Как работаю поршневые кольца (часть 3).

Часть1 здесь, часть 2 здесь, часть 4 тут.

   Когда поршневое кольцо установлено на поршень и вставлено в цилиндр оно должно образовывать правильной формы круг, наружная поверхность которого плотно прилегает к стенкам цилиндра на всем своем протяжении. Если кольцо не будет плотно прилегать к стенкам цилиндра, рабочие газы двигателя будут прорываться через него за пределы надпоршневого пространства.  

   Важно отметить, что как правило не оказывает давление на стенки цилиндра равномерно по всей длине своей окружности от одного конца до другого.  На рисунке показаны несколько колец с разными типами контактного давления.  

Различные виды распределения давления контактной поверхности поршневых колец.
Равномерный тип	Грушевидный тип	Яблоковидный тип

   Фактически, в процессе разработки и производства можно получать поршневые кольца с различным типом распределения контактного давления в зависимости от конкретного технического задания разработчиков двигателя.

   Величина расстояния между концами расслабленного кольца и форма кольца в расслабленном состоянии определяют значение контактного давления и тип его распределения у кольца надетого на поршень и вставленного в цилиндр.

Помимо того, что кольцо должно обладать идеально круглым контуром, его размеры должны быть как можно более точными, чтобы обеспечить правильную величину зазоров между ним и канавкой в поршне, для правильного распределения газов. На рисунке хорошо видно, что кольцо плотно прилегает к стенке цилиндра, таки образом, единственным местом, через которое могут прорываться газы является область стыка концов кольца. Очень важно, чтобы верхняя и нижняя поверхности кольца плотно прилегали к поверхностям канавки поршня. Поэтому качество обработки этих поверхностей должно быть таким, что в пределах всей окружности колебания не превышали 1мкм. Это обеспечивает плотное прилегание кольца к поршню и надежное удержание газов.

Если кольцо не плотно прилегает к поршню во время работы двигателя, то возможно формирования пути для утечки газов. При смещении кольца вверх внутри поршневой канавки возникает люфт между кольцом и поршнем. Быстрые перемещения кольца вверх и вниз внутри канавки во время работы двигателя можно назвать "трепетанием" кольца. Такое поведение кольца нежелательно, так как приводит к утечке газов из камеры сгорания. Для предотвращения этого явления используются различные технологии. На рисунке видно, что нижняя плоскость кольца не соприкасается с верхней плоскостью поршневой канавки и газы обтекают кольцо и прорываются под поршень. Есть несколько способов, препятствовать этому подъему. Рассмотрим один из способов. Он заключатся в точном расчете размеров свободного промежутка (S1) между концами первого и второго компрессионных колец.

На рисунке расстояние S1 обозначает зазор между концами кольца в его рабочем положении (замковый зазор). d1 - нормальный диаметр цилиндра R - радиус (d1/2) h1 - высота кольца a1 - глубина кольца S1 - торцевой зазор Ft - тангенциальная сила, которую необходимо приложить к конц кольца, чотбы привести его к рабочему диаметру Fd - диаметральная сила, которую необходимо прикладывать к кольцу в диаметральном направлении, для сохранения им рабочего диаметра. m - величина зазора в свободном состоянии

   Зазор между концами кольца в рабочем положении имеет небольшую величину, измеряемую долями миллиметра (обычно, около 0,3мм). Этот зазор необходим, как при холодном, так и при горячем состоянии двигателя. Необходимость наличия постоянного зазора между концами кольца связанно с явлением теплового расширения материалов. Особенно это важно в связи с тем, что материалы из которых изготовлены кольца отличаются от тех материалов из которых изготовлены поршни и цилиндры и все они имеют разные коэффициенты теплового расширения и разную скорость нагрева. Учитывая все эти факторы зазор между концами кольца должен быть рассчитан таким образом, чтобы он не смыкался и торцы кольца не контактировали друг с другом. Несмотря на то, что зазор между концами кольца очень мал, через него все равно происходит небольшая утечка газов из камеры сгорания, что может привести к "трепетанию" кольца.    

   Балансируя между величиной замковых зазоров между первым и вторым компрессионными кольцами инженерам удается достичь такого значения давления между первым и вторым компрессионными кольцами, которое никогда не позволит первому компрессионному кольцу оторваться от нижней плоскости канавки поршня даже в фазе наивысшего давления газов в камере сгорания. В процессе развивая это инженерного направления были разработаны такие кольца, которые могут работать с полным смыканием замкового промежутка, что позволило эффективно бороться с "трепетанием" и обеспечивать высокую степень герметичности камеры сгорания.   

Для того, чтобы передать нам изображения, замеры деталей либо другую оперативно требующуюся информацию, используйте программы Whatsapp, Viber или Skype. Контактный телефон:
8-913-715-57-58, 8-913-7-4444-69
skype: stars_novosibirsk