Поршневые кольца — это кольца с небольшим зазором, незамкнутые. Они находятся в канавках на внешних стенках поршней во всех типах поршневых двигателей (например, в паровых двигателях или внутреннего сгорания).
Для чего нужны поршневые кольца?
1. Для герметизации камеры сгорания. Компрессионные кольца значительно повышают компрессию. С залегшими, поломанными или изношенными кольцами двигатель может не завестись или потерять мощность.
2. Для улучшения теплопередачи через стенки цилиндра. Кольца способствуют при работе ДВС отводу тепла от поршня, тем самым не допуская перегрева.
3. Для уменьшения расхода масла для мотора (в двухтактных дизельных и во всех четырехтактных ДВС).
Как устроены поршневые кольца?
Стык (он же замок) расположен между концами поршневого кольца. Когда поршень находится в цилиндре, замок незначительно сжимается — до нескольких долей миллиметра. Бывает косой (у четырехтактных ДВС) и прямой. Кольца, находящиеся в канавках, располагают таким образом, чтобы угол между стыками был равный (2 кольца — 180 градусов, 3 кольца — 120 градусов). В результате получается лабиринт, который уменьшает прорыв газов.
Кольца бывают маслосъемные и компрессионные. Маслосъемные защищают камеру сгорания от попадания в нее масла из картера. Они снимают излишки моторного масла с цилиндра. Устанавливаются маслосъемные кольца ниже компрессионных. В них есть сквозные прорези. В двухтактных бензиновых ДВС маслосъемные не используются, так как масло для мотора сгорает вместе с топливом. Сейчас выпускаются либо литые чугунные, либо составные стальные кольца с расширителями в виде пружинок. Составные проще и дешевле в производстве, поэтому они встречаются гораздо чаще, чем литые.
Компрессионные поршневые кольца защищают картер двигателя от порывов газа из камеры сгорания. В свободном состоянии кольца наружный диаметр больше внутреннего. По этой причине часть изделия вырезана. Место выреза называется замком. Обычно на один поршень устанавливают не более трех таких колец, по той причине, что степень уплотнения поршня повышается незначительно, а потери на трение возрастают. На двухтактных ДВС, как правило, устанавливают два кольца. Сечение большинства компрессионных колец имеет форму прямоугольника. Край имеет либо фаску, которая сужается, либо цилиндрический профиль. При работе ДВС кольца в некоторой степени скручиваются (это обеспечивает зазор в канавке), что облегчает их приработку.
Изготовление поршневых колец
Технологии и способы изготовления должны обеспечивать форму изделия, которая в свободном состоянии создавала бы нужный уровень давления в его рабочем состоянии. Поршневое кольцо обычно делают из высокопрочного серого чугуна, так как он обладает хорошими стабильными показателями упругости и прочности, высокой износостойкостью, отличными антифрикционными свойствами. Также используются легирующие добавки (специальное покрытие из пористого хрома, наплавка молибдена, напыление в плазменной струе, керамическое покрытие, частицы алмазов), которые способствуют значительному повышению термостойкости изделий.
