Призначення, умови роботи, конструктивні особливості.

Поршневе кільце, при всій його простоті, що здається – одна з найважливіших деталей в машинобудуванні. Адже для роботи двигуна внутрішнього згорання, поршневого компресора або турбокомпресора потрібне надійне ущільнення робочої камери від прориву газів, якісний з'їм і відведення мастила з робочої зони. Для цих цілей використовують поршневі кільця.

За своїм призначенням поршневі кільця поділяють на компресійні (малюнок 1) і маслос'емниє (малюнок 2). Компресійні кільця можуть оснащуватися додаткової проточкою – скребком, який служить для посилення ефекту видалення оливи зі стінок циліндра.

Типи, основні параметри і розміри поршневих кілець регламентовані ГОСТ 621-87 «поршневі Кільця двигунів внутрішнього згоряння. Загальні технічні умови»

Поршневі кільця розрізняються по конструкції замків (малюнок 3).

Матеріал і способи одержання заготовок.

Завод поршневих кілець «Техноліт» виготовляє поршневі і ущільнювальні кільця зі спеціального легованого чавуну різних марок:

- Чавун ПВГ (аналог СЧ36) – чавун перлітового класу з рівномірно-розподіленим пластинчато-вермикулярным графітом, має високі механічні властивості, хорошу пружність і зносостійкість. З такого матеріалу виготовляємо поршневі кільця для компресорів, ущільнювальні кільця для трансмісій і гідравлічних машин.

- Чавун ВЧШГ (аналог ВЧ80-ВЧ100) – високоякісний високоміцний чавун з кулястим графітом перлітового класу, має близьку до сталей пластичність, високу пружність і зносостійкість. З такого матеріалу виробляємо поршневі кільця для локомотивних і суднових двигунів, турбокомпресорів, двотактних двигунів. Завдяки кулясті графіту, рівномірно распределенному по всьому перерізу кільця, кільця з такого чавуну не поступаються по зносостійкості хромованим аналогам.

До якості виливків зважаючи складних умов роботи поршневих кілець пред'являються більш високі вимоги, ніж до більшості інших виливків з чавуну аналогічних марок. Литі заготовки отримуємо новим унікальним методом лиття наморожуванням, завдяки чому досягаємо високого якість матеріалу поршневих кілець.

Завдяки високим швидкостям кристалізації і односпрямованого тепловідводу (малюнок 4), в литві утворюється високодисперсна, орієнтована перпендикулярно поверхні тепловідведення мікроструктура (малюнок 5). При цьому, в готовому поршневому кільці, дендрити – кристали (малюнок 6 а, б), найбільш сильно протистоять зносу розташовуються в площині, перпендикулярній поверхні тертя (малюнок 6). Така будова зливка характерно тільки для лиття наморожуванням і найбільш оптимально для протистояння зносу деталей типу тіл обертання. В результаті зношування поршневих кілець, отриманих методом лиття наморожуванням мінімум на 30-40% вище, ніж у кілець одержуваних іншими методами лиття.

Малюнок 4. Принцип формування виливки при литті наморожуванням

Малюнок 5. Загальна схема областей та зон в затвердевающем злитку при литті наморожуванням

Малюнок 6. Дендрити – схематично; фото; в поршневому кільці

Виготовлення поршневих кілець.

Незважаючи на уявну простоту, технологія виготовлення поршневих кілець є однією з найскладніших задач машинобудування. Високі вимоги до точності розмірів, форми і взаємного розташування поверхонь поршневих кілець покликані забезпечити бездоганне прилягання кільця до стінки циліндра, а також встановлення канавку поршня з необхідними мінімальними зазорами. Додатковою складністю для металообробки є нежесткостью конструкції кільця.

Точність розмірів на основні поверхні витримується по 7 квалітету. Шорсткість зовнішньої циліндричної поверхні кільця Ra — 2,5 мкм. Така шорсткість забезпечує гарну роботу до дзеркала циліндра.

Шорсткість торцевих поверхонь кільця Ra = 0,63 мкм. Така шорсткість забезпечує легке переміщення кілець в канавках поршня, а також запобігає знос торців кілець і стінок канавок. Висока точність відстані між торцями покращує умови ущільнення поршня.

Виготовлення поршневих кілець виробляємо на нових токарних центрах MAZAK, DMG, Victor та ін., з використанням інструменту провідних світових виробників. При цьому забезпечуємо високу точність обробки і 100% прилягання кільця до дзеркала циліндра.

Найважливішим показником для поршневого кільця є сила, з якою кільце чинить тиск на дзеркало циліндра. Ця величина розраховується для кожного типу кілець, і залежить від безлічі факторів: матеріалу кілець, матеріалу гільзи, умов роботи і т. д. При цьому пружність кільця повинна бути достатньою для забезпечення ущільнення робочої камери, знімання і відведення оливи, але при цьому не викликати підвищений знос кільця і гільзи.