Как проверить компрессионные кольца и поршневую не разбирая двигатель

Признаки износа поршневых колец

Сердцем автомобиля является мотор, индивидуальный срок службы которого, складывается из множества показателей. От качества составляющих его деталей, своевременной замены масла, фильтров, от того в положенный ли срок проводится технический осмотр, зависят его производственные свойства.
В моторе, в первую очередь, изнашиваются кольца поршня. Вследствие игнорирования первых признаков износа таковых, из строя выходят поршня, а затем коленчатый вал, что приводит автомобиль к дорогостоящему ремонту. Возникает вопрос:

Признаки и причины износа (поломки) поршневых колец

На автомобилях ВАЗ в процессе эксплуатации происходит износ двигателя, так же выходят из строя ПК. Кольца могут:

• ломаться на две или несколько частей;
• изнашиваться по толщине;
• иметь общий износ.

Часто поломка деталей происходит вследствие перегрева ДВС, в этом случае в цилиндрах уменьшается компрессия, и мотор теряет мощность. Признаками неисправных ПК является:

• сизый дым из трубы глушителя, особенно часто он проявляется после долгой работы на холостых оборотах при резком нажатии на педаль газа;
• повышенный расход масла в двигателе;
• падение мощности, мотор перестает тянуть;
• закоксовывание свечей зажигания.

Если появляются признаки неисправности в поршневой группе, в первую очередь меняются поршневые кольца. Но замена ПК не всегда дает нужный эффект, часто после ремонта мотор продолжает дымить и расходовать масло. Причина здесь простая – имеется износ в самих цилиндрах. В блоке обычно гильзы изнашиваются неравномерно – они приобретают овальную форму, из-за выработки поршневые кольца не прилегают плотно к стенкам цилиндров и не обеспечивают герметичность.

Как определить степень износа поршневых колец

Главное действие, которое необходимо предпринять в данном случае, посмотреть на выхлопные газы, выходящие их глушителя, при заведенной машине, на холостых оборотах.

• Появление черного дыма знаменует, что какая-то часть газов, вместо того, чтобы совершать толкательные моменты поршня, просочилась сквозь изношенные компрессионные кольца, в картер двигателя. В таком случае, падает давление в цилиндрах, и происходит потеря мощности двигателя.
• Возможность переобогащения зажигательной смеси, также проявляется наличием черного дыма в глушителе, но сопровождается хлопками.
• Дым белого цвета демонстрирует попадание влаги или образование конденсата, особенно при холодной погоде. На прогретом двигателе, появление белых облаков из глушителя, указывает на износ маслосъемных колпачков, направляющих клапанов, маслосъемных колец ПГ двигателя.
• Появление голубого дыма с сизым оттенком, является свидетельством попадания масла в камеры сгорания, просачивающиеся через маслосъемные колпачки, втулки клапанов или через изношенную поршневую группу.

Далее нужно обратить внимание на свечи зажигания, вернее на их состояние. Масляный нагар и наличие масла на резьбе свечи, показывают о нарушении в камере сгорания цикла смесеобразования, что является износом поршневых колец или цилиндров.

Затем необходимо проверить в каком состоянии находится воздушный фильтр, внимательно осмотреть на предмет выявления масла в его корпусе и отводящий воздух гофре. Наличие признаков его присутствия, указывает на износ ПГ.

Следует посмотреть места установления сальников, прокладок, уплотнителей агрегата. Нет ли там подтеков масла. Если такое явление обнаружилось, то это признак недопустимого износа ПГ, вследствие чего создается сильное давление картерных газов в двигателе, и происходит выброс масла.

Так же необходимо послушать работу двигателя при холостом ходе. Если двигатель работает не ровно, рычаг переключателя передач трясется, то это говорит о наличии разного давления в цилиндрах двигателя, вследствие явного износа ЦПГ. Посторонние шумы и стуки в рабочем двигателе свидетельствуют о явных неполадках аппарата, передвигаться на такой машине категорически запрещается.

Следует проверить систему вентиляции картера. Для этого нужно снять шланг выхода газов (сапун) с системы, и посмотреть, как выходят отработанные пары и газы из шланга. Если они выходят в такт работе цилиндров, то налицо залегание колец в поршне.

Все перечисленные особенности являются признаками изношенности ПГ двигателя, вследствие неправильного его использования, перегрева двигателя или длительной работы без надлежащей смазки.

