Поршень в цилиндре: Задиры на поршне бензопилы, задиры на цилиндре бензокосы, задрало поршневую на бензопиле и на бензокосе причины

Содержание

Задиры на поршне бензопилы, задиры на цилиндре бензокосы, задрало поршневую на бензопиле и на бензокосе причины

В обзоре приведены примеры наиболее распространённых поломок и неисправностей основных деталей бензопил (цилиндров, поршней и т.д.), с фото повреждений и анализом причин. Материал подготовлен компанией Stihl (Штиль) для специалистов сервисных центров и любезно предоставлен нашей редакции. Теперь вы можете узнать, по каким признакам специалисты определяют, является ли ваш случай гарантийным, и почему их отзывы о причинах поломки зачастую столь категоричны. Всё просто – подавляющее большинство нарушений правил работы бензопилой и бензокосой (не добавил масло в смесь, не чистил воздушный фильтр, не проводил своевременное обслуживание, не менял свечу) приводят к поломкам с характерными внешними признаками.

Публикуем фото и обзор типичных неисправностей, причины их появления, способы устранения и отзывы.




Место: поршень кругом
Вид: царапины по всей рабочей поверхности
Причина: топливная смесь не в порядке
  • топливо без моторного масла.
  • слишком низкая доля масла в топливной смеси.
  • подвергшееся старению или качественно непригодное топливо.


Вид: проплавление
Место: днище поршня
Причина: неконтролируемая детонация вследствие применения
  • свечей зажигания с низким калильным числом
  • топлива с низким октановым числом (меньше 90 ROZ)
  • подвергшееся старению или качественно непригодное топливо.


Вид: царапины по всей рабочей поверхности
Место: поршень со стороны выпуска
Причина: образование слишком бедной топливной смеси в результате
  • прерывания подачи топлива
  • загрязнения или негерметичности жиклёров карбюратора
  • негерметичности кривошипно-шатунного механизма
  • Имеет следствием повышение частоты вращения и недостаточную смазку


Вид: царапины по всей рабочей поверхности
Место: поршень со стороны выпуска
Причина: тепловая перегрузка из-за недостаточного охлаждения вследствие:
  • недостаточной скорости вращения маховика
  • загрязнённости рёбер цилиндра
  • негерметичности кривошипно-шатунного механизма
  • Вызывает перегрев и, соответственно, задир вблизи шумоглушителя спереди справа


Вид: царапины и остатки масляного нагара на рабочей поверхности
Место: поршень со стороны выпуска
Причина: из-за применения непригодного моторного масла или настройки карбюратора на слишком богатую топливную смесь на днище поршня образовался сильный масляный нагар, который может сжигаться при повышении температуры в камере сгорания на следующих условиях:
  • настройка карбюратора на обеднённую смесь
  • обеднение смеси в результате негерметичности (подсасываемый воздух)
  • негерметичности кривошипно-шатунного механизма
  • Впереход на другой состав топливной смеси (например, неэтилированный бензин или синтетическое моторное масло)


Вид: глубокие царапины
Место: рабочая поверхность
Причина: посторонние частицы между поршнем и рабочей поверхностью цилиндра (в изображенном случае освободилось неквалифицированно установленное кольцо поршневого пальца)

ВАЖНО! Стопорное кольцо устанавливается в поршень только разрезом вверх или вниз!



Вид: износ рабочей поверхности
Место: поршень со стороны выпуска
Причина: частицы грязи и масляный нагар в выпускном канале попали между юбкой поршня и рабочей поверхностью цилиндра


Вид: нагарообразование
Место: зона поршневых колец
Причина: применение непригодного моторного масла; остатки нагарообразования прилипают между поршневыми кольцами и поршнем и ухудшают подвижность поршневых колец


Вид: отложения
Место: полость поршня
Причина: масло для смазки пильных цепей попадает через неплотности в картер и в камеру сгорания и отлагается на внутренней стороне поршневых колец и на других деталях приводного механизма


Вид: сломанная перемычка
Место: поршень – перемычка
Причина:
  • повышенные усилия на поршневое кольцо, которые передаются на перемычку поршня
  • неконтролируемая детонация вследствие применения топлива с октановым числом меньше 90 ROZ


Вид: прорезь в юбке поршня
Место: поршень со стороны впуска
Причина: проникновение крупных посторонних частиц
  • через впускной клапан
  • через детали кривошипно-шатунного механизма (дефектный подшипник, шайбы, сепаратор)


Вид: отложения масляного нагара
Место: выпускной клапан
Причина: применение непригодного моторного масла
Следствие: повреждение смазочной пленки ведёт к износу вследствие механического истирания


Вид: матовая рабочая поверхность
Место: поршень со стороны впуска
Причина: абразивная пыль вызывает повышенный износ юбки поршня и поршневых колец
Устранение: контролировать состояние воздушного фильтра


Вид: слишком сильное истирание материала
Место: поршень со стороны впуска
Причина: частицы пыли попадают через выпускной канал в приводной механизм вследствие:
  • дефектного воздушного фильтра
  • небрежного техобслуживания фильтра
  • непригодного воздушного фильтра


Вид: сломанное поршневое кольцо
Место: поршень со стороны впуска
Причина: поршневое кольцо вследствие износа ослаблено
Следствие: неполная осадка кольца в канавке поршня ведёт к поломке


Вид: поломка кольца
Место: поршневые кольца
Причина: неплотная посадка кольца в канавке поршня ведёт к поломке
Следствие: обломки поршневого кольца повреждают рабочую поверхность


Вид: износ
Место: поршневое кольцо
Причина: продолжительное время работы или большое скопление пыли ведут к истиранию материала поршневых колец
Следствие стыковой зазор поршневого кольца заметно увеличивается, вследствие этого сильное падение компрессии (тепловой зазор нового поршневого кольца составляет 0,2 … 0,4 мм)
Результат: поломка поршневого кольца


Вид: износ кромки канала
Место: впускной канал
Причина: поломка поршневого кольца ведёт к расширению канавки поршневого кольца и повреждению кромки канала


Вид: cравнение НОВОГО / СТАРОГО поршневого кольца
Место: поршневые кольца
Величина износа может измеряться по ширине поршневого кольца


Вид: царапины на рабочей поверхности
Место: поршень
Причина: небольшие частицы дефектных попали между стенкой цилиндра и юбкой поршня
  • коренных подшипников
  • подшипника шатунной шейки
  • подшипника поршневого пальца


Вид: вмятины под действием посторонних частиц
Место: днище поршня
Причина: крупные частицы подшипников или посторонних предметов попали через перепускные каналы в камеру сгорания


Вид: вмятины под действием посторонних тел
Место: днище поршня
Причина: освободившийся шарик коренного подшипника попал через перепускные каналы в камеру сгорания

Вид: ослабленный стопорный штифт для поршневого кольца
Место: поршень – жаровой пояс
Причина: стопорный штифт запрессован неправильно


Вид: сильное истирание материала
Место: рабочая поверхность цилиндра со стороны выпуска
Причина: продолжительное время работы или работа в пыльных условиях с повреждённым фильтром или без фильтра

Как продлить жизнь мотору: всего 5 условий — журнал За рулем

Современные атмосферники изнашиваются быстрее прежних, и тому есть немало причин. Но отсрочить безвременную кончину двигателя можно — всё в ваших руках!

Ускорение темпа жизни отразилось даже на двигателях внутреннего сгорания. Еще пару десятков лет назад цилиндры и поршни изнашивались довольно медленно. Стенки цилиндров постепенно лишались следов хона и становились зеркальными. Поршни тоже понемножку теряли слой металла на своих юбках. Поверхность алюминия становилась матовой. Зазор в цилиндре рос, но постепенно. Со временем в верхней части цилиндра образовывалась ступенька в зоне остановки верхнего компрессионного кольца.

А современные моторы всё чаще заканчивают жизнь по-другому: у них образуются задиры.

Материалы по теме

Что такое задир?

Задиром называют взаимное повреждение поверхностей трения при их работе без зазора. Нет зазора — значит, прекращается смазка. Дальнейшее движение в отсутствие смазки приводит к микросвариваниям выступающих элементов микронеровностей. Срыв этих частиц ведет к дальнейшему росту температуры. В случае с цилиндром это еще больше увеличивает диаметр поршня вследствие термического расширения — задир растет. Явление может продолжаться вплоть до полного заклинивания поршня. Итог — разрушение поршня, шатуна, блока цилиндров и, возможно, коленвала. Впору идти за другим мотором.

Задиры в цилиндре.

Задиры в цилиндре.

Задранный поршень.

Задранный поршень.

ГДЕ ОБРАЗУЕТСЯ ЗАДИР?

Материалы по теме

Чаще задирает ту стенку поршня, на которую действуют силы от наклоненного шатуна при рабочем ходе. Поэтому лучше себя чувствуют моторы, где с этой стороны расположен более холодный впуск, а не горячий выпуск. При поперечном расположении мотора и правом вращении коленвала больше нагружена задняя стенка, и, следовательно, выгодны моторы с выпуском на передней стороне мотора. Например, семейство моторов GM Z16XER или ниссановcкий QR25DE выглядят «правильнее», чем корейские моторы G4FC или G4KD.

А раньше такое было?

Было, конечно, - и в прошлом веке моторы иногда задирало. Но, как правило, лишь когда при ремонте допускали очень малый зазор по поршню, когда двигатель не обкатывали после ремонта, и когда давали большую нагрузку «на холодную».

Материалы по теме

А вам не кажется, что это — описание современного двигателя и нынешних рекомендаций по эксплуатации?

Сегодня обычно применяются очень малые по высоте поршни — для облегчения и снижения трения. Но невысокий поршень по определению будет иметь возможность сильно наклоняться в цилиндре. Пришлось конструкторам уменьшить монтажный зазор в цилиндре. А еще маленький легкий поршень хуже отдает тепло цилиндру, а потому подвержен быстрому перегреву. Не случайно раньше в алюминиевые поршни заливали стальные пластины — так называемые автотермики. Благодаря гораздо меньшему коэффициенту расширения стали поршни лучше сохраняли форму, удерживая зазоры в допуске.

При такте «рабочий ход» максимальная нагрузка ложится на заднюю стенку цилиндра. Это видно, если провести разложение сил от давления газов.

При такте «рабочий ход» максимальная нагрузка ложится на заднюю стенку цилиндра. Это видно, если провести разложение сил от давления газов.

ПЕРЕГРЕВ ПОЧТИ НЕ ВИДЕН

Современные указатели температуры зачастую настроены так, что показывают «всё ОК», даже когда температура двигателя составляет 105–110° C. Но ведь водитель не в курсе, что еще чуть-чуть — и начнется местное вскипание жидкости, теплоотвод упадет и — здравствуй, задир в цилиндре. Лучше всего установить дополнительное устройство для контроля за температурой и узнать характер своей машины — какому показанию стрелки какая реальная температура соответствует.

