Техническая информация

Для ознакомления Клиентов с терминами и маркировкой, касающимися поршневых колец и параметров, влияющих на их надлежащее функционирование, мы предоставляем информацию о типах колец, особенностях конструкции, типах спиральных пружин, оболочках и покрытиях, а также материалах, используемых при производстве поршневых колец торговой марки «MAR-MOT».

Кольца и их функции

Поршневые кольца представляют собой металлические уплотнения, предназначенные для предотвращения утечек и продувки газа между камерой сгорания и картером, а также для обеспечения передачи тепла от поршня к цилиндру. Кроме того, поршневые кольца предназначены для уменьшения избытка масла, необходимого для правильного функционирования системы «кольцо — поршень — цилиндр» перед входом в камеру сгорания, а также для создания однородного слоя масла на рабочей поверхности цилиндра (см. рис. 1.3).

Для достижения вышеуказанных целей поршневые кольца должны иметь правильный контакт с рабочей поверхностью цилиндра и боковой поверхностью канавки поршня. Радиальное взаимодействие в основном обеспечивает естественная сила упругости кольца. Давление газов в камере сгорания увеличивает давление как радиально (воздействуя на канавку поршня), так и осевым давлением, что улучшает герметизирующие свойства кольца. Осевой контакт с верхней и нижней поверхностями канавки поршня чередуется из-за воздействия газов, инерции и силы трения (см. рис. 2.3).

Рабочие характеристики поршневых колец, то есть эффективность уплотнения, являются результатом конструкции двигателя, поршня, цилиндра и их исполнения, используемого масла и топлива, а также, прежде всего, их технического качества и соответственно выбранных типов колец.

Основные параметры

Чтобы правильно и однозначно понять следующие определения, рекомендуется ознакомиться со следующими рисунками (см. рис. 17.1)

ПАРАМЕТРСИМВОЛЕДИНИЦА
высота кольца

a) параллелограммные кольца

– расстояние между боковыми поверхностями кольца, измеряемое в любой точке, перпендикулярной к опорной поверхности (см. рис. 1.1, рис. 2.1 и рис. 18.1)

b) трапециевидные кольца
— расстояние между боковыми поверхностями кольца, измеряемое на заданном расстоянии а6 от рабочей поверхности кольца (см. рис. 3.1)

 

h1

 

h3

 

 

mm 

 

mm 

 

радиальная ширина кольца

– расстояние между рабочей и внутренней поверхностью кольца (см. рис. 4.1 и рис. 19.1)

a1mm
общий зазор в замке

a) расстояние между концами кольца в свободном состоянии, составляющее половину значения радиальной ширины (см. рис. 5.1)

b) для колец с внутренней защитой свободный зазор измеряется в месте, указанном на рисунке буквой p (см. рис. 6.1)

m

p

mm

mm

зазор в закрытом состоянии (зазор замка)

— расстояние между концами кольца, закрытого в цилиндре с номинальным диаметром, подходящим для данного кольца, измеренное в самой узкой точке зазора (см. рис. 7.1)

s1mm 
касательная сила

– сила, необходимая для удержания в закрытом состоянии неразъемных (см. рис. 8.1) и разъемных колец (см. рис. 9.1)

FtN 
овализация

— разница между двумя перпендикулярными диаметрами d3 и d4, когда кольцо находится в закрытом состоянии. Может быть как положительной (d3 > d4), так и отрицательной (d3 < d4) (см. рис. 10.1)

Umm
герметичность

– способность кромки рабочей поверхности кольца, установленного в цилиндре с его номинальным диаметром, предотвращать пропускание света (см. рис. 11.1)
кольцо, незначительно или точечно пропускающее свет, считается герметичным

проценты
конусность рабочей поверхности кольца

– конусность – это преднамеренное отклонение от перпендикулярности рабочей поверхности кольца относительно поверхности основания (см. рис. 12.1)

