Содержание
каким должен быть и как замерить
Для обеспечения высокой компрессии в двигателе, а это сильно влияет на его КПД и прочие способности по отдаче, лёгкости запуска и удельному расходу, поршни должны стоять в цилиндрах с минимальным зазором. Но сводить его к нулю невозможно, из-за разной температуры деталей двигатель заклинит.
Содержание статьи:
- 1 Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром
- 2 Нормы соответствия
- 3 Результат нарушения зазора
- 4 Как проверить зазор между поршнем и цилиндром
Поэтому зазор определяется расчётным путём и строго соблюдается, а необходимое уплотнение достигается применением пружинных поршневых колец в роли газового и масляного уплотнения.
Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром
Конструкторы автомобилей стремятся, чтобы детали двигателя работали в режиме жидкостного трения.
Это такой способ смазки трущихся поверхностей, когда благодаря прочности масляной плёнки или подаче масла под давлением и при требуемом расходе непосредственного соприкосновения деталей не происходит даже под значительной нагрузкой.
По теме: Как понять что пробита прокладка ГБЦ
Не всегда и не во всех режимах подобное состояние можно удержать. Влияют на это несколько факторов:
- масляное голодание, подвода смазывающей жидкости, как это делается в подшипниках скольжения коленчатого и распределительного валов, под давлением в зону между поршнем и цилиндром не производится, а прочие способы смазки не всегда дают стабильный результат, лучше всего работают специальные масляные форсунки, но по разным причинам ставят их неохотно;
- некачественно сделанный или изношенный рисунок хонингования на поверхности цилиндра, призван он удерживать масляную плёнку и не давать ей полностью исчезнуть под усилием поршневых колец;
- нарушения температурного режима вызывают обнуление теплового зазора, исчезновение масляного слоя и появление задиров на поршнях и цилиндрах;
- применение некачественного масла с отклонением по всем значимым характеристикам.
Кажется, парадоксальным, но больше изнашивается поверхность цилиндра, хотя она обычно изготовлена из чугуна, это цельный чугунный блок или различные сухие и мокрые гильзы, залитые в алюминий блока.
Даже если гильза отсутствует, поверхность алюминиевого цилиндра подвергается специальной обработке, и на ней создаётся слой специального твёрдого износостойкого покрытия.
Связано это с более стабильным давлением на поршень, которое при наличии смазки почти не снимает с него металл при движении. А вот цилиндр подвержен грубой работе пружинных колец с высоким удельным давлением из-за малой площади контакта.
Это интересно: Как проверить датчик положения распредвала ДПРВ
Естественно, поршень тоже изнашивается, даже если это происходит с меньшей скоростью. В результате суммарного износа обеих поверхностей трения зазор непрерывно увеличивается, причём неравномерно.
Нормы соответствия
В исходном состоянии цилиндр полностью соответствует своему названию, это геометрическая фигура с постоянным диаметром по всей высоте и окружностью в любом сечении, перпендикулярном к оси. Однако, поршень имеет куда более сложную форму, к тому же он располагает термофиксирующими вставками, в результате чего неравномерно расширяется при работе.
Для оценки состояния зазора выбирается разница диаметров поршня в зоне юбки и цилиндра в средней его части.
Формально принято считать, что тепловой зазор должен составлять примерно от 3 до 5 сотых долей миллиметра по диаметру у новых деталей, а его максимальная величина в результате износа не должна превышать 15 сотых, то есть 0,15 мм.
Разумеется, это некие средние значения, двигателей великое множество и отличаются они как разными подходами к конструированию, так и геометрическими размерами деталей, зависящими от рабочего объёма.
Результат нарушения зазора
При увеличении зазора, а обычно оно связано ещё и с ухудшением работоспособности колец, всё больше масла начинает проникать в камеру сгорания и расходоваться на угар.