Дефектация поршневых колец

ВНИМАНИЕ! Рисунки к этому подразделу см. в «голубой книжке» — Диагностирование технического состояния и ремонт холодильного оборудования

Поршневые кольца – ответственная деталь компрессора, они оказы­вают большое влияние на его работу, определяя его про­изводительность (коэффициент подачи) и эффективность, на­деж­ность и долговечность, расход смазки и интенсивность ста­рения смазочного масла. Нормальная работа компрессора воз­можна только при условии герметичности рабочего простран­ства цилиндра. Основное назначение поршневых колец – созда­ние герметичного уплотнения между полостью сжатия и карте­ром компрессора с целью предотвращения перетечек агента в картер и уноса масла из картера. Герметичное газо-масляное упло­тнение обуславливает оптимальные термодинами­ческий ре­жим и коэффициент подачи, обеспечивая тем самым требуемую производительность компрессора, предупреждает нагаро­образо­вание и пригорание колец, задиры цилиндра. От взаимной работоспособности поршневых колец, поршней и цилин­­дров зависят не только холодопроизводительность компрес­­сора, рас­ход электроэнергии и дорогого смазочного масла, но и расход запасных частей. При малом сроке службы поршневых колец сокращается межремонтный период, учаща­ют­­ся разборки и текущие ремонты компрессоров, а при поломке колец в процессе работы неизбежны тяжелые последствия и дорогостоящий восстановительный ремонт. В связи с этим качес­тву изготов­ле­ния колец и контролю их в процессе техни­ческого обслуживания необходимо уделять особое внимание.

Поршневые кольца весьма разнообразны как по форме, так и по кон­структивному исполнению. Последние, в свою очередь, зависят от типоразмера компрессора, давления сжатия, рода сжима­ем­ого газа, материала кольца, количества смазки, вида трения и пр. По назначению поршневые кольца делятся на маслосъемные

и
уплотняющие (компрессионные)
кольца. Типы, основные пара­метры и размеры поршневых колец регламен­тированы
ГОСТ 9515-81 «Кольца поршневые металлические поршневых компрессоров»
.

Несмотря на то, что в большинстве своем поршневые кольца внешне выглядят очень простым изделием, но на самом деле в них обычно сконцентрированы десятки технических решений. Отечественные холодильные компрессоры чаще всего имеют одинарные кольца прямоугольного сечения, изготовлен­ные из металла или полимерных и графитовых материалов; суще­ствуют также более сложные конструкции с эспандерами – подкладными пружинящими кольцами. Металлические кольца с диаметром свыше 200 мм

изготовляют из серого чу­гуна СЧ 21, а с диаметром до
200 мм —
СЧ 24 (ГОСТ 1412-85); такое различие объясняется тем, что с уменьшением диаметра кольца модуль упругости материала должен быть больше. Современные быстроходные ком­прес­соры выпускают с кольцами из более дешевых и техноло­гичных материалов на основе полиамидов.

Поршневые кольца ремонту не подлежат и в случае предельного износа или несоответствия техническим усло­виям, по каким либо параметрам, подлежат замене на новые.

Обычно основанием для обязательной замены пор­шне­вого кольца является любое из следующих обстоятельств:

· если тепловой зазор

в замке кольца, определяемый щупом при положении поршневого кольца в месте наибольшего износа ци­лин­дра, превышает величину
Dп /80
(где
Dп
– диаметр поршня);

· при появлении в поршневых канавках зазора по высоте кольца (осевого зазора da

), превышающего более чем в
2,5
раза нормальный монтажный осевой зазор;

· если радиальный зазор

кольца
dr
больше
(0,01…0,15)Dк
, где
Dк
– диаметр кольца;

· если на рабочей поверхности кольца имеются задиры

, и
следы пропуска газа
(темные пятна на блестящей поверхности) наблюдаются на протяжении более
25%
окружности кольца;

· при потере

более
10%
от первоначальной
массы
кольца;

· при появлении трещин

на кольце;

· если произведена расточка

поршневых канавок при ремонте;

· при замене поршня

после расточки цилиндра.

