Prstenovi za struganje ulja i poklopci jedan su od najvažnijih dijelova motora automobila. Da biste izvršili kompetentne popravke, važno je znati koji su to dijelovi, kako ih pronaći i zamijeniti.
Prstenovi za struganje ulja (ili klipni) smatraju se najvažnijim elementima motora s unutarnjim izgaranjem. Cijeli set obično se sastoji od tri vrste prstenova: gornji kompresijski prstenovi, kompresijski strugač ulja i donji strugač ulja. Svi su oni odgovorni za veliki broj parametara. To uključuje: potrošnju ulja i goriva, snagu vozila, sposobnost pokretanja i toksičnost ispušnih plinova.
Glavna funkcija klipni prstenovi- Ovo je odvođenje topline s klipa. Ako se to ne dogodi, na klipu se mogu pojaviti razni nedostaci ili čak zaglavljivanje. Osim toga, prstenovi osiguravaju maksimalnu nepropusnost komore za izgaranje: sprječavaju ulazak plinova u kućište radilice motora i minimaliziraju ulazak ulja u komoru.
Prstenje se može sastojati od dvije ili tri komponente. Prvi uključuju sam prsten i oprugu, izrađenu u obliku spirale. Zbog toga se postiže maksimalna fleksibilnost elemenata i najčvršće prianjanje prstena. Konstrukcija koja se sastoji od tri elementa sadrži distancnu oprugu i dvije čelične ploče. Ovaj dizajn omogućuje postizanje maksimalne nepropusnosti duž cijelog perimetra kontakta prstenova i pronašao je primjenu u benzinskim motorima.
Princip rada prstenova za struganje ulja
Kompresijski prsten doživljava najveća opterećenja, budući da doživljava najveći tlak plina i visoku temperaturu. Takvi prstenovi izrađeni su od legiranog čelika, a na njihovu se površinu nanosi premaz otporan na habanje.
A - izgled, b - raspored prstenova na klipu, c - kompozitni prsten za struganje ulja; 1 - kompresijski prsten, 2 - prsten za struganje ulja, 3 - ravni čelični diskovi, 4 - aksijalni ekspander, 5 - radijalni ekspander
Kako se približava kritična točka, količina ulja u gornjem dijelu se smanjuje, a tlak i temperatura rastu. Brzina kretanja se smanjuje, a zaustavljanje dovodi do potpunog pucanja filma maziva. Sve to znači da kompresijski prsten doživljava suho trenje, što znači da se prilično brzo istroši.
Prstenovi za struganje kompresijskog ulja podložni su manjem opterećenju, ali obavljaju dvije funkcije odjednom: ispuštanje motornog ulja u kućište radilice i održavanje kompresije u cilindru. S tim u vezi, oni imaju konusni oblik sa određeni kut nagib
Prstenovi za struganje ulja najmanje su opterećeni i odgovorni su samo za ispuštanje ulja u kućište radilice. Da bi to učinili, opremljeni su s dva remena, između kojih se skuplja preostalo ulje i kroz poseban rub u donjem dijelu ispušta u karter motora.
Provjera stanja klipnih prstenova
Kao što već razumijete, način rada prstenova je izuzetno težak. To je zbog ogromnog pritiska, trenja i povećane temperature. U tom smislu dolazi do njihovog prirodnog trošenja, koje se obično događa nakon 150.000 kilometara. Ipak, mnogi vozači tvrde da je njihov motor izdržao 500.000 kilometara. Takvi rezultati mogu se dobiti samo uz vrlo ispravan rad automobila; u drugim slučajevima, trošenje prstenova događa se prilično rano.
Kvar klipnih prstenova prije roka obično se događa kada se koristi ulje niske kvalitete ili se miješa s drugim. Također je važno pratiti stanje filtara zraka i goriva, posebno kada vozite po vrlo prašnjavoj cesti. Iznad svega, nemojte preopteretiti ili pregrijati motor. Stvaranje ugljika zbog povišene temperature, potiče pojavu prstenova.
Kako ćete znati treba li popraviti klipne prstenove? Da biste to učinili, morate obratiti pozornost na potrošnju ulja. Povećana potrošnja maziva je prvi znak kvara klipnog prstena. Ulje ulazi u komoru za izgaranje, a iz ispušne cijevi izlazi plavičasti dim.
Osim toga, neispravnost klipnih prstenova može se procijeniti prema onečišćenju svjećica i curenju i isparavanju ulja na mjestima gdje su ugrađene brtve i brtve.
Dekarbonizacija klipnih prstenova - čemu služi?
Ako se otkriju naslage ugljika, nije potrebno mijenjati klipne prstenove. Iskusni vozači odavno su pronašli dokazani način da se brzo riješe naslaga ugljika i ožive zaglavljene prstenove. Za to se priprema posebna smjesa koja sadrži kerozin i aceton u jednakim količinama. Svjećice se odvrću i pripremljena smjesa se ulijeva u rupe. Nakon 9 sati zategnite svjećice i pokrenite motor. Nakon toga trebate voziti oko 15 kilometara maksimalnom brzinom. Na kraju postupka obavezno promijenite filter ulja i zraka.
Osim korištenja narodni recepti, u trgovini možete kupiti poseban dekarbonizator uljnih prstenova. Njegov učinak obično je ograničen na 15 minuta.
