Тепловой зазор поршневых колец

19 августа 2015

Измерение зазоров поршневых колец зачастую неправильно понятая и ввергнутая в заблуждение часть работы по их замене. Можно выделить минимальный и максимальный кольцевой зазор, который нужно учитывать для лучшего результата при установке нового комплекта. Минимальный кольцевой зазор следует учитывать в обязательном порядке, чтобы предотвратить встык концовок, пока кольцо расширяется при подводе мотора к рабочей температуре. Схема работы поршневых колец. Для разных тепловых режимов и типов двигателей существуют разные рекомендации тепловых зазоров колец: 1. Городская, утилитарная техника не подвергающаяся нагрузкам высоких температурных режимов (таких как в драгрейсинге или моторах с закисью озота) в среднем устанавливают зазоры с коэффициентом 0.0045 x Диаметр Цилиндра для однокольцевых поршней (двух-тактных моторов), а так же 0.003 x ДЦ верхнее кольцо / 0.0038 x ДЦ нижнее кольцо для поршней с двумя кольцами (двух-тактных моторов). Сюда относятся мопеды, минимотоциклы, скутеры, шоссейные мотоциклы, кроссовые мотоциклы, квадроциклы и гидроциклы работающие на двух-тактных моторах.

Для четырёх-тактных моторов рекомендуемый зазор первого кольца 0.004 x ДЦ, второго 0.005 x ДЦ и маслосъёмные(оба) минимум 0.015 x ДЦ.

Сюда так же относятся утилитарные мотоциклы для кросса, квадроциклы и снегоходы. 2. Гоночная, спортивная техника, обычно функционирующая в режимах повышенной тепловой нагрузки требует минимальных зазоров колец немного больше чем утилитарной техники: Два такта — для одного кольца 0.005 x ДЦ, для двух 0.0045/0.0055 x ДЦ Четыре такта — Верхнее кольцо 0.005 x ДЦ, второе кольцо 0.0055 мм x ДЦ и маслосъёмные не менее 0.015 x ДЦ

Например: Диаметр цилиндра на мопеде Yamaha Jog 40 мм У стандартного поршня этого мопеда два кольца, значит первое кольцо 40*0.003, что означает рекомендованный зазор 0.12 мм.

Второе кольцо 40*0.0038, что означает рекомендованный зазор 0.15 мм.

Пример №2: Диаметр цилиндра на мотоцикле Yamaha Tricker 74 мм. Рекомендуемый зазор верхнего кольца 74*0.004, а второго кольца 74*0.005. Что означает зазор 0.29 мм первого, 0.37 мм второго и 1.11 мм маслосъёмных.

Заявленное значение производителем: 0.19-0.31 минимум/максимум для верхнего кольца, 0.30-0.45 минимум/максимум для второго кольца.

*ДЦ — диаметр цилиндра. Типы профиля. Для того, чтобы замерить зазор колец вам потребуется набор щупов подходящего размера и рабочий цилиндр на который эти кольца были или будут установлены. Используя не новый цилиндр, следует делать измерения в максимально нижней части цилиндра, так как эта часть не изношена, на что кольца рассчитаны. Измерение зазоров поршневых колец в изношенной части цилиндра покажет увеличение зазора в прямой зависимости от степени износа. Иллюстрация ниже показывает это. Изображено влияние конусности изношенного цилиндра на зазор поршневых колец. Если цилиндр изношен чрезмерно, то его следует растачивать. Максимальные зазоры поршневых колец немало важная составляющая, характеризующая снижение компрессии, потерю мощности и катастрофически слабый контроль масла. Данная диаграмма показывает спецификации для зазоров колец изложенные в SAE (всемирное Общество Автомобильных Инженеров)в качестве стандартов для производителей поршневых колец. Важным фактом следует запомнить, что производитель жёстко придерживается этих допусков и зазоры кольца проверяются датчиками с точностью до 0.0025 мм на ДЦ. Любое увеличение диаметра цилиндра используется в деле, всё что более спроектированного размера, в результате даёт около 0.076 мм увеличения зазора колец на каждые 0.025 мм увеличения ДЦ. Производители рекомендуют максимум 0.076 мм износа на каждый дюйм ДЦ, но не достигать 0.30 мм в любом случае для успешной и своевременной замены поршневых колец. Если же цилиндр изношен сверх этого, следует растачивать диаметр под увеличенный размер колец соответствующего размера. Проверка зазоров колец может дать информацию о приближении износа цилиндра так же хорошо, как и позволит избежать ошибок при установке неподходящих колец. Устанавливать кольца рекомендуется в правильном порядке и положении: Не располагайте зазоры соосно тяге поршня и отверстию поршневого пальца. Не пытайтесь замкнуть расширитель маслосъёмных колец, его концовки должны свободно прилегать. К сожалению, у разных производителей встречаются разные рекомендации установки колец. Как вы будете устанавливать кольца, решать вам. Различные виды концовок поршневых колец.

Источник: http://mypitbike.ru/blog/workshop/934.html

Что нужно знать о поршневых кольцах ВАЗ

Если в двигателе повышается расход масла, чаще всего причиной этого являются изношенные или поломанные поршневые кольца, замена их – работа достаточно трудоемкая, к тому же требует определенных слесарных навыков.

