цилиндро-поршневой группы. Он воспринимает давление газов, образующихся при сгорании топливно-воздушной смеси, а затем передает его на шатун.

Экстремальные условия эксплуатации поршней – высокие давления, инерционные нагрузки и температуры – требуют использования для их изготовления материалов с особыми параметрами:

  • Высокой механической прочностью
  • Хорошей теплопроводностью
  • Малой плотностью
  • Незначительным коэффициентом линейного расширения
  • Антифрикционными свойствами
  • Коррозионной устойчивостью

Такими свойствами обладают специальные алюминиевые сплавы, отличающиеся легкостью и термостойкостью. Реже в изготовлении поршней используются серые чугуны и сплавы стали.

Поршни могут быть литыми или коваными. Первые производятся путем литья под давлением, вторые – методом штамповки из алюминиевого сплава с небольшим добавлением кремния (около 15 %). Это значительно увеличивает их прочность и снижает степень расширения материала в диапазоне рабочих температур.


Устройство поршня

Стандартный поршень автомобильного двигателя состоит из трех основных частей: днища, поршневых колец и направляющей (юбки).

Рассмотрим каждый компонент подробнее.


Днище поршня

Форма днища зависит от типа двигателя, особенностей камеры сгорания и многих других факторов. Поршень может иметь плоское, вогнутое или выпуклое днище.

Детали с плоским днищем наиболее просты в производстве, используются как в бензиновых, так и дизельных двигателях вихрекамерного и предкамерного типа.

Поршни с вогнутым днищем свойственны для дизельных двигателей. Они обеспечивает более эффективную работу камеры сгорания, однако способствуют большему образованию отложений при сгорании топлива.

Выпуклая форма днища улучшает производительность поршня, но при этом снижает эффективность процесса сгорания топливной смеси в камере.

Днище поршня принимает на себя основную термонагрузку, в связи с чем имеет самую большую, по сравнению с другими деталями, толщину: 7-9 мм в обычных бензиновых двигателях, 11 мм – в турбомоторах, 10-16 мм – в дизельных двигателях.

Существуют также автомобили, в которых установлены поршни с толщиной днища меньше стандартной – например, в некоторых моделях Honda она составляет всего 5,5-6 мм.

Днища некоторых поршней в целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания подвергаются твердому анодированию: на верхний слой алюминия накладывается керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

К уплотняющей части поршня относятся поршневые кольца, установленные в специальных канавках. В большинстве современных двигателей используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Маслосъемные кольца, как следует из названия, предназначены для удаления излишков масла со стенок цилиндра и предотвращения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца.

Сквозь них масло поступает внутрь поршня, а затем отводится в поддон картера двигателя.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды колец оснащены пружинным расширителем.

Наибольшие нагрузки воспринимает первое (верхнее) компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше диаметра его направляющей части. Это связано с неодинаковым нагревом этих зон – в районе колец он больше. Минимальный диаметр жарового пояса позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках.

Качество колец имеет огромное значение для уплотнения поршня. В этом отношении чугунные маслосъемные кольца намного надежнее составных, так как при их установке возникает меньше ошибок.


Направляющая часть

Направляющая (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки, в которых находится отверстие под поршневой палец.

Нижняя кромка юбки предназначена для расточки и подгонки поршня. На ней имеется специальный буртик, с внутренней стороны которого в процессе механической обработки снимается часть металла.

В местах отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления, вследствие чего стенки этих зон не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Стенки юбки предназначены для восприятия бокового давления. Естественно, что трение поршня о стенки цилиндра и нагрев обеих деталей при этом увеличивается.

Чтобы обеспечить свободное перемещение поршня в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор. Его величина зависит от линейного расширения металла поршня и цилиндра при нормальной работе двигателя. При слишком маленьком зазоре возникает перегрев, грозящий образованием задиров на поверхностях и заклиниванием поршня в цилиндре. Большой зазор также не рекомендован, так как поршень при этом не выполняет своих уплотняющих свойств.

Многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки специальные антифрикционные покрытия. Это позволяет защитить их поверхности от преждевременного износа и облегчить приработку.

В последнее время большую популярность не только в промышленности, но и в частном использовании приобрело антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС. Оно предназначено не только для поршней, но и для других деталей двигателя: коренных подшипников коленчатого вала, втулок пальцев, распредвалов, дроссельной заслонки.

Данное покрытие эффективно снижает износ и трение, предотвращает скачкообразное движение сопряженных поверхностей, появление на них задиров и заклинивание поршня в цилиндре.

Средство устойчиво к длительному воздействию моторного масла, сохраняет работоспособность двигателя в режиме масляного голодания.

Полимеризация покрытия MODENGY Для деталей ДВС возможна как при комнатной температуре (за 12 часов), так и при нагреве до +200 °С (за 20 минут).

Удобная аэрозольная упаковка с тщательно настроенными параметрами распыления упрощает процесс нанесения состава.

Перед использованием покрытия производитель рекомендует провести предварительную подготовку деталей Специальным очистителем-активатором MODENGY. Это гарантирует отличную адгезию материала и его долговременную работу.

MODENGY Для деталей ДВС и Специальный очиститель-активатор MODENGY доступны в одном наборе. Поэтапное использование этих средств не требует особых навыков и дополнительного оборудования.

Причины износа поршней

При ежедневной эксплуатации транспортного средства двигатель работает стабильно лишь до определенного момента. Поршни, как и любые другие элементы двигателя, подвержены износу и возникновению неисправностей.

О некорректной работе поршневой группы свидетельствуют:

  • Повышенный расход моторного масла и топлива
  • Выделение из выхлопной трубы синего дыма
  • Нестабильная работа двигателя на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
  • Снижение мощности двигателя и т.д.
  • Нагар на свечах зажигания

При демонтаже ЦПГ могут наблюдаться проблемы, требующие срочного решения и определения причин.

Так, задиры на днище поршня возникают вследствие его перегрева, к которому, в свою очередь, могли привести нарушения процесса сгорания топливно-воздушной смеси, деформация или засорение масляной форсунки, установка поршней неправильного размера и параметров, неисправности в системе охлаждения.

Следы от ударов на днище свидетельствуют о слишком большом выступе детали, неправильной посадке клапана, отложениях масляного нагара, неподходящем уплотнении ГБЦ и др. проблемах.

К появлению трещин на днище приводят недостаточная компрессия в цилиндрах, плохое охлаждение поршня, неисправность впрыскивающей форсунки.

Поршневые кольца могут повреждаться вследствие неправильной установки поршней. В таких случаях кольца подвергаются вибрации и сильному износу в области канавок.

Радиальный износ поршней возникает вследствие избыточного количества топлива в камере сгорания: из-за сбоев в приготовлении смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давления сжатия, неправильного размера выступов поршней.

Осевой износ происходит в результате загрязнения поршней продуктами износа, образующимися во время приработки двигателя.

Повреждения юбки поршня могут возникать по многим причинам. Например, вследствие ассиметричного пятна контакта, которое вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, большим люфтом шатунного подшипника.

Задиры, расположенные под углом, образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом пуске двигателя.

Поверхности юбки подвергаются усиленному трению из-за переобогащения топливно-воздушной смеси, ее недостаточного сжатия, неисправности пускового устройства холодного двигателя, перебоев в зажигании и т.д.

Основной причиной выхода из строя гильз является кавитация, вызванная недостаточным охлаждением, применением некачественной охлаждающей жидкости, неправильной или неточной посадкой гильз цилиндров, а также использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Блестящие места в верхней части цилиндра – не что иное как масляный нагар. Он возникает вследствие неисправности некоторых деталей и проникновения масла вместе с газами во всасывающий тракт.

Возникновение вышеописанных проблем, особенно в комплексе, требует серьезного внимания и безотлагательных действий. Промедление в таких случаях грозит дорогостоящим ремонтом или полной заменой двигателя.


СТАЛЬНЫЕ ПОРШНИ | Yenmak Engine Parts

Стальной поршень, основным материалом которого является легированная сталь, выпукается в соответствии с желаемым типом изготовления, используя ковку, методы точного литья и механической обработки. Эти используемые стали также обычно называют корректирующей сталью. Эти стали пригодны для закалки с точки зрения их химического состава и достигают высоких значений вязкости после термической обработки. В результате этих процессов они становятся пригодными для использования в качестве деталей двигателя.

Области использования:
— двигатели нового поколения с высокой степенью сжатия и современными камерами сгорания
— Сверхмощные дизельные двигатели
— Двигатели с несколькими топливными системами

Преимущества стальных поршней:
— Обычный алюминиевый поршень может выдерживать давление до 100 бар, в то время как стальной поршень того же размера может выдерживать давление до 250 бар.
— Стальные поршни имеют более высокую термостойкость по сравнению с алюминиевыми поршнями, работают в аналогичной эксплуатационной среде, сделанной из материала на основе железа,могут работать в более низкихпролетах и вызывать меньшую деформацию в гильзе из-за меньшего теплового расширения и совместимости друг с другом
—  По сравнению с алюминиевыми поршнями при использовании оригинального шатуна стальные поршни могут эксплуатироваться в двигателях с меньшей высотой

— в поршнях с каналами охлаждения канал охлаждения расположен ближе к верхней части поршня, что обеспечивает более эффективное охлаждение.

— Стальные поршни имеют минимальную деформацию камеры сгорания по сравнению с алюминиевыми поршнями

— Из-за меньшего расстояния контакта с гильзой цилиндра стальные поршни обеспечивают меньшие потери на трение, чем алюминиевые поршни.

—  Из-за более тонкой толщины стенки в конструкции стальных поршней в некоторых случаях можно добиться снижения веса на 5% в среднем на кривошип.

— Расплавление поршня, проблемы прокола поршня, возникающие из-за систем переполнения и систем впрыска топлива в стальных поршнях, не возникают.

Компрессионные и маслосъемные кольца поршней двигателя. Как работает и почему изнашивается? | SUPROTEC

Всё это стало возможным благодаря постоянному совершенствованию цилиндро-поршневых групп, и в частности самих поршневых колец, от которых зависит стабильная и эффективная работа силового агрегата и возможность максимально продлить его ресурс.

Виды и назначение колец поршней двигателя

Эти детали представляют собой разомкнутые кольца, имеющие так называемые «замки». Они устанавливаются на внешнюю часть поршней в двигателях внутреннего сгорания. Главными их задачами являются:

  • обеспечение герметичности самой камеры сгорания;
  • удаление излишек тепла от деталей, в частности от поршня;
  • создание условий для минимального расхода моторного масла.

По видам различают компрессионные и маслосъёмные кольца.

Компрессионные кольца. В свою очередь они делятся на верхние и нижние. Первые обеспечивают предварительную герметичность системы, а вторые – финишную герметичность работающего силового агрегата, когда газы уже прошли через верхние и промежуточные. В итоге отработанные газы не попадают в картер, уходят в выхлопную систему без всяких примесей, а двигатель работает равномерно, чётко и стабильно.

Маслосъёмные кольца предназначены для удаления излишек моторного масла с поверхностей цилиндров. Они с одной стороны удаляют лишнее масло, а с другой оставляют тончайший слой масляной плёнки, для того чтобы максимально минимизировать силу трения между поршнями и цилиндрами.

Как компрессионные кольца двигателей, так и маслосъёмные могут быть изготовлены из следующих материалов:

  • ковкого и пластичного чугуна – материала, который благодаря своей пористой структуре отлично удерживает масло, что, в свою очередь значительно снижает износ цилиндров;
  • хромированного чугуна – материала, обладающего повышенной степенью устойчивости, но требующего прецизионной точности обработки;
  • маркированной нержавеющей стали, обладающей аналогичными с чугуном характеристиками, которая производится по более простой, а значит и более дешёвой технологии;
  • молибденового чугуна – дорогого материала, но при этом обеспечивающего наивысшую степень износоустойчивости, как правило, такие детали используются в элитных или уникальных сверхскоростных авто.

При изготовлении каждое изделие получается путём максимально точной резки трубы из чугуна или стали. При этом заготовка используется с сечением овальной формы. Именно такая форма обеспечивает необходимую эпюру давления на цилиндр, что обеспечивает гарантию полного прилегания детали и её надёжную приработку. Если бы в качестве заготовки была бы использована труба с круглым сечением, то готовые изделия попросту бы не прилегали в местах у замков.

Кольца, установленные в канавках, разворачиваются таким образом, чтобы был образован угол между замками. Для трёх колец величина этого угла составляет 120°, а при двух – 180°.

В итоге получается, что эпюры давлений не совпадают, что обеспечивает равный износ по диаметру. Кроме того, таким образом обеспечивается так называемый «лабиринт», который снижает прорыв отработанных газов. Ранее для обеспечения равномерного угла между деталями на каждой из них были предусмотрены специальные фаски. Сегодня снижения силы трения добиваются посредством выпуска более тонких деталей, но при этом всё равно изделия выпускаются с ориентацией для установки.

Поломку легче предупредить, чем устранить. Используйте присадку для восстановления нормальной работы поршней и колец.

Основные неисправности и способы их устранения

Надо понимать, что поршневые компрессионные кольца, равно как и маслосъёмные являются расходными деталями, которые на определённом этапе времени требуют замены. Во время эксплуатации они подвергаются трению о поверхности цилиндров, высоким температурам, различным химическим воздействиям, например серы, что особенно характерно для дизельных двигателей.

В качестве основных причин возникновения неисправностей, связанных с этими деталями можно назвать потерю упругости из-за нарушений режима обкатки или использования неоригинальных колец низкого качества. Из-за плохого прилегания и прорывов горячих газов кольцо попросту «садится», чем ещё больше усугубляет проблему. Надо понимать, что эти детали всегда находятся в экстремальных условиях – на них постоянно действуют ударные нагрузки от искровой детонации, которые вызывают вибрацию кольца в канавке. В свою очередь это приводит к тому, что увеличивается зазор компрессионного кольца, а, следовательно, растёт вероятность поломок этой детали. Всё это ещё раз подтверждает тот факт, что кольца надо менять.

На практике эти детали могут «ходить» до 500 тыс. и, наоборот, гораздо раньше изнашиваться. Всё зависит от стиля вождения, качества используемого топлива и моторного масла, стабильности и качества подготавливаемой воздушно-топливной смеси, своевременного обслуживания авто и многих других причин. Только вот, когда наступает это самое время замены, по каким признакам можно определить превышение допустимой степени износа, и можно ли максимально отложить ремонт? Эти вопросы возникают у автолюбителей чаще всего.

В технической документации на автомобиль каждый производитель указывает величину пробега, при которой требуется замена маслосъёмных и компрессионных колец поршня. Величины пробега для машин отечественного автопрома обычно находятся в пределах порядка 150 тыс. км, а для автомобилей ведущих мировых брендов – порядка 300 тыс. км. Эти цифры носят рекомендательный характер.

По каким внешним признакам можно определить, что нужна замена поршневых колец и замена компрессионных колец?

Ответ на этот вопрос не такой простой, как может показаться на первый взгляд. Дело в том, что внешние признаки неисправностей цилиндро-поршневых групп практически одинаковы, поэтому определить конкретную неисправность без «вскрытия» нереально. Общий подход такой. Если тяга резко уменьшилась, а нажатие на педаль газа не даёт достаточного ускорения, если мотор плохо запускается «на холодную» или даёт сбои при запуске «на горячую». Если замечено, что расход топлива увеличился, а из выхлопной трубы валит сизый или чёрный дым, то это свидетельствует об имеющейся неисправности. Потеря мощности говорит о снижении компрессии, сизый дым – повышенный расход масла, чёрный дым – перелив топлива. И не обязательно в этих случаях виноваты кольца.

