Kompresinių žiedų tarpai ir jų reikšmė

Stūmoklio žiedai yra esminė variklio dalis, atliekanti gyvybiškai svarbias funkcijas, susijusias su variklio efektyvumu ir ilgaamžiškumu. Jie užtikrina sandarumą tarp stūmoklio ir cilindro, reguliuoja tepalų kiekį ant cilindro sienelių, perduoda šilumą ir palaiko stūmoklį. Šių funkcijų tinkamam veikimui lemiamą reikšmę turi trys pagrindiniai stūmoklio žiedų tarpai: šoninis, galinis ir radialinis (užpakalinis).

Stūmoklio žiedų funkcijos ir svarba

Stūmoklio žiedas yra pagrindinė kuro variklio sudedamoji dalis. Jis užbaigia kuro dujų sandariklį kartu su cilindru, stūmokliu ir cilindro siena. Stūmoklio žiedų funkcijos apima keturias pagrindines sritis:

• Sandarinimas: Užtikrina dujų sandarumą, neleidžiant dujoms iš degimo kameros nutekėti į karterį. Tai kontroliuoja dujų nutekėjimą iki minimumo ir pagerina šilumos efektyvumą. Oro nutekėjimas ne tik sumažina variklio galią, bet ir pablogina alyvą. Tai yra pagrindinė oro žiedo užduotis.
• Alyvos reguliavimas (alyvos kontrolė): Nuvalo perteklinę tepimo alyvą nuo cilindro sienelės ir padengia cilindro sienelę plona alyvos plėvele, kuri užtikrina normalų cilindro, stūmoklio ir žiedo tepimą, taip pat apsaugo nuo alyvos patekimo į degimo kamerą. Tai yra pagrindinė alyvos žiedo užduotis.
• Šilumos laidumas (šilumos perdavimas): Stūmoklio šiluma perduodama į cilindro įdėklą per stūmoklio žiedą, t. y., aušinimą. Remiantis patikimais duomenimis, 70-80% šilumos, kurią gauna stūmoklio vainikas nevirtame stūmoklyje, perduodama į cilindro sieną per stūmoklio žiedą, o 30-40% atvėsinto stūmoklio perduodama į cilindrą per stūmoklio žiedą. Temperatūros reguliavimas yra labai svarbi žiedų funkcija.
• Palaikymas: Stūmoklio žiedas išlaiko stūmoklį cilindre, apsaugo nuo tiesioginio kontakto tarp stūmoklio ir cilindro sienelės, užtikrina sklandų stūmoklio judėjimą, sumažina trinties atsparumą ir neleidžia stūmokliui pasibelsti į cilindrą.

Stūmoklio žiedai veikia esant aukštai temperatūrai, aukštam slėgiui, dideliu greičiu ir prastai suteptoje darbo aplinkoje. Tuo pačiu metu jie turi turėti geras sandarinimo, alyvos grandymo ir šilumos laidumo funkcijas. Stūmoklio žiedo slydimas cilindro sienelės viduje sukelia variklio trinties nuostolius, kurie sudaro apie 24% visų variklio mechaninės trinties nuostolių.

Stūmoklio žiedų klasifikacija

Pagal konstrukciją:

• Integruota konstrukcija: liejimo arba vientiso formavimo procesas.
• Surinkimo žiedas: stūmoklio žiedas, sudarytas iš dviejų ar daugiau dalių, sumontuotų žiediniame griovelyje.
• Plyšinis alyvos žiedas: alyvos žiedas su lygiagrečiomis pusėmis, dviem kontaktiniais blokais ir alyvos grąžinimo angomis.
• Įpjovos spiralinės spyruoklės alyvos žiedas: įdėkite spiralinės spyruoklės alyvos žiedą į plyšinį alyvos žiedą. Spyruoklė gali padidinti radialinį specifinį slėgį, o jos jėga vidiniame žiedo paviršiuje yra vienoda. Dažniausia dyzelinių variklių žieduose.
• Plieninės juostelės kombinuotas alyvos žiedas: alyvos žiedas, sudarytas iš pamušalo žiedo ir dviejų grandymo žiedų. Įdėklo žiedo konstrukcija įvairiose gamyklose skiriasi ir yra įprasta benzininių variklių žieduose.

Pagal medžiagą:

Šiuo metu labiausiai paplitusios automobilių variklių stūmoklio žiedų medžiagos yra ketus, kaliojo ketaus ir plienas.