Поршневые кольца двигателя

В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) поршневые кольца (ПК) служат для уплотнения между стенками цилиндра (гильз) и поршнем, за счет них создается компрессия в цилиндрах. Если  при сборке в мотор забыть поставить ПК, двигатель не заведется, так как не будет обеспечено необходимое сжатие рабочей топливовоздушной смеси.

В легковых автомобилях на каждом поршне стандартно устанавливаются по три кольца – два компрессионных и одно маслосъемное, причем, маслосъемные ПК могут быть наборными, то есть, состоять из нескольких элементов.

Компрессионные поршневые кольца (КПК) служат для создания компрессии в цилиндрах, всегда изготавливаются из высокопрочного чугуна с различными присадками.

Маслосъемные поршневые кольца двигателя (МПК) нужны для отвода масла от стенок цилиндров, если кольца не будут выполнять свою функцию, двигатель будет расходовать масло. МПК могут быть как чугунными, так и стальными, причем, чугунные ПК почти всегда изготавливаются цельными, а вот стальные маслосъемные кольца бывает только наборными (составными). Стальное МПК на один цилиндр состоит из:

• двух пружинных стальных колец;
• осевого расширителя;
• радиального расширителя.

Тепловой зазор поршневых колец

ПК представляют собой пружинные диски с одним разрезом – при установке на поршень они разжимаются, а в гильзе плотно прижимаются к ее стенкам.

Чтобы достигалось максимальное сжатие рабочей смеси, стенки цилиндров должны быть максимально гладкими (без дефектов), а форма внутренней полости идеально круглой.

На поршне ПК размещаются в специальных канавках, причем, они посажены неплотно, и на холодном поршне перемещаются в канавках свободно.

Поршневые кольца имеют тепловые зазоры:

• между ПК и канавкой;
• в стыке.

Зазоры обязательно должны быть определенными, если они больше или меньше положенного значения, поршневая группа быстро выйдет из строя. Следует учитывать тот фактор, что при нагреве металл расширяется, и если тепловой зазор ПК будет слишком маленьким, поршневая группа начнет перегреваться. При больших зазорах не обеспечивается герметичность, возникают потери мощности.

Для легковых автомобилей, как правило, устанавливаются следующие зазоры:

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

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

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

Поршневые кольца ВАЗ

Волжский автомобильный завод производит двигатели для переднеприводных и заднеприводных автомобилей, поршневые кольца для моторов ВАЗ первоначально подставлял Мичуринский завод.

У мичуринцев в продукции допускалось много брака, и с 1986 года в Тольятти было налажено собственное производство.

В настоящее время существует много различных производителей, которые изготавливают ПК для вазовских двигателей, в частности, это:

• АВТОВАЗ (Тольятти);
• СТК (Самара);
• GOETZE (Германия);
• MAHLE (Германия);
• NPR EUROPE (бывшее название SM, Япония).

Признаки и причины износа (поломки) поршневых колец

На автомобилях ВАЗ в процессе эксплуатации происходит износ двигателя, так же выходят из строя ПК. Кольца могут:

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

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

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

Если появляются признаки неисправности в поршневой группе, в первую очередь меняются поршневые кольца. Но замена ПК не всегда дает нужный эффект, часто после ремонта мотор продолжает дымить и расходовать масло.

Причина здесь простая – имеется износ в самих цилиндрах.

В блоке обычно гильзы изнашиваются неравномерно – они приобретают овальную форму, из-за выработки поршневые кольца не прилегают плотно к стенкам цилиндров и не обеспечивают герметичность.

Размеры поршневых колец: таблица (ВАЗ)

На автомобилях вазовского производства устанавливаются двигатели типа:

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

Также есть множество других модификаций ДВС, все вазовские моторы четырехцилиндровые рядные, с общим количеством клапанов 8 или 16. У моторов ВАЗ есть несколько стандартных размеров цилиндров:

У каждого размера предусматривается ремонтное увеличение на 0,4 и 0,8 мм, заводами производятся ремонтные поршни и кольца первого и второго ремонтных размеров. Поршневые кольца с диаметром 76 миллиметров выпускаются для двигателей:

• 2101;
• 2103;
• 2108;
• 1111(Ока).

Первый ремонтный размер ПК для этих моторов – 76,4 мм, второй ремонтный размер – 76,8 мм. Поршни, а также и поршневые кольца 79 мм производятся для ДВС моделей:

На всех этих моторах также есть два ремонтных размера ПК – 79,4 мм (первый ремонт) и 79,8 мм (второй ремонт). Самые распространенный размер ПК – 82 мм, на многих современных автомобилях ВАЗ используется поршневая группа именно этого размера. Диаметр поршневых колец 82 мм можно встретить на двигателях:

• 21083;
• 21213;
• 21214;
• 2130;
• 2123(Chevrolet Niva);
• 2111;
• 21114;
• 11183 (Калина и Гранта);
• 2112;
• 21124;
• 21126(Приора);

У ДВС ВАЗ есть и отклонения от типичных размеров, например, на моторе 11194 объемом 1,4л устанавливаются поршни и ПК диаметром 76,5 мм, этим ДВС комплектуется Ладв Калина.