Теоретически при этом должна снижаться компрессия, но чаще она наоборот, повышается, из-за обилия масла на компрессионных кольцах, герметизирующего их зазоры. Но это ненадолго, кольца коксуются, залегают, и компрессия пропадает окончательно.
Поршни при увеличенных зазорах нормально работать уже не смогут и начинают стучать. Стук поршневой хорошо слышно на перекладке, то есть в верхнем положении, когда изменяет направление своего движения нижняя головка шатуна, а поршень проходит мёртвую точку.
Юбка отходит от одной стенки цилиндра и выбирая зазор с силой ударяет по противоположной. С таким звоном ездить нельзя, поршень может разрушиться, что приведёт к катастрофе всего мотора.
Как проверить зазор между поршнем и цилиндром
Для проверки зазора используется измерительная аппаратура в виде микрометра и нутромера, эта пара обладает классом точности, позволяющим реагировать на каждую сотую долю миллиметра.
Микрометром замеряется диаметр поршня в зоне его юбки, перпендикулярно пальцу. Стержень микрометра фиксируется зажимом, после чего нутромер устанавливается на ноль при опоре своим измерительным наконечником на стержень микрометра.
После такого обнуления индикатор нутромера будет показывать отклонения от диаметра поршня в сотых долях миллиметра.
Замер цилиндра производится в трёх плоскостях, верхней части, средней и нижней, вдоль зоны хода поршня. Замеры повторяются вдоль оси пальца и поперёк.
В результате можно оценить состояние цилиндра после износа. Главное, что потребуется – это наличие неравномерностей типа «эллипс» и «конус». Первое – отклонение сечения от окружности в сторону овала, а второе – изменение диаметра вдоль вертикальной оси.
Наличие отклонений в несколько соток говорит о невозможности нормальной работы колец и необходимости ремонта цилиндров или замены блока.
Заводы стремятся навязывать клиентам блок в сборе с коленвалом (шорт-блок). Но часто оказывается гораздо дешевле отремонтироваться расточкой, в тяжёлых случаях – гильзовкой, с заменой поршней на новые стандартные или ремонтного увеличенного размера.
Даже не новых двигателях со стандартными поршнями существует возможность точного подбора зазоров. Для этого поршни распределяются по группам с отклонением диаметра на одну сотку. Это позволяет выставить зазор с идеальной точностью и обеспечить оптимальные характеристики мотора и его предстоящий ресурс.
Тепловой зазор поршневого кольца и расход масла · Technipedia · Motorservice
Установки
Назад к поиску
Информация о продукте
Ошибочные оценки тепловых зазоров поршневых колец
Большой тепловой зазор поршневого кольца и высокий расход масла: действительно ли в порядке тепловой зазор или продукт имеет дефект?
Мы поможем вам при решении этой проблемы.
рис. 1
рис. 2
Ситуация:
Тепловые зазоры некоторых новых компрессионных поршневых колец становятся предметом рекламации. В отличие от обычных размеров в диапазоне от ок. 0,3 до 0,6 мм размеры тепловых зазоров этих поршневых колец составляют от 1 до 2 мм и поэтому считаются слишком большими. Особенно это касается второго компрессионного поршневого кольца, в отношении которого часто предполагается ошибочная поставка или производственный дефект.
Техническая причина:
До 90% общего усилия прижима компрессионных поршневых колец создается во время такта расширения за счет давления сгорания (рис. 1). Отработавшие газы проникают в кольцевые канавки и таким образом попадают на обратные стороны поршневых колец. Там под действием давления сгорания увеличивается усилие прижатия поршневых колец к стенке цилиндра, что оказывает влияние на первое компрессионное поршневое кольцо и в меньшей степени на второе компрессионное поршневое кольцо.
Недостаток:
На холостом ходу и в режиме частичной нагрузки давление сгорания ниже, чем в режиме полной нагрузки.
