Kiekviename šiuolaikiniame stūmokliniame variklyje yra dalių, užtikrinančių degimo kameros sandarumą ir cilindrų sutepimą - tai yra stūmoklio žiedai. Šiame straipsnyje išsamiai aprašysime stūmoklių žiedus, jų tipus, konstrukcijos ypatybes, veikimą, taip pat aptarsime teisingą žiedų pasirinkimą ir keitimą.
Stūmoklio žiedų reikšmė ir bendras aprašymas
Stūmoklio žiedai - tai vidaus degimo variklio cilindrų-stūmoklių grupės (CSG) dalys. Jie yra metaliniai nuimami žiedai, montuojami ant stūmoklių, siekiant sandarinti degimo kamerą, sumažinti variklio alyvos nuostolius ir sumažinti išmetamųjų dujų kiekį, patenkantį į karterį.
Normaliam stūmoklinio vidaus degimo variklio darbui itin svarbu, kad suspaudimo takto pabaigoje (stūmokliui pasiekus viršutinę negyvąją vietą) degimo kameroje susidarytų slėgis, viršijantis tam tikrą minimalų lygį - šis parametras vadinamas suspaudimu. Benzininiams varikliams suspaudimas yra 9-12 atmosferų diapazone, dyzeliniams varikliams šis parametras yra 22-32 atmosferos. Norint pasiekti reikiamą suspaudimą, būtina užtikrinti degimo kameros sandarumą - šią problemą išsprendžia stūmoklio žiedai.
Nesunku pastebėti, kad stūmoklio žiedai atlieka lemiamą vaidmenį CSG ir viso maitinimo bloko veikime.
Pagrindinės stūmoklio žiedų funkcijos
Stūmoklio žiedai atlieka keletą pagrindinių funkcijų:
- Degimo kameros sandarinimas: žiedo dydis parenkamas tiksliai pagal vidinį cilindro skersmenį, o tai neleidžia dujoms prasiskverbti iš degimo kameros į karterį.
- Trinties jėgų sumažinimas: žiedų trinties plotas ant cilindro sienelių yra daug mažesnis nei stūmoklio plotas, todėl sumažėja CSG dalių trinties nuostoliai.
- CSG medžiagų šiluminio plėtimosi kompensavimas: stūmokliai ir cilindrai gaminami iš įvairių lydinių, turinčių skirtingą šiluminio plėtimosi koeficientą. Žiedų įvedimas apsaugo nuo stūmoklių strigimo ir kompresijos pokyčių, kai variklio temperatūra pakyla ir nukrenta.
- Cilindro sienelių sutepimas ir alyvos pertekliaus pašalinimas: specialios konstrukcijos žiedai užtikrina alyvos pertekliaus pašalinimą iš cilindro sienelių, susidarančio veikiant varikliui, tačiau palieka alyvos plėvelę, reikalingą trinčiai sumažinti. Tai neleidžia alyvai patekti į degimo kameras ir sumažina alyvos nuostolius dėl atliekų.
- Stūmoklio sienelių vėsinimas: dalis šilumos iš stūmoklio per žiedus pašalinama į cilindro sieneles.
Stūmoklio žiedų tipai ir konstrukcija
Bendroji klasifikacija
Viename stūmoklyje montuojami dviejų pagrindinių tipų žiedai:
- Suspaudimo žiedai (viršutiniai);
- Alyvos grandikliai (apatiniai).
Visi žiedai yra stačiakampio profilio skersiniuose grioveliuose, padarytuose arčiau stūmoklio galvutės. Įvairių tipų žiedai skiriasi dizainu ir paskirtimi.
Suspaudimo žiedai
Suspaudimo žiedai užtikrina degimo kameros sandarumą. Ant vieno stūmoklio gali būti montuojamas vienas, du ar trys žiedai (pvz., vienas ant motociklų dvitakčių vidaus degimo variklių, du ant moderniausių keturtakčių variklių, trys ant kai kurių dyzelinių variklių). Jie visada yra viršutinėje stūmoklio dalyje.
