Stempelringe

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 16. marts 2021; checks kræver 4 redigeringer .

Stempelringe  er åbne ringe, der sidder med en lille [1] højde i riller på de ydre overflader af stempler i stempelmotorer (såsom forbrændingsmotorer eller dampmotorer ) og stempelkompressorer .

Funktioner af stempelringe

Stempelringe udfører tre hovedfunktioner [2] :

  1. tætning (forsegling) af forbrændingskammeret (eller ekspansionskammeret). Kompressionsringe opretholder kompression - med slidte, knækkede eller fastsiddende ringe vil motoren miste kraft eller slet ikke starte;
  2. øget varmeoverførsel fra stemplet gennem cylindervæggen , hvilket forhindrer overophedning og slid på stemplet;
  3. regulering af tykkelsen af ​​motoroliefilmen på cylinderen (i alle firetaktsmotorer og i totaktsmotorer med separat smøring) [3] .

Stempelring arrangement

Materiale

Stempelringe er lavet af højkvalitets gråt eller formbart støbejern eller legeret stål. Stålets varmebestandighed og trækstyrke er højere, men støbejern er billigere og kan nemt køres ind selv uden belægning. Under alle omstændigheder er stål dækket af en antifriktionsindkøring og ofte med en hård belægning [4] .

En almindelig mulighed er topstål, belagt med porøst krom og tin, de andre er molybdænbelagt eller ubelagt støbejern, og olieskraber støbejern eller stablet stål. I dette tilfælde bliver det blødere materiale i den anden ring (molybdæn) først kørt ind, og derefter, efterhånden som hovedtætningsfunktionerne køres ind, flyttes de til en mere holdbar forkromet ring. Tidlige motorer med et serviceinterval på under 100.000 km havde som regel ubelagte støbejernsringe. På grund af den lave nøjagtighed af ældre generationer af ringe var dette en tvungen beslutning. Derudover var antallet af ringe (4-6) og endda deres højde større i tidlige designs. Store motorer har et større antal ringe, blandt andet for at forbedre varmeafledningen fra stemplet.

Typisk er topringen og ringen, der regulerer smøremiddeltilførslen, belagt med chrom eller tin [5] eller nitrider [6] , især ved hjælp af plasmasprøjtning [7] eller har en keramisk belægning fremstillet ved hjælp af PVD-processen [8] . For at forbedre friktionsydelsen og yderligere forbedre slidstyrken har mange moderne dieselmotorer en topstempelring belagt med modificeret porøst krom i en proces kendt som CKS [5] eller GDC [5] , som har indeslutninger af diamant- eller aluminiumoxidpartikler . I nogle typer motorer, med en nikkel- eller aluminiumcylinderoverflade , anvendes stempelringe uden hård belægning. Overtrædelse af denne tilstand fører til hurtig (normalt uoprettelig) ødelæggelse af blokken .

Antal ringe

Antallet af ringe bestemmes af to motordesignfaktorer: gennemsnitlig stempelhastighed og gennemsnitlig cyklustryk.

Jo højere den gennemsnitlige stempelhastighed er på den ene side, jo større er tabet på grund af ringenes friktion mod cylindervæggene, og på den anden side jo kortere tid af gastrykket og følgelig jo mindre deres gennembrud gennem ringene. Af denne grund anvendes et minimum antal stempelringe til motorer med en høj gennemsnitlig stempelhastighed (højhastigheds- og langtaktsmotorer). Til benzinmotorer - normalt 2 kompressions- og en olieskraber. På især højhastighedsmotorer kan der være én ring generelt. Til dieselmotorer anvendes normalt 2 eller 3 kompressionsringe og en olieskraber. For eksempel har en temmelig højhastigheds Toyota KD - motor 2 kompressionsringe, og en mellemhastighed YaMZ-238 har tre.