Когда прихватит?

В нынешних моторах прихват возможен:

  • при перегреве двигателя, когда поршень расширился больше расчетного;
  • при большой нагрузке на холодном моторе, когда поршень нагрелся и расширился, а цилиндр не успел;
  • при плохой смазке пары ­поршень-цилиндр.

Материалы по теме

Способствует раннему образованию задиров и экономия производителей на установке форсунок, подающих масло на днище поршня. Ведь струйка масла может отводить от поршня 30–50% тепла, снижая его температуру примерно на 20° С! Это отодвигает порог детонации и уменьшает вероятность появления задиров.

Вдобавок задиры могут возникать при неумеренном использовании пусковых жидкостей, когда смазка со стенок цилиндров смывается, а затем следует резкий запуск, и выход мотора на высокие обороты.

Задиры возможны и при запуске очень долго стоявших двигателей с исчезнувшей пленкой смазки и даже с коррозией цилиндров и поршневых колец.

Посторонним вход воспрещен

Картина, похожая на задиры, появляется на стенках и юбках поршней при попадании в цилиндры посторонних частиц. Фактически цилиндр и поршень трут друг друга — в присутствии «помощников».

Песок

Основных путей попадания песка два: свечные отверстия и впускной тракт двигателя, начиная с воздушного фильтра. Если при замене свечей колодец был недостаточно очищен, то вся дрянь окажется в цилиндре. Ведь свечи почти всегда смотрят или вверх, или под углом, но всё равно вверх.

Материалы по теме

Впускной тракт может подсасывать пыль и песок как до дроссельной заслонки, так и после (в виду сильного разрежения для подсоса достаточно даже мизерных отверстий). Причина — усохшие резиновые прокладки, соскочившие трубочки различных механизмов, управляемых вакуумом.

Не забывайте, что даже вакуумный усилитель тормозов потихоньку подает во впускной трубопровод двигателя воздух, а чистый ли он? Даже самый лучший фильтрующий элемент всё равно пропускает вместе с воздухом какой-то процент пыли.

Самое страшное — когда владелец в спешке или по незнанию сам отправляет приличную порцию пыли на впуск при замене фильтра. А неправильно установленный элемент постоянно подает пыльный воздух в мотор.

Также часто встречается небрежный монтаж патрубка от воздушного фильтра до корпуса дроссельной заслонки. Не затянуты хомуты — и песочек тут как тут.

Такие повреждения цилиндра, поршня и колец не надо путать с задиром. Налицо абразивный износ крупными частицами песка.

Такие повреждения цилиндра, поршня и колец не надо путать с задиром. Налицо абразивный износ крупными частицами песка.

ВРЕДОНОСНЫЙ ПЕСОК

Частицы керамики, как и песок из системы впуска, вызывают не только задиры цилиндров. Они приканчивают весь двигатель, так как фильтр отлавливает не все твердые частицы, и они поступают с маслом к коренным и шатунным шейкам, а также к шейкам и постелям распредвалов.

Частицы керамики

Частицы керамики от разрушающегося каталитического нейтрализатора могут попадать в двигатель, если он действительно керамический (бывают и на металлической основе) и если применена схема с катколлектором.

Материалы по теме

В этом случае блок нейтрализатора находится в выпускном коллекторе на расстоянии около 200–300 мм от выпускных клапанов. Когда керамика начинает разрушаться, а это происходит при пробеге 50–150 тысяч км в зависимости от производителя нейтрализатора и качества топлива, растет вероятность попадания частиц через открытые выпускные клапаны в цилиндры двигателя. Это происходит чаще всего на моторах с фазовращателями на обоих распределительных валах и системами рециркуляции отработавших газов.

А вот на двигателях с турбонаддувом такое явление невозможно в принципе: «стражником» в выхлопе служит турбонагнетатель.

Как продлить жизнь современному мотору

Материалы по теме

  • Следить за температурным режимом, не допускать перегрева, вовремя мыть радиаторы;
  • После холодного пуска немного прогревать двигатель, а дальше двигаться, не давая больших нагрузок вплоть до полного прогрева;
  • Следить за исправностью каталитического нейтрализатора (проверять состояние электронной диагностикой и визуально), своевременно заменять керамический блок ремонтным;
  • Применять качественное топливо и — самое главное — высококачественное неподдельное масло;
  • Применять качественные воздушные фильтры, своевременно и правильно менять их.
Как продлить жизнь мотору: всего 5 условий

Современные атмосферники изнашиваются быстрее прежних, и тому есть немало причин. Но отсрочить безвременную кончину двигателя можно — всё в ваших руках!

Как продлить жизнь мотору: всего 5 условий

Устройство измерения положения поршня в цилиндре, узел, содержащий цилиндр, поршень и такое устройство, и авиационный двигатель, содержащий такой узел

Настоящее изобретение относится к датчикам положения, предназначенным для измерения положения поршня в цилиндре, в частности к датчикам, используемым на авиационных двигателях.

Датчик положения, такой как активный (индуктивный) датчик линейного перемещения, более известный специалистам под английской аббревиатурой LVDT («Linear Variable Differential Transformer»), позволяет определять продольное положение поршня в цилиндре.

Датчик 100 (фиг.1) типа LVDT содержит подвижный ферромагнитный сердечник 120, закрепленный на штоке 121 с осью 100А, и неподвижный трансформатор 110, образованный тремя цилиндрическими катушками, коаксиальными с осью 100А штока 121 и образующими первичную обмотку 111 и две вторичные обмотки 112, 113. Во время работы шток 121 поступательно перемещается вдоль своей оси 100А. За счет магнитной индукции сердечник 120 создает в обмотках 111, 112, 113 напряжение между обмотками, которое пропорционально положению ферромагнитного сердечника 120 в трансформаторе 110. На основании этого напряжения определяют положение штока 21 в датчике.

Известно использование датчика типа LVDT в силовом приводе 200 (фиг.2). Силовой привод 200 содержит цилиндр 201, расположенный по оси 200А, в котором находится поршень 202, выполненный с возможностью поступательного движения вдоль оси 200А. На своем заднем конце поршень 202 содержит головку 202А поршня, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру цилиндра 201, в котором она перемещается.

В дальнейшем тексте описания понятия «передний» и «задний» определяются по отношению к поршню 202. На его переднем конце на поршень действует усилие, и его задняя часть перемещается в цилиндре 201. Иначе говоря, передняя часть находится со стороны цилиндра 201, через которую выходит поршень 202.

Трансформатор 210 датчика типа LVDT закреплен на заднем конце цилиндра 201, при этом ось трансформатора 210 совпадает с осью 200А цилиндра 201. Ферромагнитный сердечник 220 датчика установлен на штоке 221, неподвижно соединенном с поршнем 202 и расположенном вдоль оси 200А.

Поскольку сердечник 220 неподвижно соединен с поршнем 202, а трансформатор 210 неподвижно соединен с цилиндром 201, положение поршня 202 можно определить измерением положения сердечника 220 в трансформаторе 210.

В авиации нормы безопасности предполагают повышенный уровень надежности для контрольно-измерительных приборов. Так, для измерения положения поршня в цилиндре силового привода необходимо предусмотреть два датчика LVDT в силовом приводе, чтобы в случае неисправности одного из датчиков измерение обеспечивалось другим датчиком.

Из патента FR 2594515 известно устройство измерения положения поршня в цилиндре силового привода, содержащее два датчика положения типа LVDT.

На фиг.3 в разрезе схематично показано устройство, установленное в силовом приводе 300, содержащем поршень 302, перемещающийся в цилиндре 301, с осью 300А. Опорная площадка 303 закреплена в поперечном направлении в поршне 302, который выполнен полым. Сердечники 320, 340 датчиков установлены на двух штоках 321, 341, закрепленных передними концами на задней стороне площадки 303. Штоки 321, 341 расположены параллельно оси 300А, сердечники 320, 340 расположены соответственно и концентрично относительно трансформаторов 310, 330, при этом трансформаторы 310, 330 закреплены на заднем конце цилиндра 301.

Поршень 302 приводится в поступательное движение вдоль оси 300А. Кроме того, он должен свободно вращаться вокруг этой оси 300А. Для этого в устройстве согласно патенту FR 2594515 между площадкой 303 и поршнем 302 установлен круглый опорный подшипник 350, позволяющий поршню 302 вращаться вокруг оси 300А, не передавая вращательное движение площадке 303 и сердечникам 320, 340. Сердечники 320, 340 остаются неподвижно соединенными в поступательном движении с поршнем 302 и находятся на одной линии с соответствующим трансформатором 310, 330. Таким образом, датчики могут измерять положение поршня 302 в цилиндре 301.

Во время работы, как правило, на поршень действуют поперечные усилия, которые заставляют его прогибаться и могут прогибать штоки 321, 341, смещая их относительно оси 300А цилиндра 301. В этом случае сердечники 320, 340 теряют свою центровку относительно соответствующего трансформатора 310, 330 и могут повредиться, что приводит к сокращению срока службы датчиков, а также к снижению точности измерений.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства измерения положения поршня в цилиндре, которое содержит два датчика типа LVDT для обеспечения надежности устройства, и которое позволяет поршню свободно вращаться вокруг своей оси и не может быть повреждено от возможного прогиба поршня.

Объектом настоящего изобретения является устройство измерения положения поршня в цилиндре, расположенном вдоль оси, при этом устройство содержит, по меньшей мере, два датчика положения, соответственно содержащие:

первый элемент датчика, неподвижно соединенный с опорной площадкой, соединенной с поршнем,

второй элемент датчика, неподвижно соединенный с цилиндром,

при этом первый и второй элементы каждого датчика выполнены с возможностью поступательного перемещения относительно друг друга вдоль оси, параллельной оси цилиндра, при этом устройство характеризуется тем, что первые элементы датчика неподвижно соединены с одной и той же крепежной площадкой, которая соединена с поршнем при помощи шарового соединения.

Под шаровым соединением следует понимать соединение между двумя элементами, которое имеет три степени свободы при вращении и ни одной степени свободы при поступательном движении.

Благодаря устройству в соответствии с настоящим изобретением, датчик положения можно располагать в цилиндре таким образом, что на него не передаются поперечные усилия, действующие на поршень, в то время как поршень остается свободным при вращении вокруг оси цилиндра. Измерение положения поршня в цилиндре является, таким образом, точным, и при этом устраняется вероятность повреждения датчика.

Изобретение решает частную проблему, касающуюся устройств с двумя датчиками положения, однако его можно применять и для устройств с числом датчиков более двух.