В этих случаях вначале пытаются устранить проблему путём выставления правильного угла опережения зажигания, проверки и при необходимости замены свечей, диагностики работы датчика температуры охлаждающей жидкости, лямбда-зонда, другой электроники, отвечающей за подготовку смеси и правильную работу двигателя.

И только когда точно выявлено, что виновата поршневая группа, то приступают к ремонту, связанному с разборкой двигателя. При этом если автомобиль с большим пробегом, кроме устранения основной неисправности в случае большого износа колец, меняются и они.

Поломку легче предупредить, чем устранить. Используйте присадку для восстановления нормальной работы поршней и колец.

Основными неисправностями этих элементов можно назвать следующие:

– выламывание перегородок между канавками;

– заклинивание в канавках – наиболее часто встречающаяся проблема;

– вертикальные задиры;

– повышенный износ верхних компрессионных колец;

– следы диагонального контакта на юбке поршня;

– вымывание материала поршня в месте отверстия поршневого пальца;

Что касается признаков неисправности поршневых колец (ПК) и способов устранения, то нагляднее будет увидеть их в таблице:

Наименование неисправности

Признаки/причины

Способы устранения

Выламывание перегородок между канавками ПК

Повышенный расход масла/Повышенное давление в камере сгорания, сильно увеличенная степень сжатия, слишком раннее зажигание.

Устранение причин, замена деталей, возможная замена ПК

Заклинивание ПК в канавках – закоксовывание

Повышенный расход масла, потеря мощности/Слишком высокая температура сгорания смеси, возможно заклинивание поршня

Регулировка зажигания, регилировка топливно-воздушной смеси, замена повреждённых деталей

Вертикальные задиры на ПК и юбке поршня

Повышенный расход масла/Абразивные материалы в масле

Очистка масляных каналов, замена масляного и воздушного фильтров. При повторном проявлении – замена ПК

Повышенный износ верхних компрессионных колец

Перерасход масла, потеря мощности/Вымывание топлива из канавок ПК

Проверка системы впрыска, замена ПК.

Следы диагонального контакта на юбке поршня

Повышений шум двигателя/Изгиб или перекос шатуна, «плавание» коленвала

Замена неисправных деталей, замена ПК

Вымывание материала поршня в месте отверстия поршневого пальца

Повышенный шум в двигателе, перерасход масла/Неправильная установка или поломка стопорных колец

Регулировка, устранение несоосности пальца и коленвала, замена поршней и, соответственно, ПК

Доказано, что износ поршневых колец прямо пропорционален запылённостью воздуха, который поступает в цилиндр. Заклинивание и закоксовывание колец случаются из-за скопления в канавках сажи, что является следствием применения некачественных моторных масел, несоблюдением сроков их замены, длительная езда с повышенным перерасходом масла из-за порванных или «задубевших» манжет клапанов. Часто возникают эти проблемы сразу после неправильного монтажа маслосъёмных колец при их замене. Есть вообще экзотические случаи неисправностей и просто поломок колец. Например, езда на растительном масле вместо качественной солярки.

Можно ли избежать ремонта?

Может показаться, что всё очень удручающе – лезть внутрь двигателя для замены колец долго, сложно и недёшево. Однако есть выход. Сегодня на вопрос, можно ли избежать замены колец в случаях их закоксовывания, отвечает автохимия. Многие производители выпускают специальные средства, которые предназначены для решения этих проблем. Средства являются быстродействующими. Они способны возвращать подвижность кольцам, очищать цилиндры, поршни, камеры сгорания, выравнивать компрессию, снижать уровень вредных выхлопов.

Все они делятся на две группы. Первая – присадки в топливо, которые обеспечивают так называемую «мягкую» раскоксовку – очень простой способ, который обычно соединяется с заменой масла и масляного фильтра. Второй – средства для «жёсткого» способа, который рекомендуется для применения продвинутым автомобилистам или в условиях СТО.

Практика показывает, что использование этих средств при перегревах двигателя, появлении «дымления», повышенном расходе моторного масла, в подавляющем большинстве случаев решает проблему и исключает дорогостоящий ремонт.

Вывод простой. Если появилась проблема, то не надо сразу спешить заменять кольца или пытаться ремонтировать двигатель, ведь можно попытаться её устранить с помощью химической «раскоксовки» или использовать восстанавливающий триботехнический состав «СУПРОТЕК».

Материалы для изготовления поршней — Энциклопедия по машиностроению XXL

При низком удельном весе (-у = 2,75 г см ) и сравнительно небольшой стоимости САП является перспективным материалом для изготовления поршней форсированных двигателей. В больших дизельных поршнях САП вводят только в температурно-нагруженные места. В авиационной и авто.мобильной промышленности из САП-1 и САП-2 изготовляют поршневые штоки, небольшие шестерни, лопатки компрессора и ряд других деталей, работающих при 300—500° С.  [c.112]
Материалы для изготовления поршней компрессоров  [c.126]

Материалы для изготовления поршней две и предъявляемые к ним требования  [c.129]

Основные физические и механические свойства материалов для изготовления поршней (ориентировочные осредненные данные)  [c.70]

Материалы поршней. Для изготовления поршней применяются алюминиевые сплавы, чугун, магниевые сплавы и сталь. Из этих материалов наиболее распространены алюминиевые сплавы и чугун.  [c.83]

Измерение термических напряжений. Тензодатчики, рассмотренные выше, не могут быть использованы для измерения термических напряжений, так как датчик должен сохранять свою связь с поверхностью поршня в условиях его рабочих температур, т. е. до 450—500° С, а датчики, изготовленные на бумажной основе и клеях типа БФ2, выдерживают температуру на выше 150° С. При нагреве датчика вместе с поршнем электрическое сопротивление его решетки изменяется в несколько раз больше из-за повышения температуры по сравнению с изменениями под действием рабочих напряжений. В связи с этим возникает необходимость в разработке специальных клеев-цементов для наклейки датчиков и в изыскании материалов для изготовления тензочувствительной решетки.  [c.144]

Образование трещин в поршнях вызывается почти всегда совместным действием статических (остаточных, монтажных, термических от стационарного распределения температуры) и знакопеременных напряжений (от сил давления газов и циклических термических). В зависимости от конструкции и условий эксплуатации изменяются уровень и соотношения между статическими и знакопеременными напряжениями по сечениям поршня. В свою очередь материалы, применяемые для изготовления поршней, по-разному сопротивляются воздействию знакопеременных и статических напряжений. Связь между ними выражается диаграммами предельных напряжений, на которых статические и циклические напряжения низкой частоты откладываются по горизонтальной оси, а циклические напряжения высокой частоты — по вертикальной оси от прямой линии, проходящей под углом 45° через начало координат.  [c.194]

Алюминиевые сплавы, применяемые для изготовления поршней. Алюминий в чистом виде не пригоден в качестве материала для изготовления поршней, так как он является слишком мягким, недостаточно прочным и износостойким. Поэтому были разработаны алюминиевые сплавы, отвечающие специальным требованиям, предъявляемым к материалам для поршней. При низком удельном весе алюминиевые сплавы характеризуются достаточной прочностью при высоких рабочих температурах, высокой износостойкостью, хорошей теплопроводностью и в большинстве случаев низким коэффициентом линейного расширения.  [c.68]


В процессе термоциклической обработки, включающей растворение и повторное выделение графита, происходит значительное увеличение объема железных сплавов вследствие роста пористости. Явление роста деталей, сопровождающееся ухудшением механических свойств, является опасным. Только в некоторых случаях рост может быть использован как благоприятный фактор. В литературе описаны случаи применения термоциклической ростовой обработки для восстановления первоначальных размеров изношенных поршней из чугуна [1], приведены патенты на производство пористых материалов для изготовления самосмазывающихся подшипников скольжения путем роста чугуна [2]. По-видимому, небольшое изменение объема, получаемое применением указанных обработок, не приводит к резкому снижению механических свойств, а получение в некоторых деталях пористой структуры, помогающей удерживать смазку, может увеличивать износостойкость.  [c.220]

Для дальнейшего повышения долговечности на двигателе применены трехслойные вкладыши шатунных и коренных подшипников, а также более высококачественные материалы для изготовления ряда деталей высококремнистый алюминиевый сплав для поршней, более жаростойкая сталь для выпускных клапанов и др.  [c.705]

Ситаллы применяют в радиоэлектронике, оптике и для изготовления несущих деталей — поршней, обтекателей, элементов выхлопных клапанов, фрикционных муфт, в качестве жаростойких покрытий и декоративных изделий. Благодаря благоприятному сочетанию механических, термических, электрических и других свойств ситаллы являются весьма перспективными машиностроительными материалами, им можно придавать светочувствительность, прозрачность к инфракрасному излучению и другие особые свойства.  [c.272]

Для статического уравновешивания механизма, показанного на рис. 7.7.4, необходимо вьшолнение условия поступательно движущаяся масса цилиндра должна быть равна сумме поступательно вращающихся масс первого и третьего цилиндров. Реализовать необходимое условие статического уравновешивания компрессора можно разными путями. Одним из возможных способов решения этой задачи является изготовление поршней из различных материалов, например поршней первого и третьего цилиндров из алюминия, а поршня второго — из чугуна или стали.  [c.516]

Материалы на основе графита применяют в основном для изготовления торцовых уплотнительных соединений, а также частично в подшипниках скольжения. Широко применяют этот материал для уплотнений валиков, штоков и поршней различных тепловых  [c.639]

Глава четвертая содержит сведения о конструкции и расчете поршней, поршневых колец и поршневых пальцев, а также о материалах для их изготовления. В главе изложены основные требования, предъявляемые к конструкции поршня, обладающего высоким сроком службы и улучшающего эксплуатационные качества двигателя (снижение расхода масла, уменьшение шумности работы и др.).  [c.3]

Поршневые насосы с радиальным расположением поршней типа НП, выпускаемые станкостроительной промышленностью, получили распространение в протяжных станках, прессах, в машинах для изготовления деталей из пластических материалов, в машинах для литья под давлением, в экскаваторах и в других машинах, т. е. там, где требуются большие расходы жидкости и давление (порядка 100—200 кГ 1см ).  [c.121]

У разных типов дизелей поршни различны как по размерам, так и по материалу их изготовления. Для дизелей 4ДВ-224 их изготовляют из чугуна марки СЧ-28-48, а для других дизелей — из сплава алюминия с кремнием. Вес чугунного поршня 16 кг, а из алюминиевого сплава 4,15 кг.  [c.197]

Для изготовления компрессионных колец применяется серый чугун с повышенным содержанием фосфора и с присадками хрома, никеля или молибдена, придающими материалу кольца необходимую прочность, вязкость и хорошие антифрикционные свойства. Для лучшей приработки кольца и повышения его износостойкости на него наносят различные покрытия из олова или свинца, применяют пористое хромирование и т. п. Кольца чаще всего изготовляют прямоугольного сечения с различным отношением высоты кольца к радиальной толщине. Разрез кольца или так называемый замок может быть прямым, косым или ступенчатым. При надевании колец на поршень замки у отдельных колец смещают один относительно другого на 120—90 . В двухтактных двигателях с щелевой схемой газообмена во избежание поломки колец их положение на поршне обычно фиксируют стопорными штифтами.  [c.88]


Сплавы Д20 и Д21 как жаропрочные могут быть применены Для изготовления изделий, работающих длительно при повышенных температурах деталей двигателей (лопатки, диски, крыльчатки, воздухозаборники, поршни и др.), а также конструкционных материалов (плит, поковок, штамповок и прессованных полуфабрикатов), применяемых в сверхзвуковой авиации и других конструкциях.  [c.195]

Вес поршня. Масса поршневой группы составляет основную долю возвратно-поступательно движущихся масс двигателя. Так как величина этих масс оказывает большое влияние на нагрузку подшипников, следует стремиться к снижению веса поршневой группы, особенно у быстроходных двигателей. Для изготовления легких поршней необходимы материалы с низким удельным весом при достаточной жаропрочности.  [c.65]

Втулка верхней головки шатуна, а также втулки бобышек поршней устанавливают путем запрессовки и создания разницы температур (горячая посадка). Связанные с этим нарушения правильности геометрической формы втулки устраняются путем окончательной обработки отверстия после запрессовки. Нагрев головки шатуна до рабочих температур, как правило, приводит к дополнительному сужению отверстия, что по возможности следует предотвращать, проводя термообработку после запрессовки. В том случае, когда такая термообработка не проводится, необходимо применять для изготовления втулок материалы, обеспечивающие нормальную работу трущейся пары при малых зазорах. Такие материалы должны работать в условиях высоких удельных давлений, а также нагрузок, возникающих вследствие перекоса пальца, и обладать низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и высоким пределом текучести. Предел текучести находится в определенной связи с поверхностной твердостью материала. Однако практический опыт показывает, что при высокой твердости податливость и приспособляемость материала втулки по отношению к перекосам оказывается недостаточной. Поэтому при наличии значительных перекосов в качестве материала для втулок верхней головки шатуна не рекомендуется использовать бронзы, которые обычно считаются наиболее подходящим материалом для высоконапряженных подшипников скольжения. Втулки верхней головки шатуна следует отливать, так как в этом случае улучшаются антифрикционные качества в условиях недостаточной смазки.  [c.75]

Особое значение представляет использование композиционных материалов в автомобильной промышленности для легкового и грузового транспорта. Здесь эффективно их применение для облегчения кузовов, изготовления коробок передач, поршней цилиндров, передаточных механизмов, трубчатых элементов, охватывающих стальной сердечник ведущего вала двигателя, рессор, шасси с усиливающими элементами и др. —  [c.239]

Материалами для изготовления поршней служат чугун и алюминиевые сплавы. Наиболее часто применяют чугун марки СЧ 24—44, а также легированные чугуны с присадками ванадия, меди, титана, хрома. Чугун обладает более высокой прочностью и износостойкостью, чем алюминиевые сплавы, а также меньшим коэффициентом линей-1ЮГ0 расширения, что позволяет уменьшить зазоры между поршнем и рабочей поверхностью гильз.  [c.42]

Материалом для изготовления поршня служат чугун, алю(миниевые или магниевые оплавы. В некоторььх случаях поршни облуживаются для ускорения первоначальной приработки. Поршни из легких сплавов отличаются меньшим весом и лучшей теплопроводностью,, чем чугунные, благодаря чему снижается те м1пература поршня, улучшается наполнение и становится возможным повышение степени сжатия.  [c.22]

Наиболее распространенным материалом для изготовления поршней компрессоров является чугуп марки СЧ 18-36. Стержни дифференциальных составных поршней высокого давления изготовляют из стали марки 40 с пределом прочности при разрыве не менее 57 кПмм , относительным удлинением не менее 17% и твердостью НВ не более 197.  [c.126]

Основные виды материалов для изготовления поршней (по данным фирмы Mahle)  [c.69]

