Как называется расширитель для колец

Расширитель поршневых колец 40-100мм TA-A1001-1

Расширитель поршневых колец предназначен для раскрытия уплотнительного изделия, которое используется в гидравлических цилиндрах. Иными словами, это приспособление, приводящее поршневые кольца к необходимым размерам. Ведь крайне важно, чтобы поршневые кольца выполняли необходимые функции: герметически прилегали к внутрицилиндровому участку для предупреждения газового проникновения в двигательную коробку.

Виды колец

Кольца данного типа играют немаловажную роль: выводят тепло от цилиндрических стенок, блокируют попадание масла из двигательной коробки в цилиндры. Для полноценной работы двигателей для автосервисных монтажных мастерских используют такие поршневые кольца:

• компрессионные (с давлением в блоке);
• маслосъемные;
• смешанные.

«Клещи» – так называют расширитель для колец 40-100 мм. Это многофункциональный, высококачественный инструмент для любого шиномонтажа, автолюбителя. Размер 40 на 100 мм говорят о минимальном и максимальном диаметре кольца. Используется данный вид оборудования для ремонта поршневого механизма ДВС (двигателя внутреннего сгорания).

На двух кольцах

Деталей в автомобиле великое множество. Неважных нет, но и среди них есть такие, совершенствование которых не прекращается ни на день. Одна из таких деталей — маслосъемное кольцо. Технологию его производства постоянно улучшают и за рубежом, и у нас. Появляются новые предприятия. Специалисты одного из них — компании "Стирлинг Инжиниринг" (Московская область) поделились с нами своим видением ситуации.

У ВСЕХ НА СЛУХУ

Экологические проблемы, порождаемые тепловыми двигателями, должны сегодня беспокоить каждого здравомыслящего человека, а для самих двигателистов это и подавно головная боль. Основных путей решения проблем два — совершенствование рабочего процесса и доработка цилиндро-поршневой группы. Причем работы эти необходимо вести параллельно: от "процесса" зависит выход окислов азота, концентрация СО, а конструкция колец и поршня определяет во многом содержание углеводородов СН.

Работа маслосъемного и компрессионных колец тесно взаимосвязана. Установка, например, чугунного маслосъемного кольца коробчатого типа, как правило, подразумевает, что верхнее компрессионное будет "минутным" (с наклоном рабочей поверхности на одну угловую минуту) или, как еще говорят, скребкового типа. Оно помогает собрать остатки масла, с которыми маслосъемное не справилось.

Ныне все больше производителей отдают предпочтение составным маслосъемным кольцам. Они лучше коробчатых прилегают к цилиндру, особенно при перекладках поршня, и обеспечивают более равномерное давление на стенки (см. рис. 1а, б, в и комментарии). Правда, и с ними есть сложности — это форма расширительного пружинного элемента. Очень непросто обеспечить податливость верхнего и нижнего колец и одновременно необходимое удельное давление на стенку цилиндра (см. рис. 2а, б и комментарии). Иными словами, составное маслосъемное кольцо, по идее, лучше коробчатого, но наличие "вторичных" проблем не позволяет эти преимущества в полной мере реализовать. Замкнутый круг?

Чтобы не возникало сомнений, почему малоизвестная российская фирма набралась смелости взяться за проблемы, которыми заняты лучшие мировые производители колец, специалисты "Стирлинг Инжиниринг" напомнили: корни их предприятия и основные наработки уходят в начало шестидесятых, в НИИтракторсельхозмаш. В семидесятые уже были достигнуты серьезные по тем временам успехи, хотя сегодня тот уровень может вызвать лишь добрую улыбку. Но дело не остановилось. В 90-х годах были международные патенты Великобритании, ФРГ, Японии, Франции и небольшое производство колец для ремонта эксплуатируемой у нас импортной техники. А вот основным, самым свежим наработкам три-пять лет от роду. Теперь к сути.

Усилия российских специалистов были направлены на то, чтобы, опираясь на наиболее перспективную схему работы маслосъемного кольца, показанную на рис. 2б, заставить деталь работать продолжительно, обеспечивая нормальное, а главное, стабильное во времени давление на стенку. И самое главное (что в конце концов удалось) — изготовить расширитель не методом вырубки металла, как делают сегодня все, а последовательными процедурами гибки и плющения.

В результате крипостойкость (способность пружинного элемента сохранять свои свойства) в два с половиной раза превысила требования международного стандарта ISO 6627. За пять часов нагретые до 250°С пружинные элементы теряют лишь 10% "упругости" при допустимых по стандарту 25%. На таком расширителе нет острых кромок, снижающих подвижность кольца. И, что примечательно, технология позволяет делать на 30% больше изгибов (см. фото).