Кроме того, устранение опорных подшипников, присутствующих в устройстве согласно патенту FR 2594515, облегчает техническое обслуживание устройства, поскольку шаровая опора менее подвержена заклиниванию.

Изобретение применяется, в частности, для силовых приводов, однако оно в целом может применяться для любого устройства, содержащего цилиндр, в котором поршень перемещается поступательно. Таким образом, изобретение можно применять, в частности, для дозирующих устройств, содержащих поршень с двумя головками, перемещающийся в цилиндре, предназначенных для регулирования расхода текучей среды. Такое дозирующее устройство более подробно будет описано ниже.

Предпочтительно датчик положения является датчиком типа LVDT. В этом случае предпочтительно первый элемент содержит шток, на котором установлен ферромагнитный сердечник, а второй элемент датчика содержит трансформатор.

Предпочтительно шаровое соединение содержит шар, удерживаемый во фланце шара. Шар может быть либо неподвижно соединен с поршнем, либо неподвижно соединен с первым элементом датчика.

Согласно другому варианту выполнения, фланец шара установлен с посадкой внатяг в деталь, неподвижно соединенную с первым элементом датчика.

Объектом настоящего изобретения являются также узел, содержащий цилиндр, поршень и описанное выше устройство измерения, а также авиационный двигатель, содержащий такой узел.

Объектом изобретения является также силовой привод или дозирующее устройство.

Настоящее изобретение будет более очевидно из нижеследующего описания предпочтительных вариантов выполнения устройства со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает схематично общий вид и в частичном разрезе известного датчика положения типа LVDT;

фиг.2 — функциональную схему устройства измерения из предшествующего уровня техники;

фиг.3 — функциональную схему другого устройства измерения из предшествующего уровня техники;

фиг.4 — функциональную схему варианта выполнения устройства измерения, согласно изобретению;

фиг.5 — разрез силового привода с устройством измерения, согласно изобретению;

фиг.6 — разрез силового цилиндра с устройством измерения, согласно другому варианту выполнения изобретения.

Силовой привод содержит цилиндр 1 (фиг.4), расположенный вдоль оси Х, в котором установлен поршень 2, содержащий головку 2А поршня, наружный диаметр которой соответствует внутреннему диаметру цилиндра 1. Силовой привод содержит устройство измерения положения поршня 2 относительно цилиндра 1, содержащее два датчика 3, 4 положения типа LVDT.

Каждый датчик 3, 4 содержит ферромагнитный сердечник 20, 40, взаимодействующий с трансформатором 10, 30, что было описано выше. Трансформаторы 10, 30 расположены в продольном направлении вдоль оси Х в цилиндре 1 и закреплены на его заднем конце. Вокруг трансформаторов 10, 30 выполнена защитная рубашка 60, расположенная в продольном направлении в цилиндре 1, при этом задний конец рубашки 60 неподвижно закреплен на заднем конце цилиндра 1. Рубашка 60 расположена концентрично внутри поршня 2, который на своем заднем конце содержит отверстие 6 для прохождения рубашки 60.

Каждый сердечник 20, 40 датчиков 3, 4 установлен на штоке 21, 41, параллельном оси Х и находящемся на одной линии с соответствующим трансформатором 10, 30, внутри которого он расположен коаксиально. Передние концы штоков 21, 41 неподвижно закреплены на задней стороне опорной площадки 31, расположенной в поперечном направлении в поршне 2. Площадка 31 в основном имеет форму диска.

Поршень 2 (фиг.5) является полым, то есть выполнен в виде втулки, расположенной в продольном направлении в цилиндре 1. Площадка 31, на которой установлены сердечники 20, 40, соединена с поршнем 2 при помощи соединительного средства, в данном случае шарового соединения, при этом соединение выполнено внутри втулки, образованной поршнем 2. За счет наличия шарового соединения 50 площадка 31 может свободно поворачиваться с тремя степенями свободы относительно поршня 2, но она остается неподвижно соединенной с ним при поступательном перемещении вдоль оси Х.

В данном случае шаровое соединение 50 содержит шар 51, установленный во фланце 52 шара, выполненном в виде сферического кожуха. Такой фланец 52 шара известен также специалистам под названием «обоймы». Его функцией является удержание шара 51, который остается неподвижным при поступательном движении, но может свободно поворачиваться. Шар 51 неподвижно соединен с поршнем 2, а фланец 52 неподвижно соединен с площадкой 31.

В данном случае шар 51 содержит палец 511, расположенный с передней стороны и неподвижно соединенный с поршнем 2. Предпочтительно фланец 52 шара установлен с посадкой внатяг в цилиндрический участок 37, выполненный в продольном направлении с задней стороны, начиная от передней стороны площадки 31, при этом свободные концы цилиндрического участка 37 загнуты на фланец 52 шара для его прочного удержания.

Работа устройства и его применение осуществляется следующим образом.

Во время работы силового привода передний конец поршня 2 поступательно перемещается вдоль оси Х относительно цилиндра 1. Шар 51, неподвижно соединенный с поршнем 2, перемещается поступательно; он увлекает за собой неподвижно соединенный с ним фланец 52 шара и, следовательно, площадку 31 и установленные на ней сердечники 20, 40. Таким образом, сердечники 20, 40 перемещаются поступательно вдоль оси Х внутри соответствующего трансформатора 10, 30, при этом трансформаторы 10, 30 неподвижно соединены с цилиндром 1. Положение поршня 2 в цилиндре 1 определяют при помощи измерения, осуществляемого датчиками 3, 4 положения сердечников 30, 40 в соответствующем трансформаторе 10, 30.

Кроме того, поршень 2 может свободно вращаться вокруг своей оси Х. При вращении поршень 2 увлекает шар 51, который свободно поворачивается в фланце 52 шара. На сердечники 20, 40 не передается никакое движение, и они остаются на одной линии в соответствующем трансформаторе 10, 30. Таким образом, шаровое соединение 50 позволяет избежать смещения датчиков 3, 4 во время вращения поршня 2 вокруг его оси Х.

Кроме того, во время работы на переднюю часть поршня 2 могут действовать поперечные усилия, приводящие к прогибу поршня 2. Прогиб компенсируется шаром 51, который начинает поворачиваться во фланце 52 шара. На сердечники 20, 40 не передается никакое движение, и они остаются на одной линии в соответствующем трансформаторе 10, 30. Таким образом, шаровое соединение 50 позволяет защитить датчики 3, 4, когда на передний конец поршня 2 действуют поперечные силы.

Во время работы силового привода поршень может подвергаться действию сил, порождающих поступательное перемещение, вращение вокруг оси или прогиб поршня 2. Благодаря наличию шарового соединения 50, на сердечники 20, 40 передается только поступательное перемещение вдоль оси Х цилиндра 1.

Шаровое соединение 50 мало подвержено заклиниванию, так как вероятность попадания пыли внутрь фланца 52 шара является очень низкой.

В другом варианте выполнения шар 51′ (фиг.6) неподвижно соединен с площадкой 31, и фланец 52′ шара неподвижно соединен с поршнем 2. Шар 51′ содержит отверстие с осью Х, через которое проходит винт 531, задний конец которого завинчивают в площадку 31, на которой установлены сердечники 20, 40 датчиков 3, 4. Винт 531 затягивают на его переднем конце гайкой 532, позволяющей повысить надежность крепления шара 51′ на площадке 31.

Фланец 52′ шара крепят на поршне 2 и стопорят между гайкой 53, неподвижно соединенной с поршнем 2, и колодкой 54, при этом колодку 54 устанавливают на задней части фланца 52′ шара.

Изобретение было описано в связи с применением в силовом приводе, однако оно может применяться для любых типов устройств, содержащих поршень, свободно перемещающийся поступательно в цилиндре, таких как дозировочное устройство или авиационный двигатель, содержащий узел, состоящий из цилиндра, поршня и устройства измерения в соответствии с настоящим изобретением.

В дозировочном устройстве поршень перемещается поступательно в цилиндре дозировочного устройства. В цилиндре выполнены два радиальных отверстия, ограничивающих соответственно вход и выход текучей среды.

Поршень содержит две запорные головки, наружный диаметр которых соответствует внутреннему диаметру цилиндра, которые являются коаксиальными и соединены валом, перемещающимся поступательно вдоль оси цилиндра. В закрытом положении дозировочного устройства головки полностью перекрывают отверстия, препятствуя любому перемещению текучей среды. В открытом положении поршень перемещается поступательно в цилиндре дозировочного устройства, обеспечивая частичное или полное открывание отверстий и циркуляцию текучей среды от входа к выходу. Таким образом, поступательное перемещение поршня позволяет «регулировать» или «дозировать» поток текучей среды.

Для определения положения поршня, аналогично предыдущему варианту выполнения, опорная площадка расположена в поперечном направлении в поршне, при этом на площадке установлены два штока, на которых соответственно установлены сердечники датчиков положения типа LVDT. На заднем конце поршня выполнено отверстие для прохождения трансформаторов. Опорная площадка соединена с поршнем при помощи шарового соединения, при этом шар шарового соединения закреплен, например, на поршне, а фланец шара закреплен на опорной площадке.

Разумеется, что изобретение может также применяться для бесконтактных датчиков, например таких, как емкостный бесконтактный датчик Пьерро, индуктивный бесконтактный датчик, датчик на основе эффекта Холла или инфракрасный бесконтактный датчик положения.







Поршень снегохода — анализ причин поломки цилиндро-поршневой группы

Анализ поломок поршня двухтактного двигателя

Это пособие нацелено на облегчение диагностики состояния двигателя и условий его работы, приведших к выходу из строя компонентов цилиндро-поршевой группы, а также анализа причин, лежащих в основе этих поломок.

Техника, с которой мы работаем, зачастую эксплуатируется в недопустимых условиях, способствующих поломкам такого типа. Глубокое понимание взаимосвязи различных факторов, влияющих на работу двигателя, позволит сотрудникам сер­виса грамотно консультировать владельцев техники по во­просам увеличения срока службы двигателя, а также давать грамотные рекомендации по предотвращению поломок.

Анализ неисправности поршня — дело весьма сложное и много­гранное, поскольку множество различных причин могут ле­жать в основе одного и того же результата. Выход из строя поршня, поршневых колец или цилиндра по какой-либо един­ственной причине — довольно редкий случай. Такие поломки, как правило, возникают в результате комбинации усили­вающих друг друга причин, проявляющихся в тех или иных ус­ловиях работы двигателя.

Для получения более специфической информации, связанной с ремонтом цилиндро-поршневой группы двигателя, необходимо обратиться к соответствующим разделам Руководства по ремонту (Shop Manual), относящемуся к конкретному двигателю.