Jo højere gennemsnitstrykket i cyklussen er, jo større gennembrud af gasser gennem stempelringene, og andelen af ​​friktionstab i den samlede motoreffekt er ikke stor. Derfor bruges et stort antal ringe på motorer med et højt gennemsnitligt cyklustryk (og disse er næsten alle mellem- og lavhastighedsdiesellokomotiver, marine og stationære dieselmotorer). For eksempel på en 5D49 medium-speed dieselmotor har hvert stempel 5 ringe, hvoraf tre er kompression og to er olieskraber. Desuden er ringene placeret både over stempelstiften og under den. Stemplet i et lavhastigheds totakts diesellokomotiv 10D100 (nominel frekvens 750 rpm) har endnu flere ringe. Der er allerede 7 ringe, hvoraf tre er under stempelstiften. Store, lavhastigheds marinedieselmotorer har op til 14 ringe til hvert stempel.

Trykdiagram

Hver ring opnås ved præcis skæring af et støbejerns- eller stålrør, og emnet er ovalt i tværsnit. Dette giver det nødvendige diagram over ringens tryk på cylinderens overflade, hvilket garanterer en tæt pasform og pålidelig indkøring af ringen. I tilfælde af et rundt emne, efter at have skåret det, ville ringene ikke passe ved låsen. Faktisk for den nye ring nås det maksimale kontakttryk nøjagtigt ved låsene, i en vis afstand fra dem er det minimalt, og i resten af ​​ringen har det en gennemsnitsværdi. Ringene i rillerne drejes på en sådan måde, at vinklen mellem låsene er ens (120° for 3 ringe, 180° for to ringe). I dette tilfælde vil ringenes trykdiagrammer ikke falde sammen, og sliddet langs diameteren udjævnes. Hertil kommer, hvordan man får en labyrint , som reducerer gennembrud af gasser [9] .

Ringenes materiale skal bevare den nødvendige elasticitet, da kompressionsringene ikke har ekspandere. Når pasformen er sikret, tilvejebringes hovedtrykket på ringen af ​​gastrykket. For at reducere friktionen noget under sådanne forhold havde ringene på tidlige modeller affasninger på den ydre overflade øverst. I de senere år er der opnået friktionsreduktion ved at reducere ringenes højde, men ringene har stadig en orientering til montering på stempelkronen (påskriften "TOP"). Forkert orientering kan øge olieforbruget ved spild og derfor (under toksicitetskontrolforhold) gøre det umuligt at betjene motoren.

Slot

Samlingen eller låsen mellem enderne af stempelringen efter installation i cylinderen reduceres til en lille værdi. Låsegabet er til indenlandsk[ afklar ] ICE, ifølge instruktionerne, ca. 0,45-0,6 mm pr. stempeldiameter på 100 mm for de øverste stempelringe, for olieskrabere er den lidt højere. Ringens monteringsspalte for importerede motorer er cirka 2 gange mindre, da pasformen sikres ved fremstillingsnøjagtighed, hvilket betyder beskyttelse mod overophedning med mulig lukning af låsen. Faktisk er de høje afstande angivet i de russiske instruktioner for motorerne VAZ, GAZ, IZH, YaMZ osv. en ukorrigeret anakronisme, da kvaliteten af ​​ringene er forbedret meget siden udviklingen af ​​disse motorer [10] . I nogle motorer blev der tidligere brugt skrå ringlåse, som ikke blev videreudviklet.

Kompressionsringe

Hovedfunktionen af ​​kompressionsringene (øverste) er at forsegle forbrændingskammeret. Mere end tre kompressionsringe er normalt ikke installeret på et bilstempel, da graden af ​​stempelkomprimering øges lidt, og friktionstabene øges.

På totaktsbenzinmotorer med krumtapkammerudluftning er kun kompressionsringe installeret. Ringen i låsen svarer til formen og placeringen af ​​låsestiften (forhindrer ringen i at knække, hvis låsen falder gennem vinduet, den monteres kun på motorer med vinduer i cylinderen).

Typisk er tværsnittet af en kompressionsstempelring rektangulært. Ringens kant har enten en cylindrisk profil (øvre tætningsring), eller en affasning eller en form, der tilspidser til en naturlig logaritme (anden tætningsring). Under drift er ringene noget snoet på grund af hullet i rillen, hvilket letter deres indkøring. Tidligere blev de såkaldte "minut"-ringe aktivt brugt, men i de senere år har ringenes tøndeformede profil gjort sig gældende, hvilket giver mindre olieforbrug [11] .