Также есть нестандартный силовой агрегат 1800 см³ ВАЗ-21128 с номинальным диаметром цилиндров 82,5 мм, но серийно АвтоВазом движок не производится.

Замена поршневых колец

На автомобилях ВАЗ, впрочем, как и на всех других моделях легковых автомашин, одни лишь поршневые кольца целесообразно менять только в том случае, если:

• в цилиндрах нет выработки;
• не имеет следов повреждения их внутренняя поверхность.

При значительном износе гильз требуется их расточка, а если до этого уже был последний размер, требуется перегильзовка блока цилиндров. Заменить ПК можно на любом вазовском моторе, не снимая ДВС, для этого потребуется снятие ГБЦ и масляного картера. ПК меняют в том случае, если зазор в стыках у них не превышает 1 мм.

Для примера рассмотрим замену поршневых колец на автомобиле ВАЗ-2114 с 8-клапанным ДВС, такую работу необходимо проводить на яме или автоподъемнике:

• выключаем зажигание, ставим КПП на нейтральную передачу, скидываем с АКБ минусовую клемму;
• сливаем тосол, снимаем корпус воздушного фильтра вместе с патрубком (гофрой инжектора);
• снимаем клапанную крышку, распредшестерню, ослабляем ремень ГРМ и отводим его в сторону;
• отсоединяем от ГБЦ вв провода, патрубки системы охлаждения, откручиваем болты головки;
• раскручиваем гайки приемной трубы глушителя;
• полностью освобождаем ГБЦ от всех креплений, которые мешают ее снять, производим съем головки блока;
• если под двигателем есть защита, демонтируем ее;
• подставляем емкость под поддон двигателя, отворачиваем пробку на картере, сливаем масло;
• снимаем нижний лючок корпуса КПП (три болтика);
• головкой с воротком на 10 или торцевым ключом откручиваем все болты масляного поддона;
• демонтируем поддон, снимаем маслоприемник;
• отворачиваем гайки шатунов, снимаем нижние шатунные крышки, аккуратно выбиваем поршни с шатунами наверх. Поршни следует выбивать через выколотку из мягкого металла или через деревянный брус. Сначала нужно аккуратно выбить шатунный болт, не повредив на нем резьбу, затем выколотку наставить на торец шатуна – ни в коем случае нельзя бить по вкладышам или посадочному месту под ними;
• шатуны рекомендуется вынимать по одному, и сразу же на них наживлять крышки, между собой крышки путать нельзя, они назад ставятся строго по своим местам, и обязательно замок к замку;
• снимаем с поршней ПК, обломком старого кольца чистим поршневые канавки до чистого металла. Обязательно проверяем чистоту канавки по кругу, кокса в ней оставаться не должно;
• устанавливаем в канавки новые кольца, начинаем с нижнего МПК, затем ставим среднее компрессионное ПК, и в последнюю очередь верхнее. Для установки можно воспользоваться специальным приспособлением, но все же кольца удобнее ставить руками. Если МПК чугунные, их нельзя гнуть по своей оси, можно только аккуратно раздвигать. Компрессионные кольца выгибать тоже нужно аккуратно, по минимуму;
• устанавливаем на место поршень с помощью специальной оправки, забиваем деревянной ручкой молотка либо латунной или бронзовой выколоткой;
• ставим по одному поршню-шатуну, и тут же крепим на каждый шатунную крышку. Затяжку гаек шатунов следует выполнять динамометрическим ключом, усилие – от 4,5 до 5,5 кг;
• затем ставим все на место – маслоприемник, поддон двигателя, головку блока. Заливаем в радиатор тосол, масло в картер, для проверки запускаем мотор. После замены ПК ДВС может поначалу дымить и расходовать масло – движок необходимо обкатать приблизительно 2 тыс. км. Бывает так, что при кажущемся нормальном состоянии гильз ДВС продолжает дымить даже после замены колец после обкатки. В таком случае придется растачивать цилиндры и устанавливать ремонтную поршневую группу.

Раскоксовка поршневых колец

Если мотор начинает дымить, есть вероятность, что в канавках поршней залегли кольца. В наше время есть немало различных современных средств для раскоксовки поршневых колец, и многие водители используют их для восстановления работоспособности мотора. Среди наиболее популярных составов можно отметить:

• Nitrox Power;
• ЛАВР МЛ-202;
• Титан;
• LIQUI MOLY;
• WYNN’S.

Автомобилисты полагают – если движок задымил, нужно воспользоваться средство для раскоксовки, и мотор заработает в прежнем режиме, без расхода масла и без дыма.

Действительно, иногда эти средства помогают, но только лишь в тех случаях, когда мотор долго простоял без движения (например, после зимы), и от влаги в нем залегли ПК.

Если машина подлежит длительной консервации (ставится в гараж на зимнее хранение) следует вывернуть свечи зажигания и в цилиндры залить масло, а свечные отверстия заткнуть чопиками. При такой профилактике и свечи не отсыреют, и на гильзах не скопиться ржавчина.

