Контроль маслосъемных колец

Контроль маслосъемных колец: Обеспечение эффективности и долговечности двигателя

Введение
Маслосъемные кольца – критически важный компонент поршневой группы любого двигателя внутреннего сгорания. Их основная задача – эффективно удалять излишки масла со стенок цилиндра, предотвращая его попадание в камеру сгорания (угар масла), и обеспечивать оптимальную смазку трущихся поверхностей. Качество и соответствие техническим требованиям маслосъемных колец напрямую влияют на расход масла, долговечность двигателя, уровень вредных выбросов и общую надежность силового агрегата. Поэтому строгий контроль их параметров на всех этапах производства и перед установкой является обязательным условием.

1. Объекты испытаний

Объектами контроля являются сами маслосъемные кольца, которые могут быть различных типов:

1. Композитные (наборные) маслосъемные кольца: Наиболее распространенный тип, состоящий из:
   • Два стальных тонких верхних и нижних кольца (радиальные расширители/рейки): Обеспечивают радиальное прилегание.
   • Осевой расширитель (волновая или спиральная пружина): Обеспечивает осевое прилегание к торцевым поверхностям канавки поршня.
2. Цельные маслосъемные кольца со встроенным расширителем: Изготавливаются из чугуна или стали, имеют сложный профиль с дренажными отверстиями и интегрированным элементом, создающим необходимое радиальное давление.
3. Монолитные чугунные кольца: Более старый тип, но все еще встречающийся в некоторых двигателях. Имеют канавку для сбора масла и дренажные отверстия.

Контролю подвергаются как готовые кольца, так и их составные элементы (особенно для композитных колец) на промежуточных стадиях производства.

2. Область испытаний

Контроль маслосъемных колец охватывает широкий спектр параметров, определяющих их функциональность и надежность:

• Геометрические параметры:
  • Высота кольца (осевая высота).
  • Радиальная толщина (для цельных колец и реек композитных).
  • Зазор в замке (в свободном состоянии и в сжатом до номинального диаметра цилиндра).
  • Форма и размеры рабочей поверхности (особенно профиль контактной кромки).
  • Размеры и расположение дренажных отверстий/щелей (для отвода масла).
  • Соосность элементов (для композитных колец).
• Механические свойства и силы:
  • Радиальная сила (упругость): Основной параметр, определяющий давление кольца на стенку цилиндра. Измеряется в ньютонах (Н).
  • Приведенное давление: Радиальная сила, отнесенная к высоте кольца и диаметру цилиндра (измеряется в МПа). Более универсальный показатель для сравнения колец разного размера.
  • Осевая сила (упругость): Сила, с которой кольцо прижимается к торцевым поверхностям канавки поршня (актуально для композитных колец).
  • Твердость материала (поверхностная и по сечению).
• Качество поверхности и структура материала:
  • Шероховатость рабочей поверхности (контактирующей со стенкой цилиндра).
  • Наличие поверхностных дефектов: царапины, задиры, вмятины, коррозия, раковины, трещины.
  • Качество покрытия (если применяется, например, хромовое).
  • Однородность структуры материала, отсутствие внутренних дефектов (контролируется обычно выборочно или на этапе входного контроля материала).
• Функциональная проверка (на стенде):
  • Способность эффективно снимать масло со стенки цилиндра при заданных режимах работы.
  • Минимальный расход масла на угар.
  • Устойчивость к закоксовыванию дренажных каналов.
  • Долговечность и износостойкость при имитации рабочих циклов.

3. Методы испытаний

Для контроля перечисленных параметров применяются различные методы:

• Измерение геометрических параметров:
  • Микрометры и нутромеры: Для контроля высоты, радиальной толщины, диаметра.
  • Калибры (скобы, кольца, втулки): Для быстрой проверки размеров в производственных условиях (годен/не годен).
  • Профилографы/профилометры (контактные и бесконтактные): Для точного измерения профиля рабочей поверхности, шероховатости, формы дренажных отверстий.
  • Оптические измерительные системы (видеоизмерительные машины, проекторы): Для контроля сложной геометрии, расположения отверстий, визуализации и измерения зазора в замке.
• Измерение сил (упругости):
  • Специальные динамометрические стенды: Кольцо сжимается до номинального диаметра цилиндра, и датчики фиксируют создаваемую им радиальную силу. Отдельные установки используются для измерения осевой силы композитных колец.
• Контроль качества поверхности:
  • Визуальный контроль (невооруженным глазом, лупа, микроскоп): Выявление явных дефектов.
  • Координатно-измерительные машины (КИМ): Для комплексного контроля геометрии и расположения элементов.
  • Магнитопорошковый контроль (МПК) или капиллярный контроль (ПВК): Для выявления поверхностных и подповерхностных трещин (особенно на чугунных кольцах или после гальванических покрытий).
• Измерение твердости:
  • Твердомеры (по Роквеллу, Виккерсу, Бринеллю): В зависимости от типа материала и требований.
• Функциональные испытания:
  • Специализированные моторные или узловые испытательные стенды: Позволяют имитировать реальные условия работы двигателя (температура, давление, обороты, подача масла) и измерять расход масла на угар, оценивать чистоту цилиндров после работы, контролировать износ элементов.

4. Испытательное оборудование

Для реализации описанных методов используется широкий спектр контрольно-измерительного и испытательного оборудования:

• Универсальные измерительные инструменты: Микрометры, нутромеры, индикаторы часового типа.
• Прецизионные измерительные машины: Видеоизмерительные машины, оптические проекторы, координатно-измерительные машины (КИМ).
• Приборы для оценки шероховатости: Профилографы/профилометры (контактные с алмазной иглой или бесконтактные лазерные/оптические).
• Динамометрические стенды для измерения радиальной и осевой упругости: Специализированные установки с механическим или пневматическим сжатием кольца и высокоточными силоизмерительными датчиками.
• Твердомеры: Стационарные или портативные приборы для измерения твердости по разным шкалам.
• Дефектоскопы: Оборудование для магнитопорошкового или капиллярного неразрушающего контроля.
• Металлографические микроскопы: Для исследования микроструктуры материала и качества покрытий.
• Функциональные испытательные стенды:
  • Одноцилиндровые моторные стенды: Позволяют проводить испытания в условиях, максимально приближенных к реальным.
  • Специализированные узловые стенды для испытания колец: Могут имитировать движение поршня в цилиндре с контролируемой подачей масла, температурой и нагрузкой, оснащены датчиками расхода масла и системами оценки эффективности съема масла.

Заключение
Комплексный контроль маслосъемных колец, охватывающий их геометрию, механические свойства, качество поверхности и функциональные характеристики, является неотъемлемой частью обеспечения качества двигателей. Применение современных методов и высокоточного испытательного оборудования позволяет гарантировать, что каждое установленное кольцо будет эффективно выполнять свою задачу по контролю масляной пленки, минимизируя расход масла на угар, снижая износ цилиндров и поршней, и тем самым способствуя долговечности, экологичности и надежной работе двигателя в целом. Тщательный контроль на всех этапах – от производства до финальной проверки перед сборкой – это инвестиция в качество и репутацию конечного продукта.