Дефекты поршневых колец являются результатом воздей­ствия целого комплекса факторов, проявляющихся в процессе экс­­плу­­атации компрессоров. Поведение поршневых колец при работе компрессора зависит от конструкции компрессора, дина­мической и термической нагрузок, точности обработки цилин­дра и поршня, рабочей среды и условий смазки, качества изгото­вления самих колец. Основной причиной дефектов поршневых колец является их механический износ

, который определяется в основном условиями смазки цилиндра и качеством смазочных материалов. При непрерывной смазочной пленке износ от трения практически отсутствует. Если же пленка нарушена, воз­никает непосредственный контакт металлических поверхностей трущейся пары («трение металл по металлу») и износ быстро увеличивается. Нарушение масляной пленки является следстви­ем недостаточного смазывания или неравномерного распределе­ния масла по рабочей поверхности цилиндра, неприлегания ко­лец или некруглости цилиндра, повышенного давления кромок колец на зеркало цилиндра. У подавляющего большинства пор­шне­вых компрессоров масляная пленка обычно разрушается в верхней мертвой точке, где ско­рость минимальная, а темпера­тура сжимаемой среды макси­мальная. При таких нарушениях на кольцах и рабочих поверх­но­стях цилиндра появляются
следы прижогов
(
пятна «ожогов»
) – темные места, которые иногда появляются в резуль­тате пригорания масла, а чаще всего являются свиде­тельством так называемого
частичного «схватывания»
– повреждения металла вследствие высоких температур, возни­кающих на контактирующих поверхностях трущихся деталей при сухом трении. При
полном «схваты­вании»
возникают задиры на зеркале цилиндра, рабочей поверх­ности поршневых колец и заедание поршня. Причиной возник­но­вения прижогов очень часто является также некачественная обработка поверх­ности цилиндра.

Потеря подвижности колец

в поршневых канавках вследствие заклинивания является одним из самых нежела­тель­ных дефектов, приводящих зачастую к тяжелым последствиям.
Заклинивание
не только препятствует правильной работе кольца, но и очень быстро нарушает нормальную работу компрессора: возникает повышенный пропуск агента, возрастает температура поршня и стенок цилиндра, наблюдаются повышенные темпера­тура, расход и старение смазывающего масла, происходит быстрый износ и поломка колец.
Одной из главных причин заклинивания колец
помимо чисто механических
является изменение свойств масла
, которое под воздействием многих факторов в процессе эксплуатации разлагается, образуя отло­же­ния на поверхностях цилиндров, поршней, колец и поршневых канавок. Отложения вначале вязкие и клейкие становятся затем тестообразными, наконец, могут затвердевать и препятствовать свободному передвижению колец, подвижность которых сначала уменьшается и, в конце концов, может исчезнуть совсем. Закли­ни­вание начинается в каком-либо одном месте по окружность кольца и постепенно захватывает большую его часть. Заклини­вшееся кольцо постепенно вдавливается в поршневую канавку, располагаясь заподлицо с наружной поверхностью поршня, и полностью теряет уплотняющую способность. Поскольку изме­не­ния свойств масла в эксплуатации неизбежны, то даже при нормальной работе в процессе непрерывной и длительной эксплуатации компрессора рано или поздно должно произойти заклинивание колец, что и наблюдается на практике [12].

Основными поверхностями поршневых колец являются на­ружная цилиндрическая поверхность D

и торцовые поверхности. Точность их размеров выдерживается по 7-му квалитету, параметр шероховатости наружной поверхности
Ra = 2,5 мкм
; торцовых поверхностей —
0,63 мкм
. Хорошее уплотнение полости сжатия достигается только тогда, когда компрессионные поршневые кольца полностью и одновременно опираются на цилиндрическую поверхность зеркала цилиндра и торцовые поверхности канавок поршня. Для достижения достаточной герметичности
торцовые поверхности кольца и поршневой канавки должны быть параллельны
. Наружная поверхность кольца должна плотно прилегать к зеркалу цилиндра без просветов. Шероховатость рабочих поверхностей колец, цилиндра и поршня имеет большое значение для работы компрессора, Шероховатость колец и цилиндров не должна быть больше толщины масляной пленки во избежание соприкосновения трущихся деталей и возникновения сухого трения. Наружные поверхности колец с параметрами шероховатости
Ra — 2,5 мкм
обеспечивают хорошую приработку к зеркалу цилиндра. Качество обработки торцовых поверхностей кольца и поршневых канавок в значительной степени влияет на расход смазочного материала. Параметр шероховатости более
0,63 мкм
может вызвать вибрацию кольца и увеличение расхода смазочного материала. Причем увеличение будет продолжаться до тех пор, пока кольца не будут полностью приработаны.