Поршни воспринимают давление газов при сгорании рабочей смеси и передают его при помоши шатунов коленчатому вэлу. Полшмо этого, с помощью поршней выполняются подготовительные такты. Поршень изготовляется в виде стакана, обращенного днищем вверх (рис. 6). Верхняя часть — головка, воспринимающая давление газов, делает ся более толстостенной, а нижняя его часть — юбка является направляющей частью и имеет более тонкие стенки. В средней части поршня внутри сделаны два прилива — бобышки, имеющие отверстия по диаметру поршиевого пальца. Материалом для изготовления поршней  [c.15]

Высокое качество применяемого в дизеле смазочного масла и присадок к нему обеспечивает устойчивость масляной пленки, низкую окисляемость масла при высокой температуре и хорошие моющие свойства его. Материалы для изготовления поршней и колец должны обладать крипостойкостью (т. е. способностью выдерживать длительные статическую и динамическую нагрузки при повышенной температуре без накопления остаточных деформаций).  [c.161]

N, являются легкими, прочными и износостойкими веществами. В качестве койструкционных жаропрочных материалов их начинают применять в двигателях внутреннего сгорания для изготовления поршней, головок блока цилиндров и других теплонапряженных деталей. Керамические детали способны работать при высоких температурах (S13N4 до 1500°С, Si до 1800 °С), стойки против коррозии и эрозии, не боятся перегрева и не нуждаются в принудительном охлаждении. В отличие от графита керамика меньше подвержена окислению и в несколько раз прочнее. Керамика изготовляется из недефицитных материалов. К недостаткам высокотемпературной керамики относятся хрупкость, сложность получения плотного беспористого материала и трудности изготовления деталей. В отличие от керамики графит легче прессуется в горячем состоянии и хорошо обрабатывается резанием.  [c.508]


Синтетические жидкости ) 82 Полихлорвиниловые уплотнения (см. также Материалы для изготсв-ления мягких уплотнений ) 638 Полиэтиленовые уплотнения (см. также Материалы для изготовления уплотнений ) 636 Поршни аксиального насоса (см. также Шарнирный узел привода поршней аксиального насоса , Сферическая головка поршня аксиального насоса ) 177 Потери мощности и к. п. д. шестеренного насоса 212  [c.682]

Для изготовления поршней тепловозных дизелей применяют алюминиевые сплавы, серые и высокопрочные чугуны, стали различных марок, а в последние годы создаются конструкции с использованием титановых и меднокобальтобериллиевых сплавов. Эти материалы различаются по физико-механическим и прочностным свойствам, которые оказывают большое влияние на тепловое и напряженное состояние й в целом на надежность и долговечность работы поршней.  [c.187]

Керамические материалы. Материалы на основе Si , SigN4, системы Si—Al—О—N начинают применять в качестве жаропрочных для изготовления поршней, головок блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания. Керамические материалы имеют низкую плотность, они прочны, износостойки, хорошо сопротивляются коррозии и эрозии. Детали из этих материалов способны работать при температурах более 1500—1700 °С, не боясь перегрева и не требуя принудительного охлаждения.  [c.216]

При данной степени сжатия удается снизить требования к детонационной стойкости топлив или как бы косвенно повысить октановое число топлив следующими мерами приданием наивыгоднейшей формы камере сгорания (фиг. 35) правильным формированием фронта пламени при помощи соответствующего расположения свечи сокращением пути фронта пламени установкой нескольких свечей применением высокотеплопроводных материалов для изготовления цилиндров и поршней (легкие сплавы) охлаждением части рабочей смеси, сгорающей в последнюю очередь (например, установкой в блоке водораспределительной трубки для предотвращения образования паровых пузырей) предотвращением образования горячих мест (достаточно установить холодные свечи и выпускные клапаны, обладающие высокой теплопроводностью). Влияния различных факторов на предельную степень сжатия показаны на фиг. 36. Для определения октанового числа применяют двигатели с переменной степенью сжатия. Принципиальная схема одного из таких двигателей показана на фиг. 37. Детонация определяется на слух, датчиком детонации (игла Midgley), нокметром или, наконец, индицированием. Эта задача облегчается тем, что все двигатели для  [c.144]

Детали машин и измерительный инструмент. Основными материалами для изготовления деталей машин и механизмов из металлокерамики служат железо, сталь, медь, бронза, латунь, алюминий. В зависимости от требований к механическим свойствам металлокерамические детали можно изготовлять малопористыми (Я 0,9) или средней пористости (10—20%) в последнем случае уменьшение веса деталей используется для облегчения конструкций. Применение металлокерамики особенно благоприятно при массовом производстве небольших фасонных изделий типа шестерен, колец, втулок, кулачков, шайб, эксцентриков, поршней, храповиков, рычагов, блоков, ступиц, курков, обойм и т. д. С этой точки зрения весьма перспективно находящееся в стадии разработки применение железокерамических газоуплотнительных поршневых колец для двигателей внутреннего сгорания. Такие кольца с перлитной структурой имеют модуль упругости 1,3—1,5 10 кГ1мм , предел прочности при изгибе 65—80 кГ мм , сохраняют необходимую упругость вплоть до 450°  [c.1496]

Раздвижные золотники выполняют только с контрштоками. Износ втулок и колец при раздвижных золотниках в 6- 8 раз меньше, чем у обычных жёстких золотников без контрштоков [7]. Золотниковые диски выполняют стальными литыми, коваными или штампованными с последующей механической обработкой. Материалы применяют те же, что и для изготовления поршней (см. табл. 6 на стр. 137).  [c.202]

Уплотнение манжетами других профилей. На рис. 6.19, а изображена манжета чашечного типа, применяемая для уплотнения поршней пневмоцилиндров. Для обеспечения хорошей герметичности при низком давлении рекомендуется применять распорные пружинящие кольца (рис. 6.19, б, в), изготовляемые из листовой пружинной стали или жесткой латуни. Материалом для изготовления манжет чашечного типа может быть резина, прорезиненная ткань и кожа. Размеры манжет этого типа [7] высота при диаметре до 50 мм— 12—15 мм, при диаметре от 50 до 100 мм — не более 16 мм, при диаметре от 100 до 150 мм — 18 мм и при диаметре от 150 до 250 мм — 25 мм. В устройствах обычно устанавливают по одной мантеже с каждой стороны поршня.  [c.153]

В последнее время значительно возрос объем ирнмеиенпя так называемых компактных конструкционных материалов, получаемых из порон1Ков самых различных металлов н сплавов. В связи с высокой плотностью механические свойства их практически не снижаются, а отдельные эксплуатационные свойства значительно увеличиваются. Например, спеченный алюминиевый порошок (САП) в своем составе содержит до 15% оксидов алюминия, которые в виде топкой пленки покрывают зерна алюминия и образуют в спеченном материале непрерывный каркас. Такая структура придает материалу высокую теплостойкость. Этот материал может длительное время работать при температурах до 600 °С. САП по сравнению с обычным алюминием имеет более низкий температурный коэффициент. Применяют САП для изготовления компрессорных лопаток, поршней, колец для газовых турбин и т. д. Перспективно прнмененгге компактных конструкционных материалов в условиях крупносерийного и массового производствах деталей сложной конфигурации небольших размеров.  [c.421]

Сланцы, обработка В 28 D 1/32 Следящие устройства гидравлические и пневматические F 15 В звуколокационные G 01 S 15/66) Слеживаемость материалов при гранулировании, предотвращение В 01 J 2/30 Слесарные инструменты выпускные отверстия в разбрызгивателях В 05 В 1/36 Слитки (манипулирование ими при ковке В 21 J 13/10 отливка В 22 D 7/00-7/12, 9/00 печи для нагрева С 21 D 9/70 формы для отливки В 22 D 7/06) Слоистые [изделия В 32 В изготовление 31/(00-30) отличающиеся (использованными веществами 11/00-29/08 структурой 1/00-7/00) покрытия 33/00 ремонт. 35jOQ со слоями керамики, камня, огнеупорных материалов и т. п. 18/00) материалы радиоактивного излучения G 21 F 1/12 изготовление (из каучука В 29 D спеканием металлических порошков В 22 F 7/00-7/08) использование для упаковки В 65 D 65/40 пластические В 29 (L 9 00 изготовление D9/00))] Слюда (обработка В 28 D 1/32 слоистые изделия со слоями слюды В 32 В 19/00) Смазывание [F 16 вкладышей подшипников скольжения С 33/10 при высокой температуре N 17/02 гибких валов и тросов С 1/24 гидродинамических передач F1 41/30 графитовыми составами, водой или другими особыми материалами N 15/(00-04) дозаторы для смазочных систем N 27/(00-02) задвижек или шиберных затворов К 3/36 коленчатых валов С 3/14 кранов и клапанов К 5/22 муфт сцепления D 13/74 при низкой температуре N 17/04 окунанием или погружением N 7/28 передач Н 57/(04-05) поршней J 1/08 пружин F 1/24 разбрызгиванием N 7/26 фитильная N 7/12 централизованные системы N 7/38 — цепей Н 57/05 подшипников (качения С 33/66 скольжения С 33/10)) буке ж.-д. транспортных средств В 61 F 17/(00-36)]  [c.177]


Особенное внимание должно быть уделено термической обработке блоков, распределителей и поршней, являюш,ихся основными деталями ходовой части, которые являются наиболее сложными и характерными сточки зрения проведения термической обработки. Одним из материалов, применяемых для изготовления блоков цилиндров гидронасосов и моторов является высоколегированная сталь Х12Ф1 4МТУ 5634—56, термически обработанная до твердости HRV 766—891.  [c.267]

Поршневые кольца цилиндров двигателей представляют собой уплотнения особого типа. Они предотвращают прохождение жидкости в зазоре между поршнем и стенками цилиндра при возвратнопоступательном движении поршня. Для работы металлических колец необходима смазка, а это всегда приводит к ее растворению в жидкости, находящейся в цилиндре. В компрессорах, где загрязнение продуктами смазки особенно нежелательно, например в оборудовании по переработке пищевых продуктов, или в случае если контакт со смазкой может вызвать опасность воспламенения, кольца поршня необходимо изготавливать из самосмазывающихся материалов. Они могут быть изготовлены из чистого графита или графита, пропитанного связующим, текстолитов, полимеров, наполненных ПТФЭ, или ПТФЭ, наполненного различными материалами. Для того, чтобы выбрать материал для изготовления поршневых  [c.405]

Н е п р е р ы в и о е илн циклическое и р о д а в л и в а н и е (шприцевание) профильных заготовок применяется для изготовления профилей равного сечения преимущественно из термопластичных материалов (прутки, трубы и др.). Прессматериал подаётся в цилиндр, неносред-СТВС1ПШ 113 бункера. В цилиндре материал иод воздействием тенла, подводимого через рубашку цилиндра, размягчается и с помощью поршня или червяка передвигается к головке цилиндра и далее прессматериал продавливается через формообразующее отверстие (мундштук). При выходе из мундштука профиль охлаждается воздухом или водой.  [c.905]

Для быстроходных двигателей преимущественно применяются поршни из алюминиевых сплавов (характеристики материалов для поршней приведены на стр. 234), изготовленные путем отливки или штамповки. Днище поршня и надкольцевая боковая поверхность у форсированных двигателей алитщ)уются. ля форсированных двигателей в целях обеспечения лучшего охлаждения термоизоляции днища (жаровая накладка) или для закрепления пальца в отдельной вставке, не делая отверстия в юбке, применяют также составные поршни.  [c.291]

В книге сделана попытка обобщить опыт повышения надежностх поршней отечественных тепловозных дизелей с анализом зарубежных данных. Так, в главе I в систематизированном виде рассмотрены конструктивные особенности поршней, виды их повреждений, изменения характера повреждений и сроков службы в процессе усовершенствования конструкции, технологии изготовления и эксплуатации дизелей. В связи с тем что преждевременные выходы поршней из строя вызываются высоким уровнем температуры и напряжений, в главах II и III описаны методы экспериментального и расчетного исследований и приведены их фактические величины. Путем сопоставления температур и напряжений с характером трещин, образующихся в поршнях, показаны ( 4 гл. III) причины, механизм возникнойения и методы их устранения. На основе расчетных и экспериментальных исследований в главе IV рассмотрены общие методы снижения теплового и напряженного состояния поршней, а также влияние материала, качества изготовления, ремонта и условий эксплуатации на надежность и долговечность поршней. В этой же главе дан анализ методов ускоренных испытаний для сравнительной оценки конструктивных вариантов поршней, материалов, применяемых для изготовления, а также масел, используемых для охлаждения. Автор надеется, что книга будет полезна эксплуатационникам, а также конструкторам и научным работникам, занимающимся повышением надежности и долговечности поршней. Экспериментальные и расчетные методы, рассмотренные в книге, могут быть использованы для исследований теплового и напряженного состояний и других деталей дизелей (цилиндровых крышек, клапанов и т. п.).  [c.4]

СЯ комплекс работ по использованию керамики для изготовления основных деталей двигателя (блока цилиндров, поршней, колец и др.). При разработке шнековых расплавителей проводится отработка технологии нанесения коррози-онно- и износоустойчивых покрытий или наплавок на тругциеся поверхности пары гильза—шнек . Для изготовления рабочих поверхностей нитеводителей, текстурируюш их устройств разрабатываются специальные керамические материалы и алмазные покрытия.  [c.125]

НЫМИ металлами происходит их износ или смятие. Поэтому рекомендуется изделия из алюминия и магния подвергать местному упрочнению (например, поршень на рис. 1, а, изготовленный из алюминиевого сплава, в котором канавки для поршневых колец выполнены из более твердых материалов — легированной стали или чугуна). Для создания связей такую вставку предварительно прогревают и заливают металл с перепуском. При изготовлении поршней жидкой штамповкой надежная связь может быть создана при изготовлении вставки из пористых спеченных металлических порошков (ПСМП). Под давлением алюминиевый сплав пропитывает вставку из ПСМП, благодаря чему создается композиционный слой твердостью 140—160 НВ при надежной его связи с поршнем.  [c.669]

Производство домашних холодильников характеризуется применением весьма строгого контроля материалов и высокой тошостью изготовления отдельных элементов, узлов и деталей изделия. Наивысшая то шость требуется в производстве компрессорного агрегата. Величина допусков на зазоры зде ь значительно уже регламентированных ОСТ для 1-го класса точности. На одном из заводов зазор (диаметральный) между поршнем и цилиндром диаметром 25,1мм колеб.]ется в пределах 12,5—17,5 мк Диаметр поршня выдерживается с допуском 40 мк, причём поршнн разделяются на 16 групп с допуском 2,5 мк в каждой группе [1в].  [c.695]


Поршень двигателя (назначение, устройство, принцип работы)

В цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) происходит один из основных процессов, благодаря чему двигатель внутреннего сгорания функционирует: выделение энергии в результате сжигания топливовоздушной смеси, которая впоследствии преобразуется в механическое действие – вращение коленвала. Основной рабочий компонент ЦПГ — поршень. Благодаря ему создаются необходимые для сгорания смеси условия. Поршень — первый компонент, участвующий в преобразовании получаемой энергии.

Поршень двигателя имеет цилиндрическую форму. Располагается он в гильзе цилиндра двигателя, это подвижный элемент – в процессе работы он совершает возвратно-поступательные движения и выполняет две функции.