Struktūriškai suspaudimo žiedai yra labai paprasti: tai metalinis nuimamas žiedas, kurio pjūvis yra paprastas (tiesus, įstrižas) arba sudėtingas užraktas. Ant kai kurių spynos žiedų yra įduba kamščiui. Užraktas turi nedidelį tarpą (keli mikrometrai), skirtą kompensuoti dalies šiluminį plėtimąsi variklio veikimo metu.
Žiedai gaminami iš plieno arba specialių rūšių ketaus. Jų išorinis (darbinis) paviršius gali būti skirtingo profilio:
- Paprastas plokščias: šiuo atveju žiedas yra stačiakampio skerspjūvio arba netaisyklingo keturkampio formos pjūvio.
- Spindulys (statinės formos): išorinis žiedo paviršius yra didelio spindulio apskritimo lankas.
- Su nuožulna: išoriniame paviršiuje daromas nedidelio aukščio nusklembimas.
- „Minutės“ žiedai: išorinis paviršius turi nuolydį į viršų, pasvirimo kampas yra keliasdešimties minučių lanko, dėl to žiedai ir gavo savo pavadinimą.
Plokščiame profilyje yra viršutiniai suspaudimo žiedai, kurie yra priversti dirbti esant aukštai temperatūrai ir slėgiui esant nepakankamam tepimui. Siekiant sumažinti susidėvėjimą, detalės darbinis paviršius yra chromuotas, fosfatuotas, padengtas skarda ar kitaip apdorotas. Toks žiedas veikimo metu yra visiškai greta cilindrinio veidrodžio, užtikrinantis sandarinimą ir šilumos pašalinimą iš stūmoklio.
Alyvos grandiklio žiedai
Alyvos grandiklio žiedai užtikrina teisingą alyvos plėvelės pasiskirstymą ant cilindro paviršiaus ir neleidžia alyvai patekti į degimo kamerą (nuimkite ją nuo cilindro veidrodžio). Ant vieno stūmoklio naudojamas tik vienas toks žiedas, o dvitakčių variklių stūmokliuose šių dalių nėra, nes alyva pilama tiesiai į benziną.
Paprastai alyvos grandiklio žiedai yra sudėtinės konstrukcijos, į kurią įeina patys žiedai ir plėtikliai. Alyvos grandiklio žiedai gali būti:
- Vientisas: U formos žiedas, nukreiptas pagrindu į stūmoklį. Prie pagrindo yra daugybė apvalių arba pailgų skylių, per kurias nuleidžiama alyva.
- Kompozitinis: naudojami du ploni (skaldyti) žiedai, tarp kurių yra tarpiklis.
Tarpiklio elementai yra:
- Radialinis: suteikia žiedų slėgį prie cilindro sienelės.
- Ašinis: naudojamas tik kartu su kompozitiniais žiedais, užtikrina žiedų atspaudimą.
- Tangentiniai: kombinuoti tarpikliai, užtikrinantys žiedų išsiplėtimą ir jų spaudimą į cilindro sienelę.
Tarpikliai yra plokštelės (plokščios) arba susuktos spyruoklės, įmontuotos tarp arba po žiedais. Alyvos grandiklio žiede galima naudoti tik vieną ar dvi įvairių tipų spyruokles.
Alyvos grandiklio žiedas prispaudžiamas prie cilindro sienelės ir dėl savo konstrukcijos užtikrina perteklinės alyvos plėvelės pašalinimą. Surinkta alyva pro žiede esančias skylutes patenka į griovelį, iš kur per stūmoklio sienelėje esančias skylutes nuteka į variklio karterį. Tuo pačiu metu dalis alyvos ant cilindro sienelės lieka plonos alyvos plėvelės pavidalu, o tai sumažina trintį visoje CSG.
Išsamiau apie stūmoklio žiedų profilių ypatybes
Kūginiai žiedai
Kūginio žiedo darbinis paviršius yra kūginis, turintis nedidelį kūgį (pvz., 90 serijos dyzelinio variklio kūginio žiedo kūgio kampas yra 2°), o skerspjūvis trapecijos formos. Sumontavus cilindrą žiede, tik išorinis apatinis žiedo kraštas liečiasi su cilindro sienele, todėl padidėja kontaktinis slėgis ant paviršiaus ir pagerėja įvažiavimas bei sandarinimas. Tuo pačiu metu, leidžiantis žemyn, alyvos grandymo savybės yra geros, o dėl nuožulnaus paviršiaus „alyvos pleišto“ efekto kylant aukštyn jis gali plūduriuoti ant alyvos plėvelės ir tolygiai paskirstyti tepalinę alyvą.