Приработку колец проверяют следующим образом. Компрес­сор пускают вхолостую со снятыми крышками. Гильзы необхо­димо предварительно застопорить, чтобы их не выбросило из цилиндров. При пуске компрессора наблюдают за высотой масля­ных фонтанчиков, которые появляются при верхнем положении поршня. Сначала фонтанчики появляются не по всей образующей цилиндра, а в отдельных местах и высота их различна. По мере приработки колец высота фонтанчиков и их число уменьшаются. При хорошей приработке фонтанчики пропадают, а появляется масляный туман. В этом случае считается, что кольца приработаны к зеркалу цилиндра. Для достижения достаточной герметичности торцовые поверхности кольца и поршневой канавки должны быть параллельны. Наружная поверхность кольца должна плотно прилегать к цилиндру без просветов. Нормальная работа кольца возможна только при достаточно свободном его перемещении в ка­навке, что обеспечивается оптимальным зазором между внутрен­ней поверхностью поршневого кольца и дном канавки (радиальный зазор b

на
рис. 11 a
), а также между торцовыми поверхностями кольца и поршневой канавки (осевой зазор
a
,
см. рис. 11 a
). Ради­альные и осевые зазоры для колец разных диаметров приведены в
табл. 2.7.
Нормальная работа кольца возможна только при доста­точно свободном его перемещении в поршневой канавке (ручье), что обеспечивается оптимальными зазорами: между внутренней цилиндрической поверхностью кольца и цилиндрической поверхностью поршневой канавки (дном ручья) – радиальным зазором dr

, между торцовыми поверхностями кольца и поршневой канавки (стенками ручья) –
осевым зазором dа
(см. рис.11
а
). Недостаточный монтажный
осевой зазор
в ручье может вызвать заклинивание кольца, а избыточный – удары кольца о стенки ручья, что приведет к прогрессирующему износу и ручья и кольца и, как следствие, к еще большему осевому зазору, повышенному уносу масла вследствие появ­ления так называемого
«насосного действия поршневого кольца»
(см. рис.11
б
) и быстрому выходу кольца из строя.

Интенсивное перекачивание масла может наступить при сильно изношенных поршневых канавках, так как в этом случае кольца не могут плотно прилегать к опорным торцовым поверх­ностям и скорость их движения в осевом направлении, а стало быть, и «насосное действие» увеличиваются.

Таблица 2.7 — Допустимые зазоры для компрессионных колец

Величина теплового зазора в замке поршневого кольца dt

зависит от материала кольца и рассчитывается, исходя из необ­хо­димости компенсации теплового расширения кольца при рабо­те компрессора. Для металлических колец величина
dt
опреде­ляется нормалями. Заводы-изготовители холодильных компрес­соров указывают величину теплового зазора в замке поршневых колец непосредственно в сопроводительной техни­ческой доку­мен­та­ции. Тепловой зазор в замке металлического компрес­сионного кольца в рабочем состоянии (при установке его в ци­лин­дре) обычно составляет
0,004Dк
,т.е.
0,4%
от номи­нального наружного диаметра кольца. Предельный допустимый износ в замке зависит от диаметра кольца и составляет
(0,01 … 0,15)Dк
.

Тепловой зазор в замке кольца должен, с одной стороны, предотвращать смыкание кольца в замке в результате теплового расширения, а с другой – быть настолько малым, чтобы не допускать чрезмерных потерь производительности из-за негер­мети­чности в этом месте. Необходимая величина теплового за­зо­ра в рабочем состоянии может быть приближенно опре­де­лена по формуле [12]:

dt = 1,3a( tн – tос)pDк

,

где a

— коэффициент линейного расширения материала кольца (для чугуна
a =11×10 -6 °С -1; tн
– температура нагнетания и
tос
– температура при сборке,
°С
;
Dк
– наружный диаметр кольца,
мм
. Коэффициент
1,3
учитывает неточность расчета и введен по аналогии с коэффициентом запаса проч­­но­сти.

Несколько модифицированная формула для расчета тепло­вого зазора в замке приводится в [15]:

dt = a(tср – tвс)pDк.

Отличие последней формулы от предыдущей незначи­тель­но: по существу предлагается лишь другая расчетная раз­ность температур, а именно разность междусредней темпе­ра­ту­рой поршня tср

, и температурой всасывания
tвс
. Если учесть, что среднюю температуру поршня предлагается определять как по­лу­сумму температур всасывания
tвс
и нагнетания
tн
, то по­след­­няя формула может быть преобразована к следующему виду:

dt = 0,5a(tн – tвс) pDк.

