Як «ахоўнік сэрца» рухавіка ўнутранага згарання, чыгунныя поршневыя кольцы выконваюць найважнейшую герметызацыйную задачу ў экстрэмальных умовах высокай тэмпературы, высокага ціску і высокай хуткасці. Працуючы ў дакладнай каардынацыі з цыліндрам і поршнем, яны забяспечваюць эфектыўную і стабільную працу рухавіка. Дзякуючы сваім выдатным агульным характарыстыкам, чыгунныя поршневыя кольцы сталі найбольш шырока выкарыстоўваным тыпам.
I. Асноўныя функцыі: герметызацыя, кантроль алею, цеплаправоднасць і падтрымка
Чыгунныя поршневыя кольцы выконваюць чатыры незаменныя ключавыя ролі ў рухавіку:
- Функцыя герметызацыі (асноўная задача):
- Эфектыўна прадухіляюць трапленне газаў высокай тэмпературы і высокага ціску з камеры згарання ў картэр, мінімізуючы ўцечку газу да абсалютнага мінімуму.
- Стадыяванне ціскуПершае кампрэсійнае кольца нясе каля 76% ціску газу, на другім кольцы ён падае да 20%, а на трэцім застаецца толькі каля 4%, што стварае эфектыўнае «паэтапнае» ўшчыльненне.
- Функцыя кантролю за алеем:
- Масляное кольца адказвае за дакладнае саскрабанне лішняга змазачнага алею са сценкі цыліндру, пакідаючы пры гэтым ультратонкую алейную плёнку для забеспячэння належнай змазкі і кантролю расходу алею. Гэтая характарыстыка мае вырашальнае значэнне ў сучасных высакахуткасных рухавіках.
- Функцыя цеплаправоднасці:
- 70-80% цяпла ад галоўкі поршня перадаецца праз поршневыя кольцы да сценак цыліндру для рассейвання. Гэта жыццёва важна для падтрымання падыходнай працоўнай тэмпературы поршневага вузла і прадухілення пашкоджанняў ад перагрэву.
- Функцыя падтрымкі:
- Прадухіляе непасрэдны кантакт паміж поршнем і сценкай цыліндру, забяспечваючы плаўны рух поршня, памяншаючы трэнне і прадухіляючы «плясканне поршня».
II. Выключныя ўласцівасці чыгуну
Чыгун з'яўляецца ідэальным матэрыялам для поршневых кольцаў дзякуючы ідэальнаму супадзенню яго унікальных уласцівасцей з высокімі патрабаваннямі рухавіка:
- СамазмазкаГрафіт у чыгуне дзейнічае як натуральны цвёрды змазвальнік, паглынаючы змазачны алей і забяспечваючы выдатныя самазмазвальныя ўласцівасці ў умовах межавай змазкі.
- Выдатныя механічныя ўласцівасціВысокі модуль пругкасці, нізкая канчатковая дэфармацыя, неабходная трываласць на выгіб і адпаведная цвёрдасць адпавядаюць патрабаванням да эксплуатацыйных характарыстык пругкага кампанента.
- Тыпы матэрыялаў:
- Шэры чыгунАсноўны матэрыял, які звычайна складаецца з вугляроду 3,1-3,5%, крэмнію 1,6-2,1%, марганцу 0,6-1,0% з невялікай колькасцю легіруючых элементаў, такіх як хром і медзь.
- Легаваны чыгунДаданне такіх элементаў, як медзь, хром і малібдэн, забяспечвае лепшую цеплаўстойлівасць, зносаўстойлівасць і каразійную стойкасць.
- Каваны чыгунМае значна большую трываласць на выгіб (80-120 кг/мм²) і модуль пругкасці (15 000-17 000 кг/мм), чым звычайны чыгун, забяспечваючы высокую ўдаратрываласць.
III. Вытворчыя працэсы і апрацоўка паверхняў
Дакладныя вытворчыя працэсы з'яўляюцца ключом да прадукцыйнасці поршневых кольцаў:
- Працэсы ліцця:
- Асноўныя метады ўключаюць ліццё аднаго вырабу, ліццё ў бочку і ўдасканаленае ліццё па эліптычнай форме (напрыклад, нямецкі працэс Гётцэ), прычым апошні эфектыўна ліквідуе дэфекты ўсаджвання стрыжня ў загатоўцы.
- Асноўныя тэхналогіі апрацоўкі паверхняў:
- ХрамаваннеВысокая цвёрдасць (700-1000 HV), нізкі каэфіцыент трэння, высокая каразійная ўстойлівасць; можа падоўжыць тэрмін службы верхняга кольца ў 3-5 разоў.
