Все о поршневых кольцах. Часть 1 — принцип работы.

Часть 1 - поршневые кольцаПоршневые кольца, не смотря на предельную простоту изготовления и принцип работы, выполняют колоссальную задачу на любом двигателе.  Подобного рода двигатели используются во многих сферах деятельности человека и являются, с момента создания двигателя внутреннего сгорания. В первой части познавательных статей о поршневых кольцах мы рассмотрим некоторые основы о них, разновидности применения и простейший принцип работы. Не будем заострять внимание лишь на кольцах, используемых на двухтактных и четырехтактных двигателях скутеров, а возьмем во внимание всевозможные решения, чтобы ознакомить читателя с большим спектром решений.




Поршневое кольцо — очень простая деталь с точки зрения инженерного гения. Это разрезное металлическое кольцо, часто прямоугольного или трапециевидного сечения. Устанавливаются они в канавки поршня и прижимаются к стенкам цилиндра во время работы под влиянием некоторых сил, о которых подробнее далее.

Многие заметили, что в свободно состоянии, диаметр поршневого кольца несколько больше диаметра цилиндра и отогнуто от замка наружу.  Такая конструкция позволяет после установки кольца в цилиндр плотнее прижиматься к стенкам, чем и обусловлена ее эффективность. Однако кроме силы разжатия самого кольца, в процессе работы двигателя на него давят также иные силы рабочего газа или жидкости. Они проникают в канавки поршня и с давлением, во много раз превышающим натяжку самого кольца, выталкивают его из канавки наружу, тем самым сводя к минимуму попытки рабочих газов проникнуть в кривошипную камеру.

Прижимные силы на поршневое кольцоМногие тюнинговые комплекты поршневых групп для скутеров комплектуются именно поршнем с одним кольцом. Это несколько снижает трение. В принципе, при надлежащем качестве деталей, этого вполне достаточно для нормальной работы двигателя.

Та натяжка поршневых колец, которая существует в момент вставки их в цилиндр является лишь предварительным условием для нормальной работы двигателя. Такая конструкция по принципу в данном случае напоминает манжеточное уплотнение.

Также данное уплотнение можно привести в пример с лабиринтным уплотнением. У колец, установленных в канавках, имеются торцевые радиальные зазоры и в момент прижатия к стенкам канавок, они образуют последовательность кольцевых полостей.

На скутере, это, например, верхнее и нижнее кольцо. Рабочий газ, проникая в полость первого кольца, в данном случае — верхнего, переходит в полость нижнего только через щель в замке кольца и давление на нижнем, естественно, значительно ниже. Проще говоря, весь удар, в ЦПГ скутера при работе берет на себя именно верхнее кольцо. Пример можно наблюдать на рисунке ниже:

Нижнее кольцо менее нагружено  Если не брать во внимание только двигатель скутера, то можно привести множество примеров с нагруженной рабочей частью, где на поршне используются 5 колец и более. При этом, давление в каждой следующей канавке падает. В таком случае соблюдается полная герметичность. Такая конструкция актуальна в агрегатах высокого давления. Пример ниже:

Лабиринтное уплотнение Некоторые агрегаты могут комплектоваться двумя и более кольцами в одной канавке для уменьшения осевых габаритов уплотнения. Дальше пример:

Несколько колец в канавке Обычно поршневые кольца проектируются для каждой канавки таким образом,  чтобы соблюдался торцевой зазор дельта в пределах 5-10% их высоты.Рабочий зазор между тыльной стороной и днищем канавки рассчитывается по следующей формуле от ширины кольца:

S=(20-25%)B

Формула для поршневого кольца Теперь о зазоре в замках. Он должен подбираться с учетом условий температурных деформаций. Когда двигатель горячий, зазор в замке будет уменьшаться, для нормальной работы двигателя. Если изначально зазор будет слишком маленьким, заклинивания и перегрева не избежать.

Со временем, по мере износа самих колец, зазор в замке увеличивается и кольца подлежат замене. На скутерах это особенно актуально, так как минимальный износ может  повлечь за собой значительное падение мощности.


Подпишись на обновления сайта:


Один комментарий на “Все о поршневых кольцах. Часть 1 — принцип работы.”

  • Константин

    Пробовал под поршневые компрессионные кольца подматывать ленту толстую многослойную ФУМ и компрессия была изумительная в период обкатки! Хотя после ремонта как правило на не приработавшихся кольцах компрессия гораздо ниже чем у обкатанного двигателя. Цилиндры не растачивались, проводилась замена колец и притирка клапанов, замена вкладышей. На 100км не хватает уплотнения ФУМ-ки. Эффект — случайно чуть резче отпускаешь сцепление и ведущие колёса буксуют на летнем асфальте. Пацаны на светофоре спрашивают: «У тебя что двигатель 3-х литровый, так прёт?» Думаю испытать двигатель с подмоткой термостойкого фторопласта, ведь есть сорта фторопласта выдерживают температурные нагрузки до 400 Градусов Цельсия, попробую подмотать под кольца и между компрессионными кольцами! Это поможет снизить расход топлива и масла в период обкатки ДВС. Фторопласт будет забивать негерметичности соединений, снижает трение, создаёт разнородность материалов — что исключает залипание пары стенка днища поршня и перегородки в проточках колец поршня к стенкам цилиндра. Можно было бы сделать комбинированные компрессионные кольца с применением высокотемпературного фторопласта. А можно просто использовать как элемент герметизации поршня для периода обкатки двигателя.

    Ответить

Оставить комментарий

Внимание !

vnimanie-forumВ поле комментариев задавайте вопросы, обсуждайте неисправности и обслуживание ваших скутеров. Параллельно с этим, лучше зарегистрироваться на форуме и в более комфортной обстановке вести беседу с пользователями сайта. Добро пожаловать в наш клуб.

Перейти на форум сайта

Мы обсуждаем на форуме:

О сайте
Сайт Scooter-Remont.com будет полезен как профессиональным мастерам, так и скутеристам любителям. На сайте вы найдете ответы на все вопросы по ремонту, тюнингу и обслуживанию скутеров и мопедов из более чем 1000 статей, написанных мастерами, аналитиками и журналистами нашего ресурса. Вы всегда можете задать вопрос под любой статьей, а также на форуме. Подпишитесь на обновления и будьте всегда в курсе последних новостей сайта.