Но если все-таки забывчивый автовладелец не предпринял меры профилактики, можно воспользоваться средством для раскоксовки. От ржавчины в цилиндрах избавляемся следующим образом:

• сдергиваем высоковольтные провода;
• выкручиваем все свечи зажигания;
• проворачиваем коленчатый вал так, чтобы все поршни находились в среднем положении;
• в каждый цилиндр заливаем по 45 мл жидкости, наживляем свечи зажигания;
• оставляем «отмокать» цилиндры на 6-7 часов;
• зачем выворачиваем свечи, несколько оборотов прокручиваем стартером, чтобы вся грязь из двигателя вылетела;
• снятые детали устанавливаем на место, запускаем мотор. Первое время он может сильно дымить, но затем дым пройдет.

Автовладельцам следует помнить, что  раскоксовка не является панацеей от всех бед, и если поршневые кольца изношены, то поможет только их замена.

Источник: https://avtobrands.ru/chto-nuzhno-znat-o-porshnevyh-koltsah-vaz/

Какой тепловой зазор у поршневых колец

Поршень перемещается внутри цилиндра, воспринимая давление воспламенения смеси в камере сгорания. Для этого выдерживается интервал между поршнем и зеркалом гильзы.

Этого требует снижение трения, уменьшение износа деталей поршневой группы. При этом моторное масло призвано минимизировать выработку трущихся сочленений, исключая просачивание смазки под поршень.

Важной функцией остаётся отвод тепла на стенки цилиндра.

Функции поршневых колец

Поршневые кольца предназначены выполнять функции:

1. Герметизация поршневого пространства, с сохранением давления верхними компрессионными кольцами.
2. Отвод тепла от стенок гильзы.
3. Снижение расхода масла.

Проверка зазора в замках внутри цилиндров

Замок поршневого кольца — стык между двумя концами, которые способны сжиматься до сотых частей миллиметра. Концы имеют прямой или косой срез, при прямоугольном сечении профиля.

Укладывая кольца в канавки, стыки размещаются под углом 120° (если 3), а при двух кольцах — под 180°, что ограничивает просачивание газов, масла в картер, под поршень.

Маслосъёмные кольца предназначены снимать со стенок цилиндра излишки моторной смазки. Рассчитаны оставлять на зеркале тонкий слой плёнки, настолько малый, что измеряется микронами. Конструкция предусматривает радиальные, сквозные щели, через которые снимаемое со стенок масло сливается в картер.

Выпускаются из литого чугуна с прорезями или расширителями. Представляют два кольца (верхний, нижний), пару радиальных или осевых расширителей.

О тепловом зазоре

Поршневые кольца

Общим элементом колец считаются замки, поскольку целевая задача компенсировать тепловое расширение во время работы. Замки претерпевают давление газов, температурные нагрузки, другое инертное воздействие. Это напряжение берёт на себя мизерное расстояние между концами колец.

Для чего же нужен тепловой фактор?

Представим отсутствие зазора между пролётами мостов, железнодорожных рельсов или компенсаторов на магистральных трубопроводах. Солнечный нагрев, расширение, например металла рельсов, не имеющих зазора при укладке, приводит к неизбежному их изгибу со всеми вытекающими последствиями.

В случае с поршневыми кольцами, отсутствие стыкового зазора приводит к поломке и поршня.

Итак, свободное вращение колец исключает стыковые соприкосновения внутри канавки поршня. Конструкция предусматривает разрезы, упреждающие заклинивание от перегрева. Эта особенность способствует плотному касанию к зеркалу цилиндра.

Допускаемый интервал стыка не превышает 0,3-0,6 мм. При малом зазоре стыка, например 0,2 мм, нагретые детали способны оставлять задиры на цилиндре.

Кстати, предпочтение отдаётся деталям с косыми срезами концов. Прямые концы обладают большим давлением на стенки, что преждевременно выводит из строя гильзу, способствуя утечке масла.

Требования к тепловому зазору

Функциональные требования к тепловому зазору предусматривают:

• Отвод тепла от поршня в момент воспламенения смеси. В противном случае поршень выгорит под температурой камеры сгорания.
• Функция уплотнения поршневого пространства. Появляющееся давление должно равномерно прижимать кольца к стенкам цилиндра. Достижение такового прикасания требует установки правильного расстояния.
• Требования к маслосъёмным кругам, отвечающим за подачу нужного количества смазывающего материала. Соблюдение этого правила сохраняет расход масла, бензин на уровне заводских норм.

Параметры

Выставленные зазоры на кольцах

Установленный зазор должен соответствовать 0,6-0,3 мм, а боковой между стенкой не превышать 0,08-0,04 мм.

Величина исходит из того, что отработанные газы действуют на кольца с внутренней стороны канавки, прижимая их к стенке. Согласованное функционирование компрессионных, маслосъёмных колец позволяет получить полное сгорание смеси. Зависит это от укладки их в канавку поршня.

Стало быть, малая величина между концами после прогрева приведёт к задирам зеркала цилиндра.

Зазор измеряется щупом и регламентируется величиной 0,2-0,5 мм. Для двигателей модели ВАЗ на уплотнительных кольцах предусмотрена величина 0,25-0,04 мм. Маслосъёмные имеют 0,25-0,5 мм.