• Ketus: Trapios stūmoklio žiedo medžiagos savybės, dėl mažo atsparumo tempimui geriausiai naudojamos atsarginiams varikliams.
• Kaliojo ketaus: Stipresnės stūmoklio žiedų medžiagos savybės, dvigubai didesnis nei pilkojo geležies žiedų tempiamasis stiprumas.
• Plienas: Dar geresnis tempimo stiprumas ir atsparumas nuovargiui, palyginti su kaliojo ketaus žiedais. Geresnis pasirinkimas naudojant sustiprintą ir azoto kiekį.

Pagal funkcijas:

Stūmoklio žiedas apima dujų žiedus ir alyvos žiedus. Automobilių stūmokliniai varikliai paprastai turi tris žiedus viename cilindre.

1. Suspaudimo žiedai arba slėgio žiedai: Virš stūmoklio sandarinami suspaudimo žiedai, neleidžiantys degimo pusėje nutekėti dujoms. Šie žiedai yra pirmajame stūmoklio griovelyje. Jie atlieka dvigubą paskirtį - sandarinti degimo dujas ir perduoti šilumą iš stūmoklio sienelių į stūmoklį. Alyvos sluoksnis, paliktas nuo alyvos žiedo, yra nukirptas, todėl viršutiniai suspaudimo žiedai yra pakankamai sutepti.
2. Valytuvų žiedai (Napier žiedai): Taip pat žinomi kaip atsarginiai suspaudimo žiedai, montuojami po suspaudimo žiedais. Jie pirmiausia skirti pašalinti alyvos perteklių nuo įdėklo paviršiaus ir sustabdyti bet kokį dujų nuotėkį, kuris išeina iš viršutinio suspaudimo žiedo toliau. Daugumoje valytuvų žiedų kūgio kampo paviršius yra į apačią, kad jis galėtų nusišluostyti alkūninį veleną judant stūmokliui.
3. Alyvos valdymo/grandiklio žiedai: Tepalinė alyva teka aukštyn ir žemyn per cilindro sieneles per alyvos valdymo žiedus. Tokie žiedai taip pat tolygiai paskirsto aliejų išilgai įdėklo perimetro. Cilindro sienelės aptaškomos alyva, o alyva šiais žiedais nugramdoma nuo cilindro sienelių ir grąžinama į karterį. Cilindro paviršius ir žiedo paviršius yra sandarūs, todėl alyva negali prasiskverbti. Alyvos žiedo radialiniame centre yra išgręžtos skylės arba išpjovos, kurios leidžia alyvos pertekliui patekti į rezervuarą.

Stūmoklio žiedų tarpų tipai ir matavimas

Sumontavus stūmoklio žiedą, reikia išmatuoti tris tarpus, t. y., tris stūmoklio žiedo tarpus: atidarymo tarpą (galinį), ašinį tarpą (šoninį) ir radialinį tarpą (užpakalinį). Svarbu pažymėti, kad stūmoklio žiedų tarpai yra iš anksto nustatyti prieš automobiliui išvažiuojant iš gamyklos. Yra didžiausios ir minimalios ribinės vertės, kurios įvairiose transporto priemonėse skiriasi.

1. Atidarymo tarpas (galinis tarpas)

Anga yra stūmoklio žiedo tarpas ir anga po to, kai stūmoklio žiedas yra sumontuotas cilindre, kad stūmoklio žiedas neįstrigtų įkaitęs ir išsiplėtęs. Tai yra tarpas tarp dviejų stūmoklio žiedo galų, kai stūmoklis pasiekia viršutinį negyvąjį tašką (TDC) cilindro viduje. Standartinis diapazonas yra 0.25-0.50 mm.

Matavimas:

1. Stūmoklio žiedą tolygiai uždėkite ant stūmoklio.
2. Tada stumkite stūmoklį link variklio viršutinės negyvosios vietos.
3. Storio matuokliu išmatuokite tarpą ties anga.

2. Šoninis tarpas (ašinis tarpas)

Šoninis tarpas reiškia viršutinį ir apatinį stūmoklio žiedo tarpą žiedo griovelyje. Tai yra tarpas tarp stūmoklio žiedo kraštinės ir stūmoklio griovelio, kai stūmoklio žiedas sumontuotas. Standartinis diapazonas yra 0.04-0.10 mm. Dėl aukštos darbinės temperatūros pirmojo žiedo vertė paprastai yra 0,04-0,10 mm, o kitų dujų žiedų - 0,03-0,07 mm. Per didelis šoninis tarpas turės įtakos stūmoklio sandarinimui, per mažas - stūmoklio žiedas bus įstrigęs žiedo griovelyje.