  1. При поступательном движении поршень уменьшает объем камеры сгорания, сжимая топливную смесь, что необходимо для процесса сгорания (в дизельных моторах воспламенение смеси и вовсе происходит от ее сильного сжатия).
  2. После воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания резко возрастает давление. Стремясь увеличить объем, оно выталкивает поршень обратно, и он совершает возвратное движение, передающееся через шатун коленвалу.

Что такое поршень двигателя внутреннего сгорания автомобиля?

Устройство детали включает в себя три составляющие:

  1. Днище.
  2. Уплотняющая часть.
  3. Юбка.

Указанные составляющие имеются как в цельнолитых поршнях (самый распространенный вариант), так и в составных деталях.

Днище

Днище — основная рабочая поверхность, поскольку она, стенки гильзы и головка блока формируют камеру сгорания, в которой и происходит сжигание топливной смеси.

Главный параметр днища — форма, которая зависит от типа двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и его конструктивных особенностей.

В двухтактных двигателях применяются поршни, у которых днище сферической формы – выступ днища, это повышает эффективность наполнения камеры сгорания смесью и отвод отработанных газов.

В четырехтактных бензиновых моторах днище плоское или вогнутое. Дополнительно на поверхности  проделываются технические углубления – выемки под клапанные тарелки (устраняют вероятность столкновения поршня с клапаном), углубления для улучшения смесеобразования.

В дизельных моторах углубления в днище наиболее габаритны и имеют разную форму. Такие выемки называются поршневой камерой сгорания и предназначены они для создания завихрений при подаче воздуха и топлива в цилиндр, чтобы обеспечить лучшее смешивание.

Уплотняющая часть предназначена для установки специальных колец (компрессионных и маслосъемных), задача которых — устранять зазор между поршнем и стенкой гильзы, препятствуя прорыву рабочих газов в подпоршневое пространство и смазки – в камеру сгорания (эти факторы снижают КПД мотора). Это обеспечивает отвод тепла от поршня к гильзе.

Уплотняющая часть

Уплотняющая часть включает в себя проточки в цилиндрической поверхности поршня — канавки, расположенные за днищем, и перемычки между канавками. В двухтактных двигателях в проточки дополнительно помещены специальные вставки, в которые упираются замки колец. Эти вставки необходимы для исключения вероятности проворачивания колец и попадания их замков во впускные и выпускные окна, что может стать  причиной их разрушения.

Перемычка от кромки днища и до первого кольца именуется жаровым поясом. Этот пояс воспринимает на себя наибольшее температурное воздействие, поэтому высота его подбирается, исходя из рабочих условий, создаваемых внутри камеры сгорания, и материала изготовления поршня.

Число канавок, проделанных на уплотняющей части, соответствует количеству поршневых колец (а их может использоваться 2 — 6). Наиболее же распространена конструкция с тремя кольцами — двумя компрессионными и одним маслосъемным.

В канавке под маслосъемное кольцо проделываются отверстия для стека масла, которое снимается кольцом со стенки гильзы.

Вместе с днищем уплотнительная часть формирует головку поршня.

Вас также заинтересует:

Юбка

Юбка выполняет роль направляющей для поршня, не давая ему изменить положение относительно цилиндра и обеспечивая только возвратно-поступательное движение детали. Благодаря этой составляющей осуществляется подвижное соединение поршня с шатуном.

Для соединения в юбке проделаны отверстия для установки поршневого пальца. Чтобы повысить прочность в месте контакта пальца, с внутренней стороны юбки изготовлены специальные массивные наплывы, именуемые бобышками.

Для фиксации пальца в поршне в установочных отверстиях под него предусмотрены проточки для стопорных колец.

Типы поршней

В двигателях внутреннего сгорания применяется два типа поршней, различающихся по конструктивному устройству – цельные и составные.

Цельные детали изготавливаются путем литья с последующей механической обработкой. В процессе литья из металла создается заготовка, которой придается общая форма детали. Далее на металлообрабатывающих станках в полученной заготовке обрабатываются рабочие поверхности, нарезаются канавки под кольца, проделываются технологические отверстия и углубления.

В составных элементах головка и юбка разделены, и в единую конструкцию они собираются в процессе установки на двигатель. Причем сборка в одну деталь осуществляется при соединении поршня с шатуном. Для этого, помимо отверстий под палец в юбке, на головке имеются специальные проушины.

Достоинство составных поршней — возможность комбинирования материалов изготовления, что повышает эксплуатационные качества детали.

Материалы изготовления

В качестве материала изготовления для цельнолитых поршней используются алюминиевые сплавы. Детали из таких сплавов характеризуются малым весом и хорошей теплопроводностью. Но при этом алюминий не является высокопрочным и жаростойким материалом, что ограничивает использование поршней из него.

Литые поршни изготавливаются и из чугуна. Этот материал прочный и устойчивый к высоким температурам. Недостатком их является значительная масса и слабая теплопроводность, что приводит к сильному нагреву поршней в процессе работы двигателя. Из-за этого их не используют на бензиновых моторах, поскольку высокая температура становится причиной возникновения калильного зажигания (топливовоздушная смесь воспламеняется от контакта с разогретыми поверхностями, а не от искры свечи зажигания).

Конструкция составных поршней позволяет комбинировать между собой указанные материалы. В таких элементах юбка изготавливается из алюминиевых сплавов, что обеспечивает хорошую теплопроводность, а головка – из жаропрочной стали или чугуна.

Но и у элементов составного типа есть недостатки, среди которых:

  • возможность использования только в дизельных двигателях;
  • больший вес по сравнению с литыми алюминиевыми;
  • необходимость использования поршневых колец из жаростойких материалов;
  • более высокая цена;

Из-за этих особенностей сфера использования составных поршней ограничена, их применяют только на крупноразмерных дизельных двигателях.

Видео: Принцип работы поршня двигателя. Устройство

Индивидуальные решения

Примечание

Сейчас вы будете направлены на нашу немецкую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу испанскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу французскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу итальянскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу китайскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу корейскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу голландскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу чешскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу польскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу словацкую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Сейчас вы будете направлены на нашу японскую веб-страницу.
Обратите внимание, что некоторые материалы, относящиеся к другой стране, не будут доступны в вашей стране.

Что делает гоночный поршень?

В то время как любой поршень может быть «гоночным», чтобы по-настоящему определить, «что делает гоночный поршень», необходимо углубиться в целенаправленный дизайн и разработку.

Это явно открытый вопрос, потому что в ответе будут выделены сверхсложные поршни, разработанные для Формулы 1 и World Endurance Challenge (WEC), но, чтобы быть полностью буквальным, ответ должен признать вручную модифицированные заводские литые поршни, используемые в Hobby Stock. гонки по местной грунтовой дороге.

Ради аргумента, давайте определим гоночный поршень как поршень, который лучше всего подходит для любого строителя, собирающего двигатель для соревнований по автоспорту. Оттуда обсуждение может перейти к более конкретным темам для обсуждения.

«Обычно [гоночный поршень] представляет собой тщательно разработанную конструкцию, которая претерпела множество изменений для оптимизации использования в очень специфических условиях», — сказал Алан Стивенсон, старший технический менеджер по работе с клиентами.

В специально созданный гоночный поршень, например, в этот патрон Top Fuel, многое входит.В первую очередь гоночный поршень разработан для конкретного применения и имеет конструктивные особенности, позволяющие адаптировать его к этому применению.

Простое сравнение поршней эпохи маслкаров 60-х годов с современными более продвинутыми продуктами, безусловно, подтвердит эту позицию. Производители улучшили материалы и конструкцию за счет передового компьютерного моделирования для повышения мощности и топливной экономичности.

Чтобы начать эту гоночную сессию, рассмотрим основы конструкции алюминиевого поршня.Если нет особых ограничений в правилах, в гонках всегда будет предпочтительнее кованый поршень, а не гипс. «Кованые изделия — это стандарт, обеспечивающий превосходную гибкость конструкции и наилучшее соотношение цены и качества», — сказал Стивенсон. «Cast не обладает гибкостью и поэтому не может быть развит или оптимизирован. Литые поршни также тяжелые и хрупкие, но их производство дешево ».

Кованые поршни могут быть изготовлены либо из кованой заготовки (справа), где вся форма поршня выточена из кованого алюминиевого цилиндра, либо из сетчатой ​​поковки, которая сжимается до ее окончательной формы с помощью штампа для ковки.Подробнее о процессе ковки поршней ЗДЕСЬ.

Двигатели малой мощности могут выжить и с литыми поршнями, так как они не заметят чрезмерного нагрева или высоких оборотов. Вы мало что можете сделать для улучшения характеристик с помощью литого поршня, кроме как отшлифовать немного металла в заводной головке, чтобы очистить клапаны, если установлен более агрессивный распределительный вал.

В 80-х и 90-х годах заэвтектика стала модным словом в индустрии поршней. Заэвтектический поршень — это поршень, у которого больше 12.5 процентов кремния в его металлическом составе, обычно от 16 до 18 процентов. Стандартный литой алюминиевый поршень содержит от 8 до 10 процентов силикона, что улучшает твердость и помогает уменьшить износ вокруг кольцевых канавок, юбки и выступа пальца. Заэвтектический поршень по-прежнему изготавливается методом литья, но этот сплав немного легче, а из-за повышенной прочности отливку можно обрабатывать немного тоньше, чтобы уменьшить еще больший вес.

Кованые поршни изготавливаются из двух разных материалов: алюминия 4032 и 2618.У каждого из них есть уникальный список плюсов и минусов, которые делают его предпочтительным сплавом для различных применений.

Тем не менее, кованый поршень будет намного прочнее, и поэтому он доминирует на рынке рабочих характеристик. Есть два алюминиевых сплава, популярных в поковках: SAE 4032 и SAE 2618. Здесь делается другой выбор, который часто отличает или, по крайней мере, является хорошим аргументом в пользу гоночного поршня, хотя один сплав не всегда «лучше», чем Другие.

«Термин« лучше »сложен.«Если бы только один сплав лучше подходил для достижения каждой цели, не было бы нескольких предложений», — объясняет Стивенсон. «4032 меньше расширяется, поэтому ему требуется меньше холодного зазора, что приводит к более тихой работе. Это может быть важно для двигателей EFI с датчиками детонации. 4032 менее плотный, поэтому данная конструкция будет легче, чем 2618, однако 4032 не имеет такого сопротивления высокотемпературному отжигу, как 2618 ».

Опять же, содержание кремния является определяющим фактором. Поршень 4032 содержит от 11 до 13 процентов кремния, а поршень 2618 — менее 10%.25 процентов. «2618 имеет более высокий предел прочности, лучшее сопротивление отжигу при повышенных температурах и лучшую пластичность. В условиях гонок цель часто состоит в том, чтобы минимизировать вес, не жертвуя долговечностью в условиях высоких температур. По этим причинам 2618 часто получает одобрение, — продолжает Стивенсон.

В поршне слева используются кольца размером 5/64 дюйма. Это очень распространенный размер, используемый во время мускул-карэра. В поршне справа используется более тонкое верхнее кольцо диаметром 1,2 мм. Это уменьшает трение, высвобождая лошадиные силы и позволяя двигателю быстрее набирать обороты.

Хотя большинство гоночных поршней изготовлено из алюминия марки 2618, в гонках высокого класса используются некоторые экзотические материалы — или, по крайней мере, они были опробованы до того, как были запрещены. Алюминиево-бериллиевый сплав, который отличается исключительной легкостью и прочностью с превосходными тепловыми свойствами, был разработан Mercedes / Ilmor для команды McLaren Formula 1 в конце 90-х годов. Однако сплав был быстро запрещен, потому что бериллиевая пыль чрезвычайно опасна, а при пожаре элемент превратится в оксид бериллия, который чрезвычайно токсичен.

Новейшим передовым сплавом для изгнания в автоспорте является композит с металлической алюминиевой матрицей или MMC. Еще один очень жесткий и легкий сплав, MMC также запрещен Формулой 1, но продолжает вызывать интерес в других областях автоспорта, где правила более открыты.

Более тонкие поршневые кольца из лучших материалов часто входят в состав гоночных поршней. Верхнее кольцо, изображенное на фотографии, изготовлено из высокоуглеродистой стали и имеет толщину 0,043 дюйма. Это хорошо распространенная монета слева для сравнения.

В течение многих лет ведущие производители двигателей предпочитали заготовки поршней кованым версиям — и, вероятно, не по той причине, о которой вы могли подумать. «Заготовка — это не просто вариант поковки, — сказал Стивенсон. «Заготовки рассматриваются как законченные инженерные решения, которые проходят через несколько итераций архитектурного проектирования с использованием моделирования FEA для оптимизации проекта в очень специфическом наборе условий окружающей среды. Наиболее популярные конфигурации предлагаются в качестве элемента каталога, но если обнаруживается несовместимая комбинация, именно здесь можно спроектировать и изготовить кованый поршень по индивидуальному заказу всего за пару недель.Это половина нашего дела ».

Другими словами, заготовки поршней в основном используются в проектах разработки в сжатые сроки, когда критические изменения могут быть внесены быстро, не беспокоясь о том, что подходящая поковка недоступна. Споры о прочности заготовки и поковки будут иметь как транспортиры, так и противники с обеих сторон, но, вообще говоря, правильно выполненная поковка будет иметь сильные стороны в структуре зерна, которых не будет у поршневой заготовки. «Вероятно, 98 процентов гоночных формул имеют поддельную опцию, доступную на вторичном рынке», — подтверждает Стивенсон.

Противодетонационные канавки (слева) предназначены для устранения скачков давления, вызванных детонацией. Канавки гидроаккумулятора (справа) обеспечивают дополнительный объем под верхним кольцом, поэтому давление не увеличивается и не пытается вывести верхнее кольцо.

В дополнение к улучшенным материалам и передовым методам строительства были разработаны специальные функции для увеличения мощности за счет тепловой динамики, уменьшения веса или снижения трения. Ниже приведены некоторые примеры элементов дизайна, зачастую уникальных для гоночных поршней:

Наборы тонких колец

Хотя некоторые экзотические двигатели используют пакеты с двумя кольцами, большинство гоночных приложений придерживаются проверенных схем с тремя кольцами.Что кардинально изменилось, так это толщина этих колец, особенно в Pro Stock и других двигателях, не предназначенных для длительного использования. «Вы уменьшаете трение и массу, высвобождая мощность и позволяя двигателю разгоняться быстрее. Секрет мощности любого двигателя, не имеющего аналогов, заключается в использовании максимально тонких колец, плоско притертых и совмещенных с суперплоской канавкой под кольцо, а также обеспечения минимального осевого и радиального зазора », — добавляет Стивенсон.

Булавки на запястье выполняют важную функцию, но они также тяжелые. Выбор ширины и толщины стенок, подходящих для применения в двигателях, имеет первостепенное значение.Двигатель с круговой гусеницей с сильным обмоткой, вероятно, будет иметь легкий штифт на запястье из высококачественного сплава, тогда как двигатель с турбонаддувом предпочтет более тяжелый настенный штифт для дополнительной прочности.