Podignite dio automobila čiji kotači pokreću (npr. prednji pogon - prednji dio visi). Postavite zadnji stupanj prijenosa, odvrnite svjećice i okrećite kotač dok klipovi ne budu u srednjem položaju. Za kontrolu možete koristiti oznake koje se nalaze na zamašnjaku radilice i bloka. Nakon toga ulijte dekarbonizator u otvore svjećica i pričekajte vrijeme prema uputama na naljepnici. Za bolji učinak možete povremeno okrenuti kotačić.
Posljednji korak je pokretanje motora s krivim starterom u neutralnom stupnju prijenosa. Ova radnja je neophodna kako bi se iz motora istisnula zaostala tekućina i naslage ugljika. Zatim zavrnite svjećice i pokrenite motor te ga pustite da radi u praznom hodu 15 minuta.
Nemojte se uznemiriti ako se motor ne pokrene odmah, a iz ispušne cijevi se pojavi sumnjiv dim. Sve je to sasvim normalno.
Zamjena klipnih prstenova vlastitim rukama - Video
Dekarbonizacija može samo pomoći da se riješite pojave naslaga ugljika. Ako su prstenovi jako istrošeni, moraju se odmah zamijeniti.
Kada kupujete novi set prstenova, dajte prednost samo kvalitetnim dijelovima. Nemojte se bojati visoke cijene, jer jeftini analozi mogu učiniti da motor radi normalno samo nekoliko tisuća kilometara. Provjerite odgovara li materijal korišten za izradu prstenova materijalu motora. Ovo je jedan od glavnih kriterija.
Sljedeći korak je ispuštanje ulja i uklanjanje svih dijelova koji sprječavaju izvlačenje klipova iz bloka. Uklonite filtar zraka, pumpu za gorivo i odvrnite pričvrsne vijke razvodnika paljenja. Zatim uklonite zupčanik bregastog vratila, odvrnite poklopac glave cilindra i uklonite ga. Nakon toga odvrnite kućišta koja pričvršćuju ležajeve bregastog vratila.
Čim se otvori pristup bregastom vratilu, ono se izvlači zajedno s uljnom brtvom. Dio je ugrađen tako da je klip u gornjoj mrtvoj točki. Svijeća je okrenuta prema van, au rupu se umetne posebna šipka koja će spriječiti pad ventila. Pomoću posebnog izvlakača, opruga ventila se komprimira i dva krekera se izvlače pincetom. Da biste izvukli prstenje, također morate koristiti poseban uređaj.
Ugradnja novih prstenova vrši se obrnutim redoslijedom, međutim, prije nego što ih utisnete, svakako ih podmažite motornim uljem. Iznimno je važno ne pomiješati strane jer to može uzrokovati povećanu potrošnju ulja.
S obzirom na princip rada motora s unutarnjim izgaranjem, može se razumjeti da se glavni procesi odvijaju u cilindrima. Štoviše, to zahtijeva stvaranje određenih uvjeta, od kojih je jedan osiguravanje nepropusnosti komore za izgaranje - prostora koji se nalazi iznad klipa. Štoviše, sam klip je pokretni element koji se kreće unutar cilindra, odnosno između njih postoji klizna veza.
Važno je napomenuti da promjer klipa mora biti manji od unutarnjih dimenzija cilindra. I sve zato što su procesi koji se odvijaju u cilindrima popraćeni oslobađanjem značajne količine topline. Zbog izloženosti visokim temperaturama, metali se šire. Kad bi promjer klipa bio jednak cilindru, tada bi došlo do zaglavljivanja pri zagrijavanju. Ispada da između ovih elemenata postoji razmak, odnosno neće biti nepropusnosti. Kako bi se riješio ovaj problem, u dizajn CPG-a dodan je još jedan element - posebni prstenovi postavljeni na klipove.
Klipni uređaj
Ovi CPG elementi imaju niz važnih funkcija:
- Osigurava nepropusnost komore za izgaranje.
- Oni reguliraju količinu maziva za podmazivanje stijenki cilindra, a također sprječavaju njegov ulazak u prostor iznad klipa.
- Toplina se odvodi s klipa na cilindar.
Funkcioniranje klipnih prstenova odvija se u prilično teškim uvjetima - izloženost visokoj temperaturi, značajna mehanička opterećenja koja proizlaze ne samo iz stalne izloženosti plinovima, već i zbog povećanog trenja zbog nedostatka maziva u području dna klipa. 
Jedan prsten ne bi se nosio sa zadacima, pa je na klip ugrađeno nekoliko elemenata, od kojih svaki obavlja određene funkcije. Svi klipni prstenovi podijeljeni su u dvije vrste:
- kompresija (dizajniran da osigura nepropusnost);
- strugač ulja (podesite količinu maziva u CPG-u).
Ukupna količina može varirati i ovisi o konstrukcijskim značajkama elektrane. Najrašireniji je raspored s tri prstena (2 - kompresija, 1 - strugač ulja). Ali postoje motori u kojima njihov broj može doseći 7 komada. Na primjer, na dvotaktnim motorima ugrađena su samo dva kompresijska ventila, a strugač ulja se ne koristi.
Svi korišteni prstenovi su otvorenog tipa. Odnosno, nisu čvrsti (jednostavno bi bilo nemoguće ugraditi ga u utor klipa), a u njemu postoji izrez, koji, usput, također igra važnu ulogu.