Из-за этого компрессионные поршневые кольца с меньшей силой прижимаются к стенке
цилиндра, что отражается в первую очередь на функции съема масла второго компрессионного поршневого кольца. У определенных двигателей это приводит к повышению расхода масла.
Мера по устранению:
По указанным выше причинам изготовители двигателей выполняют конструктивную подгонку (увеличение) тепловых зазоров поршневых колец. Благодаря увеличенному зазору газы под давле-
нием сгорания быстрее проникают в кольцевую канавку и тем самым на обратную сторону поршневого кольца. За счет этой меры улучшаются маслосъемная и герметизирующая функции, а вместе с этим уменьшается расход масла при работе на холостом ходу и в режиме частичной нагрузки.
Указание:
Все поставляемые компанией Motorservice поршневые кольца соответствуют спецификациям изготовителей двигателей. Благодаря этому обеспечивается полное соблюдение всех функциональных параметров.
Дополнительная информация:
Широко распространено мнение, что большие тепловые зазоры поршневых колец служат причиной повышенного расхода масла.
Однако это предположение ошибочно. Увеличенные тепловые зазоры поршневых колец вызывают незначительное увеличение прорыва газов, но не повышенный расход масла. Правильно следующее: по мере износа поршневых колец увеличиваются их тепловые зазоры. Функциональные параметры поршневого кольца с уменьшенным сечением ухудшаются, в результате чего он больше не обеспечивает надлежащей герметизации. Увеличенный тепловой зазор и повышенный расход масла являются последствиями радиального износа поршневого кольца.
Ключевые слова
:
поршень
Группы продуктов
:
Поршни и компоненты
видео
Монтаж поршневых колец — Motorservice Group
Группы продуктов на ms-motorservice.
com
Это вас тоже могло бы заинтересовать
Информация о пользовании
Монтаж поршней
Только для специалистов. Мы сохраняем за собой право на изменения и несоответствие рисунков. Информацию об идентификации и замене см. в соответствующих каталогах или в системах, основанных на TecAlliance.
Использование куки и защита данных
Группа Motorservice использует на Вашем устройстве файлы куки с целью оптимального оформления и постоянного улучшения своих веб-страниц, а также в статистических целях.
Здесь Вы найдете дополнительную информацию об использовании куки, наши Выходные данные и Указания по защите персональных данных.
Нажатием кнопки «OK» Вы подтверждаете, что Вы приняли к сведению информацию о файлах куки, заявление о защите данных и выходные данные.
Ваши настройки в отношении файлов куки для данного веб-сайта Вы можете изменитьв любое время [ссылка]
Установки приватности
Мы придаем большое значение прозрачности в вопросе защиты персональных данных. На наших страницах Вы получите точную информацию о том, какие настройки Вы можете выбрать и какие функции они выполняют. Выбранную Вами настройку Вы можете изменить в любое время. Независимо от выбранной Вами настройки, мы не будем определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах). Информацию об удалении файлов куки Вы найдете в справке Вашего браузера. Дополнительная информация приводится вЗаявлении о защите данных.
Измените свои настройки приватности путем нажатия на соответствующие кнопки
- Необходимость
- Комфорт
- Статистика
Необходимость
Файлы куки, необходимые для работы веб-сайта, обеспечивают его надлежащее функционирование.
При отсутствии файлов куки возможно появление ошибок и сообщенийоб ошибках.
Данный веб-сайт будет выполнять следующее:
- сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
- сохранять настройки, выполненные Вами на данном сайте.
При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:
- сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.
- анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
- определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).
Комфорт
Файлы куки делают посещение Вами веб-сайта более удобным и комфортным, сохраняя, например, определенные настройки, чтобы Вам не приходилось заново выполнятьих каждый раз при посещении сайта.
Данный веб-сайт будет выполнять следующее:
- сохранять файлы куки, необходимые для работы веб-сайта.
- сохранять Ваши настройки, например, выбор языка или баннер куки, чтобы Вы не выполняли их заново.
