Повышение эксплуатационных характеристик цилиндропоршневой группы заменой стандартных поршневых колец на составное поршневое кольцо с пружинным вкладышем Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

УДК 62-242.3

ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИЛИНДРОПОРШНЕВОЙ ГРУППЫ ЗАМЕНОЙ СТАНДАРТНЫХ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ НА СОСТАВНОЕ ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО

С ПРУЖИННЫМ ВКЛАДЫШЕМ

Е.Д. Линьков, А.Н. Виноградов

Рассматривается проблема повышения ресурса и улучшения ремонтопригодности цилиндропоршневой группы двигателей и компрессоров.

Ключевые слова: поршневое кольцо, ресурс сопряжения, испытания, эффективность.

Опыт эксплуатации автомобильных двигателей и компрессоров показывает, что надежность их работы, сроки проведения текущих и средних ремонтов определяются параметрами технического состояния деталей цилиндропоршневой группы (ЦПГ), среди которых поршневые кольца (ПК) -наиболее ответственные и быстро изнашиваемые детали. В настоящее время на автомобильном транспорте эксплуатируются сотни тысяч двигателей и компрессоров. Практика эксплуатации показывает, что за последнее время существенно возросла мощность автомобильных двигателей, то есть повысилась степень форсирования. Автовладельцы заинтересованы в более мощных и одновременно экономичных автомобилях.

Однако при увеличении степени форсирования новых двигателей на заводах-изготовителях возникают серьезные проблемы, связанные с обеспечением надежности работы важнейших узлов и деталей.

На протяжении многих лет ведутся научные исследования, направленные на повышение ресурса и улучшение ремонтопригодности ЦПГ [1, 2].

Для повышения эксплуатационных характеристик, а именно ресурса работы, и улучшения ремонтопригодности цилиндропоршневой группы двигателей необходимо создание новых конструкций поршневых колец.

132

Предлагаемая конструкция компрессионного поршневого кольца предназначена для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров с целью повышенияих ресурса и улучшения ремонтопригодности цилиндро-поршневой группы.

Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего сгорания и компрессоров (рис. 1 и 2) состоит из пластинчатых колец 3,4 толщиной 1 мм. Между пластинчатыми кольцами 3,4 расположен пружинный расширитель 1, выполненный цельноизогнутым из металлической ленты прямоугольного сечения.

2 и

\ /

Рис. 1. Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего

сгорания и компрессоров

Рис. 2. Разрез сечения А-А

Между пластинчатыми кольцами 3,4 на наружной поверхности пружинного расширителя 1 дополнительно устанавливается пружинный вкладыш 2 в виде винтовой цилиндрической пружины квадратного сечения со скругленными кромками, выполненной из проволоки толщиной 1,5 мм. Пружинный расширитель 1 выполнен в виде гофрированной стальной ленты, ширина которой равна расстоянию между пластинчатыми кольцами.

Устройство работает следующим образом.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 5. Ч. 1

Пружинный вкладыш 2 из проволоки квадратного сечения за счет своей упругости разжимает пластинчатые кольца 3 и 4. Кроме того, пружинный вкладыш 2 прижимается к стенкам цилиндра 5 за счет собственной упругости и упругости пружинного расширителя 1 выполненного в виде гофрированной ленты. Пружинный вкладыш 2, установлен относительно пластинчатых колец 3;4 так, чтобы замок пластинчатых колец был установлен на противоположенной стороне от выхода витка, пружинного вкладыша 2, за счет чего достигается меньший прорыв газов в картер.

Торцы пружины шлифуются, а витки подгибаются, что необходимо для более плотного прилегания к пластинчатым кольцам и, следовательно, для обеспечения дополнительной преграды для газов в камере сгорания. Увеличение трения компенсируется приработкой сопряжения. Поскольку система динамически инерционна, то при возвратно поступательных движениях поршня пружинный вкладыш за счет инерционности будет сохранять зазор между витками.

На рис. 3 представлен комплект с поршневыми кольцами новой конструкции для компрессора автомобиля КаМАЗ.

Рис. 3. Поршень с деталями поршневого кольца

Улучшение ремонтопригодности достигается за счет замены только пластинчатых колец на кольца большей толщины, за счет чего пружинный вкладыш сжимается и увеличивает наружный диаметр. Кроме того, такая операция выполняется в несколько раз реже, чем осуществляется обычная замена колец.

Повышение ресурса достигается за счет возможности компенсации диаметрального износа пружинного вкладыша путем установки под него пружинного расширителя, а также замены пластинчатых колец на кольца большей толщины без замены других элементов.

Список литературы

1. Виноградов А.Н., Куранов В.Г. Подшипники скольжения для возвратно-вращательного движения на основе новых трибологических принципов и эффектов // Восстановление и упрочнение деталей машин: межвуз. научн. сборник. Саратов: СГТУ, 2003. С.175 - 182.

2. Гаркунов Д.Н. Самоорганизующиеся процессы при фрикционном взаимодействии в трибологической системе: справочник по триботехнике в 2 т. / под ред. М. Хебды и А.В. Чичинадзе. М.: Машиностроение, 1989. Т. 1 400 с.

Линьков Евгений Дмитриевич, асп, linkoved@yandex.ru, Россия, Саратов, Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина,

Виноградов Александр Николаевич, д-р техн. наук, проф., van56@mail.ru, Россия, Саратов, Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина

PERFORMANCE CYLINDER GROUP BY REPLACEMENT OF THE STANDARD PISTON RINGS ON A COMPOSITE PISTON

RING SPRING LINER

E. D. Linkov, A. N. Vinogradov

The article is devoted to the problem of increasing resource and improve the maintainability of the cylinder group of the engine and compressor.

Key words: piston ring, the life of the pair, the test efficiency.

Linkov Eugene Dmitrievich, postgraduate, linkoved@yandex. ru, Russia, Saratov, Saratov State Technical University named after Yu. A. Gagarin,

Vinogradov Alexander Nikolayevich, doctor of technical sciences, professor, van56@mail. ru, Russia, Saratov, Saratov State Technical University named after Yu. A. Gagarin