Поршневые кольца

Для обеспечения надежного уплотнения поршня в цилиндре на поршнях устанавливают уплотнительные кольца. Для регулирования подачи масла к трущимся поверхностям втулки цилиндра установлены маслосъемные (маслосрезывающие) кольца. Весь комплект колец (уплотнительных имаслосъемных) служит для уплотнения надпоршневого пространства и ограничения потерь масла «на угар». От конструктивно-технологических особенностей Поршневых колец, а также от состояния их в эксплуатации экономичность дизелей по расходу масла может меняться в 5-10 раз. Поэтому к качеству изготовления поршневых колец, материалу и качеству пригонки по канавкам (ручьям) поршней предъявляют высокие требования.

Кольца ставят в канавки поршней с определенным зазором. Постановка кольца с малым зазором может привести к заеданию кольца в канавке и ухудшению его уплотнительных свойств. Постановка кольца с увеличенным зазором повышает насосное действие колец, заключающееся в том, что кольцо, имея зазор по высоте, при работе поршня попеременно прижимается то к низу, то к верху канавки. При этом масло Периодически перекачивается от одной канавки к другой (рис. 71, а). С одной стороны, это насосное действие колец благоприятствует работе цилиндро-поршневой группы, так как обеспечивает подачу масла к верхнему поясу цилиндровой втулки, но, с другой, - приводит к увеличению расхода масла и иагарооб-разованию.

Форма сечения поршневых колец для разных дизелей различна (рис. 72, а). Наиболее простейшую и часто встречающуюся форму уплотнительных колец - прямоугольную (рис. 72, а) имеют кольца поршней дизелей типа Д100 и некоторых других. Дизели типа Д49 имеют кольца трапециевидной формы (рис. 72, б), такую же форму имеют два верхних кольца поршней дизеля ПД1М. Трапециевидная форма канавок поршня усиливает перемычки между соседними канавками и уменьшает нагар в канавках за счет самоочистки. Форма второй пары уплотнительных колец поршней дизеля ПД1М прямоугольная с коническим скосом (рис. 72, в). Эти кольца обеспечивают повышенное давление за счет узкой цилиндрической поверхности и хороший контакт со стенками цилиндров.

Рис. 71. Схемы иасосиого действия уплотиительных колец (а, б, в) и схема скребкового действия масло-съемиых (г) поршневых колец: 1 - цилиндр; 2 - поршень; 3 - уплот-нительное кольцо; 4 - маслосъемиое кольцо Второе и четвертое кольца поршней дизеля 1 ОД 100 на наружной поверхности имеют с двух сторон скосы для лучшей приработки, а между скосами в средней части имеют выточку, в которую завальцовывается бронзовое кольцо (рис. 72, г). Бронзовое кольцо-вставка улучшает первоначальную приработку кольца к поверхности цилиндровой втулки. Бронзовая вставка изнашивается быстрее чугунного кольца, образуя на стенке цилиндра металлическую пленку, которая предохраняет стенку от задиров.
28. Поршневые кольца

Маслосъемные кольца должны иметь узкую опорную поверхность и большую упругость для создания высокого давления на стенку. Их форма должна обеспечивать скребковое действие, чтобы регулировать количество масла, оставляемого на стенках цилиндра. Наиболее эффективны кольца коробчатого типа (рис. 72, д, е, ж). На поршнях дизелей типа Д100 применяют два типа коробчатых колец: с прорезями (см. рис. 72, д) и без прорезей (см. рис. 72, е). Коробчатые кольца с двойной скребковой поверхностью (см. рис. 72, ж) устанавлива ются на поршнях дизелей типов Д49 и ПД1М. У этих колец по периметру канавки профрезерованы двенадцать радиальных сквозных пазов, Таким образом, кольцо состоит как бы из двух частей - верхней и нижней, соединенных узкими перегородками, которые остаются после фрезеровки сквозных отверстий. Как верхняя, так и нижняя часть кольца имеют конусный срез в одну сторону. Такая конструкция дает возможность маслосъемному кольцу при движении поршня вверх скользить по маслу, при движении вниз острыми кромками соскабливать масло со стенок цилиндров (см. рис. 72, г). Маслосъемиое коробчатое кольцо поршня дизеля 2А-5Д49 имеет экспандер (пружинное кольцо).

Материал поршневых колец должен обладать возможно меньшим коэффициентом трения, так как обычно потери на трение при работе поршней и поршневых колец составляют 50- 60% всех механических потерь в двигателе. Поршневые кольца должны иметь высокий коэффициент теплопроводности, так как 75-80% тепла, полученного поршнем, отводится порш

Рис. 72. Формы сечений и замки поршневых колец:
28. Поршневые кольца

а - прямоугольное; б - трапециевидное; в - коническое с узким опорным пояском; г - прямоугольное с медной вставкой; д - скребковое с прорезью; е - скребковое без прорези, ж - коробчатое с двойной скребковой поверхностью; з - кольцо с прямым замком; и - кольцо с косымзамком; к - кольцо со ступенчатым замкомневыми кольцами. Кроме того, необходимо, чтобы кольца под влиянием высоких температур не теряли свою упругость. Наиболее эффективное уплотнение поршневыми кольцами достигается при минимальном зазоре между поршнем и втулкой цилиндра, правильной цилиндрической форме втулки и соответствующей чистоте обработки ее поверхности (зеркала). По мере износа втулки, поршней, поршневых колец, особенно маслосъемных, увеличивается расход масла за счет попадания его в камеру сгорания, где оно частично сгорает, а частично коксуется, что приводит к пригоранию поршневых колец.

Верхнее уплотнительное кольцо находится не только в тяжелых температурных условиях, но испытывает и наибольшую силовую нагрузку. Если принять максимальное давление в цилиндре за единицу, то 0,75 приходится на первое кольцо, 0,20 на второе и 0,05 на третье. Поэтому первое и второе кольца изготавливают из более прочного материала и хромируют.

У поршней дизеля 1 ОД 100 кольца изготавливают из высокопрочного чугуна. Кольца первой и третьей канавок хромированы, а на внешней части проточены маслоудерживающие канавки и нанесено приработочное мед-но-дисульфидмолибденовое покрытие. Остальные уплотнительные кольца выполнены с бронзовыми вставками.

Кольца поршней дизелей Д49 и ПД1М также изготовлены из высокопрочного легированного чугуна. Трапециевидные кольца поршней (поверхности трения о цилиндр) покрыты пористым хромом, что повышает срок службы колец в 3-4 раза и уменьшает износ цилиндровых втулок. Пара колец прямоугольного сечения с коническим скосом поршней дизеля ПД1М для улучшения приработки покрыта тонким слоем полуды.

Замки поршневых колец выполняют преимущественно косыми (рис. 72, и). У дизеля 1 ОД 100 первое и третье у нижнего и только одно верхнее у верхнего поршней кольца имеют прямые замки (рис. 72, з). Такие же замки имеют трапециевидные кольца а также маслосъемные кольца поршней дизеля ПД1М. Маслосъемные кольца поршней дизеля 1 ОД 100, не имеющие сквозных прорезей, выполняют со ступенчатым замком (рис. 72, к).

⇐ | Поршни | | Тепловозы: Механическое оборудование: Устройство и ремонт | | Шатуны | ⇒