При этой настройке данный веб-сайт ни в коем случае не будет выполнять следующее:
- анонимно анализировать посещаемость нашего веб-сайта и использовать эту информацию для его оптимизации.
- определять Вашу личность (за исключением тех случаев, когда Вы однозначно ввели свои данные, например, в контактных формах).
Разумеется, что мы всегда согласны с настройкой Do Not Track (DNT) Вашего браузера. В этом случае не устанавливаются отслеживающие файлы куки и не загружаются функции отслеживания.
Основы двигателестроения: зазор между поршнем и цилиндром
| 00:00 | — Одной из наиболее важных операций механической обработки является растачивание и хонингование цилиндров для достижения правильного зазора между поршнем и отверстием. |
| 00:08 | Этот зазор имеет решающее значение, так как слишком большой зазор между поршнем и отверстием приведет к шуму от поршней, поскольку они качаются в отверстиях, уменьшая уплотнение кольца и увеличивая прорыв газов. |
| 00:19 | С другой стороны, если зазор слишком мал, существует риск того, что поршень может заклинить или заклинить в отверстии, когда он расширяется при нормальных рабочих температурах. |
| 00:30 | Имея это в виду, цель состоит в том, чтобы всегда достигать минимального зазора, который мы можем безопасно использовать при ожидаемой рабочей температуре, при которой будут работать двигатели. |
| 00:41 | К счастью, нам не нужно угадывать эти зазоры, поскольку производитель оригинального оборудования предложит спецификации, если вы работаете со стандартным поршнем. |
| 00:50 | И если вы используете кованый поршень после продажи, производитель предоставит рекомендацию по зазору, который вам следует использовать. |
| 00:59 | Большинство заводских поршней изготавливаются методом литья, а сплав, используемый для литья поршней, имеет относительно низкий коэффициент теплового расширения. |
| 01:10 | Это просто означает, что поршни не растут и не расширяются сильно при нагреве до нормальной рабочей температуры, и, следовательно, требуемый зазор для поршня, отлитого на заводе, довольно мал, возможно, в диапазоне от полутора до трех тысяч. четыре сотые доли миллиметра. |
| 01:30 | Тем не менее, большинство кованых поршней после продажи изготавливаются из сплава 2618, который имеет очень низкое содержание кремния. |
| 01:39 | Результатом этого является то, что кованый поршень из 2618 будет расширяться намного больше при нагревании, чем сопоставимый литой поршень, и, следовательно, при механической обработке двигателя требуется больший зазор между поршнем и отверстием. |
| 01:53 | Например, нередко требуется поршень для зазора отверстия от четырех до шести тысячных дюйма или более в зависимости от конкретного поршня или диаметра и области применения. |
| 02:06 | Правильный зазор для вашего применения будет изначально зависеть от материала поршня, поскольку он будет определять скорость расширения при нагреве. |
| 02:16 | Помимо этого, нам также необходимо учитывать использование, уровень мощности и топливо, на котором будет работать двигатель. |
| 02:23 | Поскольку все аспекты будут влиять на температуру сгорания, которой подвергается поршень. |
| 02:29 | Например, двигатель без наддува имеет тенденцию к более низкой температуре сгорания, чем сопоставимый двигатель с турбонаддувом. |
| 02:37 | Точно так же двигатель, работающий на насосном топливе, имеет тенденцию к более высокой температуре сгорания, чем аналогичный двигатель, работающий на метаноле или E85. |
| 02:48 | В то время как производитель поршня указывает зазор между поршнем и отверстием, часто это будет немного завышено, поскольку производитель поршня хочет быть абсолютно уверенным в том, что поршень не заклинит во время работы. |
| 03:04 | В некоторых случаях, в зависимости от уровня мощности, на котором будет работать двигатель, и особенно от того, какое топливо будет использоваться, можно немного уменьшить зазор между поршнем и отверстием без риска для надежности. |