Конструкция поршня и его функциональное предназначение

МАТЕРИАЛ

Поршень снегохода изготавливается из сплавов алюминия с добавлением магния, меди, никеля для повышения его прочности и термоустойчивости. Кроме того, в состав сплава добавляется значительное количество кремния (от 10 до 25%), содержание которого в материале поршня необходимо для увеличения текучести сплава в процессе отливки и снижения ко­эффициента термического расширения готового поршня.

КОНСТРУКЦИЯ

Использование алюминия в материале поршня снижает движущиеся возвратно-поступательно массы, что позволяет добиваться больших скоростей вращения коленчатых валов современных высокофорсированных двигателей большой удельной мощности.

Использование алюминия (с быстрым термическим расширением) в поршне, работающем внутри стальной (с более медленным термическим расширением) гильзе цилиндра снегохода, дикту­ет слегка бочкообразную форму юбки поршня и овальное сечение поршня (если смотреть на поршень сверху со стороны купола). Такие формы позволяют добиться минимальных зазоров между поршнем и рабочей поверхностью цилиндра при достижении двигателем рабочих температур.

Высокая теплопроводность алюминия помогает куполу поршня выдерживать высокие температуры сгорания смеси, передавая это тепло на стенки цилиндра через юбку и поршневые кольца, сохраняя при этом свою температуру ниже предельно допустимой.

ФУНКЦИИ ПОРШНЯ

  • служит основанием для колец, уплотняющих зазор и регулирующих масляную пленку на стенках цилиндра;
  • передает через шатун энергию сгорающей в камере смеси на коленчатый вал;
  • передает тепло к стенкам цилиндра через юбку и через кольца;
  • особая форма купола обеспечивает правильное смешивание топлива с воздухом

Процедура анализа неисправностей

  1. Произведите тщательный внешний осмотр техники на предмет правильности со­единений, отсутствия протечек, состояния компонентов системы охлаждения, це­лостности меток на соединениях и т. п.
  2. Проведите комплексную опрессовку двигателя, выявляя возможные неплотности, утечки и повреждения (в том числе и герметичность внутренних объемов).
  3. Начните разборку двигателя, руководствуясь процедурой, предписанной соответст­вующим Shop Manual.
  4. Внимательно осматривайте состояние и положение всех компонентов.
  5. Снимите поршень снегохода, обследуя состояние подшипников, втулок, колец, шатуна и др. Также проверьте внутреннее и внешнее состояние цилиндра.
  6. Очистите детали по установленной процедуре, используя предписанные для этого чистящие средства.
  7. Помечайте все детали для сохранения их порядка установки в двигателе и для об­легчения их идентификации или замены.
  8. Более внимательно исследуйте детали на предмет состояния метала, особых отме­тин, царапин, характерных следов и изменения цвета.
  9. Учтите, что при выходе из строя одного из поршней поршень другого цилиндра вполне вероятно может находиться на более ранней стадии развития такой же не­исправности. Поэтому необходимо выявить возможные начальные признаки про­явления неисправности компонентов другого цилиндра.
  10. Используйте все полученную в результате обследования информацию, подробно­сти и особенности предыдущих ремонтов и обслуживания этого двигателя, все све­дения, полученные от владельца техники, а также информацию, содержащуюся в данном пособии, для выявления процесса развития неисправности и источника происхождения этой неисправности.

НЕ УНИЧТОЖАЙТЕ ВНЕШНИЕ ПРИЗНАКИ, ВИЗУАЛЬНЫЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА И ДРУГИЕ ДАННЫЕ!

ВНИМАТЕЛЬНО ИЗУЧАЙТЕ И ФИКСИРУЙТЕ ВСЕ ОБНАРУЖИВАЕМЫЕ НЮАНСЫ ПО МЕРЕ РАЗБОРКИ ДВИГАТЕЛЯ

Видимые отложения на куполе поршня возникают в процессе эксплуатации двигателя. Они обусловлены зольностью моторного масла и примесями, содержащимися в топливе. Поскольку толщина слоя отложений увеличивается в процессе работы двигателя, цвет этих отложений становится ярче, т.к. из-за низкой теплопроводности отложений их по­верхностные температуры растут.

В зависимости от используемых топлива и масла цвет нормальных отложений может иметь оттенки от светло-бежевых до темно-коричневых и почти черных цветов.

Черные отложения на куполе поршня являются скоплением частиц несгоревшего углеро­да, что говорит о работе двигателя на излишне обогащенной смеси или/и на недостаточ­ных рабочих температурах из-за невысокой нагрузки.

Коричневый или черный лаковый налет на боковинах поршня под кольцами является спекшимся под воздействием горящих газов моторным маслом. Причина этого — исполь­зование неподходящего масла, либо неплотное прилегание колец к стенкам цилиндра.

Легкие царапины на юбке поршня, наиболее вероятно, являются следами от попадания в двигатель посторонних частиц. Это не является проблемой для двигателя и требует замены поршня.

Всегда проверяйте зазор между поршнем и стенками цилиндра, чтобы удостовериться в том, что лимит износа не превышен.

Имеющиеся отложения должны быть удалены с купола поршня и с внутренней поверхно­сти головки цилиндра с помощью деревянного или пластикового скребка. Чрезмерное скопление отложений увеличивает степень сжатия и значительно снижает эффективность отвода тепла.

Поршень снегохода имеет желтые пятна на куполе и задиры на юбке, но не имеет следов плавления алюминия.

Если на куполе поршня обнаружены желтые или желто-оранжевые отложения, то это сви­детельствует о том, что двигатель работал с ненормальными условиями сгорания, называе­мыми детонацией. В данном случае сгорание начиналось нормально от искры свечи зажи­гания, но поскольку фронт пламени распространялся в камере сгорания быстрее, чем нор­мальное равномерное распространение, часть несгоревшего заряда рабочей смеси воспла­менялась самопроизвольно. Это приводило к чрезмерно высоким температурам и возник­новению ударных волн, издающих характерный детонационный звук. В результате про­цесс сгорания завершался уже тогда, когда угол поворота коленчатого вала не превышал значения в 30° (вместо нормального угла поворота в 50°).

Оксид кальция (один из элементов 2-тактного моторного масла) в условиях нормального сгорания смеси имеет цвет близкий к белому. При приближении температуры в камере сгорания к значениям близким к температуре плавления поршня оксид кальция меняет свой цвет с белого на желто-оранжевый, являясь, по сути дела, абсолютным индикатором того, что температура в камере сгорания была превышена. Чрезмерное тепло приводило к быстрому расширению поршня и последующему разрыванию масляной пленки между поршнем и стенками цилиндра.

Возможные причины:

  • Слишком низкое октановое число (ОЧ) используемого бензина или в бензине ис­пользовано слишком много присадок этанола, метанола или эфира.
  • Топливная система снегохода настроена на слишком бедную смесь
  • Засорен или пережат топливопровод
  • Чрезмерно засорен топливный фильтр снегохода
  • Нарушена вентиляция топливного бака
  • Неисправность топливного насоса
  • Неисправность карбюратора (или засорение жиклера), либо неисправность систе­мы впрыска топлива (для впрысковых двигателей)
  • Негерметичность картера
  • Тепловой индекс свечи зажигания слишком «горячий»
  • Угол опережения зажигания (УОЗ) слишком «ранний» (возможна неисправность усилительного блока «C. D. Amplifier» системы зажигания)
  • Степень сжатия слишком высокая (чрезмерные отложения или модификация ка­меры сгорания)
  • Помехи выходу отработавших газов в системе выпуска
  • Перегретая или слабо вкрученная свеча зажигания

Поршень имеет расплавлен­ные участки на куполе и зади­ры на юбке.

Детонация ведет к экстремально высокому росту температуры в камере сгорания. Та­кой резкий рост температуры раскаляет от­ложения в камере сгорания и электрод све­чи так, что от них воспламеняется заряд рабочей смеси до возникновения искры зажигания. Такая ситуация называется не­контролируемым калильным зажиганием или доискровым зажиганием. С возникно­вением такого зажигания температура на­чинает расти еще быстрее, достигая значе­ний, при которых начинается процесс плавления материала поршня. Купол поршня начинает плавиться непосредст­венно под свечой или на участках, аккуму­лирующих тепло (например, в районе ус­тановочного штифта поршневого кольца). Процесс сопровождается разрушением масля­ной пленки, что приводит к глубоким задирам и заклиниванию поршня. Детонация всегда предшествует калильному зажиганию и проявляется в свойственных для детонации по­вреждениях.

Рисунок 4. На куполе поршня вид­ны отпечатки небольших цилиндри­ческих предметов.

Возможная причина:

Иглы верхнего шатунного подшипника, за­стрявшие в выжимной области между поршнем и головкой цилиндра, повредили купол порш­ня, кольца и кольцевые канавки.

Рисунок 4а. На куполе поршня отпе­чатались вмятины округлой формы.

Возможная причина:

Попавшие в двигатель снегохода посторонние предметы (в данном случае заклепочные головки) отпечата­лись в районе выжимной области перед тем, как вылететь через выпускное окно.

Рисунок 4b. На юбке поршня у отверстия поршневого пальца видна глубокая борозда.

Возможная причина:

Стопорное кольцо поршневого пальца выскочило из посадочного места, оставило след на поршне и вылетело в выпускное окно.

Запомните: Стопорное кольцо поршня теряет свою фиксирующую упругость после снятия. Поэтому все­гда используйте при сборке новые стопорные кольца. Стопорное кольцо может быть повреждено при установке. Убедитесь, что стопорное кольцо не проворачивается после установки. Если установленное стопорное кольцо можно провернуть, то его следует заменить на новое.

Рисунок 5. Задиры на боковине поршня под кольцами со стороны впуска.

Возможные причины:

  • Попавший через впуск снег (вода) смыл масля­ную пленку
  • Если задиры имеются и со стороны впуска, и со стороны выпуска, а на куполе нет следов ненор­мального сгорания, то причина задиров — в не­хватке или отсутствии масла. Также проверьте правильность зазора между поршнем и цилин­дром.
  • Если задиры имеются и со стороны впуска, и со стороны выпуска, а на куполе нет следов ненор­мального сгорания, но поршень имеет очень темный цвет, то причиной является об­щий перегрев двигателя. Проверьте исправность системы охлаждения.

Рисунок 5а. По всем сторонам юбки имеются темные отложе­ния.

Возможные причины:

  • Использование несоответствующего масла (трансмиссионного, автомобильного и т.п.)
  • Использование ненужных присадок в топливо («Octane Booster», «High Performance Additives», «Upper Cylinder Lubricant» и пр.).

Рисунок 5b. Поршень имеет задиры на выпускной стороне юбки, но не имеет соответствующих задиров со стороны впуска.

Возможная причина:

Масляная пленка была разрушена под термическим воздействием на выпуске из-за ис­пользования масла ненадлежащего качества.