градусы
бочкообразность рабочей поверхности кольца

– бочкообразность – это преднамеренное отклонение выпуклости рабочей поверхности кольца от линии, перпендикулярной относительно поверхности основания (см. рис. 13.1)

t2, t3mm 
толщина покрытия

– расстояние между наружной поверхностью покрытия и поверхностью материала, из которого изготовлено кольцо (см. рис. 14.1)

mm
угол трапеции

— угол, создаваемый двумя боковыми поверхностями трапециевидного кольца (см. рис. 15.1)

градусы
высота канавки кольца

– высота рабочей поверхности, соприкасающейся с поверхностью цилиндра в маслосъемных кольцах (см. рис. 16.1)

h4, h5mm

Указанные определения соответствуют стандарту ISO 6621/2 – Internal combustion engines – Piston rings – Part 2: Inspection measuring principles.

Типы колец

Поршневые кольца можно поделить на три группы с точки зрения функций, которые они исполняют. Ниже описаны эти группы, а также представлены часто выступающие
в них типы колец.

Компрессионные кольца

Кольца предназначены в основном для предотвращения продувания газа между боковой поверхностью поршня и рабочей поверхностью цилиндра. Они исполняют функцию герметизации камеры сгорания. Предполагается, что они составляют около 80% от общего количества уплотнений.

НАЗВАНИЕ ТИПАОБОЗНАЧЕНИЕ ISO*ОБОЗНАЧЕНИЕ PL**РИСУНОК
прямоугольное кольцо (обычное)RR
прямоугольное кольцо с фаской (минутное)MRS
трапециевидное кольцо 6°TT6
трапециевидное кольцо 15°KT15
трапециевидное одностороннее кольцо 7°HKT7J

Скребковые кольца

Кольца, не имеющие окошек, в основном предназначены для удаления излишков масла и нагара с рабочей поверхности цилиндра. Они также выполняют функцию второго уплотнительного кольца.

НАЗВАНИЕ ТИПАОБОЗНАЧЕНИЕ ISO*ОБОЗНАЧЕНИЕ PL**РИСУНОК
скребковое кольцоEZW
скребковое кольцо с фаскойEMZS
коническое скребковое кольцоNN
коническое скребковое кольцо с фаскойNMNS

Маслосъемные кольца

Кольца, имеющие окошка или эквивалентные отверстия, удаляющие излишки масла
с рабочей поверхности цилиндра и выпускающие его в картер через отверстия
в поршне. Они встречаются в виде цельных колец (без спиральной пружины), двухкомпонентных (со спиральной пружиной) и так называемых многосекционных колец, сложенных маслосъемных колец, используемых в бензиновых двигателях, среди которых в связи з их конструкцией (форма пружины) отличаются три типа — U / S / H — flex.

НАЗВАНИЕ ТИПАОБОЗНАЧЕНИЕ ISO*ОБОЗНАЧЕНИЕ PL**РИСУНОК
цилиндрическое маслосъемное кольцоSOW
маслосъемное кольцо с фаскамиDOD
маслосъемное кольцо с односторонним срезомGOJ
цилиндрическое маслосъемное кольцо с пружинойSSFOWE
цилиндрическое маслосъемное кольцо с фасками и пружинойDSFODE
маслосъемное кольцо с односторонним срезом и пружинойGSFOJE
хромированное маслосъемное кольцо с фасками и пружиной с профилированной поверхностью канавкиDSF-COE
хромированное маслосъемное кольцо с фасками и пружиной с непрофилированной поверхностью канавкиDSF-CNPOE
многосекционное маслосъемное кольцоESU / S / H — flex

* ISO 6621/4 – Internal combustion engines – Piston rings – Part 4: General specifications
** PN-90/S-36507 – Двигатели внутреннего сгорания – Чугунные поршневые кольца диаметром до 200 мм