Знакомясь с результатами множества испытаний, проведенных на ВАЗе, ЗМЗ, в НИЦИАМТ и других организациях, мы выделили в первую очередь две темы.

Первая: всерьез рассматривается вопрос о возможности работы одного из отечественных автомобильных двигателей всего на двух кольцах — одном компрессионном и одном маслосъемном, о котором идет речь (пока испытания не завершены и решение не принято, нас просили героев не называть).

Вторая: при установке нового маслосъемного кольца на карбюраторный двигатель VAZ 21083 (без использования нейтрализатора) содержание СН в его выхлопе приблизилось к норме Евро III (рис. 3). А это уже прорыв!

ПОДБОР И УСТАНОВКА ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ НА ПОРШЕНЬ

Поршневые кольца устанавливаются на поршень только после соединения поршня с шатуном.
Если повторно устанавливаются снятые поршни, тщательно очистите их, особенно канавки для поршневых колец и отверстия для удаления масла, расположенные в канавке поршневого кольца.
Поршень устройство автомобиля
Снятый поршень
Очистить канавки поршня от отложений углерода можно при помощи специального приспособления или при помощи куска старого поршневого кольца. При прочистке канавок поршневых колец проявляйте осторожность и не допускайте снятия металла поршня.
Поршень — очистка поршневых канавок
Поршень — очистка кольцевых канавок
Поршень, устройство автомобиля
Очистка колцевых канавок при помощи приспособления
Перед установкой колец в канавки поршня проверьте концевой зазор замка поршня в цилиндре и боковой зазор между кольцом и стекой канавки поршня.
Проверка зазора в замке кольца:
Вставьте поршневое кольцо в цилиндр. Для установки кольца в положение, перпендикулярное оси цилиндра, выровняйте кольцо в цилиндре при помощи перевёрнутого поршня. При установке нового кольца в цилиндр, который не растачивался, протолкните кольцо на глубину хода поршня, поскольку в своей верхней части цилиндр может иметь из-за износа увеличенный диаметр.
Поршневое кольцо — установка кольца в цилиндр
При помощи набора плоских щупов замерьте зазор в замке поршневого кольца.
Зазор должен соответствовать техническим нормам, указанным в заводской инструкции. Этот зазор лежит в пределах 0,5 ? 0,15 мм (обычно 0,4 мм) в зависимости от диаметра поршня. Если зазор меньше установленной нормы, его можно отрегулировать подпиливанием торцов замка кольца.

Поршневые кольца — проверка зазора замка
Поршневые кольца — замок кольца
Специальные приспособления для подпиливания торцов замка при помощи алмазного круга. Такие приспособления применяются в условиях предприятия по капитальному ремонту двигателя.
Поршневые кольца — замок кольца
Осевой (вертикальный) зазор между торцевой поверхностью кольца и канавкой поршня:
При помощи набора плоских щупов проверьте зазор между торцевой поверхностью кольца и поверхностью канавки. Для проведения этой проверки нет необходимости устанавливать кольцо на поршень. Зазор проверяется по всей окружности поршня. Сравните величину зазора с указанной в заводской инструкции. Обычно этот зазор равен 0,04 ? 0,08 мм. Если зазор больше установленной нормы, замените поршень или подберите кольцо увеличенной толщины

Поршневые кольца — проверка зазора
Установка колец на поршень:
Поршневые кольца устанавливаются на поршень после соединения поршня с шатуном при помощи поршневого пальца.
Внимательно рассмотрите компрессионные кольца и определите, какое из кольцо верхнее, а какое второе. Найдите на кольцах метку, указывающую какой стороной кольца должны устанавливаться в сторону днища поршня (вверх).
Метки могут иметь вид: «ТОР», «Т», «•» или «?».
Поршневые кольца — метки
Обычно информация о метке и о способе определения верхнего кольца имеется на упаковке набора поршневых колец.
Первым устанавливается маслосъёмное кольцо.
При установке коробчатого маслосъёмного кольца с расширителем в виде спиральной пружины, замок пружины необходимо сместить на 180? относительно замка самого кольца.

При установке составного маслосъёмного кольца сначала установите расширитель (расширители). Убедившись, что расширитель встал правильно, установите нижнее пластинчатое кольцо и потом верхнее пластинчатое кольцо. Расположите замки пластинчатых колец под углом 180? относительно друг друга.

Детали составного маслосъёмного кольца устанавливаются руками, без применения специального приспособления.

Определите, какое из компрессионных колец является нижним, и какой стороной его необходимо устанавливать в сторону днища поршня.
Осторожно, при помощи специального приспособления, установите кольцо.

Внимание:
Не устанавливайте компрессионные поршневые кольца руками. Используйте для установки колец специальное приспособление. Установленное руками кольцо может быть безвозвратно испорчено, при этом не существует возможности достоверно убедиться в исправности кольца.

