Поршневые кольца
Поршневые кольца предназначены для уплотнения цилиндрового пространства и удаления избытков смазки со стенок цилиндров. По своему назначению поршневые кольца разделяются на компрессионные и маслосъемные. Кольца устанавливаются в соответствующих канавках поршня. Компрессионные кольца выполняются с конусной рабочей поверхностью (под углом 10° ). Такая форма кольца исключает возможность их зависания в канавках поршня при значительных отложениях нагара.
Наиболее нагруженное верхнее компрессионное кольцо изготовляется отливкой из модифицированного высокопрочного чугуна специального химического состава. Заготовки колец подвергаются термической обработке до получения твердости НВ 91-102. Наружная цилиндрическая поверхность верхнего кольца покрывается слоем пористого хрома толщиной 0,08-0,20 мм. Остальные поршневые кольца изготовляются из специального чугуна и подвергаются искусственному старению после предварительной обработки торцов.
На наружной цилиндрической поверхности второго и третьего компрессионных колец выполнены по три кольцевые канавки глубиной 0,3 мм, поверхность которых покрыта слоем олова толщиной 0,05-0,10 мм для лучшей приработки колец к гильзе. Маслосъемные кольца имеют прямоугольное сечение. На наружной цилиндрической поверхности кольца выполнена канавка глубиной 1,4 ± 0,15 мм, образующая по краям два кольцевых пояска шириной 1 ± 0,1 мм.
В середине канавки выполнены фрезеровкой десять сквозных равномерно расположенных по окружности пазов для прохода масла, снимаемого кольцами со стенок цилиндра. Наружные цилиндрические поверхности всех колец обрабатываются по копиру и в свободном состоянии имеют сложную геометрическую форму. Замок колец прямоугольный; зазор в замке нового кольца, замеренный в калибре диаметром 130 мм, равен 0,45-0,65 мм.
Качество поршневых колец не только определяет ресурс деталей цилнндропоршневой группы, но и влияет на пусковые качества дизеля, его энергетические показатели, расход масла на доливку, интенсивность старения его, дымность отработавших газов, а также на безотказность дизеля. Поэтому как совершенствованию конструкций поршневых колец и технологических процессов их изготовления, так и выбору материалов колец и покрытий их рабочих поверхностей уделяется большое внимание.
Сечение поршневых компрессионных колец дизелей ЯМЗ имеет вид прямоугольной трапеции с нижним основанием, перпендикулярным оси поршня.
Угол наклона образующей конической поверхности составляет 10°. В дизелях ЯМЗ первых выпусков такую форму имели лишь первые компрессионные кольца, которые не теряли подвижности (не закоксовывались) при интенсивном образовании отложений продуктов окисления и полимеризации масла в канавках поршня. Однако остальные поршневые кольца комплекта, имевшие прямоугольное сечение, часто закоксовывались. Поэтому все поршневые кольца стали делать трапециевидного сечения.
При эксплуатации отмечались случаи разрушения первых поршневых компрессионных колец, изготовленных из легированного серого чугуна и применявшихся на дизелях, выпускавшихся до 1965 г. Данный недостаток был полностью устранен в результате освоения верхних поршневых колец из высокопрочного чугуна с шаровой формой графита, обладающего значительно более высокой пластичностью, чем серый чугун. Остальные компрессионные кольца продолжают изготовлять из серого чугуна, легированного вольфрамом.
Заготовки колец после предварительной механической обработки для снятия остаточных напряжений подвергают термической обработке - искусственному старению. Обработка цилиндрических поверхностей колец производится по копирам, одновременно по внутреннему и наружному контурам. В связи с тем, что высокопрочный чугун имеет невысокую износостойкость, рабочую цилиндрическую поверхность первых компрессионных колец хромируют. Это способствует снижению износа как первого, так и остальных поршневых колец и гильз цилиндров. Для улучшения приработки и уменьшения склонности к схватыванию на первом компрессионном кольце создают слой пористого хрома с глубиной пор 0,035-0,050 мм. На втором и третьем компрессионных кольцах протачивают кольцевые канавки глубиной 0,3 мм.