Olieskraberinge

I benzin -to-taktsmotorer med krumtapkammer-rensning er olieskraberinge ikke nødvendige. Speciel olie brænder i sådanne motorer sammen med brændstof.

Olieskraberinge er designet til at fjerne overskydende motorolie , som smører overfladen af ​​cylinderen, stemplet og o-ringene. Ringen er designet til at efterlade en film på kun et par mikrometer olie på cylinderoverfladen, når stemplet falder. Olieskraberens rille på stemplet har radiale huller eller slidser, hvorigennem olien, der fjernes fra cylindervæggen, vender tilbage til sumpen .

Olieskraberinge kan være slidset støbejern (vist på nederste foto til venstre) eller stålblanding med ekspanderfjedre. Kompositringen består af tynde øvre og nedre ringe og to ekspandere (radial og aksial). Der er to versioner af sådanne ekspandere: de såkaldte "nudler" og moderne, ved hjælp af en figurudvidelse. Kompositstålringe er noget billigere at producere, så de er mere almindelige end støbejernsringe . Nogle gange er to olieskraberinge (støbt eller komposit) installeret på stemplet. For nylig er støbejernsringe også normalt forsynet med en fjederekspander for at stabilisere trykket.

Brud eller slid på ringe på grund af belastninger i cylinderen

Stempelringe er udsat for slid, når de bevæger sig op og ned med stemplet i cylinderen. Slid opstår både på grund af interaktion med mekaniske dele (cylindervægge og stempelkanaler) og på grund af udsættelse for varme udstødningsgasser. Der er også kemisk slid, da brændstoffet (især diesel) indeholder svovl . For at minimere slid er de fremstillet af slidbestandige materialer som støbejern og er specielt coatede for at øge slidstyrken . Der er også tegn på, at sliddet på ringene er proportionalt med støvindholdet i luften, der kommer ind i cylinderen [12] .

Ud over slid kan man støde på brud på ringen i flere dele, samt strøelse (koksning) på grund af, at der har samlet sig uforbrændte partikler af sod, olie etc. i rillen.. Hovedårsagerne til koksdannelse er bl.a. lav kvalitet af den brugte olie, utidigt øget olieforbrug på grund af manglende ventiltætninger, forkert montering af olieskraberingsenheden og andre årsager. I nogle tilfælde (brug af vegetabilsk olie i stedet for diesel, "guerilla" hælder sukker i benzin), er brændstof skylden.

Tabet af ringenes elasticitet opstår normalt på grund af overtrædelser af indbrudsregimet og / eller dårlig kvalitet af forfalskede stempelringe. Ved dårlig pasform og store gennembrud af varme gasser mister ringen irreversibelt sin elasticitet (sidder), med en yderligere efterfølgende stigning i gasgennembrud og olieforbrug.

Ved betydelig slitage af stempelrillen øges risikoen for brud på den øverste stempelring. I cylinderen, som følge af volumetrisk forbrænding (diesel) eller detonation (gnist), passerer stødbølger regelmæssigt gennem cylinderen, hvilket forårsager vibrationer og kollision af ringen med rillen. Derfor, jo højere afstanden er, jo højere er sådanne dynamiske belastninger. Derudover stiger olieforbruget efterhånden som rillerne slides og spalten ved ringenes samling øges. Olieforbrug er således et reparationskriterium for udskiftning af stempelringe og (i mange tilfælde) blokering .

Justering og montering af nye stempelringe

Efter længere tids drift dannes et ovalt slid og et trin i den øverste del af cylinderen i motorcylinderen, hvor den øverste ring når. Både ringe og stempler slides, gasgennembruddet stiger gradvist, og olieforbruget stiger. Det er tid til et mellemliggende eller større eftersyn.

Ved eftersyn af en slidt cylinder udsættes den som regel for boring og / eller honing , nye reparationsstempler med en lidt større diameter installeres (på bilmotorer er den næste reparationsstørrelse normalt 0,5 mm større) og reparationsstørrelsesringe. I tilfælde af en acceptabel tilstand af cylindrene, er ringene, og nogle gange stemplerne, genstand for udskiftning. I henhold til moderne regler er installation af ringe til den næste reparation med et punkt ikke tilladt, men for at reducere reparationsomkostningerne bruges det.