Не разжимайте концы компрессионных колец более чем это необходимо для установки колец на поршень.

Поршневые кольца — установка
Таким же способом установите верхнее компрессионное кольцо.
Убедитесь, что все кольца легко, без заеданий вращаются в своих канавках по всей окружности и при сжатии кольца полностью могут быть утоплены в канавки, без выступания за пределы поверхности поршня.
Еще раз проверьте зазор между боковой поверхностью компрессионных колец и стенкой канавки поршня (по вертикали).
Непосредственно перед установкой поршня с кольцами в цилиндр установите замки всех поршневых колец под углом 120?

Часто в руководстве по ремонту автомобиля указывается направление замков поршневых колец, в этом случае устанавливайте поршневые кольца в строгом соответствии с указаниями руководства. Но если подобные указания в руководстве по ремонту отсутствуют необходимо соблюдать общие правила.

Не располагайте замки поршневых колец посередине опорных поверхностей поршня, особенно основной поверхности. Не располагайте замки поршневых колец на стороне торцевых поверхностей поршневого пальца.

Поршневые кольца — установка
Непосредственно перед установкой собранной шатунно-поршневой группы ещё раз убедитесь, что замки поршневых колец расположены правильно.

Поршневые кольца двигателя внутреннего сгорания

Рассматривая принцип работы двигателя внутреннего сгорания, можно понять, что основные процессы проходят в цилиндрах. Причем для этого требуется создание определенных условий, одним из которых является обеспечение герметичности камеры сгорания – пространства, находящегося над поршнем. При этом сам поршень – подвижный элемент, который перемещается внутри цилиндра, то есть между ними имеется скользящее соединение.

Стоит отметить, что диаметр поршня должен быть меньше внутренних размеров цилиндра. А все потому, что проходящие в цилиндрах процессы сопровождаются выделением значительного количества тепла. Из-за воздействия большой температуры металлы расширяются. Если бы диаметр поршня был равен цилиндру, то при нагреве происходило бы заклинивание. Получается, что между этим элементами имеется зазор, то есть герметичности не будет. Чтобы решить эту проблему, в конструкцию ЦПГ добавлен еще один элемент – специальные кольца, установленные на поршнях.

Назначение, виды, особенности

Эти элементы ЦПГ имеют ряд важных функций:

1. Обеспечивают герметичность камеры сгорания.
2. Осуществляют регулировку количества смазочного материала, используемого для смазки стенок цилиндра, а также предотвращают его попадание в надпоршневое пространство.
3. Выполняют отвод тепла от поршня цилиндру.

Функционирование поршневых колец проходит в достаточно сложных условиях – высокотемпературное воздействие, значительные механические нагрузки, возникающие не только от постоянного воздействия газов, но и от повышенного трения из-за недостатка смазочного материала в области днища поршня.

Одно кольцо не справилось бы с поставленными задачами, поэтому на поршень устанавливается несколько элементов, каждое из которых выполняет определенные функции. Все поршневые кольца делятся на два типа:

• компрессионные (предназначенные для обеспечения герметичности);
• маслосъемные (выполняют регулировку количества смазки в ЦПГ).

Общее количество может быть разным и зависит от конструктивных особенностей силовой установки. Наибольшее распространение получила трехкольцевая компоновка (2 – компрессионных, 1 – маслосъемное). Но есть двигатели, у которых их количество может достигать и 7 штук. А к примеру, на двухтактных двигателях устанавливается только два компрессионных, а маслосъемное не используется.

Все используемые кольца – незамкнутого типа. То есть, они не сплошные (его просто невозможно было бы установить в поршневую канавку), и в нем имеется вырез, кстати, играющий тоже важную роль.

В разжатом состоянии кольца сделаны в форме овала, при этом расстояние между концами значительное. Это дает возможность без проблем надеть его на поршень и установить его в специальную канавку в нем. При посадке в цилиндр оно принимает правильную круглую форму, что обеспечивает прилегание по всей окружности, при этом вырез (замок) уменьшается, и этот зазор составляет всего 0,15-0,5 мм. Этот зазор является тепловым, и в его задачу входит компенсация размеров в результате теплового расширения.

Поскольку есть зазор, то газы могут через него проходить в подпоршневое пространство. Чтобы исключить этот фактор и устанавливается два компрессионных кольца. Они создают так называемое уплотнение лабиринтного типа, для чего замок первого кольца развернут на 180 град. относительно второго. Но даже такое решение не обеспечивает полной герметизации надпоршневого пространства и часть газов проникает в картер.

Видео: Теория ДВС: Поршневые кольца (часть 2)

Отметим, что установка дополнительного третьего компрессионного кольца хоть позволяет снизить утечки, но при этом сила трения в ЦПГ сильно возрастает, поэтому такое решение является нецелесообразным.