Montuojant kūginį žiedą, galioja krypties reikalavimas - jo negalima montuoti atgal, kitaip sukels rimtą alyvos (siurblio alyvos) nuotėkį, padidės tepalinės alyvos sąnaudos ir anglies nuosėdos variklyje. Teisingas surinkimas turėtų būti toks: mažasis kūginio žiedo galas montuojamas nukreiptas į viršų (90 serijos dyzelinio variklio kūginio žiedo mažajame gale yra išgraviruotas žodis "上"). Jei senojo kūginio žiedo ženklas neaiškus, poliruotas išorinio apskritimo galas turi būti nukreiptas žemyn.
Susukti žiedai
Susukto žiedo skerspjūvis yra asimetriškas, o viršutinis žiedo vidinio apskritimo kraštas yra grioveliais (pvz., 4125A dyzelinio variklio antrasis ir trečiasis oro žiedai) arba nusklembtas (pvz., visi oro žiedai dyzelinio variklio 4115T). Taip pat žiedo išorinio žiedo apatiniame krašte yra griovelių arba nuožulnų.
Kadangi žiedo pjūvis yra asimetriškas ir tamprumo jėga nesubalansuota, sumontavus cilindrą jis susisuka pats žiedo griovelyje. Tai ne tik pasižymi geromis įvažiavimo ir sandarinimo savybėmis, bet ir sumažina žiedo griovelio poveikį bei susidėvėjimą, taip pat geresnės alyvos grandymo ir alyvos paskirstymo savybės.
Sukamojo žiedo montavimas yra toks pat, kaip ir kūginio žiedo, taip pat yra krypties reikalavimas - jo negalima montuoti atgal, kitaip alyva pradės bėgti. Susukimo žiedo vidinė griovelė arba nuožulnoji pusė turi būti sumontuota nukreipta į viršų; išorinė griovelio arba nusklembta pusė turi būti įrengta žemyn. Susuktas žiedas taip pat netinka pirmam oro žiedui.
Statinės formos žiedai
Statinės formos žiedo išorinis paviršius po šlifavimo yra apvalus ir pavienis, o tai prilygsta pradinei stačiakampės sekcijos būklei po įvažiavimo. Įdėjus į cilindrą, jis linija liečiasi su cilindro sienele, o judesiai aukštyn ir žemyn sukuria alyvos plėvelę. Jis buvo sustiprintas dideliu greičiu ir didelėmis arklio galiomis ir plačiai naudojamas variklyje kaip pirmasis dujų žiedas. Dažniausi yra stačiakampio skerspjūvio statinės žiedai, vienpusiai trapecijos formos statinės žiedai arba dvipusiai trapecijos formos statinės žiedai.
Stačiakampiai (plokšti) žiedai
Stačiakampiai žiedai, dar vadinami plokščiais žiedais, yra lengvai gaminami, turi didelį kontaktinį plotą su cilindro sienele ir pasižymi stipriu šilumos išsklaidymo efektu. Šiuo metu jie yra plačiausiai naudojami stūmoklių žiedai. Lengvai montuojami, jie gali būti naudojami kaip pirmas, antras ir trečias oro žiedai. Tačiau kai stūmoklis juda atgal, jis atlieka alyvos siurbimo funkciją, tai yra, kai stūmoklis juda atgal, stūmoklio žiedas vieną kartą spaudžia žiedo griovelyje esančią alyvą į degimo kamerą ir alyva lengvai pumpuojama į degimo kamerą.
Stūmoklio žiedų susidėvėjimas ir keitimas
Variklio veikimo metu stūmoklių žiedai patiria didelių mechaninių ir šiluminių apkrovų, dėl kurių jie palaipsniui nusidėvi ir praranda našumą. Bet kokie žiedų veikimo sutrikimai ir susidėvėjimas pasireiškia variklio galios praradimu ir bendru jo veikimo pablogėjimu, todėl šias dalis būtina pakeisti.