| 03:19 | Это все о согласовании поршня с зазором отверстия с количеством тепла, которому будет подвергаться поршень. |
| 03:26 | Чем больше тепла получает поршень, тем больше он расширяется и, следовательно, тем больший зазор нам нужно обеспечить, когда поршень холодный. |
| 03:35 | Обычно такая регулировка зазора между поршнем и отверстием делается на основе опыта работы с одними и теми же поршнями в двигателях того же типа, и если у вас нет предыдущего опыта, вам всегда лучше полагаться на рекомендации производителя. |
| 03:52 | Если я создаю двигатель, который будет работать, например, на метаноле, я довольно часто затягиваю поршень до зазора отверстия примерно на полтысячных дюйма или примерно на сотые доли миллиметра, поскольку метанол работает намного холоднее, чем двигатель. работать на насосном топливе или гоночном газе. |
| 04:11 | Всегда полезно осмотреть юбки поршня и стенки цилиндров после того, как двигатель был разобран, так как это может дать вам некоторое представление о том, правильные ли у вас зазоры. |
| 04:24 | Когда зазор между поршнем и отверстием правильный, вы увидите небольшой износ или полированный вид вокруг середины юбки поршня. |
| 04:32 | Часто эта форма износа будет иметь слегка овальную форму, и, в частности, если на юбке поршня есть антифрикционное покрытие, оно может быть частично изношено, и это вполне нормально. |
| 04:45 | Однако, если зазоры слишком малы, вы начнете видеть вертикальные следы износа, известные как истирание, на боковой стороне юбки поршня. |
| 04:54 | Похоже, что грубая отделка с частью алюминиевого материала была фактически сорвана. |
| 05:00 | Это также может проявляться при переносе некоторого количества материала на стенку цилиндра. |
| 05:05 | Очевидно, что это опасная ситуация, и при переборке двигателя потребуется немного увеличить зазор. |
| 05:14 | Если зазор в цилиндре слишком велик, поршень будет менее устойчивым и будет склонен раскачиваться вперед и назад при движении вверх и вниз по отверстию. |
| 05:23 | Это может привести к отполированному виду нижней части юбки поршня, а также верхней кромки кольца. |
| 05:30 | Стоит отметить, что даже если зазор между поршнем и отверстием установлен правильно, все еще возможно получить поршень, который начал заклинивать в отверстиях в результате других аспектов эксплуатации, таких как фактическая настройка двигателя. |
| 05:45 | Например, обедненное соотношение воздух-топливо приведет к высокой температуре сгорания, и это может привести к большему расширению поршня, чем если бы соотношение воздух-топливо было настроено правильно. |
Тепловые аспекты высокопроизводительных двигателей
Температура влияет на размер всех материалов.
Однако эффект, безусловно, не одинаков для всех материалов. Почти все материалы расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Есть одно заметное исключение — когда вода превращается в лед.
Возвращаясь к рассматриваемой теме, мы обнаруживаем, что для всех материалов, которые мы используем для производства продуктов, более высокая температура приводит к расширению. Величина расширения изучалась на протяжении многих лет и на данный момент хорошо известна для большинства материалов. Число, определяющее эту величину, называется термическим коэффициентом линейного расширения. Этот коэффициент выражается в единицах США как количество дюймов на дюйм на градус. Назовем этот коэффициент «С». Тогда пишется C IN/IN/град F. Интересно отметить, что этот коэффициент часто увеличивается с повышением температуры. Список этого коэффициента для нескольких распространенных материалов приведен ниже.
См. Таблицу 1
Использовать этот коэффициент очень просто.
Поясним на примере: предположим, что показанный ниже поршень имеет диаметр 3500 дюймов при температуре 70 градусов по Фаренгейту и сделан из алюминия марки 2618.