Matavimas:

1. Nuimkite stūmoklio žiedą nuo stūmoklio.
2. Įspauskite jo šoną į stūmoklio žiedo griovelį ir laikykite jį vietoje.
3. Matavimo metu stūmoklio žiedas įkišamas į žiedo griovelį ir matuojamas storio matuokliu.

3. Nugaros tarpas (radialinis tarpas)

Užpakalinis tarpas reiškia tarpą tarp vidinio cilindrinio stūmoklio žiedo paviršiaus ir stūmoklio žiedo griovelio apačios. Paprastai jis išreiškiamas skirtumu tarp griovelio gylio ir žiedo storio, kuris paprastai yra 0.30-0.40 mm. Paprastų alyvos žiedų užpakalinis tarpas yra gana didelis.

Matavimas:

1. Įkiškite nonijaus apkabos uodegą į stūmoklio žiedo griovelį, išmatuokite griovelio gylį ir užrašykite vertę.
2. Tada slankmačiu išmatuokite stūmoklio žiedo skerspjūvio vertę ir atimkite griovelio gylį iš skersinio.

Svarbi pastaba: Po ilgo veikimo variklio viduje, stūmoklyje gali kauptis alyvos dėmės ir anglies nuosėdos, kurios gali turėti įtakos matavimų tikslumui.

Stūmoklio žiedo gedimų priežastys

Stūmoklio žiedo lūžis yra viena iš įprastų stūmoklio žiedo pažeidimo formų. Paprastai pirmąjį ir antrąjį stūmoklių žiedus lengva sulaužyti, o sulūžusios dalys dažniausiai yra šalia juosmens jungties. Nutrūkęs stūmoklio žiedas padidins cilindro susidėvėjimą, o dvitakčio dyzelinio variklio žiedas gali būti įpūstas į išmetimo vamzdį arba siurbimo dėžę arba net įpūstas į turbokompresoriaus turbinos galą, kad būtų pažeista turbinos mentė, sukeliant rimtų avarijų.

Dažnos stūmoklio žiedo lūžimo priežastys:

Be medžiagų defektų ir žemos apdorojimo kokybės, tai daugiausia lemia prasta priežiūra ir valdymas naudojimo metu bei prasta surinkimo kokybė.

1. Perdengimo tarpas yra per mažas: Kai tarpas tarp juostos yra mažesnis nei surinkimo tarpas, darbo metu stūmoklio žiedo įkaitimo temperatūra pakyla, todėl juosmens srityje nebelieka pakankamai vietos metalui išsiplėsti. Abu juosmens galai susilenkia prie viršaus ir lūžta šalia juosmens.
2. Žiedo griovelio anglies nusodinimas: Blogas degimas, cilindro sienelės perkaitimas, oksidacija arba tepimo alyvos sudegimas sukels rimtus anglies nusėdimus cilindre. Kai anglies nuosėdos yra rimtos, žiedo judėjimas blokuojamas, žiedas ir cilindro sienelė veikia stipriai, o tai gali sukelti žiedo deformaciją ir lūžimą.
3. Cilindro įdėklo šlifavimo stalas: Ilgalaikis santykinis judėjimas tarp stūmoklio mazgo ir cilindro įdėklo sukelia cilindro įdėklo ir šlifavimo stalo susidėvėjimą viršutinėje cilindro įdėklo dalyje. Kai stūmoklis pakyla į viršutinį negyvąjį tašką, pirmasis stūmoklio žiedas bus sulūžęs dėl smūgio į šlifavimo stalą.
4. Per didelis žiedo griovelio susidėvėjimas: Apatinis žiedo griovelio galas po per didelio susidėvėjimo yra pasvirusi (rago formos). Kai stūmoklis yra arti viršutinio negyvojo taško, dėl dujų slėgio žiedas priartėja prie apatinio pasvirusio žiedo griovelio galo, stūmoklio žiedas yra susisukęs ir deformuotas, o stūmoklio žiedo griovelis yra pernelyg susidėvėjęs ir pavargęs.
5. Stūmoklio žiedas kabo ant oro angos: Dviejų taktų dyzeliniai varikliai dažnai kenčia nuo žalos, kai kamščio žiedas užfiksuoja valymo įrenginį ir išmetimo angą, kad sulaužytų žiedą. Kadangi įtempimas ties stūmoklio žiedo anga yra didžiausias, o šildymo deformacija didelė, o briaunos tarp cilindro įvorės oro angų kaitinant lengvai deformuojasi, stūmokliui judant žiedas susitinka su oro anga, tol, kol žiedo anga bus šiek tiek sujungta su oro anga, žiedas nutrūks.
6. Stūmoklio žiedo radialinis plėtimasis ir susitraukimas (nuovargis): Kai stūmoklio žiedo elastingumas yra nepakankamas arba cilindro įdėklas pernelyg susidėvėjęs, stūmoklio žiedas ir cilindro sienelė negali būti arti vienas kito, tai yra negali išlikti sandarūs, todėl aukšto slėgio kuro dujos nutekėtų ir spaustų žiedą į žiedo griovelį. Stūmoklio žiedas nuolat plečiasi ir traukiasi radialine kryptimi, todėl lūžta nuo nuovargio.
7. Medžiagos defektai ir žema apdorojimo kokybė: Liejimo proceso metu vidinėje struktūroje gali atsirasti porų, įtrūkimų ar komponentų atsiskyrimo, dėl to gali sumažėti vietinis stiprumas arba susikaupti įtempiai plyšyje, dėl ko darbo metu gali atsirasti smūginis arba nuovargis.
8. Stiprus cilindro įdėklo susidėvėjimas: Pečius sukelia laipsniškas susidėvėjimas viršutinėje ir apatinėje negyvosiose vietose. Kai didysis švaistiklio galas yra labai susidėvėjęs arba pakeičiama pradinė negyvojo centro padėtis, suremontavus guolius dideliuose ir mažuose švaistiklio galuose, žiedas nutrūksta veikiant inercijos jėgai.
9. Tepalinės alyvos ir mazuto derinimas: Kai kuriuose mazutuose yra daug sieros, todėl deginant kurą susidaro daugiau SO2 ir SO3, kurie gali sukelti dujų koroziją ir padidinti cilindrų įdėklų bei stūmoklių žiedų susidėvėjimą. Jei variklis nenaudoja cilindro alyvos, atitinkančios degalus arba naudoja variklio alyvą, kad pakeistų cilindro alyvą eksploatacijos metu, sumažės tepalinės alyvos gebėjimas neutralizuoti degimo metu susidarančią rūgštį, todėl stūmoklis bus labiau korozija.