Как показывает практика, часто, несмотря на теоре­тически вполне достаточную величину теплового зазора, торцы колец в замке при осмотре оказываются натертыми до блеска. Это явный признак того, что тепловой зазор в замке кольца недостаточен и в процессе работы компрессора его концы сопри­касались. Удары концов кольца друг о друга могут стать причиной быстрой поломки кольца. Блестящие места на внутрен­ней поверхности кольца – результат циклических ударов кольца о дно поршневой канавки.

Первостепенное значение для нормальной работы ком­прес­­сора имеет величина и характер распределения давления кольца на зеркало цилиндра вдоль всего периметра кольца. При недостаточном давлении не обеспечивается необходимое упло­тнение поршня, в результате чего происходит чрезмерный унос масла в полость нагнетания. При избыточном давлении быстро изнашиваются как кольца, так и зеркало цилиндра, увеличи­вается расход энергии на трение.

К зеркалу цилиндра кольцо прижимается не только силой упругости Pу

, но и радиально направленной силой
Pа
, обусло­вленной давлением сжимаемого газа, проникающего в поршне­вые канавки (см. рис.11
в
).

Давление кольца от сил упругости можно определить с помощью простого приспособления, принципиальная схема которого показана на рис.12. Кольцо нагружается силой Pг

так, чтобы зазор в замке кольца соответствовал рабочему тепловому зазору. На основании уравнения моментов
Pуlу= Pгlг
опре­де­ляют силу упругости поршневого кольца

Pу
= Pгlг/lу
.

Давление на стенки цилиндра от сил упругости кольца составит py

= P
у/ Dh
, где
D
– диаметр цилиндра,
h
– высота кольца. Рекомендуемые значения давления кольца на стенку цилиндра
py
в зависимости от диаметра кольца (цилиндра) можно найти в [23].

Упругость кольца снижается при износе рабочей поверх­ности кольца: радиальное давление сил упругости пропор­ци­онально кубу радиальной толщины кольца и с уменьшением последней резко снижается. Так, например, уменьшение толщи­ны кольца с 3,0

до
2,9 мм
снижает упругость кольца приблизи­тельно на
10%
.

Одним из основных факторов, влияющих на интенсив­ность износа поршневых колец, является степень полноты при­ле­гания внешней рабочей поверхности кольца к зеркалу цилиндра. При наличии просвета между кольцом и цилиндром происходит форсированное и неравномерное изнашивание и кольца и цилиндра, поскольку в этом случае имеет место неравномерное распределение по окружности давления кольца на зеркало цилиндра.

Как правило, поршневое кольцо изнашиваются в ради­альном направлении и по высоте. В первом случае изнашивание происходит в результате трения внешней поверхности кольца о зеркало цилиндра, а во втором – трения торцовых поверхностей кольца о боковые стенки ручья (поршневой канавки). Ради­альный износ приводит к увеличению зазора в замке и умень­шению упругости кольца, а осевой – к увеличению зазора между кольцами и канавками поршня, что усиливает «насосное действие колец». Радиальное изнашивание, как правило, не бывает равномерным по контуру: минимальный износ при­ходится обычно на участок, противоположный замку, а макси­мальный – на участок замка. Повышенное радиальное изнаши­вание колец в зоне замка происходит вследствие действия на этом участке наибольших давлений от сил упругости, т.к. именно здесь имеет место максимум разгибающего момента. Отклонение от плоскостности торцов кольца допу­скается не более 0,08 мм. Контроль проводят на поверочной плите. Контрольное кольцо размещают на плите и кладут сверху четыре-пять таких же колец. Зазор между плитой и кольцом изме­ряют щупом. Остаточная деформация кольца не должна превы­шать 10—12% величины зазора в свободном состоянии.

Процесс дефектации поршневых колец

включает в себя: снятие колец с поршня, промывку и контроль их качества визуально (
внешний осмотр
), проверку всех размеров кольца (
обмер
) на соответствие техническим условиям.

Поршневые кольца желательно снимать и устанавливать с помощью хомута или специальных клещей; наиболее совершен­ные конструкции клещей снабжены ограничителями развода колец, что предупреждает образование в кольцах трещин и тем более их поломку. Можно воспользоваться тонкими (толщиной порядка 0,5 мм

) металлическими полосовыми пластинами, ширину которых выбирают в зависимости от диаметра кольца —
рисунок 13
. Подняв в замке концы кольца из канавки, пластины поочередно заводят под кольцо и, полностью выведя кольцо из канавки, сдвигают его по пластинам к краю поршня. Ставят кольца на поршень таким же образом.