Susidėvėjimo priežastys ir požymiai
Žiedams susidėvėjus, jie nustoja atlikti savo funkcijas, todėl sumažėja suspaudimas, dujos prasiskverbia į karterį, o alyva - į degimo kamerą. Taip pat rimta problema yra žiedų „koksavimas“ (užstrigimas dėl anglies nuosėdų susikaupimo stūmoklio grioveliuose).
Dėl to variklis praranda galią ir droselio atsaką, išmetamosios dujos įgauna būdingą pilką ar net juodą atspalvį, padidėja degalų ir alyvos sąnaudos. Atsiradus šiems požymiams, būtina diagnozuoti variklį - patikrinti kompresiją, apžiūrėti žvakes ir kai kurias kitas dalis. Jei suspaudimas per mažas, žvakės aptaškytos alyva ir kyla problemų dėl maitinimo bloko veikimo, reikia pakeisti stūmoklio žiedus.
Teisingas pasirinkimas ir montavimas
Keitimui turėtumėte pasirinkti tik tų tipų ir katalogo numerių žiedus, kurie yra numatyti šiam varikliui. Reikėtų nepamiršti, kad atlikus kapitalinį variklio su nuobodu cilindrais remontą, būtina naudoti remontinio dydžio žiedus, tinkamus naujiems stūmokliams.
Montuojant stūmoklio žiedus, reikia atsiminti daug pagrindinių dalykų. Jei montavimo būdas yra neteisingas, tai gali turėti daug neigiamų padarinių. Prieš montuodami stūmoklio žiedą, būtina atidžiai patikrinti, ar stūmoklio žiedas ir žiedo griovelis yra švarūs, ir įsitikinkite, kad montavimo metu nepatektų šiukšlių. Taip pat, prieš montuodami, išmatuokite vidinį cilindro skersmenį, patikrinkite senojo cilindro nusidėvėjimo laipsnį, naujojo cilindro apdirbimo tikslumą ir kt., kad įsitikintumėte, jog laikomasi taisyklių.
Žiedai turi būti keičiami pagal maitinimo bloko remonto instrukcijas. Apskritai, atliekant šį darbą, reikia išardyti variklį ir įleisti stūmoklius. Seni žiedai pašalinami, o grioveliai kruopščiai išvalomi. Nauji žiedai turi būti dedami pagal ant jų esančių ženklų „Viršus“ arba „Aukštyn“ nurodymus.
Stūmoklio žiedų montavimo seka ir taisyklės:
- Montavimo seka: paprastai rekomenduojama montuoti eilės tvarka: alyvos žiedas → antrasis dujų (suspaudimo) žiedas → pirmasis dujų (suspaudimo) žiedas.
- Atidarymo kampas: sumontuokite stūmoklio žiedą su laipsnišku atidarymo kampu.
- Pažymėtos pusės orientacija: montuojant, atkreipkite dėmesį, kad pažymėta pusė (pvz., "TOP", "GMP") būtų suderinta su stūmoklio viršumi.
- Išplėtimo ribos: montuojant stūmoklio žiedą, angos išsiplėtimas neturi viršyti aštuonių kartų storio, kad būtų išvengta deformacijos.
- Kruopštumas: stūmoklio žiedų montavimas yra kruopštus darbas, todėl jį reikia atlikti labai atsargiai, kad būtų išvengta netinkamo veikimo, galinčio turėti įtakos variklio veikimui.
Montuojant žiedus, tikrinami tarpai tarp detalės šoninio paviršiaus ir griovelio sienelės stūmoklyje, taip pat žiedo, įkišto į cilindrą, spynoje. Visi tarpai turi neviršyti varikliui nustatytų ribų. Žiedai išdėstomi ant stūmoklio taip, kad jų spynos negulėtų toje pačioje linijoje ir nenukristų ant pirštų skylučių ašies - taip susidaro labirintas, neleidžiantis prasiskverbti dujoms iš degimo kameros.