Конструкционные особенности

Poprzez wprowadzenie modyfikacji przekroju pierścienia tłokowego polegających na dodatkowym kształtowaniu jego krawędzi można wpływać na zdolność przylegania powierzchni roboczej pierścienia do powierzchni roboczej cylindra. Zjawisko to określa się jako skręcenie pierścienia tłokowego. W zależności od położenia szczegółu konstrukcyjnego na krawędzi pierścienia skręcenie może być dodatnie (IF oraz IW), co spowoduje zwiększenie nacisku na powierzchnię roboczą cylindra dolnej krawędzi pierścienia, bądź ujemne (IFU oraz IWU), które to zapewni wzmocniony nacisk górnej krawędzi pierścienia na powierzchnię roboczą cylindra. Pierścienie tłokowe tego typu stosowane są w silnikach diesla oraz benzynowych, głównie jako pierścienie uszczelniające (ew. zgarniające).

НАЗВАНИЕОБОЗНАЧЕНИЕ ISO*РИСУНОК
скашивание внешних кромокKA
скашивание внутренних кромокKI
внутренняя верхняя фаскаIF
внутренняя нижняя фаскаIFU
внутренний верхний сдвигIW
внутренний нижний сдвигIWU

* ISO 6621/4 – Internal combustion engines – Piston rings – Part 4: General specifications

Типы замков колец

Замок поршневого кольца – это надрез по радиусу кольца. Надрез может иметь разную форму, используемую в зависимости от рабочих условий и функции, которую должно выполнять кольцо. В двухтактных двигателях применяется блокировка замков колец от предотвращения осевого поворота колец на поршне (например, замки B4 и B9). Кольца с косыми (B2), крючковыми (B3) и накладными (B8) замками используются
в гидравлических устройствах.

НАЗВАНИЕОБОЗНАЧЕНИЕРИСУНОК
прямой замокB1
косой замокB2
крючковой замокB3
замок с внутренней формой блокировкиB4
накладной замокB8
замок с блокировкой на фронтальной плоскостиB9

Типы спиральных пружин

Спиральные пружины являются неотъемлемой частью двухкомпонентных маслосъемных колец. Они используются для повышения давления рабочих поверхностей маслосъемного кольца (канавок – см. основные параметры поршневых колец) на рабочую поверхность цилиндра.
В кольцах торговой марки «MAR-MOT» обычно используются спиральные пружины типа CSE. Эту пружину характеризует переменный ход и полированная окружность, что обеспечивает равномерное распределение давления по всему контуру поршневого кольца, и благодаря увеличенной площади контакта между кольцом и пружиной облегчает взаимодействие этих элементов, предотвращая заклинивание пружины
в канавке маслосъемного кольца.
Ниже представлены типы спиральных пружин, которые используются в поршневых кольцах, их обозначение и технические рисунки.
Дополнительно были размещены фотографии, показывающие способ монтажа пружины типа CSE в канавке кольца (см. фот. 34.2).

НАЗВАНИЕОБОЗНАЧЕНИЕ ISO*РИСУНОК
нешлифованная пружина с постоянным шагомCSNrys. 31.2
шлифованная пружина с постоянным шагомCSGrys. 32.2
шлифованная пружина с переменным шагомCSErys. 33.2

* ISO 6626 — Internal combustion engines — Piston rings — Coil-spring-loaded oil control rings

Материалы

Поршневые кольца подвержены влиянию переменных механических условий, высокой температуры и высокого давления. Вышеуказанные факторы подвергают кольца деформации, потере упругости и преждевременному механическому износу, что,
в свою очередь, приводит к ухудшению эксплуатационных свойств механизма «кольцо — поршень — цилиндр».
Для обеспечения оптимальной и продолжительной работы поршневые кольца торговой марки «MAR-MOT» изготавливаются из следующих материалов.