Первое кольцо сверху (компрессионное), как нагруженное из легированного чугуна подвергается напылению хромом. Пористое покрытие этого металла способно удерживать необходимую массу моторного масла.

Плазменное нанесение на кольца слоя молибдена способствует износостойкости, низким показателем трения с цилиндром.

Памятка

Замок на сепараторе покрашен в голубой цвет

Подбирая ремонтный размер, нужно руководствоваться обозначением продукции, включая модель двигателя, номер комплекта, размер изделия. Дополнительно проверяется маркировка, которая находится в определённом месте продукции (близко к концу). Тщательно рассматриваются расширительные пружины со шлифованной поверхностью.

Выводы

Правильно подобранные и грамотно уложенные по месту кольца гарантируют длительный срок эксплуатации.

Источник: http://carfrance.ru/kakoj-teplovoj-zazor-u-porshnevyx-kolec-yavlyaetsya-normoj/

Тепловой зазор поршневых колец

Что бы ни изобретали инженеры-двигателисты, классический поршневой двигатель не сдаёт свои позиции. Его принцип действия не меняется с момента изобретения: сжатая топливовоздушная смесь воспламеняется и толкает поршень вниз, это же порождает и две главные проблемы, стоящие перед инженером – удержание давления и сохранение работоспособности при высоких температурах.

В идеальном случае можно было бы использовать цилиндрический поршень, с микронными зазорами стоящий в цилиндре. На практике такой мотор был бы неработоспособен сразу по множеству причин:

1. Больше всего нагревается днище поршня – если стенки цилиндра легко рассеивают тепло через систему охлаждения, а прилегающая к ним юбка также имеет близкую температуру, то днище может только передавать тепло юбке и кольцам. Поэтому поршень всегда имеет близкую к конусу форму – чем ближе к днищу, тем меньше диаметр, так как тепловое расширение при работе мотора  в этой зоне выше. На заре ДВС так и рассчитывалась геометрия поршня – цилиндрический поршень работал до заклинивания, зачищался в затертых местах и снова устанавливался в мотор, пока таким образом не приобретал нужную конусность.
2. Износ цилиндрического поршня, который не имеет уплотнений, привел бы к резкому росту утечек через увеличенный зазор.  Поэтому используются компрессионные поршневые кольца: за счет своей упругости они прижимаются к стенкам цилиндра и  обеспечивают компрессию при холодном запуске.
3. Количество смазки на стенках цилиндра после хода поршня остаётся минимальным, чтобы избежать угара масла. Чтобы «счищать» смазку со стенок цилиндра, необходимы маслосъемные кольца – основное, которое предназначается именно для этой цели, и нижнее компрессионное, которое имеет асимметричную форму и работает как бы «скребком».

Видео: Теория ДВС: Поршневые кольца (часть 2)

Конструкция компрессионного кольца проста: это кольцо, имеющее зазор для того, чтобы его упругость позволяла кольцу расходиться, сохранять прижим рабочей кромки к стенкам цилиндра. Материал – высокопрочный чугун, реже – высоколегированная сталь.

Условия работы верхнего компрессионного кольца жестки: это и высокая температура, и давление. В момент воспламенения смеси давление доходит до 90 бар, температура – приближается к 1500 градусов.

По мере износа цилиндра он теряет равномерность диаметра, и при каждом ходе поршня вверх-вниз кольцу приходится сжиматься и разжиматься, что способствует накоплению усталостных напряжений.

Второе компрессионное кольцо работает в более легких условиях – в этом месте поршень уже холоднее, а прямая теплопередача от раскаленных газов на него уже не действует. Поэтому оно может и не хромироваться.

Маслосъемные кольца изначально выполнялись цельночугунными, они имели две рабочие кромки с канавкой между ними. Масло, которое пропускалось нижней кромкой, собиралось верхней в эту канавку, а через радиальные отверстия в ней попадало в отверстия в юбке поршня и отводилось внутрь него.

Такая конструкция имела серьезный недостаток: обе кромки работали одновременно, в изношенных двигателях, где кольцо перекашивалось вместе с поршнем, происходил прорыв масла за кольцо. Поэтому изобрели составные конструкции: в них два тонких колечка прижимаются к краям канавки пружинящим расширителем, через который и стекает внутрь поршня собранное масло.

За счет малой ширины отдельных колец и их работы такая конструкция сохраняет эффективность при перекосах поршня.

Зазор в замке

Прорезь в поршневом кольце принято называть замком. Этот зазор  необходим, но он создает и очевидную проблему – в этом месте газы из цилиндра могут спокойно проникать в картер. Поэтому он должен иметь минимальную ширину при сборке, но не нулевую – из-за неравномерности теплового расширения цилиндра, кольца и поршня замок может свестись, после чего кольцо сломается.

Для каждого конкретного двигателя, исходя и из материалов, и из рабочего диапазона температур задается минимальный тепловой зазор в замке – при сборке мотора проверяем зазор в замке, чтобы он был не меньше нижнего порога номинала.