Рис. 6

Внутренняя поверхность цилиндра имеет зоны задиров, ограниченные ходом поршневых колец. Вне задиров, имею­щих синий оттенок, поверхность цилин­дра имеет нормальное состояние. На кольцах видны соответствующие темные задиры.

Возможные причины:

  • Нарушение режима обкатки
  • Плохое качество масла
  • Нехватка масла в бензине (в варианте смазки смешиванием масла с бензи­ном)

Недостаточный впрыск масла инжекционной системой (в варианте смазки раздельного типа)

Рис. 7

Усталостное разрушение может изредка наблюдаться на поршнях высокооборо­тистых двигателей. Однако, основной причиной таких разрушений является чрезмерно большой зазор между порш­нем и рабочей поверхностью цилиндра.

Тем не менее, на практике встречаются и другие возможные причины разрушения поршня:

  • Поломка шатуна
  • Повреждение поршня при неаккурат­ной установке во время сборки (уро­нили, ударили и т.п.)
  • Фиксация коленчатого вала путем бло­кирования поршня 
  • Попадание в двигатель посторонних предметов или жидкости (вода, бен­зин, масло и др.)

Потери на трение в цилиндропоршневой группе и подшипниках

Автор: Юлиюс Мацкерле (Julius Mackerle)
Источник: «Современный экономичный автомобиль» [1]
10222 0

Наибольшие потери в двигателе вызваны трением поршня в цилиндре [2]. Условия смазки стенок цилиндра являются далеко неудовлетворительными. Слой масла на стенке цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) находится под действием горячих отработавших газов. Для уменьшения расхода масла маслосъёмное кольцо снимает часть его со стенки цилиндра при движении поршня к НМТ, однако слой смазки между юбкой поршня и цилиндром сохраняется.

Наибольшее трение вызывает первое компрессионное кольцо. При движении поршня к верхней мёртвой точке (ВМТ) это кольцо опирается на нижнюю поверхность поршневой канавки поршня и давление, возникающее при сжатии, а затем сгорании рабочей смеси, прижимает его к стенке цилиндра. Поскольку режим смазывания поршневого кольца наименее благоприятен вследствие наличия сухого трения и высокой температуры, то потери на трение здесь являются самыми высокими. Режим смазывания второго компрессионного кольца является более благоприятным, но трение остается значительным. Поэтому число поршневых колец также оказывает влияние на величину потерь трения цилиндропоршневой группы.

Другой неблагоприятный фактор – прижатие поршня вблизи ВМТ к стенке цилиндра давлением газов и силами инерции возвратно-поступательно движущихся масс. У высокооборотных автомобильных двигателей инерционные силы имеют большую величину, чем газовые. Поэтому наибольшую нагрузку шатунные подшипники имеют в ВМТ такта выпуска, когда шатун растянут инерционными силами, приложенными к его верхней и нижней головкам.

Сила, действующая вдоль шатуна, раскладывается на силы, направленные по оси цилиндра и нормально к его стенке.

Подшипники качения в двигателе выгодно использовать при больших действующих на них усилиях. Целесообразно, например, размещать коромысла клапанов на игольчатых подшипниках. В качестве подшипников поршневого пальца в шатуне раньше также применяли роликовые подшипники, особенно в двухтактных двигателях большой мощности. Поршень и подшипник поршневого пальца двухтактного двигателя в большинстве случаев подвергаются нагрузке только в одном направлении, поэтому в подшипнике скольжения не может образовываться требуемая масляная пленка. Для хорошего смазывания подшипника скольжения в верхней головке шатуна на всей длине его втулки в этом случае выполняются поперечные смазочные канавки, расположенные на таком расстоянии друг от друга, чтобы при качании в этом месте могла образоваться масляная пленка.

Для получения малых потерь на трение в цилиндропоршневой группе необходимо иметь поршни, обладающие небольшой массой, малое число поршневых колец и защитный слой на юбке поршня, предохраняющий поршень от задира и заклинивания.

Последнее обновление 11.04.2011
Опубликовано 04.04.2011

Читайте также

Сноски

  1. ↺ Мацкерле Ю. Современный экономичный автомобиль/Пер. с чешск. В. Б. Иванова; Под ред. А. Р. Бенедиктова. — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.: ил.//Стр. 180 — 181 (книга есть в библиотеке сайта). – Прим. icarbio.ru
  2. ↺ Речь идёт о механических потерях.

Комментарии

Подбор поршневых колец по размеру

Капитальный ремонт или тюнинг двигателя обычно предполагает необходимость полной разборки ДВС для замены элементов ЦПГ и КШМ. В ходе выполнения работ в ряде случаев необходимо растачивать блок цилиндров, затем производится хонингование цилиндров. Далее требуется точный подбор поршней по размерам гильз, параллельно меняются поршневые кольца, поршневые пальцы и шатуны, производится замена или ремонт коленчатого вала и т.д.

Замена поршневых колец и самих поршней на бензиновом или дизельном моторе предполагает максимальное уплотнение щелевых зазоров. В данной статье мы поговорим о том, как правильно сделать подбор поршней, а затем подобрать к ним подходяще по размеру поршневые кольца.

Содержание статьи

Коротко о поршнях: как подобрать поршень к цилиндру

Начнем с того, что зазор между поршнем и цилиндром определяется четко прописанными нормами. Для деталей в новом двигателе такой зазор составляет от 0.05 до 0.07 мм. Для моторов, которые находятся в эксплуатации, зазор между поршнем и цилиндром не должен быть больше отметки в 0.15 мм.

Восстановление ЦПГ двигателя потребует расточки блока цилиндров в ремонтный размер, после чего производится подбор поршня из группы так называемых ремонтных поршней. Главным требованием к процессу расточки цилиндров является итоговый результат, максимально приближенный к четко указанному ремонтному размеру.

Также необходимо учитывать, что размер после расточки блока дополнительно уменьшится в среднем на 0.03 мм после процесса нанесения хона (хонингование поверхности цилиндра). По этой причине при хонинговке цилиндров нужно придерживаться такого диаметра, чтобы после установки поршня зазор был максимально приближен к 0.045 мм, что является показателем зазора применительно к новым деталям.

Чтобы точно подобрать новый поршень по размерам необходимо сначала провести дефектовку цилиндров и поршней. Для замера диаметров поршня и цилиндра потребуются измерительные приборы:

  • микрометр;
  • нутромер;

Микрометром измеряется диаметр поршня, при помощи нутромера производятся измерения диаметра цилиндра. Измерять диаметр цилиндра необходимо в четырёх поясах, а также промерять две перпендикулярные плоскости. Четко установленный зазор между поршнем и цилиндром позволяет без затруднений осуществить подбор необходимого размера поршня поле расточки цилиндров, а также обеспечивает легкость установки поршня при сборке.

Далее подбор осуществляется на основании специальной таблицы, в которой указаны номинальные размеры цилиндров и поршней. Диаметр ремонтных поршней получил специальное деление по классам в зависимости от наружного диаметра детали. Всего таких классов 5, каждый класс обозначен литерами от A до E в алфавитном порядке (А, B, C, D, E) через 0.01 мм размера. Также деление по классам предусматривает изменение диаметра отверстия под поршневой палец через каждые 0.004 мм.

Данная информация о классификации ремонтных поршней наносится в виде маркировки на днище поршня. Цифровое обозначение указывает на категорию отверстия под палец, а буквенное обозначение указывает на принадлежность поршня к тому или иному классу (класс ремонтного поршня). Также в процессе подбора номинальных размеров или ремонтного размера поршневой дополнительно необходимо обращать внимание на массу поршня. Поршни могут иметь как стандартную массу, так и увеличенный или сниженный на несколько грамм вес. Параллельно с подбором новых поршней необходимо подбирать ремонтные поршневые кольца, которые также имеют ремонтные размеры.

Как подобрать поршневые кольца

Подбор поршневых колец означает, что размеры поршневых колец в обязательном порядке должны соответствовать как размерам поршней, так и размерам цилиндров. Добавим, что производить подбор поршневых колец по размеру немного легче сравнительно с подбором самих поршней. Так происходит благодаря тому, что ремонтные поршневые компрессионные и маслосъемные кольца для различных моделей двигателей в большей или меньшей степени сегодня являются взаимозаменяемыми. Это означает, что можно приобрести как оригинальные поршневые кольца, так и подобрать детали стороннего производителя.

Подбор колец по размерам

Подбирать кольца необходимо с учетом следующих базовых параметров:

  • высота поршневого кольца;
  • диаметр поршневого кольца;

Любой качественный аналог, который имеет необходимые размеры, зачастую становится без всяких проблем. Для полной уверенности необходимо также учитывать радиальную ширину поршневых колец, а точнее соответствие данной ширины канавкам поршня. Другими словами, глубина канавок в отдельных случаях может оказаться недостаточной.

Что касается компрессионных колец, такие кольца конструктивно схожи, зачастую имеют одинаковую или практически одинаковую радиальную ширину, так что проблем после установки правильно подобранных по размеру колец из этой группы обычно не возникает. Подбор маслосъемных колец, напротив, требует повышенного внимания как к самой конструкции кольца (коробчатые, наборные маслосъемные кольца), так и дополнительного уточнения их радиальной ширины по специальным каталогам изготовителя колец.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что делать, если поршневые кольца залегли. Из этой статьи вы узнаете о причинах залегания колец, самостоятельной диагностике проблемы и способах ремонта данной неисправности своими руками.

Хотелось бы добавить, что подбирать поршневые кольца для дизельных двигателей сложнее. Компрессионные кольца для дизелей имеют молибденовое покрытие, а также отличаются трапецеидальным профилем, который дополнительно может иметь разные углы. Маслосъемные кольца в дизелях обычно коробчатые, но и данный факт необходимо проверять по каталогам, так как встречаются случаи установки на дизельный двигатель наборных колец.

Обратите внимание, что ставить на дизель поршневые кольца от бензинового двигателя крайне не рекомендуется. Одновременно с этим в отдельных случаях допускается вариант установки поршневых колец с дизеля на бензиновый мотор.

Какие поршневые кольца лучше

Помимо выбора из доступных номинальных и ремонтных размеров колец потребуется также отдельно подобрать материал изготовления.  Вполне справедливо утверждение, что поршневые кольца для маломощного низкооборотистого двигателя, который был разработан 10-15 лет назад (даже при учете их полного соответствия по размерам), смогут нормально и долговременно функционировать в высокофорсированном силовом агрегате с турбонаддувом.

Дело в том, что материалы, нанесенное покрытие и допуски по геометрии колец вполне могут отличаться. На указанные факторы в процессе подбора следует обращать пристальное внимание, особенно в случае отсутствия точных данных в каталогах изготовителя.  Также следует добавить, что кольца для новых двигателей обычно хорошо работают в старых ДВС, но не наоборот.