Канавки для предотвращения детонации, канавка постоянного давления и канавка гидроаккумулятора

«Канавки гидроаккумулятора подходят для каждого поршня, но лучше всего подходят для поршней с газовыми портами», — объясняет Стивенсон. «Они работают по закону Бойля; давление и объем обратно пропорциональны. Из-за нормального вторичного движения (поршневой удар) верхнее кольцо имеет тенденцию на мгновение расстраиваться, поскольку оно быстро меняет направление через ВМТ.Поскольку это происходит около пикового горения, давление сгорания имеет тенденцию преодолевать верхнее кольцо, пока не стабилизируется. Давление сгорания также проходит в торцевом зазоре кольца. Накопительные канавки почти вдвое превышают объем под верхним кольцом, снижая давление в соответствии с законом Бойля и предотвращая давление на верхнее кольцо с нижней стороны, что способствует колебанию кольца ».

Маленькие и легкие булавки на запястье

Всегда желательно меньший вес, но использование меньшего или более тонкого булавки для запястья может снизить прочность и долговечность двигателя.«Зачастую это происходит за счет использования более качественных и дорогих материалов, но при этом уменьшается масса, чтобы двигатель разгонялся быстрее», — добавляет Стивенсон.

Укорачивание юбки поршня — хорошее место для удаления массы, но также может быть обязательным в применениях с толкателем. Поршни Racing также имеют разные профили юбок, чтобы они оставались устойчивыми в канале ствола при высоких оборотах.

Короткие юбки

Опять же, внесены дополнительные изменения в конструкцию для уменьшения веса и трения, но эти усилия обычно продиктованы и ограничены архитектурой двигателя, например длиной гильз цилиндров и ходом.«Точка измерения юбки поршня должна оставаться в канале ствола на BDC», — сказал Стивенсон.

Тепловое покрытие и покрытие юбки предназначены для увеличения срока службы поршня и увеличения мощности. Чтобы узнать больше обо всех различных типах покрытий и о том, как они работают, щелкните ЗДЕСЬ.

Термические покрытия

Некоторые производители двигателей хотят отводить тепло от поршня, предпочитая, чтобы клапаны и головка блока цилиндров отводили тепло охлаждающей жидкости, а не поршням и кольцам через стенку цилиндра.Тепловые покрытия предназначены для максимального отталкивания тепла от днища поршня, а в некоторых случаях и от камеры сгорания.

Покрытие юбки

«Безусловно, наибольшее трение в двигателе происходит от колец. Дальняя секунда — это подшипники. У юбок минимальное трение, поскольку они скользят по масляной пленке », — говорит Стивенсон. На гоночных поршнях ведущие команды используют покрытия в качестве страховки от перегрева. В условиях OEM и повседневного водителя они используются для защиты от сухого пуска и других ситуаций, когда масло на стенке цилиндра ограничено.

Этот поршень имеет вертикальное отверстие для газа, которое позволяет давлению сгорания попадать за поршневое кольцо, заставляя его проникать в стенку цилиндра и увеличивая кольцевое уплотнение. Чаще всего он используется в приложениях для дрэг-рейсинга.

Модификации для конкретных приложений

«Некоторые модификации не подходят для одного типа гонок, в то время как они обычно выполняются на поршнях, сделанных для других типов гонок», — предупреждает Стивенсон. «Некоторые примеры включают вращение выступов, погружение выступов, сверление отверстий в юбках или стойках, а также трехмерное фрезерование под коронкой.”

3D-профилирование — это процедура точного фрезерования, при которой головка поршня сохраняет одинаковую толщину независимо от профиля купола. Этот шаг гарантирует, что корона будет иметь необходимую прочность и термостойкость для конкуренции с наименьшим весом. «Это особенно важно при попытке максимизировать степень сжатия, и его также можно использовать для предохранительных клапанов, чтобы обеспечить более плавное перемещение пламени», — добавляет Стивенсон.

Фактическая конструкция коронки и размеры сброса клапана будут определяться камерой сгорания и геометрией клапана.Еще один сигнал гоночного поршня заключается в том, что производитель двигателя отправит изготовителю поршня пресс-форму камеры сгорания, чтобы конструкция купола точно соответствовала профилю камеры.

Наконец, некоторые производители двигателей требуют очень незначительной корректировки общей формы и размеров поршня в соответствии со своими потребностями. «Форма кулачка / цилиндра юбки и диаметры кольцевых пазов являются частью черного искусства оптимизации конструкции во время программы разработки», — говорит Стивенсон.

Как видите, гоночный поршень может иметь одну или многие из упомянутых функций и модификаций.Ключевым моментом является разработка поршня, который отвечает потребностям производителя двигателя, собирающего двигатель для конкретного соревнования.

Выбор материала поршня с Mahle Motorsports

Есть множество вариантов, которые необходимо сделать в процессе выбора деталей для новой сборки двигателя; От масляных зазоров до материала коленчатого вала и размеров пружины клапана каждое решение должно приниматься после принятия во внимание цели проекта двигателя, так как многие варианты могут быть отклонены в ту или иную сторону путем небольшой корректировки общих целей.

Один из этих вариантов, который невероятно важен, но который сильно зависит от предполагаемого использования двигателя, — это выбор правильного материала поршня.

В этой статье будут рассмотрены некоторые различия между двумя основными сплавами, используемыми в двигателях с высокими рабочими характеристиками — алюминий 4032 и алюминий 2618 — и обсуждается, что энтузиасту необходимо принять во внимание в процессе первоначального проектирования двигателя, чтобы выбрать правильные детали для заявление.

Энтузиаст не может определить, изготовлен ли поршень из сплава 4032 или 2618, при визуальном осмотре, поскольку невооруженным глазом материалы выглядят одинаково.Поршни Mahle имеют фосфатное покрытие, поэтому этот поршень не выглядит чистым из алюминия.

Разница в цифрах

С точки зрения состава материала алюминиевые сплавы 4032 и 2618 очень похожи во всем, за исключением одного критического компонента — содержания кремния внутри. В сплаве 4032 гораздо более высокое содержание кремния; 12-13 процентов, где состав сплава 2618 содержит следовые количества 0,2 процента или меньше кремниевого компонента.

Использование сплава 4032 с высоким содержанием кремния дает ряд преимуществ, поэтому Mahle Motorsports использует этот сплав в большинстве поршней, предназначенных для уличных / дорожных и других применений с умеренной мощностью. Наиболее важным является отсутствие расширения материала, что дает много преимуществ.

При установке поршней на двигатель важно не только измерить точку замера поршня (это обсуждается в документации по поршням), но также измерить отверстия цилиндра для точности.

«Кремний снижает тепловое расширение, а его твердость увеличивает износостойкость. Уменьшение расширения позволяет уменьшить зазоры, уменьшить износ как поршня, так и отверстия, и приводит к более тихой работе », — говорит Трей МакФарланд из Mahle.

Высокое содержание кремния в сплаве 4032 помогает поршню выдерживать большее количество циклов нагрева до того, как канавки колец и юбки захотят деформироваться; По сути, поршень лучше сохраняет свою форму при нагрузке из-за сопротивления кремния росту материала.Это имеет хорошие и плохие эффекты, в зависимости от использования, которые рассматриваются в следующем разделе.

«Кремний тверже и не сохраняет тепло на том же уровне, что и алюминий, который он заменяет, что объясняет более низкую скорость расширения и повышенные характеристики износостойкости сплава 4032. Эти характеристики придают сплаву большую стойкость к микросварке в кольцевых канавках, а также к истиранию и истиранию в отверстиях под пальцы, а также обеспечивают более узкие зазоры, которые повышают производительность и долговечность при одновременном снижении шума », — отмечает Крейг Ланкастер из Mahle.

Количество кремния (элемент 14), внедренного в сплав, является единственной разницей между поршнем из сплава 4032 и поршнем из сплава 2618. Больше кремния означает большую износостойкость (4032), но за счет способности сплава поглощать массивные нагрузки, такие как нагрузки, которые будут иметь место при применении большого количества наддува или тяжелой закиси азота.

Эти зазоры обычно устанавливаются на 0,0025–0,0030 дюйма прямо из коробки с поршнями из сплава 4032. Удар поршня не является проблемой для материала 4032, поскольку поршню не нужно «разогреваться» до того, как он достигнет заданного зазора до отверстия цилиндра — он уже есть в зависимости от производственного процесса.

Каждый сплав имеет свои преимущества, причем предпочтение зависит от области применения двигателя и его предполагаемого использования. — Крейг Ланкастер, Mahle Motorsports

Уменьшение долговременного износа очень привлекательно для многих энтузиастов; Поршни PowerPak также имеют полностью обработанную головку, высокопрочные, легкие стальные штифты и замки с круглой проволокой. Компания также поставляет поршни PowerPak с поршневыми кольцами с низким сопротивлением — 1,0 мм / 1,0 мм / 2,0 мм или 1,5 мм / 1,5 мм / 3,0 мм в большинстве комплектов, с кольцами размером 1/16, 1/16, 3/16 дюйма. входит в стандартную комплектацию поршневых комплектов с большим блоком.

Однако твердый состав сплава 4032 имеет свои ограничения и не идеален для всех применений. Недостаток пластичности — то есть его способность деформироваться под действием растягивающего напряжения — означает, что он менее терпителен в приложениях, где настройка является агрессивной, а уровень мощности чрезмерным. Не потому, что материал не выдерживает мощности, а потому, что он не предназначен для тех применений, где пластичность имеет первостепенное значение.

Сплав 2618 устраняет больше злоупотреблений

Оборотной стороной обсуждения является материал из сплава 2618, который используется в некоторых поршнях PowerPak и всех поршнях PowerPak +, который более щадящий в приложениях с высокой мощностью, где регулярно встречаются экстремальные злоупотребления.Ковкость — ключевая особенность сплава 2618, так как он будет изгибаться и двигаться при экстремальных нагрузках, прежде чем достигнет точки разрушения.

МакФарланд объясняет: «Это придает сплаву 2618 большую устойчивость к ударным нагрузкам детонации. Компромисс заключается в том, что сплав размягчается гораздо быстрее, что позволяет поршню быстрее деформироваться. Это делает сплав 2618 наиболее подходящим для гонок в экстремальных условиях, когда двигатель будет обслуживаться по регулярному графику ».

В некоторых новых поршнях Mahle используются более тонкие кольца, чем в традиционных конструкциях – 1.Толщина 0 / 1,0 / 2,0 мм — обеспечивает низкое сопротивление и трение, не влияя на кольцевое уплотнение. У них есть дополнительное преимущество, заключающееся в том, что они остаются над отверстием под палец в большинстве случаев.

В зависимости от предполагаемого применения, некоторые поршни PowerPak + 2618 также имеют боковые газовые порты, которые работают в сочетании с прецизионно обработанными кольцевыми канавками для обеспечения кольцевого уплотнения, в дополнение к жестким анодированным верхним кольцевым канавкам, которые помогают от детонации, которая часто происходит при высоких температурах. форсировать двигатели.

Специальное оборудование для производительности

Что интересно, помимо обсуждения материалов, группа инженеров Mahle сконструировала собственное оборудование там, где его не существовало, поскольку одним из ключей к обеспечению стабильной производительности является равномерное кольцевое уплотнение вокруг поршня в любых условиях.

«Плоская кольцевая канавка необходима для достижения и поддержания наилучшего возможного уплотнения. Качество кольцевых канавок настолько важно для максимальной производительности и долговечности, что Mahle спроектировала и построила оборудование, используемое для обработки кольцевых канавок для своих поршневых узлов Motorsport », — говорит Ланкастер.

Кроме того, компания также разработала собственную установку для нанесения покрытия на поршневые кольца, показанную выше. Покрытие из кермета наносится на этот пакет поршневых колец с помощью сверхзвуковой пушки, работающей на реактивном топливе, которая пропитывает керметный материал HV385 поверхность кольца.

Сплав 2618 требует большего зазора между поршнем и стенкой, чтобы учесть тепловое расширение материала; это приводит к вышеупомянутому удару поршня при холодном двигателе, но обеспечивает большую гибкость в настройке — поршень подвергнется значительно большему износу, прежде чем превратится в новейшую магазинную пепельницу.

Дополнительным преимуществом повышенной пластичности 2618 по сравнению с материалом 4032 является то, что он является излюбленным выбором производителей двигателей, которые не могут диктовать условия эксплуатации для любого из двигателей, которые они создают и выпускают на рынок.Сегодняшний фокус на двигателях сумматора мощности похож на лазер, поэтому производитель часто вынужден использовать поршень, который действует почти как предохранитель, что позволяет сократить интервалы между обслуживанием, чем хотелось бы энтузиасту.

«Если двигатель будет использоваться в агрессивных гонках или с большими сумматорами мощности, приложение выиграет от повышенной прочности и детонационной стойкости сплава 2618. Большинство двигателей, попадающих в эту категорию, являются приложениями, предназначенными только для соревнований, которые обслуживаются в рамках запланированного цикла восстановления, что снижает опасения по поводу долговечности », — говорит Ланкастер.

И PowerPak, и PowerPak + имеют фирменное покрытие Grafal на юбках (подробнее об этом ниже), чтобы уменьшить трение. Они также покрыты фосфатом — сухой смазкой, которая образует пленку в отверстиях под пальцы и кольцевые канавки, что способствует приработке и снижению износа во время запуска.

Покрытие юбок

За последнее десятилетие все виды покрытий поршней нашли свое применение в промышленности. Компания Mahle, один из новаторов в этой области, применила покрытие Grafal для юбки поршней всех типов.Графал представляет собой фенольную формулу на основе смолы, пропитанную графитом для образования антифрикционного и противозадирного слоя на юбке поршня. Он исключает прямой контакт металла с металлом между юбкой поршня и стенкой цилиндра, помогая снизить износ и шум.

(Слева) Покрытие Grafal для юбки Mahle — это пропитанное графитом покрытие, которое снижает сопротивление, задиры, трение и износ цилиндра, а также снижает шум поршня. (Справа) Этот поршень вышел из строя из-за перегрева и перенесенного материала на стенку цилиндра, как показано стрелкой.Это то, что происходит, когда поршень не может передавать чрезмерное тепло системе охлаждения, что приводит к недостаточному зазору и разложению масла.

«Одним из преимуществ Grafal является то, что в неблагоприятных условиях он может использоваться для защиты поршня и стенки цилиндра, но он был разработан, чтобы оставаться на поршне в течение всего срока службы детали. То же покрытие, которое мы наносим на наши стандартные поршни PowerPak, используется во всем ассортименте продукции: от легковых автомобилей OEM до дизельных двигателей HD с гарантией на миллион миль, вплоть до NASCAR и Formula 1 », — поясняет Ланкастер.

Какой материал выбрать?

Как упоминалось выше, каждый материал поршня на практике имеет свои преимущества и недостатки. Но грань предпочтения одного материала другому более размыта, чем можно было бы подумать. Эти дебаты всегда были интересными, и неформальный опрос различных друзей-энтузиастов показал, что каждый тип материала используется в двигателях V8 с малым и большим блоком.

«Хорошее практическое правило: если приложение сконфигурировано в первую очередь для уличного применения, сплав 4032 обеспечит снижение шума при запуске, повышенную износостойкость и долговечность.Если двигатель будет использоваться в агрессивных гонках или с большими сумматорами мощности, это приложение выиграет от повышенной прочности и детонационной стойкости сплава 2618 », — говорит Ланкастер.

Фактически, при создании двигателя Project Pony Jet в прошлом году компания EngineLabs использовала поршни Mahle PowerPak с запланированным использованием небольшого количества закиси азота. хихикает, хотя для этого тестирования использовалось топливо с октановым числом 118, чтобы обеспечить погрешность.