Износа кольца и цилиндра приводит к тому, что кольцо «расходится», зазор в замке растет, как растут и потери давления и масло проникает в камеру сгорания. Исходя из этого, задается максимальный размер зазора, при превышении которого кольцо заменяется новым.

Сравним величины номинального зазора для разных двигателей:

• ВАЗ-2108: 0,25-0,45 мм;
• ГАЗ-24: 0,25-0,6 мм;
• Honda CR-V (мотор K20A4): 0,2-0,35 мм.

О чем нам говорят эти цифры? Минимальный предел зазора в замке нового кольца у отечественных двигателей близок, но вот максимальный выше в моторе с меньшей степенью форсировки: потери давления при этом сохраняются терпимыми.

У японского же мотора материалы подобраны лучше, охлаждение верхнего кольца эффективнее, поэтому снижается минимальный размер,  и «вольностей» при сборке допускается меньше.

Максимальный предел при дефектовке отличается – на моторах ВАЗ он составляет 1 мм, ГАЗ – 1,2 мм, у «Хонды» же верхнее компрессионное кольцо считается изношенным уже при зазоре 0,6 мм, с каким еще можно было бы собирать новый мотор двадцать четвертой «Волги».

Зазор в замке – это важный показатель при дефектовке мотора.

Опускаясь ниже, кольцо расширяется, указывает на увеличение диаметра цилиндра ближе к середине, затем снова сужается. Грубо, но достаточно показательно  рассчитываем разницу в диаметрах цилиндра на разной высоте, отталкиваемся от измеренного зазора.

Предположим, номинальный диаметр цилиндра – 78 мм, что соответствует окружности 122,522 мм. Измеренный зазор в замке при установке кольца вверху – 0,4 мм, длина самого кольца – 122,122 мм.

Теперь опускаем его к центру цилиндра и измеряем зазор 0,8 мм – из окружности 122,922 мм получаем диаметр 78,25 мм. Такой метод не учитывает то, что цилиндр становится бочкообразным или яйцевидным, и в середине кольцо прилегает к стенкам не всей поверхностью.

Тем не менее, изменение зазора в замке указывает нам, что проблема двигателя не в износе колец, которые просто заменить: потребуется расточка цилиндров.

Источник: http://avtocity365.ru/ustrojstvo-i-ekspluatatsiya-avtomobilya/teplovoj-zazor-porshnevyh-kolets/

Зазор в замке поршневых колец

Принцип действия ДВС достаточно прост – сгорание топлива в нужное время в нужном цилиндре обеспечивает высвобождение энергии и ее преобразование в механическую.

Но вот для его реализации требуются материалы с заданными свойствами, сложное оборудование, позволяющее получать детали требуемой формы и с заданными размерами и допусками, учет изменений характеристик узлов при различных режимах работы мотора.

Одним из факторов, обеспечивающих функционирование ДВС, является необходимость выдерживать тепловой зазор поршневых колец.

Зачем нужен зазор в замке поршневых колец?

Первоначально давайте определимся, о чем идет речь. Внешний вид поршневого кольца показан на фото ниже:

Конструктивно у ДВС внутри цилиндра перемещается поршень. Именно он воспринимает избыточное давление, возникающее при сгорании топлива, и передает его на коленвал. В этом обманчиво простом описании заложены, как минимум, несколько особенностей:

1. между стенкой цилиндра и движущимся поршнем надо выдержать зазор, позволяющий полностью использовать величину возникающего избыточного давления в камере сгорания;
2. при этом необходимо обеспечить их минимальный контакт для снижения износа деталей;
3. масло, используемое для смазки, должно создавать нормальные условия работы отдельных деталей, и в то же время надо исключить его попадание в камеру сгорания;
4. необходимо обеспечить отвод тепла от поршня на стенки блока цилиндров.

Вот все эти задачи и решают поршневые кольца. Условия, в которых им приходится работать, очень сложные – значительный нагрев и механические нагрузки. Для компенсации воздействия температуры и предусматривается зазор поршневых колец.

Как работают и зачем нужны тепловые зазоры поршневых колец

Существует два типа колец – уплотнительные (компрессионные) и маслосъемные, оба показаны на приведенном рисунке

Само название говорит об их назначении:

• уплотнительные служат для обеспечения герметичности камеры сгорания, предупреждая проникновение из нее продуктов сгорания в картер двигателя;
• маслосъемные предназначены для удаления излишней смазки со стен цилиндра.

На старых, малооборотистых двигателях их стояло по пять-шесть штук (в зависимости от марки мотора), но на современных ДВС обычно используется три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Несмотря на различие в конструкции и назначении, у них есть одно общее – замок. Фактически так называется имеющийся промежуток между концами незамкнутой окружности. Говоря о замке, стоит помнить, что одно из его назначений – компенсировать тепловые расширения, возникающие в кольцах во время их работы.

Большинство материалов при нагревании удлиняется. При монолитной конструкции кольца, установленного в цилиндр двигателя, будут возникать напряжения, вызывающие его деформацию. Избежать этого позволяет свободное пространство между концами на кольцах.

Каким может быть допустимый зазор? При установке на поршень его величина в замке должна составлять от 0,6 до 0,3 мм.