Верхнее кольцо является наиболее сильно нагруженным в процессе работы ДВС. По этой причине такие кольца изготавливаются из легированного чугуна, который также получает плазменное напыление хрома или молибдена. Хром имеет пористую структуру, что позволяет эффективно удерживать нужное количество моторного масла. Покрытие хромом или молибденом позволяет повысить уровень износостойкости колец, а также обеспечивает низкий коэффициент трения во время контакта со стенками цилиндра.

Достаточно качественными принято считать чугунные поршневые кольца. Такие детали выполнены из высокопрочного чугуна, который обладает улучшенными свойствами и активно противостоит износу. Маслосъемные кольца бывают хромированными, а также без покрытия хромом. Также в продаже представлены стальные кольца, дополнительно оборудованные пружинным элементом.

Хромированные кольца обычно устанавливаются на моторы с высокой степенью сжатия, что предполагает более серьезные нагрузки на ДВС и ЦПГ. Гражданские автомобили иностранного производства зачастую имеют поршневые маслосъемные кольца из нержавеющей стали. Такие кольца отличаются большим сроком службы, низким весом и приемлемой стоимостью.

Как выбрать поршневые кольца: защита от подделки

В процессе подбора деталей необходимо в обязательном порядке придерживаться ряда правил и советов, которые помогут избежать приобретения поддельных запчастей. Начнем с того, что запчасти-заменители производства известных брендов не должны иметь слишком низкую стоимость по сравнению с оригинальными деталями.

Для изготовления качественной продукции производитель должен использовать качественные материалы и задействовать современные технологии производства. Перед поиском неоригинальных заменителей рекомендуется предварительно ознакомиться со стоимостью аналогичных оригинальных запчастей.

Поршневые кольца должны быть упакованы в фирменную упаковку. Сама коробка должна быть аккуратно склеена. Надписи на коробке должны иметь четкий и одинаковый шрифт, штампы, голограммы (при известном факте использования такой защиты на оригинальной упаковке). Фасуют детали в небольшие пакеты из полиэтилена, укладывая по три кольца.

На указанном пакете должны присутствовать следующие обозначения:

  • номер комплекта;
  • модель двигателя;
  • размер поршневых колец;

Косвенным признаком также является общее количество пакетов с кольцами. Это количество должно соответствовать количеству цилиндров конкретного двигателя, для ремонта которого предназначен данный ремкомплект.

Дополнительно исследуйте маркировку колец. Поршневые кольца в автоматическом режиме маркируются специальной меткой на производстве, на которой указан размер колец и завод-изготовитель детали. Указанная маркировка располагается на кольце в четко определенном месте. Поддельные детали могут не иметь маркировки или быть маркированными в месте, отличном от места нанесения таких меток на оригинальной продукции.

Еще перед покупкой рекомендуется подробно осмотреть расширительные пружины. Указанные пружины должны быть с переменным шагом витков, а также обладать отшлифованной поверхностью в области торцов и наружного диаметра. Отсутствие таких признаков может указывать как на низкое качество изготовления деталей, что сильно отразится на сроке службы, так и на подделку.

Не лишним будет провести проверку профиля и высоты выступов. Если выступы минимальны или полностью отсутствуют, тогда кольца могут являться не новыми, а бывшими в употреблении. Для надежности воспользуйтесь микрометром, чтобы определить номинальный и ремонтный размер колец.

Во время подбора компрессионных колец тактильно прощупайте фаску, которая находится на одной или обеих сторонах по наружному диаметру кольца. На изделиях низкого качества указанные фаски отсутствуют. На качественных кольцах также просматриваются торцы, которые по оттенку светлее и имеют слегка закругленную форму.

Хромированные поршневые кольца и кольца без такого покрытия по цвету идентичны, но вариант с нанесенным хромом отличается от аналога без хрома особыми выступами. На кольцах без покрытия такие выступы несимметричны. Наличие хрома также придает компрессионным кольцам характерный матовый оттенок, в то время как поршневые кольца без хрома имеют стальной отблеск.

Советы и рекомендации

Вполне очевидно, что наиболее удобным при подборе вариантом будет использование оригинальных поршневых колец. Под оригинальными следует понимать поршневые кольца, которые позиционируются в качестве оригинальных запасных частей самим заводом-изготовителем двигателя. При этом доступные в продаже оригинальные детали не всегда позволяют реализовать поставленные задачи во время тюнинга или ремонта двигателя. В таких случаях требуется осуществить грамотный подбор из группы высококачественных аналогов.

  • При подборе неоригинальных поршневых колец желательно выбирать такие кольца, которые изначально предназначены для двигателя с похожими характеристиками. Под такими характеристиками следует понимать объем, мощность, степень форсировки двигателя, максимальные обороты коленвала, степень сжатия и т.д.

Оптимальным вариантом будет подбор колец с таким материалом изготовления и покрытием, которые аналогичны оригинальным кольцам для данного типа двигателя. В противном случае ресурс колец может быть сильно снижен, а также можно получить неудовлетворительный результат работы колец после ремонта двигателя. В качестве примера выделяется установка поршневых колец без покрытия хромом в цилиндры, которые изготовлены из алюминия. Кольца при такой инсталляции попросту не работают.

  • Необходимо отметить, что установка так называемых «мягких» колец, которые имеют меньший ресурс, позволяет минимизировать износ стенок цилиндров, тем самым увеличивая ресурс БЦ. Параллельно с этим производить замену поршневых колец в этом случае потребуется в среднем каждые 35-45 тыс. пройденных километров, что ставит под сомнение целесообразность подобного решения.  Поршневые кольца хорошего качества имеют ресурс около 170-220 тыс. км. При их замене на таких пробегах двигателю все равно зачастую требуется ремонт коленвала, восстановление ЦПГ и т.д.

Напоследок добавим, что правильно подобранные и профессионально установленные неоригинальные поршневые кольца могут в отдельных случаях проработать дольше по сравнению с оригинальными деталями. Также стоит учитывать, что качественные аналоги обычно стоят на 10-25% дешевле.

Читайте также

Поршень — обзор | ScienceDirect Topics

VII.C Эффективность тяги

Хотя поршневой винт имеет самый низкий удельный расход топлива среди всех дыхательных аппаратов, он также является самым тяжелым и имеет самое большое сопротивление, а его скорость полета на максимальной дальности полета на 24% ниже, чем у поршневого винта. что из сопоставимого турбореактивного двигателя. Кроме того, КПД гребного винта резко падает при относительно низких числах Маха по мере того, как скорость конца гребного винта приближается к скорости звука. Турбореактивный двигатель создает свою тягу за счет расширения всех выхлопных газов турбины через сопло, и он имеет самый высокий удельный расход топлива, но при этом самый легкий.Он также имеет наименьшее количество движущихся частей и наименьшее сопротивление, а его тяговая эффективность улучшается с увеличением скорости полета. ТРДД и ТРД в основном представляют собой ТРД, в которых часть выхлопных газов используется для привода безредукторного многолопастного канального вентилятора (ТРДД) или гребного винта, соединенного с приводным валом турбины через редуктор (ТРДД). Отношение массы холодного воздуха, проходящего через вентилятор (или пропеллер), к массе горячего воздуха, проходящего через горелки и турбины, называется степенью двухконтурности.Если степень двухконтурности равна нулю, ТРДД становится чистым ТРД; Текущие эксплуатационные коэффициенты двухконтурности составляют порядка 5–6. По мере увеличения степени двухконтурности удельный расход топлива снижается, и турбовентиляторный двигатель начинает приобретать характеристики турбовинтового двигателя, за исключением того, что эффективность канального вентилятора практически не зависит от воздушной скорости. Хотя степень двухконтурности турбовинтовых двигателей не принято указывать, она порядка 50.

Хотя турбовинтовые двигатели имеют удельный расход топлива, приближающийся к поршневинтовому, и в четыре раза легче, их крейсерская скорость ограничивается ухудшением эффективности воздушного винта на более высоких скоростях полета.Нехватка топлива в середине 1970-х годов и последующий рост цен вызвали разработку двух двигателей со сверхвысокой степенью двухконтурности (UHB), один из которых известен как винтовой вентилятор, а другой — как вентилятор без воздуховода (UDF), которые внешне похожи друг на друга. Каждый из них имеет 2 ряда вращающихся в противоположных направлениях лопастей (6 или более в каждом ряду) диаметром примерно 12 футов; лопасти не похожи на обычные лопасти гребного винта, они имеют большую стреловидность и переменный изгиб. Винтовой вентилятор представляет собой турбовинтовой двигатель с коробкой передач, которая снижает высокие обороты турбины до оборотов обычных винтов; частота вращения и шаг лопастей могут варьироваться.С другой стороны, вентилятор без воздуховода представляет собой турбовентилятор со степенью двухконтурности порядка 28; у него нет коробки передач, и он работает с постоянными оборотами (как у турбины), хотя шаг лопастей можно изменять за счет флюгирования и обратного хода. После удаления воздуховода необходимо уделить больше внимания эффективности вентилятора.

Хотя КПД гребного винта был увеличен, он по-прежнему падает при более высоких дозвуковых числах Маха. Кроме того, наилучшая дальность полета самолета, использующего оба этих двигателя UHB, по-прежнему ниже, чем у чисто турбореактивных и турбовентиляторных двигателей, поэтому при конкурентоспособных скоростях полета подъемная сила UHB также будет ниже. Несмотря на эти отклонения от расчетной точки при высоких дозвуковых числах Маха современных авиалайнеров, конкретная дальность полета самолетов, оснащенных UHB, достаточно выше, чтобы сделать такой самолет коммерчески привлекательным при скорости 0,8 Маха.

Хотя оба типа двигателей использовались на демонстрационных самолетах и ​​были начаты проектные исследования для коммерческих самолетов с двигателями UHB, текущие усилия, похоже, прекратились.

Термический КПД газотурбинных двигателей сильно зависит от температуры на входе в турбину, которая в основном ограничивается физическими свойствами лопаток турбины.В настоящее время ведутся исследования новых материалов и сплавов, методов формирования лопаток турбин и их крепления к ступице, а также контроля зазора между концами лопастей и ступицами. По мере увеличения температуры на входе в турбину увеличивается и температура выхлопных газов с последующим увеличением акустического шума, что необходимо учитывать с точки зрения привода более тихих двигателей.