U proširenom stanju, prstenovi su izrađeni u obliku ovala, a razmak između krajeva je značajan. To omogućuje jednostavno postavljanje na klip i ugradnju u poseban utor u njemu. Kada se smjesti u cilindar, uzima ispravan okrugli oblik, što osigurava pristajanje po cijelom opsegu, dok je izrez (brava) smanjen, a taj razmak iznosi samo 0,15-0,5 mm. Ovaj razmak je toplinski, a njegova je zadaća kompenzirati dimenzije nastale toplinskim širenjem.
Budući da postoji raspor, plinovi mogu prolaziti kroz njega u prostor ispod klipa. Kako bi se uklonio ovaj faktor, ugrađena su dva kompresiona prstena. Oni stvaraju takozvanu brtvu labirinta, za koju je brava prvog prstena okrenuta za 180 stupnjeva. u vezi drugog. Ali čak ni ovo rješenje ne osigurava potpuno brtvljenje prostora iznad klipa i dio plinova prodire u kućište radilice.
Video: ICE teorija: klipni prstenovi (2. dio)
Imajte na umu da ugradnja dodatnog trećeg kompresijskog prstena, iako smanjuje curenje, također uzrokuje značajno povećanje sile trenja u CPG-u, pa je ovo rješenje nepraktično.
Kompresijski prstenovi
Glavno opterećenje pada na prvi kompresijski prsten, koji se nalazi najbliže dnu klipa. Njegov glavni zadatak je osigurati nepropusnost komore za izgaranje. Ona je ta koja doživljava najviše izloženosti visokim temperaturama i tlaku plina, a sve to u uvjetima nedostatka maziva. Kako bi se smanjilo trenje između stijenke i prstena, radna površina potonjeg je zaobljena. Također, umetak molibdena ili kroma raspršen na površinu može smanjiti trošenje gornjeg prstena pri radu u teškim uvjetima, ali sam je izrađen od elastičnog lijevanog željeza visoke čvrstoće, ali ponekad se koristi i čelik.
Videozapis: 2.0 ICE teorija: Greška pri ugradnji klipnog prstena strugača ulja
Važno je napomenuti da radni plinovi sudjeluju u stvaranju nepropusnosti komore za izgaranje. U tu svrhu, visina prstena je nešto manja od visine utora. Kroz formirani otvor, plinovi prodiru u utor i počinju vršiti pritisak na unutarnju površinu prstena, dodatno ga pritiskajući na zid.
Neki proizvođači proizvode takozvane "jednodijelne" kompresijske prstene. Zapravo, sastoji se od dva ravna prstena, koji se nakon postavljanja na klip pomoću bravica okreću za 180° jedan u odnosu na drugi. U biti, ovaj dizajn omogućuje kompliciranje labirintske brtve, čime se smanjuje količina plinova koji prolaze.
Drugi kompresijski prsten ima dvije svrhe. Prvo, to je element labirintske brtve i sprječava prodor plinova koji su probili gornji prsten u šupljinu podklipa. I drugo, sudjeluje u podešavanju količine maziva na stijenkama cilindra. Ovaj element ima specifičan oblik radne površine (stožasti ili L-oblik). Ova površina ima ulogu strugača, uklanjajući višak maziva sa stijenki i ispuštajući ga do prstena za struganje ulja. Zato se još naziva i strugalica.
Budući da se opterećuje znatno manje od prvog, u dizajnu se ne koristi prskanje visoke čvrstoće, u potpunosti je izrađen od nodularnog lijeva.
Prstenovi za struganje ulja
Zadatak prstenova za struganje ulja je podešavanje debljine uljnog filma na stijenkama cilindra, odnosno podešavanje, a ne potpuno uklanjanje maziva. Ako nema dovoljno ulja, sila trenja će se povećati, što će dovesti do brzog trošenja prstenova, kao i mogućeg pojavljivanja brazda na stijenkama cilindra. Tijekom izgaranja u komori za izgaranje, velika količina će se istaložiti na svim površinama unutar nje.
Strukturno, ovaj element je najsloženiji i jedini ima drenažne rupe za ispuštanje uklonjenog ulja. Na automobilima se mogu koristiti dvije vrste:
- U obliku slova U.
- Kompozitni.
Radni elementi prstena u obliku slova U su dva ruba koji stružu mazivo sa stijenki. Štoviše, ulje uklonjeno gornjim rubom prolazi kroz drenažne rupe i teče dolje kroz kanale napravljene u klipu. Mazivo sastrugano donjim rubom spušta se niz stijenke klipa i cilindra.
Video: Umetamo klipove u blok cilindra
Kako bi se osigurao potreban pritisak na površinu, koriste se posebni tangencijalni ekspanderi:
- spirala;
- lamelarni;
Ovi ekspanderi su ugrađeni u utor klipa ispod prstena. Za spiralni ekspander, na unutarnjoj površini prstena napravljen je poseban utor.
Kompozitni prstenovi za struganje ulja odlikuju se sklopivim dizajnom koji uključuje nekoliko elemenata, i to dvije ravne prstenaste ploče (izrađene od čelika i presvučene kromom), između kojih su postavljena dva ekspandera - tangencijalni i aksijalni. U nekim slučajevima koristi se samo jedan ekspander koji omogućuje ekspanziju u oba smjera.