Кроме того, надо знать, что требуется выдерживать допустимый боковой зазор между кольцом и стенкой. Необходимо обеспечить его значение в диапазоне от 0,08 до 0,04 мм.

Зачем это нужно? Для понимания того, как работает уплотнительное кольцо, приведен рисунок ниже.

Под воздействием давления отработанные газы, проходя в канавке между поршнем и кольцом, воздействуют с его внутренней стороны и увеличивают усилие прижима к цилиндру. Именно для подобной цели нужен зазор, в том числе тепловой, разделяющий боковые поверхности этих элементов.

Таким образом, обеспечив в замке допустимый зазор при установке колец (между их концами, а также боковой поверхностью и поршнем), будут созданы условия для нормальной работы мотора в значительном интервале температур. Кроме того, этому способствует и правильная взаимная их установка, показанная на рисунке ниже. Главное – обеспечивается разнесенное положение замков между собой.

Излишки масла снимаются со стенок цилиндра и отводятся в картер двигателя.
Таким образом, поршневые кольца создают оптимальные условия для сгорания топлива в ДВС, что во многом обеспечивается их конструкцией. Кроме того, во время установки в замке создается допустимый зазор, что сохраняет их работоспособность при значительном изменении условий работы ДВС.

Конструкция современного бензинового или дизельного мотора такова, что только совместная согласованная работа отдельных узлов и механизмов позволяет получить ожидаемые характеристики. И если рассматривать сгорание топлива, то обеспечение для этого оптимальных условий зависит от поршневых колец, а также от того, насколько выдержаны тепловые зазоры в замке при установке на поршень.

Источник: https://ZnanieAvto.ru/dvs/teplovoj-zazor-porshnevyx-kolec.html

Поршневая группа — рекомендации и технические параметры. Статьи компании «АПЦ "АгроСВІТ"»

     ПОРШЕНЬ является основным элементом поршневой группы, так как именно он воспринимает давление газов (продуктов сгорания) и передает его через шатуны к коленчатому валу двигателя.

     Во время работы поршень сильно нагревается, причем днище и головка поршня нагреваются больше, чем его направляющая часть («юбка» поршня). Поэтому диаметр головки поршня меньше, чем диаметр его «юбки».

     С целью предотвращения заклинивания нагретого поршня в гильзе «юбка» поршня изготавливается не круглой, а эллиптической формы, — именно поэтому тепловой зазор в паре «гильза-поршень», измеряемый по «юбке» поршня в районе отверстий для ввода поршневого пальца больше, чем при измерении на остальной поверхности «юбки».

     Необходимость замены отдельных элементов из-за износа (чаще всего гильзы, так как поршень при работе не взаимодействует с гильзой), различные допуски на точность производства у различных производителей — все привело к тому, что для облегчения подбора поршня и гильзы сортируются по размерным группам (например М,Б,С или А,Б,В). Разница между размерными группами составляет 2-5 % от допустимого размера. 

     Не рекомендуем обращать внимание на размерную группу при подборе пары гильза-поршень, если они не изготовлены одним заводом, так как эти обозначения заводские, то есть точность допусков у производителей различна.

 Каждый завод имеет собственное оборудование различных производителей, собственный режущий инструмент, собственный технологический контроль, и как следствие, к примеру, размер поршня ЯМЗ группы «А» Костромского производства 129,83-129,85, а Камского производства 129,80-129,82 то есть разница в диаметре поршня может достигнуть 0,05 мм, в то время, как допустимое отклонение в размерах группы составляет 0,02 мм.

     Именно поэтому рекомендуем при подборе поршневой группы (особенно при замене отдельных элементов) ориентироваться на тепловой зазор между гильзой и поршнем, устанавливаемый для каждого двигателя заводом-изготовителем.

Зазор между гильзой и поршнем

Двигатель	Мин. зазор	Макс. зазор	Оптим. зазор
А-01, А-41	0,18	0,24	0,20
ГАЗ-53	0,04	0,07	0,05
Д-240, Д-65	0,11	0,18	0,15
Д-245, Д-65НТ	0,12	0,17	0,15
Д-144, Д-37, Д-21	0,14	0,21	0,16
КамАЗ	0,10	0,20	0,15
КамАЗ-EURO	0,11	0,19	0,15
СМД-14-24	0,16	0,26	0,20
СМД-31	0,17	0,25	0,20
СМД-60-72	0,16	0,24	0,20
ТМЗ-7511, 8410	0,17	0,23	0,20
ЯМЗ-236-238	0,18	0,24	0,20
ЯМЗ-240, 240 БМ	0,17	0,25	0,20
ТМЗ-850	0,16	0,24	0,20

     Кроме этого не следует забывать, что поршня должны быть подобраны по весовым характеристикам, так как превышение допустимой разницы приведет к дисбалансу в работе двигателя. Разница в массе между собранными комплектами поршень-палец-втулка-шатун-кольца не должны превышать 15-20 грамм.

     ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА делятся на два типа – компрессионные и маслосъемные. Компрессионные кольца уплотняют зазор между поршнем и гильзой и препятствуют прорыву продуктов сгорания (газов) в картер двигателя, а маслосъемные кольца служат для снятия излишков масла со стенок гильзы.