При отсутствии специальных приспособлений эти опера­ции надо выполнять крайне осторожно, не допуская «насиль­ственных действий», не разводя концы кольца слишком широко во избежание его поломки. Для правильной посадки и снятия кольца его следует разводить, прилагая радиально направленные усилия в плоскости кольца

только к его концам. Снятые с поршня кольца до и после промывки и сушки необхо­димо подвергнуть тщательному визуальному контролю, поскольку состояние рабочих поверхностей может дать важную инфор­мацию о том, нормально работает кольцо или нет.

У нормально работающего кольца все его поверхности должны быть гладкими, чистыми равномерно и умеренно блестя­щими и иметь более или менее темный и одинаковый цвет; несколько более светлой и более блестящей обычно становится только нижняя торцовая поверхность кольца. Ярко выраженный блеск на торцовых поверхностях появляется при их истирании и свидетельствует об износе колец по высоте.

Темные пятна

или
темные полосы
на внешней цилин­дрической поверхности кольца, ориентированные по направле­нию хода поршня, говорят о том, что кольцо на этих участках пропускало холодильный агент, т.е. на этих участках кольцо неплотно прилегало к зеркалу цилиндра (имелись просветы) и плохо уплотняло полость сжатия. Наличие темных пятен и полос может также свидетельствовать о локальных повреждениях кольца или цилиндра, ограниченной подвижности кольца в канавке поршня или отклонении кольца от круглой формы, что чаще всего бывает связано с короблением кольца или его деформацией при неаккуратном снятии или постановке во время ремонта. Характер и форма темных пятен, и величина участков, охваченных ими, позволяют иногда при одновременном осмотре кольца и поршня установить причины, вызвавший этот дефект. Если имел место незначительный локальный пропуск газа, то на рабочей поверхности кольца появляются так называемые
ожоги
, которые представляют собой лишь изменения цвета поверхности металла и пятна пригоревшего масла или отложения нагара. При больших протечках газа наблюдаются более глубокие повре­ждения металла колец, о чем уже говорилось выше.

Бороздки

на рабочей поверхности кольца в виде острых рисок, расположенных в направлении движения поршня, указы­вают на загрязнение всасываемого холодильного агента, плохую очистку цилиндров, загрязненную и недостаточную смазку. Про­дольные полоски, которые при рассмотрении в лупу очень часто оказываются нанесенным материалом, срезанным или выр­ван­ным металлом, говорят о заедании колец, причиной которого могут быть: слишком малый зазор в замке (при этом торцы кон­цов кольца имеют ярко выраженный блеск), чрезмер­но высокая упру­гость кольца, отсутствие подвижности кольца в ручье, чрез­мерный износ опорных поверхностей поршневых канавок и др.

Появление заусениц

на кольце обусловлено чрезмерным износом его торцовых поверхностей и сопровождается обычно большим осевым зазором в ручье. Наличие острых заусениц на кольцах крайне не желательно, поскольку они снимают практи­чески все масло со стенки цилиндра, что приводит к возникно­вению сухого трения. От заусениц могут откалываться частицы металла, что может вызвать повреждение рабочих поверхностей колец, цилиндра и поршня. Даже при небольших заусеницах создается опасность защемления колец в поршневых канавках. При ремонте компрессора
необходимо всегда проверять кольца на наличие заусениц и обязательно удалять их, если они есть.
При дефектации

снятого с поршня кольца
путем измеренийпроверяют величину фактического износа кольца по высоте и толщине, неравномерность износа кольца по толщине (разностенность), неплоскостность торцевых поверхностей (коробление), упругость кольца, величину теплового зазора, плотность прилегания к цилиндру.
Износ колец

по высоте и в радиальном направлении (по толщине) определяют путем измерения их высоты и толщины
универсальным измерительным инструментом
. Если износ по высоте кольца выходит за пределы допуска, кольцо бракуют, так как в процессе работы оно будет постоянно перемещаться и истирать канавки поршня. Неодинаковая радиальная толщина (разностенность) кольца, как уже отмечалось выше, является причиной его неравномерного давления на стенку цилиндра. Уменьшение толщины кольца в наиболее изношенном месте допускается в пределах
10…20%
его первоначального размера и при этом зазор в замке не должен превышать установленного предельного значения.