Osnovne greške
Budući da su ovi CPG elementi u stalnom kontaktu sa stijenkom cilindra, njihov glavni kvar je trošenje radnih površina. Životni vijek ovih elemenata uvelike ovisi o materijalu izrade i radnim uvjetima, a može varirati od 150 tisuća do 1 milijuna km.
Ali nepoštivanje pravila rada može značajno smanjiti njihov vijek trajanja. Na resurs može utjecati:
- Nepravovremeno u elektrani.
- Korištenje goriva niske kvalitete.
- Često korištenje automobila u prometnim gužvama ili kratkim putovanjima.
- Stvaranje pretjerano velikih opterećenja na elektrani.
- Pregrijavanje motora.
Glavni znakovi ozbiljnog trošenja klipnih prstenova su snažan pad kompresije, zbog čega se smanjuje snaga i dinamička izvedba automobila i povećava potrošnja goriva, kao i značajno povećanje potrošnje maziva.
Klipni prstenovi čine brtvu između stijenke cilindra i klipa. Mora osigurati dobro brtvljenje po cijeloj ravnini cilindra u širokom temperaturnom rasponu. Kod četverotaktnih motora najčešće se koriste tri prstena, od kojih su dva kompresijska prstena i donji prsten za struganje ulja.
- Kompresijski prstenovi osiguravaju pouzdano brtvljenje između cilindra i klipa za brtvljenje komore za izgaranje.
- Odvođenje topline s klipa na stijenke cilindra.
- Prstenovi za struganje ulja uklanjaju višak ulja sa stijenki cilindra, sprječavajući ga da uđe u komoru za izgaranje. Međutim, oni se ne uklanjaju u potpunosti, već se podešavaju, ostavljajući potrebnu količinu ulja za kompresijske prstenove.
Prvi kompresijski prsten
Dizajniran isključivo za sprječavanje prodora ekspandirajućih plinova u komoru za izgaranje. Tijekom ciklusa snage, povećanje tlaka u komori za izgaranje tjera prvi kompresijski prsten na dno utora klipa i jače ga pritišće na stijenke cilindra, čime se osigurava dovoljna izolacija komore za izgaranje. Tlak u prstenastom utoru održava se tijekom sljedećih hodova.
uspjevši se spustiti. Razmak između prstena i utora je 0,04-0,08 mm
Štiti drugi prsten od visokih temperatura izgaranja i smanjuje opterećenje. Ima najveći prijenos topline s klipa na cilindar; otprilike 50-60% topline uklonjene s klipa na cilindar javlja se na kompresijskim prstenovima. Neki se plinovi probijaju, drugi prsten počinje obavljati svoje funkcije, više o tome kasnije.
Prvi kompresijski prsten izrađen je od visokokvalitetnog lijevanog željeza, sposobnog izdržati visoke temperature i opterećenja uz nizak koeficijent toplinske ekspanzije. Tijekom rada motora, temperatura prstena doseže 180-210 °C, u gornjoj mrtvoj točki gdje praktički nema podmazivanja zbog trenja, drugi visoka temperatura. Vanjska radna površina prstena često ima poseban premaz za smanjenje trenja. To može biti plazma navarivanje molibdena, kermeta i keramike. Najčešći tip je kromirani premaz, koji ima mat sivu boju (nanosi se galvaniziranjem) i osebujnu poroznu strukturu koja mu omogućuje zadržavanje ulja kako bi se dodatno smanjilo trenje. Preostale površine su crne kao rezultat fosfatiranja. Premaz osigurava svojstva protiv trenja i korozije.
Kompresijski prstenovi nisu potpuno okrugli, već imaju složeni oblik luka u slobodnom stanju i prilično veliki krajnji razmak. Jednom kada je prsten na mjestu u klipu i umetnut u cilindar, osigurat će jednoliku silu stezanja na bilo kojoj točki na obodu.
Drugi kompresijski prsten
Radi u povoljnijim uvjetima i obavlja funkciju dodatne brtve.Također, zbog svog posebnog oblika pomaže strugaču ulja da ukloni višak ulja, ostavljajući samo uljni film na površini cilindra. Prosječna temperatura prstena je 150 - 170 °C u načinu rada. Razmak između prstena i utora klipa je nešto niži od prvog 0,03-0,06 mm. Raznolikost oblika prstena određuje izvedbu određenih funkcija. Kao što je raspodjela opterećenja u utoru, smanjenje trenja ruba klipa akvaplaningom s uljem, uklanjanje viška ulja.
Iskošenje na unutarnjoj strani prstena određuje u kojem smjeru će se prsten saviti. Ako je skošenje na dnu, prsten će nakon zagrijavanja okrenuti vanjsku površinu prema dolje, kao što je prikazano na slici. I prema tome, ako je skošenje na vrhu, tada će se radna površina prstena okrenuti prema gore.
Prsten za struganje ulja
Ispod kompresijskih prstenova nalazi se prsten za struganje ulja, koji ima funkciju uklanjanja viška ulja sa stijenki cilindra.
Velika količina ulja koja prodire kroz kompresijske prstenove u komoru za izgaranje loše utječe na rad motora. Tijekom rada, zapaljeno ulje se taloži na stijenkama ventila, komori za izgaranje, svjećicama i dnu klipa. Velike naslage postaju vrlo vruće, povećavajući vjerojatnost detonacije. Ispušni ventili izloženi su povećanom temperaturnom opterećenju.