KOLBENSCHMIDT stūmoklio žiedai pabrėžia, kad inercija ir dujų apkrovos kartu su aukštomis temperatūromis meta didelį iššūkį stūmoklio žiedams. Temperatūros reguliavimas yra labai svarbi žiedų funkcija. Didžioji šiluminės energijos dalis, kurią degimo proceso metu sugeria stūmoklis, yra išsklaidoma stūmoklio žiedų ir perduodama cilindrui. Slėgis yra labai svarbus, nes tik tinkamas degimo slėgis leidžia kompresijos žiedams tinkamai atlikti sandarinimo funkciją. Žiedams tenkanti liečiamoji (tangentinė) apkrova atlieka pagrindinę funkciją, kuri užtikrina žiedų kontaktą su cilindro sienelėmis. Didžiausia slėgio jėgos dalis, sudaranti iki 90 % bendrosios slėgio jėgos, generuojama degimo slėgio degimo ciklo metu. Dvi alyvos valymo briaunos, esančios ant alyvos nubraukimo žiedų, užtikrina, kad paviršiuje visada susiformuotų tepimui būtinas 1-2 μm storio alyvos plėvelės sluoksnis ir kad jis niekada nebūtų storesnis.
Atsakymas į konkretų klausimą dėl T-16 variklio alyvos grandiklio žiedų montavimo:
Dėl T-16 variklio stūmoklio alyvos grandiklio žiedų montavimo, kai vienas žiedas turi nuožulną briauną su užrašu "TOP", o kitas yra abiejų pusių vienodas ir be užrašų:
- Žiedą su nuožulnia briauna ir užrašu „TOP“ reikia dėti taip, kad užrašas „TOP“ (arba nuožulnumas) būtų nukreiptas į stūmoklio viršų. Tai užtikrins teisingą alyvos grandymo funkciją: nuožulnumas padeda alyvai pasiskirstyti kylant stūmokliui, o aštrus kraštas efektyviau gramdo alyvos perteklių leidžiantis žemyn.
- Jei kitas alyvos grandiklio žiedas atrodo vienodas iš abiejų pusių ir neturi jokių žymėjimų (kaip minėta GMP firmos kompresinių žiedų atveju), tuomet gali būti, kad jo orientacija nėra kritinė. Tačiau visada rekomenduojama patikrinti variklio gamintojo instrukcijas arba žiedo gamintojo techninę dokumentaciją. Jei nėra aiškių nurodymų ir žiedas yra simetriškas, jo montavimo kryptis gali būti nesvarbi. Vis dėlto, jei vienas iš alyvos grandiklio žiedų yra "susukto" tipo (kaip aprašyta anksčiau), jo vidinė griovelė ar nuožulna turi būti nukreipta į viršų, o išorinė - žemyn. Geriausia šiuo atveju vadovautis vizualiniais požymiais (grioveliais, nuožulnumu).
Tinkamai pasirinkus ir pakeitus stūmoklio žiedus, variklis atgaus buvusią galią ir užtikrintai veiks visais režimais.
Kaip sumontuoti stūmoklio žiedą ant stūmoklio | #autodoc #carhack
Veikimo sutrikimai ir problemos
Nors stūmoklio žiedai yra esminė kuro variklio sudedamoji dalis, užtikrinanti variklio sandarumą ir užkertanti kelią kuro dujų nuotėkiui, jų veikimo sutrikimai gali turėti rimtų pasekmių.
Veikimo sąlygos ir apkrovos
Varikliui veikiant normaliai, stūmoklio žiedai energingai judės kartu su stūmokliu. Inercija ir dujų apkrovos kartu su aukštomis temperatūromis meta didelį iššūkį stūmoklio žiedams. Temperatūros reguliavimas yra labai svarbi žiedų funkcija. Didžioji šiluminės energijos dalis, kurią degimo proceso metu sugeria stūmoklis, yra išsklaidoma stūmoklio žiedų ir perduodama cilindrui. Slėgis yra labai svarbus, nes tik tinkamas degimo slėgis leidžia kompresijos žiedams tinkamai atlikti sandarinimo funkciją. Žiedams tenkanti liečiamoji (tangentinė) apkrova atlieka pagrindinę funkciją, kuri užtikrina žiedų kontaktą su cilindro sienelėmis. Didžiausia slėgio jėgos dalis, sudaranti iki 90 % bendrosios slėgio jėgos, generuojama degimo slėgio degimo ciklo metu. Dvi alyvos valymo briaunos, esančios ant alyvos nubraukimo žiedų, užtikrina, kad paviršiuje visada susiformuotų tepimui būtinas 1-2 μm storio alyvos plėvelės sluoksnis ir kad jis niekada nebūtų storesnis.