Коробление

: отклонение от плоскостности торцовых поверх­ностей кольца допускается в пределах
0,08 мм
. Контроль проводят на поверочной плите, зазор между плитой и кольцом измеряют щупом. Кольца с короблением выше допустимого обычно бракуют, так как их правка не допускается, а их шабре­ние и притирка слишком трудоемки и неэффективны.

Упругость поршневых колец

проверяют с помощью специ­­альных приборов – рис.14 и 15. Установив кольцо соответ­ствующим образом, его нагружают так, чтобы зазор в замке полу­чился равным
(0,004 … 0,005)Dк
, т.е. достиг нормальной величины. По величине нагрузки определяют упругость кольца и проверяют ее на соответствие техническим требованиям.

Упру­гость колец малых холодильных компрес­соров мо­жет быть непосредственно измерена с помощью любых подхо­дящих для этой цели весов (например, настольных цифер­блат­ных весов типа ВНЦ). Кольцо устанавливают на тарелке весов и, нажимая сверху рукой на кольцо, измеряют усилие, необхо­димое для смы­кания концов кольца в замке – рис.16 а

. Поршне­вое кольцо может удовлетворительно работать при потере до 30% своей первоначальной упругости при условии равно­мер­ного износа по окружности и увеличении зазора в замке в преде­лах установленной нормы.

Тепловой зазор

в замке измеряют щупом, вложив кольцо в контрольное отверстие кольцевого калибра или обоймы. Калибр изготовлен из инструментальной стали; номинальный диаметр его контрольного отверстия равен номинальному диаметру ци­линдра, но выполнен с допуском, равным
1/3
допуска соответ­ству­ющей посадки кольца; параметр шероховатости отверстия калибра
Ra = 0,32 … 0,16 мкм
. Кольцевой калибр кла­дут на по­ве­­ро­­чную плиту, вставляют в него поршневое кольцо, прижи­­­­мают кольцо к плите до упора, после чего щупом измеряют тепло­­­вой зазор. Зазор в замке при необходимости увеличивают опиловкой надфилем или плоским напильником. Кольца подле­жат замене при увеличении теплового зазора в
3…4
раза по сравнению с первоначальным (оптимальным) зазором.

Плотность прилегания

кольца к стенке цилиндра и рас­пре­деление радиального давления проверяют также с помощью коль­це­вого калибра. Неплотность прилегания кольца обнаружи­вают по наличию зазоров на просвет, зазоры в просветах изме­ряют щупом. Плотность прилегания удобно проверять с помо­щью
негатоскопа
– освещенного матового стекла для просмотра рентгеновских снимков. Допустимым обычно считается, когда зазор в просвете не превышает
0,03 мм
, кольцо не прилегает на дуге менее
45°
и не более чем в двух местах, просветы располо­жены не ближе
30°
от замка.

Новое кольцо для проверки высоты прокатывают по канавке поршня – (см. рис. 16 б

). Кольцо признается годным, если оно свободно прокатывается на любом участке канавки, име­ет небольшую «качку», но не смещается по высоте, и пол­ностью погружается в канавку. Зазор между кольцом и канавкой (по высоте) проверяют щупом по всей окружности кольца. Если кольцо входит в канавку туго, то его торцы обрабатывают на абразивном бруске или притирочной плите с пастой ГОИ. При чрезмерном осевом зазоре кольцо заменяют. Установленное на поршне кольцо при проворачивании поршня вокруг его про­дольной оси должно под действием своего собствен­ного веса полностью погружаться в поршневую канавку.

После установки кольца на поршне проверяют ради­альный зазор в ручье, величина которого зависит от диаметра поршневого кольца и колеблется в пределах 0,5 … 1,0 мм

.

Явными неисправностями поршневых колец являются

• Потеря мощности агрегата (проверяется измерением компрессии).
• Повышенный расход масла (выхлопы в глушителе, протекание уплотнителей).
• Увеличение расхода топлива.

Приложив чистый листок бумаги к выходному отверстию глушителя, на работающем автомобиле, затем посмотрев на отпечаток, можно составить картину исправности двигателя и его некоторых узлов.

Источник

Что такое поршневые кольца, их назначение

Поршневые кольца представляют собой упругие незамкнутые элементы, которые устанавливаются в специальные канавки на корпусе поршня. Изготавливают их из стали или чугуна повышенной прочности, а сверху покрывают легирующим материалом. Легирующее покрытие еще больше увеличивает прочность, а также снижает скорость износа.