Tanak sloj uljnog filma koji ostavljaju prstenovi za struganje ulja smanjuje silu trenja kompresijskih prstenova, povećavajući njihovu trajnost. Za razliku od kompresijskih uljnih strugača, oni nisu pritisnuti radnim tlakom plina na ravninu utora u klipu i stijenke cilindra, stoga imaju posebne aksijalne i radijalne ekspandere.
Po dizajnu se mogu razlikovati dvije vrste prstenova: u obliku kutije I slaganje sloga oba mogu imati različite ekstendere.
Dok se klip pomiče prema dolje, prstenovi za struganje ulja stružu višak ulja sa stijenki cilindra i usmjeravaju ga kroz drenažne otvore u klipu natrag u kućište radilice. Uljni klin ispred prstena pomaže u učinkovitom podmazivanju kliznog ruba klipa. Stijenke cilindra imaju hrapavost, tzv poštovaništo vam omogućuje da zadržite najtanji sloj ulja za kompresijske prstenove.
Češći su naslagani prstenovi koji se sastoje od dvije tanke čelične ploče (često s različitim premazima za smanjenje trnova) i tangencijalnog ekspandera koji izvodi i aksijalno i radijalno širenje. Koristi se u modernim motorima.
Značajke ugradnje prstenova za struganje ulja
Želio bih vam skrenuti pozornost na ugradnju prstenova za struganje ulja. Ne bi trebalo biti problema s kompresijom ako slijedite jednostavna pravila, instalirajte ih s natpisima okrenutim prema gore (natpisi, točka) i koristite poseban alat.
Prilikom ugradnje ventila za struganje ulja mogu se pojaviti poteškoće ako nema natpisa ili ako je brava ekspandera ispravno postavljena. Pogledajmo ovo detaljnije. Ako nema natpisa, onda je svejedno na koju stranu stavljate prsten i koji će biti na vrhu, a koji će biti na dnu (umetnut).
Često se pojavljuju pogreške prilikom ugradnje klipa u cilindar, čak i ako se koristi posebna stezaljka za zatezanje prstenova na klipu. Posebnost je sljedeća. Prilikom sastavljanja prstena za struganje ulja obratite pozornost na bravu ekspandera i ispravnost njegovog spajanja. Radi jasnoće pogledajte sliku u nastavku.
Tijekom kompresije prstenova na klipu, bravica ekspandera prstena strugača ulja može iskočiti iz pravilnog položaja i preklapati se, skupljajući se u spiralu, pa ploče padaju kroz ekspander i to će dovesti do habanja stijenki cilindra i klipni utori. Da biste to izbjegli, steznu stezaljku treba postaviti kao što je prikazano na slici.
Slijedeći jednostavna pravila, pravilno ćete postaviti prstenove u cilindar.
Pri proučavanju principa rada motora s unutarnjim izgaranjem uočeno je da je klizna veza između klipa i cilindra zabrtvljena, odnosno da plinovi pod tlakom u prostoru iznad klipa ne prodiru između klipa i stijenki cilindra. u kućište motora. Glavna svrha klipnih prstenova je osigurati prihvatljivu nepropusnost. Treba napomenuti da mali dio plinova iz komore za izgaranje još uvijek prodire u unutarnji prostor kućišta radilice, čak i kod novog, potpuno ispravnog motora. Brtva koja koristi klipne prstenove tehnički se naziva labirintska brtva; u brtvama ove vrste uvijek dolazi do curenja plina. Ali to curenje na motoru koji radi obično se nalazi u rasponu od 0,5 - 1,0%.
Plinovi koji se nalaze u kućištu radilice motora nazivaju se plinovi iz kućišta radilice. Kako se grupa cilindra i klipa motora troši, povećava se količina plinova iz kartera.
Osim brtvljenja, klipni prstenovi obavljaju još dvije zadaće. Oni podešavaju količinu ulja na stijenkama cilindra potrebnu za podmazivanje i samih prstenova i klipa, te odvode toplinu s klipa na stijenke cilindra.
Namjena klipnih prstenova:
- Osiguravanje nepropusnosti između stijenki klipa i cilindra.
- Reguliranje količine ulja potrebnog za podmazivanje veze klip-cilindar i sprječavanje ulaska ulja u komoru za izgaranje motora.
- Odvođenje topline s klipa na stijenke cilindra.
Klipni prstenovi obavljaju ove tri zadaće u vrlo teškim uvjetima pod utjecajem visokih toplinskih i mehanička opterećenja. Toplinsko naprezanje klipnih prstenova nastaje pod utjecajem vrućih radnih plinova i pod utjecajem trenja prstenova o stijenke cilindra, što se događa u uvjetima gladovanja ulja u gornjem dijelu klipa.
Uspješno rješavanje ovih problema postiže se kako dizajnom burmi tako i pravilnim odabirom materijala za izradu burmi.
Vrsta prstena
Klipni prstenovi - dijagram
1.1. Molibdenski umetak protiv trošenja
- Drugi kompresijski prsten
- Prsten za struganje ulja
3.1. Gornja ploča za struganje ulja
3.2. Tangencijalni ekspander
3.3. Donja ploča za struganje ulja
Fotografija poprečnog presjeka klipa modernog benzinskog motora s tipičnim nizom klipnih prstenova ugrađenih na njega u skladu s dijagramom danim na gornjoj slici.