Bemærk: Når du installerer ringene til den næste reparation, er det nødvendigt at omhyggeligt kontrollere pasformen på spejlet. Normalt, efter slibning og indstilling af minimumsmellemrummet i leddet, er det nødvendigt at arbejde lidt på stempelringen i området af låsen langs den ydre diameter (!), bedre med en smergelstang. Hvis dette ikke kontrolleres, vil der i nogen tid være øget olieforbrug, og risikoen for overophedning ved indbrud vil stige.

Stemplet skal have frigang i cylinderen iht. instruktionerne. Normalt skulle stemplet, der er smurt med motorolie , under sin egen vægt let falde ned i cylinderen (ved stuetemperatur). Hvis stemplet har en tættere pasform, vil termisk ekspansion på grund af opvarmning føre til skrammer og et fald i motorens levetid. På den anden side, hvis mellemrummet mellem stemplet og cylindervæggene er for stort, vil stempelbankning kunne høres under drift, og på grund af de øgede huller i ringenes låse vil ressourcen før reparation falde. Selve stempelringene kan på grund af tilstedeværelsen af ​​et mellemrum ændre deres diameter inden for et lille område, hvilket hjælper med at undgå blokering. Denne lille ændring i diameter er tilstrækkelig til at kompensere for termisk udvidelse og sammentrækning. Hvis ringe uden stempel indsættes i en ny eller repareret cylinder, skal afstanden være ca. 0,2-0,4 mm (for mere specifikke data, se betjeningsvejledningen) . Hvis mellemrummet er mindre - ringene undermineres med en fil , hvis mere - de er installeret fra et større reparationssæt.

Ringe føres ud over rillerne ved at lægge tynde metalplader under dem (flere stykker langs omkredsen), eller ved at bruge en ringaftrækker. Når du installerer et stempel med ringe i en cylinder, komprimeres sidstnævnte ved hjælp af en dorn eller en hjemmelavet tinklemme.

Noter

  1. Cirka tiendedele af en millimeter til kompression og lidt mindre for resten. Se Kirakovsky N.F., Glagolev N.M., Sheludko I.M. "Stationære forbrændingsmotorer (kontrol, justering, test)" - 1955 - 404 s - С97-98
  2. Stempelringe: typer, størrelser, mellemrum  (eng.) . mashintop.ru. Hentet 2. marts 2018. Arkiveret fra originalen 3. marts 2018.
  3. Stempelringhåndbog . - Federal-Mogul Burscheid GmbH, 2008. Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 10. februar 2011. Arkiveret fra originalen 10. juli 2011. 
  4. [ http://www.ngpedia.ru/id136920p1.html Materiale - stempelring - Big Encyclopedia of Oil and Gas, artikel, side 1] . www.ngpedia.ru Hentet 3. marts 2018. Arkiveret fra originalen 3. marts 2018.
  5. 1 2 3 Slidfaste perifere belægninger (link ikke tilgængeligt) . Federalmogul.com. Dato for adgang: 4. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 14. juli 2012. 
  6. Slidfaste perifere belægninger (downlink) . Federalmogul.com. Dato for adgang: 4. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 14. juli 2012. 
  7. Slidfaste perifere belægninger (downlink) . Federalmogul.com. Dato for adgang: 4. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 14. juli 2012. 
  8. Slidfaste perifere belægninger (downlink) . Federalmogul.com. Dato for adgang: 4. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 14. juli 2012. 
  9. Beregning af stempelringen  (russisk) , Inzhzashchita - et bibliotek af materialer om ingeniørbeskyttelse, geodæsi, litologi. . Arkiveret fra originalen den 3. marts 2018. Hentet 3. marts 2018.
  10. YaMZ stempelring ressource | Lastbiler og specialudstyr . www.dymz.ru Dato for adgang: 28. februar 2018. Arkiveret fra originalen 28. februar 2018.
  11. Oleg Gavrilovich Goncharov. Stempelringe i en forbrændingsmotor. . kat.ru. Hentet 6. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 19. februar 2018.
  12. Slid på dele af cylinder-stempelgruppen | Lastbiler og specialudstyr . www.dymz.ru Hentet 6. oktober 2018. Arkiveret fra originalen 7. oktober 2018.