- Малібдэнавае пакрыццё (малібдэнавае пакрыццё)Малібдэн мае высокую тэмпературу плаўлення (2620°C), высокую цвёрдасць (HV>700), нізкі каэфіцыент трэння, добрую цеплаправоднасць, зносаўстойлівасць і тэрмічную стабільнасць.
- ФасфатаваннеФасфатнае пакрыццё мае добрыя ўласцівасці ўтрымання алею, спрыяе пачатковай абкатцы і эфектыўна прадухіляе іржу.
- АзатаваннеУтварае на паверхні цвёрды нітрыдны пласт, зносаўстойлівасць якога пераўзыходзіць храмаванне; больш экалагічна чысты альтэрнатыўны працэс (напрыклад, газавае азатаванне, плазменнае азатаванне, QPQ-азатаванне ў саляной ванне).
IV. Асноўныя тыпы і структурныя асаблівасці
Па структуры і функцыі поршневыя кольцы ў асноўным падзяляюцца на кампрэсійныя і масляныя:
- Тыпы кампрэсійных кольцаў:
- Прамавугольнае (простае) кольцаПростая канструкцыя, добра рассейвае цяпло, але можа выклікаць «перапампоўку алею».
- Канічны пярсцёнакКантакт з магістраллю, добра падыходзіць для герметызацыі і абкаткі, саскрабае алей уніз і размяркоўвае яго ўверх.
- Тарсіённае круцільнае кольцаСпалучае перавагі канічнага кольца, выключаючы неабходнасць перапампоўвання алею. Кірунак усталёўкі мае вырашальнае значэнне.
- Трапецападобны (трапецападобны) пярсцёнакДобрыя антыпрыгарныя і герметычныя ўласцівасці, падыходзяць для дызельных рухавікоў з высокай цеплавой нагрузкай.
- Кальцо з тварам бочкіУтварае алейны клін падчас рухаў уверх і ўніз, памяншаючы знос.
- Тыпы алейных кольцаў:
- Чыгуннае алейнае кольца (цэльнае)Простая структура.
- Сталёвае рэйкавае (сегментнае) алейнае кольцаСкладаецца з дзвюх храмаваных сталёвых рэек і распорнай шайбы. Высокі кантактны ціск, добрая сумяшчальнасць, вялікія каналы для звароту алею і выдатная здольнасць да скрабання алею. Шырока выкарыстоўваецца.
V. Асноўныя моманты ўстаноўкі і абслугоўвання
Правільная ўстаноўка і абслугоўванне маюць вырашальнае значэнне для забеспячэння прадукцыйнасці і даўгавечнасці:
- Тры ключавыя дазволы:
- Канцавая шчыліна (стыковая шчыліна)Звычайна 0,25-0,50 мм.
- Бакавы зазор (восевы зазор у канаўцы)Для верхняга кольца (з-за высокай тэмпературы) звычайна 0,04-0,10 мм.
- Задні зазор (радыяльны зазор паміж кольцам і дном пазы)Звычайна 0,50-1,0 мм.
- Асноўныя рэкамендацыі па ўсталёўцы:
- Зазоры паміж канцамі кольцаў павінны быць размешчаны ў шахматным парадку па акружнасці (напрыклад, пад вуглом 120° для трох кольцаў), каб стварыць «лабірынтавае» ўшчыльненне.
- Храмаванае кольца ўстаноўлена ў верхняй пазе.Канічны край канічнага кольца павінен быць накіраваны ўверх; унутраны скос або выемка кручанага кольца звычайна накіраваны ўверх.
- Зазоры не павінны супадаць з адтулінай поршневага пальца або кірункам віхравага ўціскання поршня.
- Праверка тэхнічнага абслугоўвання:
- Працоўныя паверхні павінны быць без драпін, пашкоджанняў або адслойвання.
- Адхіленне крывізны не павінна перавышаць 0,02-0,04 мм.
- Стандартная мяжа зносу (прасяданне ў канаўцы) не павінна перавышаць 0,15-0,25 мм.
Выснова
Характарыстыкі чыгунных поршневых кольцаў непасрэдна вызначаюць эфектыўнасць, тэрмін службы і надзейнасць рухавіка. Дзякуючы пастаяннаму ўдасканаленню матэрыялазнаўства і вытворчых тэхналогій, чыгунныя поршневыя кольцы будуць працягваць забяспечваць надзейную абарону розных сілавых механізмаў у экстрэмальных умовах эксплуатацыі, захоўваючы моцнае «сэрцабіццё» рухавіка.
Час публікацыі: 23 кастрычніка 2025 г.