Kompresijski prstenovi osiguravaju potrebnu nepropusnost, a prstenovi za struganje ulja reguliraju količinu ulja na stijenkama cilindra. Upravo se to podešava, a ne potpuno uklanja, jer će potpuno ili previše uklanjanja ulja dovesti do uljne gladi spoja klipa sa stijenkama cilindra u gornjem dijelu klipa i naknadnog zaglavljivanja klipa u cilindar.
Prethodno su motori bili niske brzine, a broj klipnih prstenova na jednom klipu dosegao je 5 - 7. Ali gotovo svi moderni benzinski motori i automobili velike brzine dizel motori Imaju samo tri klipna prstena na jednom klipu - dva kompresiona prstena i jedan prsten za struganje ulja.
Iako klipovi motora forsiranih sportskih automobila, koji stalno rade na velikim brzinama, mogu imati samo dva prstena. I klipovi dizelskih automobilskih motora, radi lakšeg pokretanja, mogu imati četiri prstena, od kojih su tri kompresijska prstena.
Nešto terminologije
- Krajnji razmak u slobodnom stanju
- Krajnji zazor u komprimiranom stanju
- Torzijsko uvijanje prstena nakon kompresije
Kompresijski klipni prstenovi
Prvi (gornji) kompresijski prsten
Prsten ugrađen u utor klipa koji se nalazi u cilindru motora mora poprimiti apsolutno okrugli oblik (to se radi ako sama košuljica cilindra nema deformacija) i pritisnuti na površinu cilindra duž cijelog vanjskog opsega klipni prsten. Da bi se to osiguralo, elastični klipni prsten nije izrađen u obliku pravilnog kruga, već u obliku luka promjenjivog polumjera, većeg od promjera cilindra i s dovoljno velikim razmakom (1) između krajeva prsten u slobodnom stanju. Kada se ugradi u cilindar, prsten se komprimira i razmak (2) u prstenastoj bravi postaje 0,15 ? 0,5 mm. Točna i najveća dopuštena vrijednost ovog razmaka navedena je u tehničkoj dokumentaciji motora. Vrlo je važno osigurati reguliranu vrijednost zazora, povećani zazor pridonosi prodoru plinova u kućište radilice motora i smanjenju snage. Ali još opasniji je smanjeni zazor u bravi klipnog prstena. Tijekom rada, kao posljedica zagrijavanja, prsten se širi i sa smanjenim razmakom može doći do zaglavljivanja klipnog prstena u cilindru, što će dovesti do stvaranja ogrebotina na površini cilindra, loma međuprstenastih pregrada klip ili lom samog prstena. Stoga je prihvatljivo malo povećanje razmaka, ali je smanjenje razmaka u bravi klipnog prstena neprihvatljivo.
Vodeći proizvođači klipnih prstenova proizvode prstenove s razmakom koji se postupno smanjuje nakon 0,1 mm, može biti do 15 takvih odabranih veličina.
Nema krajnjeg zazora uz smanjenje visine prstena
Neki proizvođači klipnih prstenova proizvode klipne prstenove bez zazora. Naravno, nemoguće je promijeniti prirodno svojstvo metala da se širi s porastom temperature; prsten ugrađen u cilindar motora bez zazora sigurno će se zaglaviti. No puno se toga može riješiti uspješnim dizajnom. U ovom slučaju klipni prsten sastoji se od dva ravna prstena postavljena jedan na drugi i zakrenuta za 180° jedan u odnosu na drugi. U ovom slučaju, gornji prsten ima oblik slova " L ", a donji prsten je umetnut u udubljenje gornjeg prstena, zbog čega visina takvog prstena nije veća od visine standardnog prstena.
Nekada davno, brave klipnih prstenova starih motora s malim brojem okretaja imale su složen oblik kako bi se smanjio proboj plina kroz bravu prstena, ali u modernim motorima velikih brzina proboj plina kroz bravu prstena je beznačajan. Stoga moderni prstenovi imaju samo pravokutni oblik brave.
Brave klipnih prstenova
Ispravna ugradnja klipnih prstenova
Promjenjivi radijus luka klipnog prstena nije uzet proizvoljno, već je izračunat kako bi se dobio potreban dijagram sile pritiskanja prstena na stijenke cilindra. Tijekom rada, klipni prsten se neravnomjerno troši. Kao rezultat pokusa, utvrđeno je da se prsten najintenzivnije troši u području brave. Stoga početno povećanje sile pritiskanja prstena u području brave produžava životni vijek prstena.
Ali precizno izračunati dijagram sile prstena može se promijeniti kao posljedica nestručne ugradnje prstena na klip. Moderni, vrlo tanki kompresijski klipni prstenovi ne smiju se montirati na klip ručno. Da biste to učinili, potrebno je koristiti poseban uređaj koji osigurava ravnomjerno širenje prstena po cijelom opsegu i ograničava maksimalno širenje.
Ručno postavljanje prstena, s povećanim i neravnomjernim širenjem, značajno smanjuje vijek trajanja prstena.
Pritisak kompresijskih prstenova na stijenke košuljice cilindra
Ova slika pokazuje da plinovi iz komore za izgaranje, kroz raspor između zone vatre klipa i stijenke cilindra i kroz raspor između pregradne stijenke i klipnog prstena, ulaze u unutarnju šupljinu klipnog prstena. U ovom slučaju, tlak u unutarnjoj šupljini gornjeg kompresijskog prstena gotovo je jednak tlaku u komori za izgaranje.