См. рис. 1
Средний термический коэффициент линейного расширения для алюминия марки 2618 составляет C=0,0000124 IN/IN/градус Фаренгейта в диапазоне температур от 68°F до 212°F. Предположим, что двигатель запущен. и средняя температура поршня поднимается до 170 градусов по Фаренгейту (100 градусов по Фаренгейту). Чтобы рассчитать изменение диаметра, мы просто умножаем диаметр на коэффициент, а затем умножаем результат на изменение в температуре.
Изменение диаметра = диаметр x «C» x изменение температуры
Следовательно…
Изменение диаметра = 3,500 дюйма x 0,0000124 x 100 град. = 0,0043 дюйма
Таким образом, поршень увеличился в диаметре более чем на 4 тысячных дюйма, просто запустив автомобиль. Это выглядит пугающе, потому что зазор между поршнем и отверстием в сборе составляет примерно 5 тысячных.
Причина, по которой это не проблема, заключается в том, что цилиндр также растет.
Теперь рассчитаем рост цилиндра. Конечно, мы используем то же уравнение, но коэффициент линейного расширения ковкого чугуна отличается от коэффициента линейного расширения алюминия. Средний коэффициент линейного расширения для ковкого чугуна составляет 0,0000060 дюйм/дюйм/градус по Фаренгейту. Предположим, что при сборке двигателя диаметр цилиндра был на 0,005 дюйма больше диаметра поршня. Другими словами, цилиндр был отточен до 3,505 дюйма.
Следовательно…
Изменение диаметра цилиндра = 3,505 x 0,0000060 x 100 град. F = 0,0021 дюйма
Обратите внимание, что зазор между поршнем и стенкой теперь меньше, чем был, когда двигатель был построен под углом 70 градусов. F. На самом деле он меньше на 0,0043 – 0,0021 дюйма. Таблица, показывающая зазоры между поршнем и цилиндром в зависимости от температуры, показана ниже для двигателя диаметром 84 мм с алюминиевыми поршнями 2618.
См. таблицу 2
Поршни из алюминия 4032 имеют меньший коэффициент теплового расширения, чем 2618, примерно на 15%. Хотя 4032 не так прочен, как 2618, для уличного применения он имеет то преимущество, что двигатель можно собрать с меньшими зазорами между поршнем и цилиндром, чем у 2618, и, таким образом, двигатель будет тише при холодном запуске.
Таблица, показывающая зазор между поршнем и цилиндром в зависимости от температуры для двигателя диаметром 84 мм с алюминиевыми поршнями 4032, показана ниже.
См. Таблицу 3
Две приведенные выше таблицы многое расскажут нам об условиях обработки, условиях сборки и, в конечном счете, о работе двигателя.
Наблюдения за механической обработкой и сборкой:
1. Температура окружающей среды имеет решающее значение при обработке и измерении компонентов двигателя. Если температура в механическом цехе может варьироваться от 50 градусов зимой до 100 градусов летом, отклонение в окончательной сборке двигателя составит погрешность более 0,001 дюйма.
Таким образом, двигатель зимней сборки будет подвержен риску заклинивания при более низкой температуре, а двигатель летней сборки будет иметь гораздо больший зазор и, таким образом, дребезжать при холодном запуске. Одна тысячная дюйма может показаться не такой уж большой, но посмотрите на зазор между поршнем и отверстием при нормальной рабочей температуре. Этот зазор составляет приблизительно 0,002 дюйма. Следовательно, если мы промахнемся на 0,001 в процессе сборки, либо двигатель имеет только 50% зазора, чем должен, или он имеет 150% того, что должен!
2. Температура окружающей среды с контролируемой температурой имеет решающее значение при сборке двигателей. Даже если механическая обработка была выполнена идеально в контролируемой среде, невозможно выполнить проверки контроля качества во время сборки, если в сборочном цеху (и для каждого из собираемых компонентов) не контролируется температура.
Замечания для покупателя:
1.