Серый чугун

обозначение MAR-MOT:STD
обозначение ISO 6621-3:MC 13
использование:компрессионные кольца, маслосъемные, скребковые
химический состав [%]:
C:3,2~4,0
Si:2,3~3,1
Mn:0,5~1,0
P:0,25~0,60
S:≤0,15
Cr:≤0,4
Cu:≤0,5
механические качества
твердость:97~108 HRB
прочность на изгиб:≥392 MPa
коэффициент упругости:100±15 GPa
потеря упругости %:300°C x 3h, 12%

 

100:1
500:1 (trawiony HNO3)

Высокопрочный чугун

обозначение MAR-MOT:KV1
обозначение ISO 6621-3:MC 53
использование:компрессионные кольца, маслосъемные, скребковые кольца низкой высоты
химический состав [%]:
C:3,2~4,0
Si:2,3~3,2
Mn:≤0,6
P:≤0,1
S:≤0,06
Mo:≤0,3
Cu:≤0,5
Mg:≤0,1
механические качества
твердость:100~112 HRB
прочность на изгиб:≥1300 MPa
коэффициент упругости:≥150 GPa
потеря упругости %:300°C x 3h, 8%

 

100:1
500:1 (trawiony HNO3)

Сталь

обозначение MAR-MOT:St-A
обозначение ISO 6621-3:MC 63
использование:компрессионные кольца
химический состав [%]:
C:0,50~0,60
Si:1,20~1,60
Mn:0,50~0,80
P:max 0,025
S:max 0,025
Cr:0,50~0,80
механические качества
твердость:50~60 HRC
прочность на изгиб:1700~2200 MPa
коэффициент упругости:≥205 GPa

 

 

 

 

 

 

 

 

 


обозначение MAR-MOT:St-B
обозначение ISO 6621-3:MC 68
использование:компрессионные кольца
химический состав [%]:
C:0,60~0,75
Si:0,15~0,30
Mn:0,50~0,90
P:max 0,020
S:max 0,020
механические качества
твердость:45~55 HRC
прочность на изгиб:1400~2000 MPa
коэффициент упругости:≥205 GPa

 

 

 

 

 

 

 

 

 


обозначение MAR-MOT:St-C
обозначение ISO 6621-3:MC 67
использование:многосекционные маслосъемные кольца (пружины)
химический состав [%]:
C:~0,04
Si:~0,50
Mn:~1,00
Cr:~18,00
Ni:~9,00
механические качества
прочность на изгиб:1000~2000 MPa
коэффициент упругости:≥190 GPa

Покрытие

Поршневые кольца торговой марки «MAR-MOT» поставляются в зависимости от требований заказчика с использованием твердых покрытий и защитных оболочек. Они представлены и охарактеризованы ниже.

Твердое покрытие

Чтобы продлить срок службы как поршневых колец, так и рабочей поверхности цилиндра, используются твердые покрытия, к которым можно отнести хромовое
и молибденовое покрытия.

Хромовое покрытие (Cr)

Самым популярным и стойким к истиранию является хромовое покрытие. В основном используется на рабочих поверхностях уплотнительных колец, где температура
и давление самые высокие, а также на маслосъемных кольцах — из-за высокого удельного давления.

Молибденовое покрытие (Mo)

Молибденовое покрытие характеризуется чрезвычайно высокой стойкостью
к истиранию, дополнительно эффективно проводит тепло, что облегчает его передачу от поршня к цилиндру, а благодаря слегка пористой поверхности, поглощающей частицы масла, — предотвращает затирание поршневых колец в цилиндре.

Защитное покрытие

Для повышения эксплуатационных качеств и защиты поршневых колец от коррозии используются следующие защитные покрытия: фосфатное покрытие, оловянное покрытие и окисление.

Фосфатное покрытие (Р)

Фосфатное покрытие мягкое, оно обеспечивает более быстрое притирание поршневых колец в начальном периоде использования и защищает поверхность от коррозии.

Окисление (Ох)

Окисление используется в основном на боковых поверхностях многосекционных маслосъемных колец. Покрытие этого типа характеризуется низкой толщиной
и защищает поверхность от коррозии.

Оловянное покрытие (Sn)

Оловянное покрытие характеризуется очень низкой твердостью и облегчает работу кольца на поршне путем уменьшения силы трения.