В заключение этого раздела следует упомянуть о более широком использовании турбовинтовых двигателей с пониженными характеристиками для замены поршневых (поршневых) двигателей; снижение номинальных характеристик означает, что выбранный гребной винт не может поглотить всю мощность, развиваемую двигателем на уровне моря.Поскольку мощность на валу двигателя уменьшается с высотой, мощность тяги воздушного винта будет оставаться постоянной до тех пор, пока максимально доступная мощность двигателя не уменьшится до этого значения. Высота, на которой мощность двигателя и мощность тяги винта равны, аналогична критической высоте поршневого винта с турбонаддувом и может достигать 20 000 футов; турбовинтовой двигатель с пониженными характеристиками ведет себя как поршневой винт с турбонаддувом, но с гораздо меньшим весом и меньшей сложностью.

Зазор между поршнем и цилиндром: обучающее видео с Mahle

Сборка двигателя требует измерения нескольких компонентов для обеспечения адекватных зазоров. Зазор между поршнем и цилиндром является одной из таких критических областей. Хотя зазор обычно устанавливается оператором во время хонингования цилиндров, крайне важно, чтобы сборщик знал, как проводить измерения, чтобы перепроверить работу оператора. Mahle Motorsports подготовила это информативное видео о процессе.

Для измерения зазора между поршнем и отверстием требуются специальные инструменты. Список включает следующее: микрометр, штангенциркуль и нутромер. Микрометры имеют диапазон в один дюйм и будут использоваться для измерения поршня.Выберите микрометр с диапазоном, включающим диаметр поршня. Штангенциркуль используется для определения точки измерения на поршне. Будет достаточно штангенциркуля от нуля до шести дюймов.

Наконец, нутромер будет использоваться для измерения диаметра цилиндра. Как и микрометр, нутромеры охватывают определенный диапазон. Тем не менее, нутромер поставляется с рядом удлинителей и прокладок, чтобы покрыть больший диапазон, например от двух до шести дюймов.

После того, как все инструменты были приобретены, необходимо найти спецификацию зазора и точку измерения поршня.Оба они предоставляются производителем поршня. Mahle предоставляет онлайн-версию своего руководства по применению через свой веб-сайт.

Пользоваться руководством по применению Mahle очень просто. Найдите свое приложение, затем найдите номер детали поршня справа. Слева от номера детали указаны минимальный и максимальный зазоры и точка измерения поршня.

Определение правильной точки измерения имеет решающее значение, поскольку каждый поршень имеет уникальный профиль. Измерения, проведенные выше или ниже указанной точки, будут неверными.Неверное измерение поршня приведет к неправильному расчету зазора между поршнем и отверстием.

Штангенциркуль устанавливается на нужное расстояние для определения точки измерения (выше), а затем с помощью маркера отмечается точка на поршне (см. ниже).

Не забудьте поставить по одной отметке на каждой юбке для справки. Крайне важно, чтобы микрометр располагался на каждой юбке на правильной высоте.

Наковальня и шпиндель микрометра должны быть перпендикулярны юбке.Если одна сторона немного отклонится, вы получите неправильные измерения. Запишите размер поршня.

Существует несколько способов установки нутромера. В этом примере Mahle настроил нутромер для измерения фактического диаметра отверстия. Нутромер показывает ноль на отметке 4,040 дюйма. Альтернативный метод заключается в измерении зазора без выполнения каких-либо расчетов путем установки нутромера на ноль при измерении поршня. Показанием нутромера будет зазор между поршнем и отверстием.

Покачайте датчик вперед и назад и возьмите наименьшее показание. Наименьшее показание получается, когда манометр расположен перпендикулярно стенке цилиндра. Добавьте показание к 4,040, чтобы определить размер отверстия. Этот калибр показывает 0,0002 дюйма (две десятитысячных дюйма), что обычно называют «двумя десятыми». Это в 15 раз тоньше среднего человеческого волоса!
Если цилиндр был отточен с помощью динамометрической пластины, скорее всего, отверстие имеет некруглую форму без затяжки головки цилиндра на месте. Поэтому рекомендуется проверять размер отверстия при установленной пластине крутящего момента. Если его нет, произведите измерение в нижней части цилиндра в месте выхода гильзы из сердечника блока. Деформация цилиндра в этой области ограничена.

Размер отверстия цилиндра минус диаметр поршня равняется зазору между поршнем и отверстием.

Переменные, влияющие на зазор между поршнем и цилиндром

Точные измерения, такие как размер отверстия и диаметр поршня, имеют решающее значение для долговечности двигателя.Учитывайте любые внешние факторы, которые могут исказить измерения. Мале указал на два общих.

Во-первых, температура заставляет цилиндры и поршни расширяться и сжиматься. Крайне важно, чтобы и блок цилиндров, и поршни были комнатной температуры. Небольшие различия в температуре могут значительно изменить измерения, учитывая, что микрометр и нутромер измеряют с шагом в одну десятитысячную долю дюйма.

Измерительные инструменты также должны иметь комнатную температуру. Сведите к минимуму контакт рук с инструментами. Проведите измерение, затем отложите инструмент, чтобы записать показания. Тепло тела от удержания датчика в руке сдвинет стрелку на две десятых. Вручную прогрейте манометр перед обнулением и альтернативным измерением.

Как упоминалось ранее, хонингование цилиндра приводит поршень в соответствие с зазором отверстия. Предоставьте машинисту поршни, чтобы можно было получить правильный зазор. Шаги, изложенные Мале, позволят сборщику перепроверить работу слесаря.

Как проверить зазор между поршнем и стенкой

Проверка зазора между поршнем и стенкой является критически важным измерением, которое необходимо учитывать при сборке каждого двигателя. Вот подробное описание того, как измерить зазор между поршнем и стенкой.

Щуп больше не используется при определении зазора между поршнем и стенкой в ​​высокопроизводительном или гоночном двигателе. Несмотря на то, что фотографии, на которых производители двигателей проверяют этот размер с помощью тонких лопастей, можно найти в учебниках и в Интернете, точность цифр ненадежна, и сегодня ведущие производители двигателей требуют точных допусков для обеспечения надежности и производительности.

Таким образом, точные измерения диаметров поршня и отверстия цилиндра имеют решающее значение для расчета зазора между поршнем и стенкой, что важно по двум причинам. Если зазор слишком велик, поршень может раскачиваться взад-вперед внутри цилиндра и повредить кольца, стенки цилиндра или юбки. Если зазор слишком мал, поршень может заклинить в цилиндре, так как он расширяется из-за тепла сгорания.

Diamond тщательно определяет зазор между поршнем и стенкой для каждого продаваемого поршня, но проверка его по отношению к отверстию является обязательной частью процесса сборки.Видите ли, такие вещи, как износ цилиндра и допуск на хонингование, должны быть проверены, чтобы гарантировать, что сборка двигателя будет успешной. Diamond устанавливает контрольную точку для своих поршней, измеряя расстояние от нижней части канавки маслосъемного кольца, и на приведенной ниже последовательности фотографий мы покажем вам все, что вам нужно знать, чтобы проверить зазор между поршнем и стенкой при следующей сборке. .

Все начинается с прочтения спецификаций и инструкций, предоставленных производителем поршня. В спецификации будет указан рекомендуемый зазор, в то время как инструкции очень конкретны в отношении того, где должен измеряться диаметр поршня.На нижней диаграмме также приведены корректировки рекомендуемого зазора в зависимости от различных применений и сплава поршня. Поршни выполнены с конусностью; то есть диаметр вершины или венца немного меньше, чем у юбок. Это должно помочь компенсировать более высокое тепло, поглощаемое днищем поршня во время сгорания. Отверстие цилиндра должно быть идеально круглым и проверяться нутромером со шкалой в двух или трех местах. Отверстие цилиндра также должно быть прямым и не иметь внутреннего конуса.Дважды проверьте размеры отверстия в середине и в нижней части цилиндра. Для этого алмазного поршня точка измерения находится на 0,700 дюйма ниже канавки маслосъемного кольца и под углом 90 градусов к отверстию под палец. Если у вас нет конкретных инструкций от производителя, безопасная точка измерения находится в середине юбок под углом 90 градусов к центральной линии отверстия для штифта. Химли использует маркер, чтобы определить точку измерения с обеих сторон поршня. Внешний микрометр подходящего размера используется для измерения всех поршней в рекомендуемых местах.Поскольку алюминий мягкий, может потребоваться небольшой опыт, чтобы освоить точную технику измерения. Сначала обратитесь за помощью к опытному механику. Рекомендуемый зазор для этого поршня из сплава 2618 составлял 0,008 дюйма, но в таблице применения было сказано, что для прибавки мощности необходимо добавить от 0,001 дюйма до 0,003 дюйма (этот малоблочный двигатель будет иметь сильный турбонаддув). Также сказано вычесть 0,002 дюйма для твердого анодированного покрытия, которое есть у этого поршня. Поэтому Химли остановился на допуске 0,007. Если есть небольшие различия между отверстиями и диаметрами поршней, всегда подбирайте большие поршни с большими отверстиями для более постоянного зазора между поршнем и стенкой.

Рис. 16. Теплопередача поршня
    Для общей средней теплопередачи от газа к цилиндру теплоносителя, используются уравнения теплообмена конвекционного типа.

    Где:

    Q = общая теплопередача (Вт/м2)
    A = эталонная площадь цилиндра (м2)
    Tgas = эффективная температура газа, обычно 800°C
    Tcool = температура охлаждающей жидкости, обычно 80°C
    h= коэффициент теплопередачи

    Коэффициент теплоотдачи зависит от геометрических параметров двигателя, такие как открытая площадь и диаметр цилиндра, а также скорость поршня.Коэффициент зависит от местоположения и положения поршня. Коэффициент находится из корреляция чисел Нуссельта-Рейнольдса.

    Nusselt # = a (Reynolds #) м

    Где:

    b = характерная длина цилиндра (м), обычно выбираемая в качестве отверстие цилиндра.
    k = теплопроводность газа, (Вт/мК), типичное значение 0,06
    v = температуропроводность газа, (м2/с), тип. значение 100 х 10-6
    U = характеристическая скорость газа (м/с)

    В зависимости от используемой корреляции характеристическая скорость газа U средняя скорость поршня

    средняя скорость впуска
    или скорость сгорания.Коэффициент а и показатель степени m находятся из экспериментов с двигателями. Существует три типа коэффициентов теплопередачи. используется при расчете теплообмена двигателей.

    Таблица III. Типы коэффициентов теплопередачи

    Усреднение Используется для
    ч( х , т ) усреднено по времени и пространству расчет общего устойчивого энергетического баланса
    ч( х , т ) мгновенное, космическое среднее теплопередача в зависимости от угла поворота коленчатого вала
    ч( х , т ) мгновенный, местный локальные расчеты термических напряжений

    Пиковых значений мгновенных и локальных коэффициентов может быть много раз превышают средние значения.

    Часто используемая корреляция для среднего h — это корреляция Тейлора (ссылка), который использует среднюю скорость поршня для характеристической скорости.