«Каждый сплав имеет свои преимущества, предпочтение от которых зависит от области применения двигателя и его предполагаемого использования. Нет единого сплава, который лучше всего подходил бы для всех областей применения », — резюмирует Ланкастер.

Как правильно выбрать поршневые кольца и зазор между ними

Почему выбор поршневых колец и концевых зазоров так важны для правильной обкатки, мощности и долговечности

Почему выбор поршневых колец и зазоры так важны для срока службы и мощности двигателя ? Более того, что делает первый запуск двигателя настолько важным для правильной обкатки и долговечности? Эти первые несколько минут работы двигателя создают основу для мощности, эффективности и срока службы двигателя.В идеальном мире все сборки двигателей должны включать динамометрический стенд для правильной обкатки двигателя. Однако, если вы похожи на большинство из нас, вы вряд ли можете позволить себе сборку движка, не говоря уже о дополнительных расходах на дино-сессию. На динамометрическом стенде изготовителю двигателя приходится нагружать двигатель и сильно опираться на дроссельную заслонку, чтобы посадить поршневые кольца и подшипники, что сложнее сделать на открытой дороге.

Однако обкатка двигателя опережает нашу историю. Выбор поршня и кольца — это то, с чего он начинается. Прежде чем мы перейдем к типам поршневых колец, нам нужно поговорить о том, что делают поршневые кольца.Хотя работа поршневых колец очевидна — уплотнение цилиндра и контроль уровня масла, — другой не менее важной функцией является перенос тепла от поршня к стенке цилиндра посредством прямого контакта. Масло также уносит разрушительный жар. Поскольку поршневые кольца стали тоньше для уменьшения трения, повышения эффективности и увеличения мощности, передача тепла от поршня к стенке цилиндра стала более критичной и явно более сложной для поршней.

См. Все 23 фотографии Перед проверкой зазора поршневого кольца проверьте совместимость поршневого кольца с поршнем.Подходят ли кольца к канавкам? Для подтверждения проверьте зазоры со стороны кольца.

Если вы планируете высокопроизводительное вождение, выбор поршневого кольца так же важен, как и выбор поршня. Выбор зависит от того, как будет использоваться ваш двигатель. Существует три основных типа поршней: литые, заэвтектические и кованые. Литые поршни, как правило, относятся к старой школе и раньше были оригинальным оборудованием большинства легковых и грузовых автомобилей. Заэвтектические поршни отлиты из высококремниевого литья, выбранного из-за их твердости и стоимости. Они не стоят намного дороже, чем литые, и более прочные.Кованые поршни очень прочные и могут выдерживать множество злоупотреблений. Это единственный выбор для высокопроизводительных приложений. Обратной стороной кованых поршней является скорость расширения. Они требуют большего зазора между поршнем и стенкой цилиндра, потому что в них используются высокие темпы расширения. В результате они шумят при холодном запуске с очень предсказуемым дребезжанием, которое сменяется тихим по мере прогрева двигателя.

Ширина кольца — это первое, что нужно учитывать при выборе кольца, который зависит от того, как вы собираетесь использовать свой двигатель.Если вы собираетесь участвовать в гонках или хотите сэкономить топливо, вам нужны более тонкие поршневые кольца, которые создают меньшее трение и потребляют меньше энергии. Поршневые кольца более обычных размеров (шире) подходят для круизеров выходного дня и ежедневных поездок, поскольку они лучше изнашиваются и несут большие нагрузки. Вы получите от них больше жизни.

См. Все 23 фотографии Боковые зазоры канавки поршневого кольца в среднем должны составлять от 0,001 до 0,004 дюйма. Уточните у производителя поршня рекомендуемые зазоры.

Раньше стандартными пакетами колец были 5/64-дюймовые верхние компрессионные и вторичные кольца, за которыми следовали 3/16-дюймовые маслосъемные кольца. Эти размеры относятся к толщине кольца. Толщина 5/64 дюйма (0,078 дюйма) требовала значительного давления на стенку цилиндра для надлежащего уплотнения. Производители поршневых колец называют это радиальным натяжением. Обратной стороной этого является трение. Наибольшее трение в любом пакете поршневых колец создается масляными кольцами. Однако совокупное трение всех трех колец является значительным.Это лишает двигатель мощности и эффективности.

Автомобильные инженеры в конечном итоге поняли, что более тонкий пакет поршневых колец снизит внутреннее трение и повысит эффективность. Заводские двигатели поставлялись с пакетом поршневых колец 1,5 мм / 1,5 / 3,0 мм, начиная с 1980-х годов для снижения трения. По мере того, как поршневые кольца становятся тоньше, величина радиального натяжения, необходимого для прилегания их к стенке цилиндра, значительно уменьшается. Это происходит потому, что по мере уменьшения общей площади поверхности кольца, соприкасающегося со стенкой цилиндра, можно уменьшить радиальное натяжение, создавая такую ​​же нагрузку на кольцо.

Посмотреть все 23 фотографии Поршневые кольца, установленные в поршне, расширяются за пределы посадочных площадок кольца. Когда они сжимаются стенкой цилиндра, они должны упираться в стенку цилиндра. Концевой зазор предназначен для того, чтобы оставить место для расширения при повышении температуры. Слишком маленькие концевые зазоры могут вызвать заедание кольца и отказ двигателя.

За счет уменьшения радиального натяжения на стенке цилиндра с помощью тонкого поршневого кольца мы также уменьшаем трение, возникающее при скольжении кольца о стенку цилиндра.Мы повышаем мощность за счет уменьшения внутреннего трения в нескольких цилиндрах. Также можно с уверенностью сказать, что более тонкие поршневые кольца лучше уплотняются, что означает уменьшение прорыва колец (потери мощности). Это означает, что над поршнями улавливается большее давление в цилиндре (тепловая энергия), что награждает нас большей мощностью. Постепенно индустрия послепродажного обслуживания предлагала нам более широкий выбор комбинаций поршней и колец.

Поршневые кольца Total Seal от Summit Racing Equipment предлагают расширенную линейку тонких пакетов колец с низким коэффициентом трения для прогрессивных производителей двигателей, с поршневыми кольцами серии Ultra-Thin Advanced Profile с 0.Верхнее и второе кольца 9 мм с масляным кольцом 2 мм. Согласно Summit Racing, замена типичного пакета тонких колец 1/16/1/16/3/16 дюйма на комбинацию Total Seal Ultra-Thin 0,9 / 0,9 / 2 мм снижает внутреннее трение на целых 90 процентов. Именно эта передовая кольцевая технология обеспечивает производительность и эффективность.

Усовершенствованная технология поршневых колец стоит недешево. Комплект колец Total Seal Classic 1/16 дюйма от Summit для диаметра 4,030 дюйма стоит немногим более 100 долларов. Вторичные кольца Total Seal Gapless Gapless стоят чуть менее 400 долларов за комплект.Прокладки для колец стоят еще выше — почти 500 долларов.

Посмотреть все 23 фотографии Пакеты поршневых колец состоят из трех типов и трех видов работ. Слева направо расположены верхнее компрессионное кольцо, вторичное компрессионное кольцо и маслосъемные кольца. Верхнее компрессионное кольцо удерживает горячие расширяющиеся газы над поршнем. Вторичное компрессионное кольцо служит опорой для верхнего кольца, а также обеспечивает определенный контроль масла, поднимая масло вверх по стенке цилиндра. Маслосъемные кольца протирают стенку цилиндра при движении вниз.

Для приложений с высокими эксплуатационными характеристиками это больше касается выбора правильной конфигурации поршня и степени сжатия, а также выбора оптимизированного пакета колец. Это необходимо прежде всего начать с выбора правильного материала кольца. Ширину и тип кольца можно выбрать после выбора материала. Например, JE Pistons предлагает огромный выбор материалов для колец, который поначалу может показаться огромным. Во-первых, углеродистая сталь , которая является гораздо более пластичным материалом, чем традиционный чугун, может выдерживать более высокие температуры, не теряя самообладания, и лучше выдерживает детонацию. Чугун по своей природе хрупкий и не такой прочный, как закаленная кованая сталь. Верхние кольца из закаленной стали работают настолько хорошо, что даже автопроизводители в наши дни используют их все больше в производственных двигателях для повышения долговечности. Сталь имеет больше смысла, если вы планируете наддув, закись азота или чрезмерное сжатие, потому что она переносит экстремальные условия лучше, чем железо.

Кольца с хромированным покрытием были когда-то популярны, но потеряли популярность и больше не используются производителями двигателей.Проблема многих колец с хромированным покрытием заключалась в том, что они были чрезвычайно твердыми и их трудно было сломать из-за своей твердости. Более того, они не очень хорошо справлялись с детонацией. Предлагается не использовать их.

См. Все 23 фотографии Здесь, над поршнем, вся энергия вырабатывается через лампу подачи топлива / воздуха. Работа компрессионных колец — удерживать эту тепловую энергию. Невозможно использовать всю тепловую энергию, произведенную при выключенном свете, потому что большая ее часть уходит через выхлопную систему и систему охлаждения.

Некоторые кольца из нитрида стали предлагаются с прочным плазменным молибденовым покрытием в дополнение к газовому нитриду для обеспечения долговечности. Нитрид стали Верхние кольца являются хорошим выбором для эксплуатационных приложений, однако не всегда оптимальны, поскольку могут быть дорогими. JE Pistons предлагает множество вариантов колец, если у вас ограниченный бюджет. Закаленный ковкий чугун — хороший вариант для двигателей, работающих на улице, и шаг вперед по сравнению с традиционным чугуном с добавлением магния в серый чугун для повышения пластичности, поскольку ковкий чугун более гибкий.С меньшей вероятностью сломается. Фактически, высокопрочный чугун примерно в два раза превышает предел прочности серого чугуна и изгибается, а не разрушается при воздействии высоких нагрузок. Это делает ковкий чугун отличным верхним кольцом, когда вы беспокоитесь о стоимости. JE Pistons сообщает, что кольца из ковкого чугуна предлагаются с лицевым покрытием из плазменного молибдена (молибдена), чтобы сделать их более совместимыми со стенками железных цилиндров.

JE Pistons добавляет свой пакет колец Premium Race Series — отличный пример верхнего кольца из ковкого чугуна, в котором используется более современная технология вкладки молибдена и плазмы, которая обеспечивает чрезвычайно твердую, пористую, износостойкую поверхность, удерживающую масло и улучшает смазку и в то же время снижает внутреннее трение.Плазма наносится путем распыления на кольцо порошка сплава, содержащего хром, молибден и никель вместе с другими элементами, в небольшой канал на поверхности кольца. При сильном нагреве металлический порошок превращается в расплавленную аэрозоль, обладающую адгезионными характеристиками, снижающими вероятность отслаивания и разрушения. Такой подход означает более быструю обкатку и лучшее уплотнение цилиндра.

Второе поршневое кольцо не справляется с сильным нагревом и давлением верхнего кольца. JE Pistons сообщает нам, что их комплект колец Plasma Moly является отличным выбором, поскольку верхнее кольцо из нитрида углеродистой стали со вторым элементом из ковкого чугуна.Менее дорогой версией этой комбинации является комплект колец Sportsman Series , который включает верхнее кольцо из ковкого чугуна с плазменным напылением в сочетании со вторым кольцом из серого чугуна, что является более доступным кольцом.

Масляные кольца в третьей канавке проще, в большинстве пакетов колец используется углеродистая сталь для двух уплотнительных колец. Расширитель в середине двух колец может отличаться, но главный вопрос, который вы хотите задать себе, — как будет использоваться двигатель? После того, как вы выбрали материал кольца, вы можете перейти к следующему уровню принятия решений с точки зрения дизайна верхнего и второго кольца, стилей поверхностей, радиальной толщины и, возможно, любых специальных обработок, таких как притирка и / или ультра или критический закончить шаги.Весь этот процесс направлен на оптимизацию кольцевого уплотнения и улавливание давления в цилиндре над поршнем, где оно может быть преобразовано в мощность.

См. Все 23 фотографии Концевой зазор поршневого кольца следует проверять со всеми поршневыми кольцами, включая те, которые имеют предварительный зазор. Поскольку хонингование стенок цилиндров может быть разным, никогда не принимайте зазоры как должное. Концевые зазоры поршневых колец должны быть больше в высокопроизводительных приложениях из-за более высоких температур и давлений сгорания.

Если вы хотите сэкономить и не собираетесь участвовать в гонках, Summit Racing Equipment и Speedway Motors предлагают широкий выбор литых, заэвтектических и даже кованых поршней Speed ​​Pro практически для всех двигателей, родившихся в Детройте.Сверхэвтектические поршни — хороший компромисс по сравнению с коваными и литыми, если вы просто собираетесь путешествовать. Технический персонал Summit может лучше всего посоветовать вам, что выбрать, а также правильный пакет колец для выбранного вами поршня.

Посмотреть все 23 фотографииВ отношении установки поршневых колец существует две точки зрения. Некоторые строители используют расширители, а другие накатывают их. Уловка в любом случае состоит в том, чтобы свести к минимуму деформацию кольца и быть осторожным с каждым кольцом во время установки. См. Все 23 фотографии Расширитель масляного кольца устанавливается первым, следуя инструкциям производителя кольца в буквальном смысле.Концы эспандера должны стыковаться и никогда не перекрываться. Масляные кольца осторожно накатывают, стараясь не поцарапать контактные поверхности колец. Смотрите все 23 фотографии Установка поршневых колец является делом личных предпочтений и техники. В то время как некоторые строители используют расширители колец и проявляют большую осторожность, другие катят их осторожно, стараясь не забить кольцо приземления. Главное помнить, чтобы свести к минимуму искажения, которые могут повредить кольцо там, где оно не будет сидеть должным образом. Смотрите все 23 фотографии Стенки этих цилиндров имеют красивую штриховку, которая будет полезна для посадки кольца.Однако они содержат пыль и мусор, смешанные с маслом, и их необходимо очистить, а затем покрыть моторным маслом. Просмотреть все 23 фотографии Просмотреть все 23 фотографии Верхнее и вторичное компрессионные кольца имеют особую форму, отражающую то, что они делают. Это вторичное компрессионное кольцо из ковкого чугуна с внутренними ступенями. См. Все 23 фотографии. Стандартные комплекты колец представляли собой верхнее компрессионное кольцо 5/64 дюйма и вторичные кольца (справа), за которыми следовали 3/16-дюймовые масляные кольца. В 1980-х годах появились гораздо более тонкие пакеты колец диаметром 1,5 мм (слева) для уменьшения трения и лучшего уплотнения.См. Все 23 фотографии Перед установкой расширитель масляного кольца проверяется на правильность посадки. Сделайте это при проверке кольцевых зазоров. Мы видели неправильно упакованные поршневые кольца, и вы не захотите обнаружить это, когда двигатель будет собран. Концы расширителя должны соприкасаться друг с другом. См. Все 23 фотографии. Рекомендуемый зазор компрессионного кольца зависит от того, как будет использоваться двигатель. С диаметром отверстия 4000 дюймов и высокой производительностью на улице вам понадобится 0,018-дюймовый зазор с верхним кольцом.Это только рекомендуемый номер. Чем больше тепла мы бросаем на кольца, тем больше должен быть зазор. Обратитесь к производителю поршня и колец для уточнения деталей в зависимости от типа выбранного кольца и того, как будет использоваться ваш двигатель. См. Все 23 фотографии Это шлифовальный станок для поршневых колец, в котором производитель двигателя может обрезать концы колец до нужного зазора. Концевые зазоры колец проверяются, затем тщательно шлифуются до нужного размера. См. Все 23 фотографии. Как только концевые зазоры колец обрезаются до нужного размера, производитель двигателя подшивает эти участки, чтобы предотвратить образование задиров на площадках колец и стенках цилиндров.Посмотреть все 23 фотографииКомпрессионным кольцам нужно пространство, чтобы двигаться и расширяться, поэтому существуют эти характеристики. Боковые зазоры должны быть в среднем от 0,001 до 0,002 дюйма, в зависимости от того, как вы собираетесь использовать двигатель. Боковые зазоры могут достигать 0,004 дюйма в экстремальных условиях. За кольцом также должно быть место в канавке. См. Все 23 фотографии На этом рисунке показан пример установки поршневых колец, а также правильное расположение концевых зазоров колец.Концевые зазоры колец и боковые зазоры различаются от производителя к производителю и от типа кольца к типу кольца. См. Все 23 фотографии Перед установкой поршневых колец промойте их смазкой для двигателя или моторным маслом, не содержащим моющих присадок, массой 30 единиц. Вы хотите, чтобы эти парни были скользкими для хорошей посадки на ринге. Посмотреть все 23 фото Посмотреть все 23 фото Кольца Je Pistons, которые можно приобрести в Summit Racing Equipment, предлагают вам различные варианты колец в зависимости от того, как вы собираетесь управлять своим двигателем. Посмотреть все 23 фото