    Поршневые кольца условно можно разделить на две категории – чугунные и стальные (опять же условно — по материалу изготовления маслосъемного кольца). Чугунные кольца предназначены для установки в новую поршневую группу (не рабочая гильза), а стальные  — в рабочую гильзу (с приработанной поверхностью – «наведенным зеркалом»).

•      При установке стальных колец в новую поршневую группу увеличивается риск появления «задиров» на поверхности гильзы (исключение – поршневые кольца производства ЗАО «Стакол», однако производство давно свернуто, а Goetze почему-то не спешит наладить производство колец к отечественным дизелям).
• По конструкции чугунные маслосъемные кольца условно можно разделить на два типа:
• — коробчатое (привычное всем маслосъемное кольцо, с пружинным или пластинчатым расширителем).
• — составное (так называемое «клинцовское кольцо», состоящий из двух горизонтальный частей, с пластинчатым расширителем или без него).
• По конструкции стальные маслосъемные кольца условно можно разделить так же на два типа:
• — трехкомпонентное (представляющее собою две стальные горизонтальные пластины, между которыми устанавливается решетчатый расширитель).
• — четырехкомпонентное (представляющее собою две стальные горизонтальные пластины, между которыми устанавливается волнообразный расширитель, а между поршнем и кольцом устанавливается пластинчатый расширитель).

     Для установки колец на поршень и для предотвращения поломки кольца при тепловом расширении кольца изготавливаются разрезные, с тепловым зазором.

При этом при установке не следует забывать, что замки колец должны быть направлены в разные стороны.

Наиболее просто это осуществить, представив себе циферблат часов на поверхности поршня – 12 делим на количество поршневых колец (4, к примеру) и проворачиваем замки колец по кругу – через каждые «3 часа».

Зазор замков поршневых колец

Двигатель	Компрессионного	Маслосъемного
А-01, А-41	0,60 ± 0,20	0,60 ± 0,20
ГАЗ-53	0,30 ± 0,25	0,30 ± 0,70
Д-240, Д-65	0,60 ± 0,30	0,70 ± 0,30
Д-245, Д-65НТ	0,50 ± 0,20	0,40 ± 0,10
Д-144, Д-37, Д-21	0,60 ± 0,30	0,70 ± 0,30
КамАЗ	0,50 ± 0,15	0,30 ± 0,10
КамАЗ-EURO	0,50 ± 0,10	0,35 ± 0,10
СМД-14-24	0,60 ± 0,30	0,70 ± 0,30
СМД-31	0,60 ± 0,20	0,70 ± 0,30
СМД-60-72	0,60 ± 0,20	0,60 ± 0,20
ТМЗ-7511, 8410	0,65 ± 0,15	0,60 ± 0,30
ЯМЗ-236-238	0,60 ± 0,20	0,60 ± 0,20
ЯМЗ-240, 240 БМ	0,60 ± 0,20	0,60 ± 0,20
ТМЗ-850	0,65 ± 0,15	0,60 ± 0,30

     Обратите внимание, что данные зазоры представлены для чугунных колец, а для стальных данные размеры необходимо увеличить в два раза (из-за повышенной теплоемкости стали).

 Кроме всего, не следует забывать, что верхнее компрессионное кольцо испытывает самое большое воздействие температуры и давления (именно поэтому оно делается из других материалов), а, следовательно зазор замка верхнего компрессионного кольца больше, чем у нижнего.

     Поршневые кольца должны свободно перемещаться в канавках поршня под собственным весом, поэтому они устанавливаются с зазором по высоте между кольцом и канавкой, который не должен превышать 0,10 мм. для карбюраторных и 0,15 мм.

     ПОРШНЕВОЙ ПАЛЕЦ представляет собою полый стальной цилиндр, наружную поверхность которого цементируют, а затем шлифуют. Палец устанавливается в бобышках поршня и удерживается стопорными кольцами от осевого перемещения (что бы не повредить внутреннюю поверхность гильзы).

    На современных двигателях используют поршневой палец плавающего типа – это значит, что во время работы палец проворачивается, что способствует его равномерному износу.

Для обеспечения этого необходимо, что бы палец свободно входил во втулку шатуна с зазором 0,02 – 0,025 мм., а в отверстия бобышек поршня —  с небольшим натягом.

При работе отверстия в бобышках расширяются (за счет нагрева) и палец начинает проворачиваться.

     Даже если палец свободно (но без зазора!) устанавливается в бобышки поршня, то при его установке поршень нагревают в масле до 80-100 градусов (что бы избежать микроповреждений бобышек).

     СТОПОРНОЕ КОЛЬЦО не должно иметь деформаций или повреждений, так как его разлом приведет к повреждению гильзы и поршня (а далее – шатуна и коленчатого вала).

 При установке стопорного кольца рекомендуем использовать специальный инструмент, так как съем кольца неспециализированными инструментами может привести к его поломке или, что самое плохое, к дефекту, незаметному вооруженным глазом.

Источник: https://agrosvit.ks.ua/a164103-porshnevaya-gruppa-rekomendatsii.html