Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

Компрессионные кольца

Компрессионные кольца современных автомобильных двигателей чаще всего имеют высоту h «2 мм; в тракторных h—2,5ч-3,5 мм. С увеличением h возрастают потери на трёние- и ухудшается приспособляемость колец к зеркалу цилиндра, а с уменьшением h ухудшается теплоотвод от головки поршня и увеличивается вероятность поломки колец при сборке. Эффективность действия этих колец предопределяется не только хорошим прилеганием их4 к стенкам цилиндра. Установленные в канавки поршня, они образуют «лабиринт», ограничивающий прорыв газов из цилиндра через систему зазоров, обязательных для его уплотнительного механизма. Схема действия лабиринтного уплотнения цилиндра показана на рис. 2.20. При сжатии, расширении и выпуске газы через торцовые зазоры и замки проникают вначале в канавку за верхнее поршневое кольцо, а когда на ходе впуска оно прижимается к верхней стенке этой канавки, перетекают в пространство между первым и вторым кольцами. Таким же образом газы проникают в канавку за второе и третье кольца, постепенно утрачивая свое давление вследствие дросселирующего действия зазоров. Установлено, что в процессе работы быстроходных двигателей давление в канавке за первым кольцом достигает Щ а за вторым И от давления в цилиндре.
Для уменьшения прорыва газов через замки колец последние
должны быть смещены относительно друг друга и при сборке двигателя равномерно распределены по окружности цилиндра. Поршневые кольца в процессе работы проворачиваются (перемещаются) по канавке и это оказывается полезным для сохранения обязательной их подвижности в канавке, а вероятность нежелательного при этом совмещения замков ничтожна, поэтому к фиксации поршневых колец прибегают только в двухтактных двигателях, где замки во избежание поломки колец не должны попадать в продувочные и выпускные окна цилиндра.
Маслосъемные или масло отводные кольца, отводящие излишнее масло со стенок цилиндра и ограничивающие таким образом проникновение (прокачку) масла в камеру сгорания, одновременно регулируют и смазку верхней зоны стенок цилиндров. В автомобильных и тракторных двигателях чаще всего применяют: дренажные, коробчатые, скребковые и витые (или составные) элементные маслосъемные кольца (рис. 2.21). Все они, кроме дренажных, предполагают использование расширителей радиальных, осевых (вертикальных) или новейших тангенциальных.
Дренажные маслосъемные кольца представляют * собой прямоугольную конструкцию с канавкой, проточенной по наружной стороне так, что со стенкой цилиндра они сдприкасаются только двумя узкими кромками (рис. 2.21, а). Вследствие этого радиальное удельное давление их на стенки цилиндра повышается до 0,3—0,4 МПа, что способствует более эффективному соскабливанию масла со стенок. Для отвода масла в поршневую канавку за кольцо последнее снабжают дренажными прорезями, равномерно расположенными по его окружности. Далее оно через систему дренажных отверстий поршня сбрасывается в его внутреннюю полость, как показано (утрированно) на рис. 2.21, в.
Скребковые маслосъемные кольца имеют остро-угольную соскабливающую кромку, а для сбора масла и отвода его за кольцо снизу у них делают проточку и дренажные вырезы (рис. 2.21,6). Чтобы повысить эффективность маслоотвода в канавку поршня, устанавливают по два скребковых кольца. При ходе поршня к в.м.т. они отжимаются масляным клином (всплывают на слое масла), а перемещаясь вниз, соскабливают масло со стенок цилиндра, особенно в случае нагружения их радиальными расширителями, как, например, в дизелях СМД.
Радиальные расширители, или экспандеры, изготовляют из тонкой стальной ленты марки 50Г, которой придают форму многоугольника (волнистую), как показано на рис. 2.21 (позиция 3). Такая пружина, установленная в канавку поршня за кольца,
поджимает их к стенкам цилиндра, обеспечивая нужное радиальное давление.
Витые маслосъемные кольца состоят из двух пластинчатых стальных колец 1, получаемых методом навивки1 из стальной полированной ленты марки 50Г, осевого 2 и радиального 3 расширителей (рис. 2.21, в). Осевой расширитель прижимает стальные пластинчатые кольца к боковым стенкам несущей их канавки поршня, а радиальный — к стенкам цилиндра с удельным давлением, превышающим иногда 0,8 МПа. Масло собирается здесь в полости между пластинчатыми кольцами /, откуда через окна 4 в радиальном расширителе 3 и дренаж«ые отверстия в стенке норшня оно отводится во внутреннюю его полость.
Тангенциальный расширитель применяют вместо * двух расширителей (осевого и радиального). Такие расширители представляют собой замкнутые фигурные или витые пружины (рис. 2.21, г, д), которые опираются только на само поршневое кольцо и в отличие от радиальных вообще не контактируют с основанием канавки под поршневое кольцо в головке поршня, а создают давление за счет предварительного осевого сжатия пружины, т. е. независимо от величины At, и обеспечивают поэтому более стабильную упругоеть кольца,
Коробчатые маслосъемные кольца представляют собой разновидность дренажных, рабочие кромки которых также жестко связаны между собой, но имеют минимальную собственную упругость, вследствие заниженной у них радиальной толщины, поэтому упругие свойства их определяют только расширители тангенциального типа (рис. 2.21, д) .
В современных двигателях с принудительным зажиганием на поршень устанавливают, как правило, по одному • маслосъемному кольцу, а в дизелях не более двух колец. Высота маслосъемных колец /г=4ч-5 мм (кольца коробчатого типа имеют высоту, примерно в 2 раза превышающую высоту компрессионных колец).
Поршневой палец служит осью в шарнирном соединении поршня с шатуном и воспринимает поэтому все передающиеся между ними силовые нагрузки. В четырехтактных двигателях силовые нагрузки на поршневой палец резко изменяются как по величине, так и по направлению, а в двухтактных — только по величине. Однако в обоих случаях поршневые пальцы испытывают ударный характер нагрузки и работают (в условиях ограниченной смазки.
В кривошипном механизме быстроходных двигателей поршневые пальцы должны иметь возможно меньшую массу, а по конструктивным соображениям их выполняют с ограниченным поперечным сечением и малыми опорными поверхностями. Это порождает большие напряжения и значительные удельные давления на опорных поверхностях рассматриваемого шарнирного соединения, поэтому поршневой палец должен обладать высокой износостойкостью и од-
1 Ленту навивают на ребро в специальном приспособлении в виде непрерывной спирали, которую разрезают потом на отдельные кольца.
новременно хорошо противостоять действию ударных нагрузок при общей ограниченной массе. Чтобы удовлетворить этим жестким требованиям, поршневые пальцы изготовляют в виде полого цилиндра с небольшой толщиной стенок одинакового или переменного (при необходимости) сечения по оси (рис. 2.22) и подвергают их соответствующей термической обработке.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.