    Для двигателя с частотой вращения 1000 об/мин и ходом 0,1 м температура продуктов сгорания 1000°С и температуре охлаждающей жидкости 80°С
    Средняя теплопередача на единицу площади от цилиндра к охлаждающей жидкости это
    Для эталонного цилиндра площадью р б 2 /4, средняя теплоотдача

Системы поршневых цилиндров — Rockland Research Corporation

В наших модулях системы поршневых цилиндров используется проверенная временем конструкция Boyd and England для экспериментов при давлении до 35 кбар и температуре 2000°C.Здесь показана система поршень-цилиндр Rockland, установленная на одном из наших 250-тонных прессов.

Компоненты дымовой трубы находятся над и под сосудом под давлением, показаны здесь с набором ручек, обеспечивающих простоту маневрирования. Размеры пресса: 72 дюйма x 36 дюймов x 30 дюймов.

Доступны сосуды под давлением и прессы Rockland

для использования под давлением до 35 кбар. Мы поставляем прессы нескольких типоразмеров, в зависимости от ваших потребностей, в том числе настольные.

Система поршень-цилиндр Rockland состоит из пресса, сосуда под давлением, компонентов пакета и соответствующих гидравлических систем управления.Простой схематический разрез аппарата показан на диаграмме ниже. На схеме гидроцилиндр с торцевой нагрузкой и главный гидравлический цилиндр являются частью пресса (не показан), а остальные компоненты, за исключением сосуда высокого давления, являются частью «стека».

Сердцем аппарата является сосуд высокого давления, который содержит сердечник из карбида вольфрама (WC), поддерживаемый концентрическими кольцами из закаленной стали, в соответствии с проверенной временем конструкцией Бойда и Англии.Образец в сборе ( красный ) сжимается в сердцевине сосуда поршнем из WC ( коричневый ), приводимым в движение толкателем WC ( темно-серый ). Усилие создается главным гидроцилиндром, воздействующим на сборку образца и верхнюю плиту штабеля, которая ограничена торцевой нагрузкой, приложенной верхним гидравлическим цилиндром.

После приложения торцевой нагрузки образец подвергается давлению в течение нескольких минут с помощью гидравлического насоса с электрическим приводом, приводящего в движение основной плунжер.Система калибруется путем измерения зависимости некоторых свойств материала (например, сопротивления) от давления посредством хорошо известных фазовых переходов различных материалов. Температуры до 2000°С и выше могут быть достигнуты путем пропускания тока через цилиндрический нагреватель в сборке образца. Хотя это и не показано явно на схеме, хладагент, циркулирующий через верхнюю пластину и перемычку дымовой трубы во время работы при высоких температурах, используется для минимизации термических напряжений в сосуде высокого давления.В дополнение к прессу и оборудованию, показанным выше, Rockland может поставить для ваших экспериментов регуляторы давления и температуры.

Осмотр и ремонт цилиндра с плавающим поршнем

Услуги по осмотру и ремонту портативного сосуда для проб с плавающим поршневым цилиндром (FPC) в соответствии с руководством Министерства транспорта США.

Intertek предоставляет профессиональные услуги по проверке и ремонту переносных сосудов для проб с плавающими поршневыми цилиндрами (FPC) в США, предоставляемые опытной и сертифицированной командой, обладающей значительными отраслевыми знаниями и опытом.

Плавающие поршневые цилиндры (FPC) представляют собой сосуды для отбора проб, предназначенные для работы с образцами углеводородов под высоким давлением, включая природный газ, жидкие нефтяные газы (LPG) и другие типы образцов. Плавающие поршневые баллоны обычно используются для сбора, транспортировки и хранения газа или жидких углеводородов независимо от давления и температуры.

Почему следует проверять цилиндры с плавающим поршнем:

В соответствии с освобождением Министерства транспорта США, DOT-E 8757, каждый цилиндр должен подвергаться повторной визуальной проверке не реже одного раза в год, чтобы убедиться в отсутствии износа уплотнений, и гарантировать, что на физическую целостность баллона не повлияют царапины, вмятины и выемки.

Плавающий поршень Осмотр и ремонт цилиндра включает:

  • Цилиндр был отремонтирован в соответствии с DOT-E-8757
  • Все уплотнения и седла заменены выемки
  • Стяжные стержни затянуты в соответствии с рекомендуемым моментом затяжки
  • Трубка указателя уровня заменена
  • Цилиндр тщательно очищен
  • Манометр проверен на точность по сравнению с сертифицированными манометрами
  • Цилиндр Проверка на герметичность с использованием сертифицированных манометров отремонтированные включают DuraSite™, Welker™ и другие.Сосуды для проб высокого давления часто называют «бомбой для проб».

     

    Услуги по отбору проб углеводородов:

    Отправьте нам запрос

    Нужна помощь или есть вопрос? +65 6805 4800

    Основные параметры поршня и цилиндра двигателя – x-engineer.org

    Чтобы охарактеризовать основные характеристики двигателя внутреннего сгорания во всем его рабочем диапазоне, мы можем использовать некоторые параметры и геометрические соотношения поршня и камеры сгорания. Характеристики двигателя связаны как с эффективностью использования топлива, так и с динамической отдачей (мощностью и крутящим моментом), на которые напрямую влияют основные параметры двигателя.

    Чтобы вспомнить принцип работы двигателя внутреннего сгорания, прочитайте статью Как работает двигатель внутреннего сгорания.

    Основные геометрические параметры цилиндра, поршня, шатуна и коленчатого вала изображены на изображении ниже.

    Изображение: Основные параметры геометрии поршня и цилиндра двигателей внутреннего сгорания

    где:

    IV – впускной клапан
    EV – выпускной клапан
    ВМТ – верхняя мертвая точка
    НМТ – нижняя мертвая точка
    B – отверстие цилиндра
    S – поршень ход
    r – длина шатуна
    a – радиус кривошипа (смещение)
    x – расстояние между осью кривошипа и осью поршневого пальца
    θ – угол поворота коленчатого вала
    V d – рабочий (рабочий) объем
    V c – клиренс объем

    Поршень перемещается внутри цилиндра между ВМТ и НМТ.Для завершения полного цикла сгорания поршень совершает четыре хода, а коленчатый вал делает два полных оборота. Смещенный объем — это объем, в котором движется поршень, а зазор — это объем, остающийся в цилиндре, когда поршень достигает ВМТ.

    В этом уроке мы рассмотрим, как рассчитать объемный объем двигателя, что такое степень сжатия и каковы основные геометрические параметры двигателя.3\]

    Рабочий объем современных двигателей внутреннего сгорания колеблется от 1,0 л до примерно 6,0 л, в среднем около 1,5 – 2 л. Наблюдается четкая тенденция к уменьшению объема двигателя (уменьшение габаритов) с целью соответствуют более строгим стандартам выбросов топлива.

    Основная геометрия поршневого (поршневого) двигателя внутреннего сгорания определяется следующими параметрами:

    • степень сжатия
    • отношение диаметра цилиндра к ходу поршня
    • отношение длины шатуна к радиусу кривошипа (вылет)

    Степень сжатия рассчитывается как отношение между максимальным (полным) объемом цилиндра (когда поршень находится в НМТ) и минимальным (зазором) объемом (когда поршень находится в ВМТ).

    В технической литературе греческая буква эпсилон ε используется для определения степени сжатия двигателя.

    \[\varepsilon = \frac{V_{max}}{V_{min}}= \frac{V_c + V_d}{V_c}\]

    Большинство современных бензиновых двигателей с искровым зажиганием имеют степень сжатия от 8 до 11, а двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) имеют степень сжатия в диапазоне от 12 до 24.

    Обычно двигатели внутреннего сгорания с наддувом или турбонаддувом имеют более низкую степень сжатия, чем двигатели без наддува.

    Чем выше степень сжатия, тем выше давление сгорания в цилиндре. Максимальное значение степени сжатия зависит главным образом от материалов двигателя, технологии и качества топлива.

    Поскольку это зависит от геометрии двигателя, степень сжатия является фиксированной. Существуют различные попытки разработать двигатели с переменной степенью сжатия, которые должны иметь более высокий общий КПД.

    Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня в большинстве случаев определяется как греческая буква zeta ζ :

    \[ \zeta = \frac{B}{S} \]

    Для легковых автомобилей диаметр отверстия к коэффициенту хода обычно от 0. 8 до 1,2. Когда диаметр цилиндра равен ходу, B = S , двигатель называется квадратным двигателем . Если ход поршня больше диаметра цилиндра, двигатель имеет под квадратом . Если длина хода меньше диаметра цилиндра, двигатель называется по площади . В нашем примере отношение диаметра цилиндра к ходу составляет 0,87.

    Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа обычно определяется как R :

    \[R = \frac{r}{a}\]

    Для небольших двигателей R находится между 3 и 4, для больших двигатель заводится с 5 до 10.

    При фиксированном объемном объеме двигателя более длинный ход позволяет использовать меньший диаметр (под квадрат). Преимуществом является меньшая площадь поверхности в камере сгорания и, соответственно, меньшие потери тепла. Это повысит тепловой КПД в камере сгорания. Недостатком является то, что чем длиннее ход, тем выше скорость поршня и выше потери на трение, что снижает эффективную мощность двигателя.

    Если ход поршня уменьшается, диаметр отверстия необходимо увеличить, и двигатель будет не квадратным.Это приводит к меньшим потерям на трение, но увеличивает потери теплопередачи. Большинство современных автомобильных двигателей имеют почти квадратную форму, некоторые немного больше квадратной формы, а некоторые чуть меньше квадратной.

    В таблице ниже приведены несколько примеров двигателей внутреннего сгорания с их основными геометрическими параметрами.

    0

    0

    1

    5
    # цилиндров # цилиндров Емкость двигателя [см 3 ] ζ [-] ε [-]
    Fiat Бензин 2 875 86 0,94 10: 1
    Рено Бензин 3 898 72,2 73,1 0,99 9. 5: 1
    Ауди Дизель 3 1422 792 79.5 95.5 95,5 95.59 95: 1 19.5: 1 19.5: 1 19,5: 1 9.5921 Renault бензин 4 1149 69 76.8 0,9 9,8: 1
    Мазда Бензин 4 1496 74,5 85,8 0,87 14: 1
    VW Дизель 4 1598 795 79.5 80.5 80.59 0.99 16.5: 1 16.5: 1 16.5921 Renault Diesel 4 1598 80 79.5 1.01 15,4: 1
    Хонда Бензин 4 2157 87 90,7 0,96 11,1: 1
    Мазда Дизель 4 2184 86 94 94 94 14: 1 14: 1 14: 1
      1
    Porsche бензин 6 2893 89 77,5 1,15 11.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.