Поршневой палец — обзор

Pb-Al 2 O 3 № C, Ag-SnO3, Ag-Ni 9025 Тефлон металлургия, инфильтрация
Легковые и грузовые автомобили
Тормозные системы, поршневые штоки, рамы, поршень, поршневые пальцы, крышка пружины клапана, тормозные диски, суппорт дискового тормоза, тормозные колодки, чесальный вал прочность и жесткость, термостойкость, низкий коэффициент теплового расширения, износостойкость, теплопроводность Al-SiC, Al-Al 2 O 3 , Mg-SiC.Mg-Al 2 O 3 , прерывистое усиление, США Проникновение плавлением, экструзия, ковка, литье под давлением, литье под давлением, литье под давлением
Пластина аккумулятора Высокая жесткость, сопротивление ползучести Проникновение сплавлением
Воздушные перевозки военного и гражданского назначения
Осевые трубы, арматура, лопасти и лопасти вентилятора и компрессора Высокая удельная прочность и жесткость, температура сопротивление, ударная вязкость, сопротивление усталости Al-B, Al-SiC, Al-C, Ti-SiC, Al-Al 2 O 3 , Mg-Al 2 O 3 , Mg-C , непрерывная и прерывистая арматура Инфильтрация плавлением, горячее прессование, диффузионная сварка и пайка, экструзия, литье под давлением
Лопатки турбины Высокая удельная прочность и жесткость, термостойкость, ударная вязкость, усталостная прочность Суперсплавы W, z, B, Ni, Al, Ni-Ni 3 Nb Проникновение плавлением, выровненное затвердевание около сетчатых компонентов
Аэрокосмическая промышленность
Рамы, арматура, антенны, соединительные элементы Высокая удельная прочность и жесткость, термостойкость, низкий коэффициент теплового расширения, теплопроводность Al-SiC, Al-B, Mg-C, Al-C, Al-Al 2 О 3 .непрерывное и прерывистое армирование Пропитка плавлением, экструзия, диффузионная сварка и соединение (специальные конструкции)
Энергетические технологии (электрические компоненты и проводящие материалы) угольные щетки Высокая электрическая и теплопроводность, износостойкость Cu-C Инфильтрация плавлением, Порошковая металлургия, экструзия, прессование
Сверхпроводник Сверхпроводимость, механическая прочность, пластичность Cu-Nb, Cu-Nb, Sn, Cu- YB a CO Экструзия, порошок, металлургия, технологии нанесения покрытий
Другое применение ations
Электроды для точечной сварки Устойчивость к выгоранию Cu-W Порошковая металлургия, инфильтрация
Подшипники Нагрузочная способность, износостойкость Pb-C

Типы поршневых колец и техническое обслуживание поршневых колец

Поршневые кольца производятся и классифицируются на основе функции и удобства использования.Первичное использование поршневого кольца — уплотнение камеры (в которой движется поршень), которая может быть камерой сгорания двухтактного или четырехтактного двигателя. Судовые двигатели имеют три или более типа колец, установленных по окружности поршня.

Поршневое кольцо является важной частью поршня, его количество и функциональность различаются в зависимости от типа и мощности двигателя.

В 2-тактных больших двигателях поршневые кольца компрессионного типа используются для уплотнения камеры сгорания, а грязесъемные кольца устанавливаются под ними для удаления отложений с гильзы и распределения масла по поверхности гильзы.

Прочтите по теме: Причины износа гильзы цилиндра и способы его измерения

Однако в небольших судовых двигателях используются разные типы поршневых колец для специальных целей. Например. Маслосъемное кольцо используется в 4-тактном двигателе, поскольку это двигатель магистрального типа, а масло картера имеет прямой доступ к гильзе цилиндра и поршню. В этой статье мы рассмотрим различные типы поршневых колец, используемых в морских двигателях.

Типы и функции поршневых колец

Компрессионные кольца или кольца давления

Компрессионные кольца обеспечивают уплотнение над поршнем и предотвращают утечку газа со стороны сгорания.Компрессионные кольца расположены в первых канавках поршня.

Однако это может отличаться в зависимости от конструкции двигателя. Основная функция этих колец — герметизировать газообразные продукты сгорания и передавать тепло от поршня к стенкам поршня.

Масло регулируется путем срезания слоя масла, оставленного масляным кольцом, таким образом обеспечивая достаточную смазку верхних компрессионных колец. Кроме того, он также помогает верхнему компрессионному кольцу в уплотнении и теплопередаче.

Стеклоочистительное кольцо

Грязесъемное кольцо, также называемое кольцом Напье или резервным компрессионным кольцом, устанавливается под компрессионным кольцом. Их основная функция — очищать поверхность гильзы от излишков масла и действовать как опорное опорное кольцо при остановке любой утечки газа дальше вниз, выходящей из верхнего компрессионного кольца. Большая часть грязесъемных колец имеет поверхность с углом сужения, которая обращена к нижней части для обеспечения очищающего действия при движении поршня к коленчатому валу.

Связанное чтение: Как внутренние силы в морских двигателях влияют на их работу?

Если грязесъемное кольцо установлено неправильно с углом сужения, ближайшим к компрессионному кольцу, это приводит к чрезмерному расходу масла. Это вызвано тем, что грязесъемное кольцо вытирает излишки масла в сторону камеры сгорания.

Маслосъемные кольца / скребковые кольца

Маслосъемные кольца регулируют количество смазочного масла, проходящего вверх или вниз по стенкам цилиндра.Эти кольца также используются для равномерного распределения масла по окружности гильзы.

Масло разбрызгивается на стенки цилиндра. Эти кольца также называются скребковыми кольцами, поскольку они соскабливают масло со стенок цилиндра и отправляют обратно в картер.

Эти кольца не позволяют маслу выходить из пространства между лицевой стороной кольца и цилиндром.

Связанное чтение: Интеллектуальная система смазки цилиндров для современных судовых двигателей

В масляном кольце отверстия или прорези прорезаны в радиальном центре кольца, что позволяет избыточному маслу стекать обратно в резервуар.

Масляные кольца могут быть цельными или двухсекционными. Чтобы увеличить контактное давление между кольцом и поверхностью гильзы, кольца могут иметь скошенные края либо на внешних сторонах площадок, либо напротив камеры сгорания, чтобы снизить расход масла за счет улучшенного соскабливания масла из канала.

Двухкомпонентные маслосъемные кольца состоят из чугунного или профилированного стального кольца и винтовой пружины, изготовленной из жаропрочной пружинной стали, которая действует по всей окружности кольца для поддержания давления и контакта.

Материал поршневого кольца

Один из самых известных материалов, используемых при производстве поршневых колец, — чугун. Это связано с тем, что он содержит графит в пластинчатой ​​форме, который сам действует как смазка, помогая скользящему движению между кольцами и гильзой.

На поршневые кольца нанесены сплавы и покрытия, и они будут варьироваться в зависимости от типа кольца, поскольку функции этих колец отличаются друг от друга.

Наиболее распространенной формой легирования чугуна является хром, молибден, ванадий, титан, никель и медь.

Материал поршневых колец держится тверже, чем гильза цилиндра, что обеспечивает максимальный срок службы.

Связанное чтение: Как изготавливаются поршневые кольца?

Поршень главного двигателя

Камера сгорания двухтактного морского двигателя — это большое пространство, производящее огромное количество тепла и напряжений.

Верхние кольца поршня находятся в непосредственном контакте с камерой сгорания, поэтому они нуждаются в лучшей защите и покрытии, чтобы справиться с тепловым напряжением и обеспечить надлежащее уплотнение.

Множество новых разработок было разработано специально для больших двухтактных судовых двигателей. Некоторые из представленных важных разработок:

Двигатель MAN

Самое верхнее поршневое кольцо относится к типу контролируемого сброса давления, в котором на поверхности имеется несколько наклонных неглубоких канавок (с твердым хромированием), позволяющих некоторому давлению газа проходить через 2-е кольцо, тем самым уменьшая нагрузку на верхнее кольцо. На концах колец имеется соединение типа «S».

Недавно была представлена ​​новая конструкция, представляющая собой модифицированную версию колец CPR, известную как кольца CPR Port on Plane (CPR POP).

Изменено положение канавок, которые теперь расположены на нижней стороне кольца, поскольку было отмечено, что износ канавок колец CPR на рабочей стороне был быстрее, чем обычно.

Второе или промежуточное кольцо

Остальные кольца имеют косой вырез на концах. Все поршневые кольца имеют алюминиевое покрытие на внешней поверхности для облегчения приработки.

Двигатель Wartsila

В 2-тактном двигателе Wartsila канавки для поршневых колец на поверхности поршня закалены для обеспечения превосходной износостойкости. Верхнее поршневое кольцо (также известное как газонепроницаемое (GT) кольцо в Wartsila) имеет перекрывающиеся концы, чтобы избежать утечки газа благодаря асимметричной форме цилиндра. Они имеют хромокерамическое (CC) покрытие вместе с покрытием для приработки (RC).

Количество поршневых колец зависит от размера двигателя. Например. RTflex 35 будет иметь очень короткую юбку и оснащен тремя поршневыми кольцами, но двигатель RTA может иметь 5 поршневых колец.3

Двигатель четырехтактный

Требование к поршневому кольцу в 4-тактном двигателе отличается, поскольку узел гильзы поршня открыт для отстойника. Следовательно, в пакете поршневых колец для 4-тактных поршней дополнительно требуются маслосъемные кольца. Обычно он состоит из 2-5 колец в зависимости от типа и спецификации двигателя. Обычно предусмотрены 2-4 компрессионных кольца для герметизации газов из камеры сгорания и 1-3 маслосъемных кольца для предотвращения попадания масла в камеру сгорания.

Кольца компрессора обычно цилиндрического типа с конической поверхностью для эффективного газового уплотнения. Профили маслорегулирующего кольца содержат две площадки и вставленную цилиндрическую пружину для поддержки предварительного натяжения кольца.

Как работают поршневые кольца?

Как объяснялось, в поршне на разных уровнях предусмотрены кольца разных типов, которые выполняют разные задачи.
Самая верхняя канавка поршня состоит из компрессионного кольца, основная функция которого заключается в герметизации любых утечек внутри камеры сгорания во время процесса сгорания.

При воспламенении топливовоздушной смеси давление газов сгорания прикладывается к головке поршня, заставляя поршень двигаться по направлению к коленчатому валу.

Сжатые газы проходят через зазор между стенкой цилиндра и поршнем в канавку поршневого кольца.

Во время процесса сгорания сила газов под высоким давлением прижимает поршневое кольцо к стенке гильзы цилиндра, что способствует образованию эффективного уплотнения. Это давление, толкающее поршневое кольцо, пропорционально давлению газов сгорания.

Следующий набор колец в поршне, который расположен под компрессионным кольцом и над масляными кольцами, называется грязесъемными кольцами.

Они имеют конструкцию с конической поверхностью и служат для дополнительного уплотнения камеры сгорания. Как следует из названия, они помогают очистить стенку футеровки от излишков масла и загрязнений. Если какой-либо из дымовых газов смог пройти через компрессионное кольцо, эти газы будут заблокированы грязесъемным кольцом в хорошем состоянии.

Последний набор колец представляет собой масляные кольца, которые расположены в нижних канавках поршня, ближайшего к картеру.Основная функция масляного кольца — соскребать излишки масла со стенок гильзы цилиндра во время движения поршня.

Большая часть протертого масла направляется в картер обратно в масляный поддон. Эти масляные кольца поставляются с пружиной, установленной сзади в 4-тактном двигателе, чтобы обеспечить дополнительный толчок для очистки гильзы.

Почему выходят из строя поршневые кольца?

Камера сгорания оказывает огромное давление на поршневые кольца. Если давление сгорания газа, производимого внутри камеры, выше обычного, это может повлиять на работу кольца.

Это может быть из-за детонации и звона топлива из негерметичной форсунки или когда топливо смешано с грязным воздухом.

Загрязненное жидкое топливо или неправильный сорт цилиндрового масла также влияет на работу кольца. Когда кольцо начнет изнашиваться, станет очевидной их способность герметизировать дымовые газы.

Плохое качество топлива или масла в цилиндре, плохой процесс сгорания, неправильное время подачи топлива, изношенная гильза и т. Д. Являются нормальной причиной износа поршневых колец. Наиболее частым признаком или признаком изношенного кольца является прохождение газа в картер или под поршень, известное как продувка.

Заедание кольца из-за нагара или шлама, а также поломка или трещина на кольце из-за износа.

Что необходимо проверить при осмотре поршневого кольца

Осмотр поршневых колец является важной задачей для определения надлежащей работы поршневых колец с последующей очисткой или заменой поршневых колец (если они сломаны или изношены).

В двухтактных двигателях отверстие, содержащее верхнее кольцо, обычно находится в более высоком положении, чем канавка верхнего кольца четырехтактного двигателя.

Во время текущего осмотра

При обычном осмотре продувочного пространства поршневые кольца прижимаются с помощью отвертки. Это делается для проверки действия пружины или натяжения колец. Это также говорит о том, сломано кольцо или нет. Если кольцо сломано, пружина не сработает.

Кольца проверяются на предмет их мягкости в канавках, так как они могут застрять из-за нагара и, наконец, сломаться, что приведет к серьезным повреждениям гильзы.

Также проверяется зазор между кольцом и канавкой и рассчитывается износ. Кольцо проверяется на наличие следов истирания и повреждений, а также оценивается общее состояние.

Связанное чтение: Основное руководство по техническому обслуживанию судовых двигателей для морских инженеров

При капитальном ремонте

При капитальном ремонте поршневые кольца полностью заменены на новый комплект. Но для списания колец необходимо учитывать следующие шаги: —

1) Если поршневое кольцо застряло в канавке.
2) Если осевая высота колец уменьшена, а зазор в кольцах и канавке большой.
3) Если слой хрома отслоился или поврежден.