Компрессионные кольца

Основная нагрузка приходится на первое компрессионное кольцо, расположенное ближе всего к днищу поршня. Его основная задача – обеспечение герметичности камеры сгорания. Именно на него приходится больше всего высокотемпературного воздействия и давления газов, и все это в условиях нехватки смазочного материала. Чтобы максимально снизить трение между стенкой и кольцом, у последнего рабочая поверхность делается закругленной. Также уменьшить износ верхнего кольца при функционировании в тяжелых условиях позволяет молибденовая или хромовая вставка, нанесенная напылением на поверхность, но само оно делается из эластичного высокопрочного чугуна, но иногда используется и сталь.

Видео: 2.0 Теория ДВС: Ошибка установки маслосъемного наборного поршневого кольца

Примечательно, что рабочие газы принимают участие в создании герметичности камеры сгорания. Для этого высота кольца несколько меньше высоты канавки. Через образуемый зазор газы проникают внутрь канавки и начинают давить на внутреннюю поверхность кольца, дополнительно прижимая его к стенке.

Некоторые производители занимаются выпуском так называемых «неразъемных» компрессионных колец. На деле же оно состоит из двух плоских колец, которые после посадки на поршень, замками разворачиваются на 180° относительно друг друга. По сути, такая конструкция позволяет осложнить лабиринтное уплотнение, тем самым снизив количество пропускаемых газов.

Второе компрессионное кольцо выполняет две задачи. Во-первых, оно является элементом лабиринтного уплотнения и предотвращает проникновение прорвавшихся через верхнее кольцо газов в подпоршневую полость. А во-вторых, оно принимает участие в регулировке количества смазки на стенках цилиндра. Этот элемент обладает специфической формой рабочей поверхности (конусную или Г-образную). Такая поверхность играет роль скребка, снимающего излишки смазки со стенок, и сбрасывает его к маслосъемному кольцу. Поэтому его еще еще называют скребковым.

Поскольку оно воспринимает значительно меньшие нагрузки, чем первое, то в его конструкции не используются высокопрочные напыления, оно изготовлено полностью из пластичного чугуна.

Маслосъемные кольца

В задачу маслосъемных колец входит регулировка толщины масляной пленки на стенках цилиндра, именно регулировки, а не полного удаления смазочного материала. Если масла будет недостаточно, то сила трения будет увеличена, что приведет к быстрому износу колец, а также возможному появлению задиров на стенках цилиндров. Большое же его количество при сгорании в камере сгорания будет оседать в виде нагара на всех поверхностях внутри ее.

Конструктивно этот элемент самый сложный и он единственный, которое имеет дренажные отверстия для отвода снятого масла. На автомобилях могут использоваться два их типа:

1. П-образные.
2. Составные.

Рабочими элементами П-образного кольца являются две кромки, которые соскабливают смазочный материал со стенок. Причем масло, снятое верхней кромкой проходит через отверстия дренажа и по каналам, проделанным в поршне, стекает вниз. Смазка же, соскобленная нижней кромкой уходит вниз по стенкам юбки поршня и цилиндра.

Видео: Поршни вставляем в блок цилиндров

Чтобы обеспечить необходимое прижатие к поверхности, используются специальные тангенциальные расширители:

• спиральные;
• пластинчатые;

Устанавливаются эти расширители в поршневую канавку под кольцо. Для спирального расширителя на внутренней поверхности кольца проделывается специальный паз.

Составные маслосъемные кольца отличаются разборной конструкцией, включающей в себя несколько элементов, а именно две плоских кольцевых пластины (изготовленные из стали и покрытые хромом), между которыми помещается два расширителя – тангенциальный и осевой. В некоторых случаях используется только один расширитель, обеспечивающий расширение в обоих направлениях.

Основные неисправности

Поскольку эти элементы ЦПГ находятся в постоянном контакте со стенкой цилиндра, то главной их неисправностью является износ рабочих поверхностей. Ресурс этих элементов во многом зависит от материала изготовления и условий эксплуатации, и он может варьироваться от 150 тыс. до 1 млн. км.

Но несоблюдение правил эксплуатации может значительно сократить их срок службы. Повлиять на ресурс могут:

1. Несвоевременная замена смазочного материала в силовой установке.
2. Использование низкокачественного топлива.
3. Частая эксплуатация авто в условиях пробок или кратковременные поездки.
4. Создание чрезмерно больших нагрузок на силовую установку.
5. Перегрев мотора.

Основными признаками сильного износа поршневых колец является сильное падение компрессии, вследствие чего падают мощностные и динамические показатели авто и увеличивается расход топлива, а также значительное повышение расхода смазочного материала.