Zbog pritiska plina na unutarnju površinu prstena, klipni prsten je dodatno pritisnut na stijenke cilindra. Neki od plinova također ulaze u unutarnju šupljinu drugog kompresijskog prstena. Budući da prvi kompresijski prsten prigušuje tlak plina, tlak u unutarnjoj šupljini drugog kompresijskog prstena može biti jednak 30 - 60% tlaka u unutarnjoj šupljini prvog kompresijskog prstena.
Uzimajući u obzir činjenicu da se svi procesi u motoru odvijaju prilično brzo, tlak iz unutarnjih šupljina klipnih prstenova ne pada do sljedećeg takta snage; taj se fenomen naziva akumulacija tlaka. Akumulacija tlaka osigurava prihvatljiv rad klipnih prstenova koji su zbog starenja ili pregrijavanja djelomično izgubili elastičnost. Klipni prstenovi koji su izgubili elastičnost će raditi zadovoljavajuće pri velikim opterećenjima motora, ali kada motor radi pri malim opterećenjima, klipni prstenovi neće osigurati potrebnu brtvu. Stoga se klipni prstenovi serijskog osobnog automobila mogu smatrati ispravnim, jer zbog svoje elastičnosti stvaraju pritisak na stijenke cilindra.
Neki proizvođači klipnih prstenova tvrde da do 90% sile pritiska na klipne prstenove dolazi od tlaka radnih plinova motora. Možda su prstenovi sličnih tehničkih karakteristika prikladni samo za posebne sportske motore koji stalno rade u rasponu velikih brzina i velikih opterećenja, ali malo je vjerojatno da će takav prsten uspješno raditi u motoru serijskog automobila. Posebno pripremljeni klipni prstenovi, kao i mnogi drugi dijelovi motora, mogu poboljšati performanse motora pri strogo određenim uvjetima brzine i opterećenja. Ali u isto vrijeme, značajno će pogoršati performanse motora u drugim načinima rada.
Vrlo važna radna dimenzija je bočni zazor između prstena i utora klipa, jer o njemu ovisi tlak u utoru klipa. U prosjeku je ovaj jaz jednak 0,04 ? 0,08 mm. Veličina ovog razmaka također određuje udarna opterećenja na pregradama klipnih prstenova i, sukladno tome, buku motora, koja se povećava s povećanjem razmaka, ili vjerojatnost zaglavljivanja (gubitak pokretljivosti) klipnih prstenova kao jaz se smanjuje.
Mnogi automehaničari smatraju da se klipovi ne mogu dalje koristiti zbog istrošenosti vodilice (suknje) klipa, ali obično je istrošenost vodilice klipa neznatna. Naravno, ako klip nije radio u režimu izgladnjivanja ulja, a na površini klipa i stijenki cilindra nisu nastali tragovi ogrebotina.
Zapravo, klip se često odbacuje zbog neprihvatljivog trošenja utora gornjeg kompresijskog prstena.
Tijekom proizvodnje, i visina klipnih prstenova i visina utora klipa imaju određene varijacije, stoga je ponekad moguće odabrati klipni prsten potrebne visine kako bi se osigurao potreban zazor.
Drugi kompresijski prsten
Oblik drugog kompresijskog prstena razlikuje se od oblika prvog kompresijskog prstena. Ponekad zbog osebujnog oblika vanjska površina drugi kompresijski prsten naziva se strugajući prsten
Ovaj prsten ne radi samo kao kompresijski prsten, već također sudjeluje u regulaciji količine ulja na stijenkama cilindra, odnosno djelomično obavlja ulogu prstena za struganje ulja. Donji dio radne površine drugog prstena izrađen je u obliku strugača, koji, kada se klip pomiče prema dolje, uklanja višak ulja sa stijenki cilindra. Donji kompresijski prsten radi u puno lakšim uvjetima. I temperatura u zoni prstena i tlak plina na prstenu (odnosno sila pritiskanja prstena na stijenku cilindra) značajno su niži u usporedbi sa sličnim pokazateljima koji utječu na gornji prsten.
Oba kompresijska prstena smiju se postaviti samo u jednom položaju. Gornja površina kompresijskog klipnog prstena ima oznaku "T", "TOR" ili druge. Prsten se uvijek postavlja s ovom oznakom prema gore. Neispravno postavljen klipni prsten, ne radi ispravno.
Prstenovi za struganje ulja
Klipni prsten za kontrolu ulja
Prstenovi za struganje ulja ugrađeni su ispod klipnih kompresijskih prstenova. Na klipovima modernih motora osobni automobili Ugrađen je samo jedan prsten za struganje ulja. Iako su stariji motori, posebno oni namijenjeni stacionarnoj uporabi, koristili nekoliko prstenova za struganje ulja.
Prstenovi za struganje ulja dizajnirani su za regulaciju količine ulja na stijenkama cilindra. Ruska poslovica ovdje ne vrijedi: "Maslacem se kaša ne pokvari." Ne bi trebalo biti što je moguće više ulja na cilindrima, već točno onoliko koliko je potrebno. Nedovoljna količina ulja dovest će do nedostatka ulja i, kao rezultat toga, povećanog trošenja klipnih prstenova, površine klipa i cilindra. U nekim teškim uvjetima rada motora u prisustvu gladovanja ulja može doći do habanja spoja klip-cilindar, pa čak i potpunog zaglavljivanja klipa u cilindru.