Во время капитального ремонта необходимо тщательно очистить канавки от нагара и проверить на наличие повреждений кольцевые канавки.

Перед тем, как поставить поршневое кольцо, его необходимо предварительно прокатить скруглить в канавках. В этом процессе кольцо полностью перемещается внутри канавок.

С помощью этого теста мы можем проверить, что канавки имеют большую глубину, чем радиальная ширина кольца.

При установке поршня с замененными кольцами во гильзу используйте хорошо смазанный инструмент для сжатия поршневых колец, который гарантирует, что кольца не будут прилипать к поверхности гильзы при входе в камеру сгорания.

Поршневые кольца вставляются внутрь изношенной гильзы, также проверяется стыковой зазор. Для колец небольшого поршня (например, компрессора) концы можно обработать с помощью фильтра для поршневых колец, но для судовых двигателей кольца должны быть отправлены в береговую мастерскую для ремонта, если стыковой зазор необычный.При надевании колец их следует проверять на наличие маркировки, указывающей, какая часть находится вверху или внизу, а также проверять различную маркировку для разных положений.

Кольца следует укладывать с помощью автодорожки, т. Е. С помощью расширителя колец. Зазор между кольцом и канавкой проверяется с помощью щупа.

Осевой и радиальный зазор старого кольца проверяется и записывается для оценки степени износа за несколько часов эксплуатации.

Как выполняется установка поршневого кольца?

Перед установкой поршневого кольца новое или запасное кольцо проверяется на наличие маркировки и сравнивается со старым на тот же уровень или положение.Если старая маркировка поршневого кольца стерта, проверьте руководство по идентификации поршневого кольца, чтобы его можно было поместить в соответствующую канавку.

Канавку необходимо тщательно очистить, чтобы в ней не осталось нагара и шлама. При очистке следует учитывать, что некоторые канавки поршня покрыты специальной защитной пленкой. Они не должны быть повреждены ножом или шлифовальным инструментом.

После того, как канавка будет должным образом очищена, поршневое кольцо устанавливается с помощью инструмента для поршневых колец, который расширяет кольцо для вставки в канавку, сдвигая его с верхней части головки поршня.Убедитесь, что кольцо вставлено, удерживая отметку на верхней стороне.

На большинстве поршневых колец имеется маркировка «TOP», или поверхность с нанесенным идентификационным номером считается верхней поверхностью, если нет специальной маркировки.

Чрезвычайно важно правильно использовать расширитель колец, так как неправильное использование может повредить кольцо или нанести вред оператору, поскольку кольцо находится под постоянным натяжением.

В небольших 4-тактных двигателях, если инструмент недоступен, кольцо можно расширить с помощью одежды или тряпок, имеющихся в машинном отделении.

По две ветоши кладут на каждую сторону концов колец, и их тянут так, чтобы кольца можно было растянуть и вставить через верхнюю часть поршня.

После установки всех поршневых колец убедитесь, что отверстие или торец всех поршневых колец не совмещены, чтобы избежать утечки газа из камеры.

Ресурс поршневых колец

Как и все другие детали машинного оборудования, поршневое кольцо также подлежит капитальному ремонту и замене в установленный срок.Срок службы поршневого кольца полностью зависит от типа поршневого кольца, размера двигателя, на котором оно установлено, а также от рабочего состояния кольца и гильзы.

Для большого двухтактного поршневого кольца с диаметром отверстия около 900 мм общий срок службы кольца может составлять до 24 000 часов, а для двигателей меньшего размера с внутренним диаметром 500 мм — до 16 000 часов.

Для вспомогательных судовых 4-тактных двигателей, имеющих высокую скорость, срок службы поршневых колец обычно меньше, чем у 2-тактных двигателей.Средний срок службы морского 4-тактного высокоскоростного двигателя составляет примерно 8000 часов, после чего требуется обновление.

Возможно, вы также прочитаете:

Заявление об ограничении ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом.Автор и компания «Марин Инсайт» не заявляют об их точности и не берут на себя ответственность за них. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в любой форме без разрешения автора и Marine Insight.

Ищете практичные, но доступные морские ресурсы? Ознакомьтесь с цифровыми руководствами Marine Insight: Электронные книги для палубного отдела — Ресурсы по различным темам, связанным с палубным оборудованием и операциями. Электронные книги для машинного отделения — Ресурсы по различным темам, связанным с механизмами и операциями машинного отделения. Экономьте по-крупному с помощью комбо-пакетов — Наборы цифровых ресурсов, которые помогут вам сэкономить по-крупному и включают дополнительные бесплатные бонусы. Электронные книги по судовым электрическим системам — Цифровые ресурсы по проектированию, обслуживанию и поиску и устранению неисправностей морских электрических систем

Теги: руководство по машинному отделению поршневые кольца

Типы автомобильных поршней, которые необходимо знать о

Двигатель Поршни различаются по-разному, и правильный тип поршня зависит от нескольких факторов.Обычно один тип поршня будет иметь превосходящие качества по сравнению с другие, но в основном в определенных приложениях. Мы составили описание различная конструкция автомобильного поршня, материал и способ изготовления. Используйте информацию, чтобы помочь вам составить мудрое решение, особенно если вы рассматриваете двигатель перестроить.

Во-первых, о работе поршня в двигателе автомобиля.

Поршень двигателя совершает возвратно-поступательное движение в цилиндре и передает движение через шатун на коленчатый вал.Коленчатый вал вращается и поворачивает колеса автомобиля. Для обеспечения плавного движения вперед и назад поршень в автомобильных двигателях состоит из различных частей.

Детали поршня включают головку или головку поршня, поршень. юбка, шатун и мелкие детали, такие как болты, подшипники и поршневые кольца. Эти части должны сыграть свою роль в функционирование поршня и большего двигателя.

Головка поршня имеет влияние на процесс сгорания и, следовательно, на общую производительность двигателя.Он образует дно камеры сгорания, что означает несколько вещей. Головка поршня будет определить качество завихрения или турбулентности всасываемого воздуха, рассеивания пламени и распределение топлива.

Производители автомобильных поршней изготавливают эти автозапчасти с головками различного дизайна. У каждого дизайна есть свои лучшие качества. Минусы тоже есть. Чтобы дать вам представление об этих вариантах, вот названия типов поршней, основанные на конструкции головки поршня.

Тип поршня в соответствии с конструкцией головки

Источник: http: // www.2040-parts.com

Поршни с плоским верхом

Как следует из названия, этот тип поршня имеет плоский верх. Конструкция позволяет поршню достичь одного из самых эффективных процессы горения. Когда голова плоская, пламя распространяется равномерно, и топливо горит более эффективно.

Потому что уменьшенной площади поверхности и равномерного сгорания поршень с плоским верхом создает большую возвратно-поступательную силу. Эти типы поршней легко делать. Это снижает цену поршня, но также снижает стоимость ремонта или покупки двигателя.

Источник: http://www.stevesnovasite.com

Поршни тарелки

Это поршневой тип также известен как поршень чаши. Он имеет пластинчатую форму с приподнятыми внешними краями. Из-за повышенного горения объем камеры, блюдо поршни достигают более низкой степени сжатия. Хотя это и является недостатком, в некоторых ситуациях эта характеристика является преимуществом. где не требуется высоких возвратно-поступательных движений.

Поршни тарелки часто используются в двигателях с турбонаддувом. сгорание с наддувом или с наддувом.Они помогают предотвратить детонацию или детонацию. вызвано усиленным сжатием. В некоторых двигателях поршни помогают сдерживать топливный спрей, помогающий улучшить процесс сгорания. В старых двигателях на процесс будет влиять несколько факторов: поршень тип, конструкция карбюратора и объем цилиндра.

Источник: http://www.coasthigh.com

Купольные поршни

Конструктивно этот поршневой тип противоположен тарелке поршневой. Как следует из названия, поршень принимает форму приподнятого центра.Это увеличивает площадь поверхности голова значительно. Дымовые газы должны идти дальше. В результате купольные поршни известны тем, что создают плохо работающие камеры сгорания при недостаточном горении. Это снижает сжатие соотношение.

Пониженная компрессия может быть недостатком купольного поршня. Однако это требование для некоторых двигателей. Он ограничивает силу, которую могут создавать поршни, и защищает двигатель. Другими словами, двигатель развивает только ту мощность, которую он может выдержать.В современном двигателе использование поршневого куполообразного типа, дозирующее устройство и другие автомобильные системы могут помочь улучшить экономию топлива.

Тип поршня по материалу

Классификация также может быть основана на поршневых материал. При выборе поршня тип Материал обуславливает многие его эксплуатационные характеристики. Качества включить тепловую проводимость и расширение показатели, износостойкость, способность противостоять нагреванию и нагрузкам, долговечность и более.

Производители поршней используют разные металлы для изготовления шатунов. и поршни.Основные чугун и алюминий сплав. Хотя бросить железные поршни все еще производятся, алюминиевый сплав преобладает в автомобильных поршнях рынок. Давайте посмотрим описание каждого типа поршня в зависимости от материала.

Поршни чугунные

Чугун — это материал поршня, содержащий 2% или больше углерода. Варианты этого материала включают белый чугун, серый чугун. чугун, высокопрочный чугун и высокопрочный чугун. Поршень из железа расширяется меньше, обычно со скоростью цилиндра, внутри которого он совершает возвратно-поступательное движение.

Низкая степень расширения помогает избежать ударов поршня. Это также предотвращает потерю сжатия, которая может возникнуть в результате изменения зазора поршня. Обратной стороной железных поршней является их больший вес как для поршня, так и для коленчатого вала, что увеличивает инерцию возвратно-поступательной массы. По этой причине чугунные поршни идеальны только для двигателей с низкой частотой вращения.

Поршни из алюминиевого сплава

Алюминиевый сплав, используемый производителями поршней, содержит несколько элементов (медь, цинк, марганец, и др.) и алюминий в качестве основного материала.Алюминий — легкий металл. При изготовлении поршней он помогает уменьшить силы инерции. Это делает материал, подходящий для двигателей с высокими оборотами.

Помимо снижения веса, поршневой тип из алюминиевого сплава имеет более высокую теплопроводность, чем железо. Материал обеспечивает эффективную передачу тепла между поршнем и цилиндром. Это преимущество, учитывая высокий уровень нагрева камеры сгорания, который приводит к образованию углерода. Алюминиевые поршни также испытывают меньшие колебания температуры внутри узла, особенно между головкой поршня и областью кольца.

Тип поршня по методу изготовления

Производители автомобильных поршней используют разные методы для изготовления этих автомобилей. части. К ним относятся литье, ковка и заэвтектический процесс. В методы производят поршни разного качества для различных применений.

Кованые поршни

Кованые поршни изготавливаются с помощью прессов, в которых кусок металла забивается в форма поршня. Хотя ковка трудоемка, она дает более прочную поршней, чем другие методы.Это связано с полученным зерном состав.

Но кованые поршни расширяются и сжимаются с большей скоростью, что требует большего зазора поршня и цилиндра. Поршни часто используются в тяжелых условиях эксплуатации, когда поршневой узел испытывает большую нагрузку.

Литой поршень

Эти типы поршней изготавливаются путем заливки жидкого металла в формы. Бросать поршни не так прочны, как кованые, но все же могут держаться, когда двигатель мягкий.Обладают лучшими износостойкими и термическими характеристиками. чем кованые типы. В результате возможны более узкие зазоры поршень-цилиндр. Именно по этой причине используется железо. сделать как поршневой, так и поршневой части кольца.

У литых поршней

есть свои недостатки. Они рекомендованы только для двигателей малой мощности. Не рекомендуется использовать их на форсированных двигателях, например, с турбонагнетателем или нагнетателем. Кроме того, современная наука создала алюминиевые сплавы с прекрасными характеристиками.Старые автомобили могут по-прежнему иметь чугунные поршни, так как они обычно являются легковыми двигателями.

Поршни сверхэвтектические

Изготовлены методом литья, заэвтектические поршни с добавлением кремния во время изготовления. Добавление силиконового материала улучшает износостойкость, термическое сопротивление и другие качества. В результате этот поршневой тип сильнее, чем обычный литой поршень, причем более прочный.

Однако заэвтектические поршни

не так прочны, как кованые.Если они подвергаются экстремальным нагрузкам и усилиям, они будут демонстрировать плохую пластичность и ломаться. Поршни подходят для двигателей, которые в основном используются на улице, а иногда и в высокоскоростных и тяжелых условиях.

Заключение

Автомобильные поршни могут быть разных форм из разных материалов, конструкции, методы, используемые для их производства. Поршень используемый тип дает разные характеристики, и в некоторой степени влияет на мощность двигателя. При восстановлении двигателя вам нужно будет выбрать правильный тип поршня, иначе вы не получите наилучших результатов.эта статья должны помочь вам принять решение с осознанной точки зрения.

Поршень и цилиндр | машиностроение

Поршень и цилиндр , в машиностроении, цилиндр скольжения с закрытой головкой (поршнем), который возвратно-поступательно перемещается в цилиндрической камере немного большего размера (цилиндр) под действием давления жидкости или против него, как в двигателе или насос. Цилиндр паровой машины ( qv ) закрыт пластинами с обоих концов, с возможностью прохождения штоком поршня, жестко прикрепленного к поршню, через одну из торцевых крышек с помощью сальника и набивки. коробка (паронепроницаемое соединение).

поршень и цилиндр

Поршни и цилиндры автомобильного двигателя.

© Thomas Sztanek / Shutterstock.com

Подробнее по этой теме

Бензиновый двигатель

: Двигатели поршневые и цилиндровые

Большинство бензиновых двигателей относятся к поршнево-поршневому типу. Основными элементами поршнево-цилиндрового двигателя являются …

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания закрыт на одном конце пластиной, называемой головкой, и открыт на другом конце, чтобы обеспечить свободное колебание шатуна, который соединяет поршень с коленчатым валом.Головка блока цилиндров содержит свечи зажигания в двигателях с искровым зажиганием (бензиновых) и обычно топливную форсунку в двигателях с воспламенением от сжатия (дизельных); на большинстве двигателей клапаны, управляющие впуском свежих топливовоздушных смесей и утечкой сгоревшего топлива, также расположены в головке.

На большинстве двигателей цилиндры представляют собой гладко обработанные отверстия в основном конструктивном элементе двигателя, известном как блок, который обычно изготавливается из чугуна или алюминия. На некоторых двигателях цилиндры имеют гильзы (гильзы), которые можно заменить в случае их износа.В алюминиевых блоках используются вкладыши из центробежного чугуна, которые помещаются в форму при литье алюминия; Эти вкладыши не подлежат замене, но их можно расточить.

Поршни обычно снабжены поршневыми кольцами. Это круглые металлические кольца, которые входят в канавки на стенках поршня и обеспечивают плотное прилегание поршня внутри цилиндра. Они помогают обеспечить уплотнение для предотвращения утечки сжатых газов вокруг поршня и предотвращения попадания смазочного масла в камеру сгорания.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Важной характеристикой двигателя внутреннего сгорания является степень сжатия, определяемая как общий объем камеры сгорания с полностью выдвинутым поршнем (максимальный объем), деленный на общий объем с полностью сжатым поршнем (минимальный объем).

Comments |0|

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
Category: Разное