Galimos montavimo ir eksploatacijos klaidos
Netinkamas stūmoklio žiedų montavimas ar eksploatacija gali sukelti įvairias problemas:
- Mechaninis stūmoklio smūgis į cilindro galvutę: labai tikėtinas, jei variklio bloko sandarinimo paviršius restauruojamas ir sumontuojamas standartinio aukščio stūmoklis. Tas pats gali nutikti ir tuo atveju, jeigu uždedama netinkamo storio cilindro galvutės tarpinė.
- Per didelis stūmoklio žiedo jungties laisvumas: atsiranda kaip ilgos eksploatacijos pasekmė, rodantis stipriai nudilusius cilindro ir stūmoklio žiedus. Jungties laisvumas laikomas per dideliu, jeigu jis yra dvigubai didesnis (lyginant su naujos jungties laisvumu). Laisvumo padidėjimas iki 0,3 mm nėra reikšmingas - dėl to nesumažėja variklio galia, nepadidėja alyvos sąnaudos. Šiek tiek padidėjęs stūmoklio žiedo jungties laisvumas dažnai yra pervertinamas. Šaltam mašinos varikliui, stūmoklio žiedo jungties laisvumas saugo cilindro stūmoklius nuo sulenkimo varikliui įkaitus, nes dalims sušilus, jų komponentai termiškai įkaista, o tai sąlygoja matmenų pasikeitimą.
- Švaistiklių deformacijos: dažniausiai atsiranda dėl variklio gedimo ir gali būti netinkamos stūmoklio padėties cilindre priežastis. Stūmoklio žiedai šiuo atveju įgauna elipsės formą ir nustoja suktis aplink stūmoklį.
- Netobula cilindro geometrija: tekinant cilindro angas, būtina įsitikinti, kad jų geometrija yra ideali. Stūmoklio žiedai gali kompensuoti tarpą tarp netgi šiek tiek ovalo formą turinčio cilindro ir stūmoklio paviršių, tačiau sandarinimas tampa daug sudėtingesnis, jeigu apvalumo nuokrypa tampa trečio arba ketvirto lygio. Tai dažniausiai lemia įtempimai, kuriuos sukelia cilindro galvutės varžtai.
- Nešvarumai ir anglies nuosėdos: degimo kamerą pasiekiantys nešvarumai nusėda žiedo grioveliuose ir čia sukelia trintį. Dėl to pradeda dilti žiedo grioveliai ir stūmoklio žiedo kraštai. Tai sumažina žiedo aukštį, todėl sutrinka stūmoklio žiedo išlaikymas žiedo grioveliuose. Toliau eksploatuojami žiedai gali sulinkti ir pradėti virpėti. Varikliui veikiant, stūmoklio žiedai turi laisvai suktis savo grioveliuose (išimtis - dvitakčiai varikliai). Jeigu anglies nuosėdos arba žiedo grioveliuose susikaupę nešvarumai užstrigdo stūmoklio žiedus, jie nebegali efektyviai sandarinti. Žiedams užstrigus grioveliuose, nebeužtikrinama sandarinimo funkcija.
- Smūginis degimas arba vėlyvas uždegimas: įvyksta tada, kai cilindre susidaro dideli slėgio šuoliai bei dideli mechaniniai tam tikrų dalių įtempimai. Tokiu atveju stūmoklio žiedai pradeda vibruoti ir gali lūžti.
- Nevisiškai sudegęs arba per didelis įpurkšto kuro kiekis: nuplauna alyvos plėvelę. Tai sukelia kintamą arba netgi sausą stūmoklio ir cilindro paviršių trintį.
tags: #t40 #vairo #kolonele #stumoklio #ziedai #kaip