Prekomjerna količina ulja na stijenkama cilindra također je nepoželjna. Višak ulja ulazi u komoru za izgaranje motora kroz kompresijske prstenove. Što dovodi do povećane potrošnje ulja, stvaranja naslaga ugljika na stijenkama komore za izgaranje, ventilima i svjećicama. Naslage ugljika od izgorjelog ulja u komori za izgaranje i na ventilima značajno pogoršavaju neke tehnički podaci motor. Tijekom rada motora, sustav za podmazivanje raspršuje veliku količinu maziva u donju unutarnju šupljinu cilindra, koja je neophodna za podmazivanje osovinice klipa i hlađenje klipa.
Kada se klip pomiče prema dolje, prsten za struganje ulja svojim rubovima skuplja višak ulja sa stijenki cilindra i usmjerava ga kroz drenažne rupe u utoru klipa u unutarnju šupljinu klipa. Ulje zatim teče u uljnu posudu, vraćajući se u sustav za podmazivanje motora.
Za pouzdan rad motora, na sklopu cilindara mora postojati tanak sloj ulja određene debljine. Uljni sloj ne ovisi samo o prstenu za struganje ulja, već io kvaliteti površinske obrade, kako samih stijenki cilindra tako i klipa. Ponekad se može čuti mišljenje da što je čišća površina stijenke cilindra polirana, to je manja sila trenja i motor bolje radi. Zapravo to nije istina. Trenutne tehnologije mogu proizvesti površine cilindara s vrlo visokom završnom obradom, ali polirana površina neće zadržati ulje.
Prilikom završnog honanja provrta cilindra, na njegovoj unutarnjoj površini stvara se struktura koja omogućuje držanje potrebne količine ulja.
Mrežica na površini košuljice cilindra
Struktura površine cilindra.
Prvo se izvodi grubo brušenje brusilicom grubog zrna. Da bi stvorio potrebnu površinsku strukturu, brusilo istovremeno s rotacijskim kretanjem izvodi vertikalne recipročne pokrete, što rezultira stvaranjem dijamanata na površini cilindra. Nakon toga se pomoću mekog, fino zrnatog brusa izrađuje ravna površina dijamanata.
Površina ruba klipa nije potpuno glatka. Potrebna veličina zrna ostaje na površini klipa nakon strojne obrade.
Ako se kompresija kompresijskih klipnih prstenova, posebno gornjeg, uglavnom provodi zbog tlaka radnih plinova, tada prstenovi za struganje ulja moraju osigurati kompresiju zbog vlastite elastičnosti. To je osigurano dizajnom prstenova za struganje ulja i odabirom materijala od kojih su prstenovi izrađeni.
Dizajn prstena za struganje ulja je složeniji od kompresijskog prstena. Prstenovi za struganje ulja su u obliku kutije, imaju dva lica za struganje ulja i unutarnje proreze za ispuštanje ulja u drenažne otvore klipa. Radijalni ekspander s oprugom često se umeće u takve prstenove kako bi se osigurao potreban pritisak prstena za struganje ulja na stijenke cilindra. U ovom slučaju sa iznutra Prsten je izrađen sa utorom u obliku slova U ili V za spiralnu oprugu.
Kompozitni prstenovi za struganje ulja, koji se sastoje od nekoliko dijelova, postali su široko rasprostranjeni. Takav se prsten obično sastoji od dvije ravne bočne ploče od kromiranog čelika, čiji su vanjski krugovi elementi koji uklanjaju ulje sa stijenki cilindra. Bočne ploče se šire pomoću radijalnih i aksijalnih ekspandera (ekspandera). Ponekad se ova dva ekspandera zamijene jednim tangencijalnim, koji istovremeno proizvodi i aksijalno i radijalno širenje prstena za struganje ulja. U serijskim automobilskim motorima najčešće se koriste trokomponentni prstenovi za struganje ulja koji se sastoje od kromiranih bočnih ploča i tangencijalnog ekspandera.
Kompozitni trodijelni prstenovi za struganje ulja
Tipično, kompresijski klipni prstenovi za proizvodne automobilske motore izrađeni su od posebnih vrsta izdržljivog legiranog lijevanog željeza, ali u U zadnje vrijeme kompresijski prstenovi, posebno jako ubrzanih motora, izrađeni su od čelika. Kako bi se povećala otpornost na habanje kompresijskih prstenova, na njihovu radnu površinu nanosi se premaz od kroma ili molibdena. Porozni krom, koji se koristi za oblaganje klipnih prstenova, zadržava potrebnu količinu ulja na svojoj površini. Ovi premazi ne samo da imaju visoku otpornost na habanje, već i smanjeni koeficijent trenja kada su upareni s lijevanim željezom od kojeg je izrađen blok cilindra ili spojene košuljice cilindra aluminijskog bloka. Molibden se nanosi na klipne prstenove plazma raspršivanjem.
Budući da je molibden prilično skup metal, obično se nanosi samo na gornji kompresijski prsten, a prije raspršivanja molibdena na radnoj površini prstena napravi se tanki utor. Prema vlastitom fizičke kvalitete Kromirani klipni prstenovi malo se razlikuju od klipnih prstenova presvučenih molibdenom.