Обычно в поршень вставляются 3 кольца: 2 компрессионных (занимают 2 верхних канавки) и 1 маслосъемное (нижняя канавка). Задача компрессионных колец – не допустить прорыва раскаленных газов вдоль поршня в картер двигателя. Маслосъемное – снимает лишнее масло с зеркала цилиндра, не давая ему попасть в камеру сгорания. Кроме того, кольца снижают температуру поршня, передавая практически половину тепла его поверхности на стенки цилиндра.

Когда поршневые кольца перестают справляться с возложенными на них задачами, ввиду своего износа, двигатель автомобиля сигнализирует об этом проявлением соответствующих симптомов.

Признаки износа поршневых колец

О том, что износ дошел до критической стадии, свидетельствует синий или черный дым из выхлопной трубы. Это указывает на то, что излишки масла попали в камеру сгорания мимо маслосъемного кольца и сгорели там вместе с топливом. Черный дым, выходящий из трубки вентиляции картера, говорит о том, что компрессионные кольца из-за износа допускают прорыв газов из камеры сгорания в его полость.

Критический износ сопровождается снижением компрессии (способность удерживать давление) в цилиндрах двигателя. Это означает, что часть газов, образовавшихся при сгорании топливной смеси, которая должна была толкать поршень, прорвалась в картер, не совершив полезную работу. Именно это приведет к падению давления в цилиндре, следовательно, двигатель потеряет часть мощности. Наблюдается повышенные расход масла.

Проверяется компрессия специальным прибором – компрессометром. Когда номинальные значения давления неизвестны (нет инструкции по эксплуатации), сначала оно измеряется в сухом цилиндре, затем через свечное отверстие заливается немного моторного масла, и замер делается заново. Если компрессия повысится, значит, требуется замена колец. Подобные признаки могут наблюдаться и в случае их «залегания».

«Залегание» происходит, когда образовавшийся в канавках поршня нагар мешает пружинить поршневым кольцам, результатом чего становится снижение плотности их прилегания к поверхности цилиндра.

Такую проблему, если случай не сильно запущен, можно исправить при помощи специальных присадок к топливу. Двигатель, имеющий карбюраторную систему, можно попробовать очистить спреем для удаления нагара, который впрыскиваются непосредственно в карбюратор. Если удаление нагара с камеры сгорания эффекта не дало, то выход только один – замена поршневых колец и чистка канавок.

Признаки износа или залегания поршневых колец двигателя

Срок службы поршневых колец двигателя автомобиля может варьироваться в разных пределах. Для двигателей автомобилей ВАЗ 2108, 2109, 21099, 2105, 2107 это 150-200.000 км пробега. Во многом скорость износа поршневых колец зависит от тяжести условий эксплуатации двигателя, применения качественного или наоборот некачественного моторного масла, правильности работы двигателя (наличия перегрева, детонации), качества изготовления самих колец.
Признаки износа (поломки, залегания) поршневых колец двигателя

Сильное дымление из глушителя

Дым серо-синий (сизый). Дымит постоянно: и при пуске, и при работе на холостых, и при движении. Кратковременное дымление при пуске или перегазовке является признаком износа маслосъемных колпачков.

Причины: моторное масло плохо удаляется со стенок цилиндров при работе двигателя и вместе с отработанными газами выбрасывается через выпускные клапана в выпускной тракт и далее в глушитель. Отсюда сизый дым. Капли масла можно ощутить на своей руке подставив ее к выпускному отверстию глушителя при работающем двигателе.

Виды поршневых колец

На сегодняшний день существует два типа поршневых колец, устанавливаемых на поршень:

• компрессионное;
• маслосъемное.

Сегодня поршневые кольца изготавливают из чугуна, а для надежности и продления срока службы добавляют молибден, обладающий противозадирным свойством. Чуть дольше выпускают хромированные кольца, они несколько дешевле, зато также обладают противозадирными свойствами, хотя большим сроком службы не отличаются. Рассмотрим подробнее каждое из колец.

Компрессионные кольца

Компрессионные кольца устанавливаются выше маслосъемного, в количестве от двух штук. Важно понимать, что это не просто металлическое кольцо, которое призвано уплотнить камеру сгорания, так как компрессионное кольцо участвует в теплоотдаче между поршнем и гильзой, а также поглощает колебания поршней из-за боковой тяги.

Верхнее компрессионное кольцо может быть трех видов:

• c L-образным выступом в области замка;
• с плоским участком;
• перекрученным участком — оба конца кольца под наклоном, касаются лишь одним выступом друг с другом.