Kitos priežastys, galinčios sukelti stūmoklio žiedų problemas, apima:

• Švaistiklių deformacijos, kurios dažniausiai atsiranda dėl variklio gedimo, gali būti netinkamos stūmoklio padėties cilindre priežastis. Stūmoklio žiedai šiuo atveju įgauna elipsės formą ir nustoja suktis aplink stūmoklį.
• Neteisinga 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.
• Per didelis stūmoklio žiedo jungties laisvumas atsiranda kaip ilgos eksploatacijos pasekmė. Tai yra stipriai nudilusių cilindro ir stūmoklio žiedų požymis. Jungties laisvumas laikomas per dideliu, jeigu jis yra dvigubai didesnis (lyginant su naujos jungties laisvumu). Laisvumo padidėjimas iki 0,3 mm nėra reikšmingas, tačiau per didelis laisvumas gali sukelti problemas.
• 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.
• Užstrigę stūmoklio žiedai: Veikiant varikliui, 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.
• 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.
• Nepilnai sudegęs arba per didelis įpurkšto kuro kiekis nuplauna alyvos plėvelę. Tai sukelia kintamą arba netgi sausą stūmoklio ir cilindro paviršių trintį.

Stūmoklio žiedų priežiūra

Svarbu žinoti, kada jūsų stūmoklio žiedus reikia prižiūrėti, kad jų netikrintumėte dažniau nei reikalaujama.

1. Priežiūra apžiūros metu:

• Atsuktuvas naudojamas stūmoklio žiedams spausti atliekant įprastus valymo patalpų patikrinimus. Tai atliekama siekiant patikrinti, ar žiedai veikia spyruokliškai, ar yra įtempti. Be to, tai parodys, ar žiedas sulūžęs. Nutrūkus žiedui, spyruoklė neveiks, nes žiedas neveikia.
• Reikia nuodugniai peržiūrėti žiedus, kad įsitikintumėte, jog jie neprilimpa grioveliuose dėl anglies nuosėdų.

2. Atliekant kapitalinį remontą:

Naujas stūmoklio žiedų komplektas paprastai montuojamas atliekant reikšmingus kapitalinius remontus. Jei žiedus reikia išmesti, reikia atsižvelgti į šiuos veiksmus:

• Pirma; stūmoklio žiedas turi būti nuimtas iš griovelio, jei jis ten įstrigo.
• Kai žiedų ašinis aukštis yra mažesnis ir tarp žiedų ir griovelio yra didelis tarpas.
• Yra chromo sluoksnio lupimasis arba pažeidimas.

tags: #kompresijuos #ziedu #tarpas