Reklama
Najlepsze w kraju zbiorniki: Szamba betonowe Rzeszów - nakłaniamy do zapoznania się z naszymi cenami szamb betonowych!
A A A

Pierścienie tłokowe

Stosowane są dwa rodzaje pierścieni tłokowych — uszczelniające (tabl. 2—1 i 2—2), których zadanie polega na uszczelnianiu tłoka w cylindrze, oraz zgarniające (tabl. 2—3 i 2—4), które zapobiegają przedostawaniu się większej ilości oleju do przestrzeni nad tłokiem. Stosowane są także pierścienie (np. FIAT 125P), które jednocześnie spełniają rolę pierścienia uszczelniającego i częściowo zgarniającego. Liczba pierścieni zależy od średnicy cylindra i rodzaju silnika. Naj­częściej stosowane są dwa pierścienie uszczelniające i jeden pierścień zgarniający. Oprócz wymienionych na wstępie zadań, jakie spełniają pierścienie tłokowe, powinny one skutecznie odprowadzać ciepło od denka i ścia­nek tłoka do ścianek cylindra. Pierścienie tłokowe przylegają do gładzi cylindra dzięki własnej sprężystości lub mają specjalne pierścienie wspomagające. Dolna i górna powierzchnia pierścienia tłokowego jest osadzona suwliwie w row­ku tłoka, w którym może się przesuwać. Dzięki temu ułatwiony jest odpływ ciepła od tłoka do cylindra. Pierścienie tłokowe ze względu na trudne warunki pracy należą do najszybciej zużywających się elementów silnika. Szczególnie na górny pierścień uszczelniający działa wysokie ciśnienie i temperatura gazów spalinowych. Ponadto pierścień ten pracuje w warunkach tarcia pół­suchego. Dlatego też pierwszy pierścień uszczelniający pokrywany jest często warstwą chromu porowatego. Pierścień taki dogładza się wstęp­nie, aby w początkowym okresie pracy nie zużywał gładzi cylindra. Porowata warstwa chromu powoduje lepszą przyczepność oleju, dzię­ki czemu lepsze są warunki smarowania. Oprócz tego warstwa ta jest bardzo twarda, wskutek czego zmniejsza się zużycie pierścienia. Żeliwne pierścienie uszczelniające mają najczęściej w przekroju kształt prostokąta. Aby uzyskać szybkie dotarcie pierścieni do gładzi cylindra, ich zewnętrzne powierzchnie są zwykle szorstkie. W celu szybkiego doszczelnienia pierścieni ich zewnętrzną powierzchnię obra­bia się często w kształcie stożka o niewielkim kącie (np. 15'). Nacisk skupia się wówczas na małej powierzchni i wskutek przyspieszonego jej zużyoia zapewnione jest dobre przyleganie pierścienia w tej części jego obwodu. Górny pierścień uszczelniający najbardziej narażony jest też na zapieczenie się (unieruchomienie w rowku tłoka) -wskutek koksowania oleju w wysokiej temperaturze. Zapobiega się temu przez stosowanie pierścieni trapezowych oraz pierścieni o niepełnym przekroju, które mają skłonność do samoczynnego skręcania się podczas pracy. Powo­duje to odrywanie się pierścienia od ścianek rowka i w znacznym stopniu zapobiega zapiekaniu się. Materiał pierścieni tłokowych powinien odznaczać się sprężystością, odpornością na zużycie, a jednocześnie nie powodować nadmiernego zużywania cylindra. Wymagania te dość dobrze spełnia żeliwo stopowe o drobnoziarnistej strukturze. Dawniej pierścienie wykonywane były wyłącznie z żeliwa. W nowoczesnych silnikach coraz częściej stosowa­ne są pierścienie żeliwne wspomagane stalowymi elementami spręży­stymi oraz pierścienie stalowe — zarówno uszczelniające, jak i zgar­niające. Przecięcie pierścienia (tzw. zamek) umożliwia zakładanie pierścienia na tłok oraz wydłużanie się pierścienia wskutek nagrzewania. Ponie­waż przez zamki pierścieni (rys. 2.10) przenikają pewne ilości spalin i oleju, pierścienie powinny być tak ustawione na tłoku, aby zamki znajdowały się jak najdalej od siebie. Najmniej skomplikowany zamek, pokazany na rysunku 2.10e, znacz­nie upraszcza wykonanie całego pierścienia i stwarza możliwość zacho­wania większej dokładności, dzięki czemu pierścień może lepiej speł­niać swe zadanie. Wadą tego rozwiązania jest większe niż w innych rodzajach zamków przenikanie gazów przez jego szczelinę. Często stosowane zamki skośne (rys. 2.10b, c, d) sprzyjają przesuwa­niu się pierścieni w ich rowkach. Powoduje to po pewnym czasie ustawienie się zamków wszystkich pierścieni w jednej linii. Można tego uniknąć przez zakładanie na zmianę pierścieni, mających przecię­cie skośne o przeciwnym pochyleniu, tzw. prawych (rys. 2.10b) i le­wych (rys. 2.10c). Najlepsze ze względu na szczelność są tzw. zamki na zakładkę (rys. 2.10e). Przewaga tego typu zamków jest szczególnie wyraźna, gdy cylindry są częściowo zużyte i wskutek stożkowości lub owalizacji wielkość szczeliny zmienia się w zależności od położenia tłoka w cy­lindrze. Jednak wykonanie pierścieni z takimi zamkami jest znacznie droższe i dlatego są one rzadko stosowane. Specjalną odmianę pierścieni tłokowych stanowią pierścienie na­prawcze (rys. 2.11). Pierścienie tego typu produkowane są masowo przez różne firmy zagraniczne, a między innymi przez znaną firmę GOETZE (NRF). Pierścienie naprawcze mogą być zastosowane do sil­nika, w którym zostały zużyte zwykłe pierścienie, natomiast tuleje cy­lindrów nie uległy nadmiernemu zużyciu i deformacji. Po określonym przebiegu silnika tuleje cylindrów wykazują pew­ną stożkowość i owalizację. Wówczas konieczne jest zastosowanie spe­cjalnych pierścieni naprawczych o dużej elastyczności i o zwiększo­nych naciskach jednostkowych, aby mogły one dobrze dopasować się do kształtu tulei cylindra. W zestawie pokazanym na rysunku 2.11 górny pierścień żeliwny ma zewnętrzną powierzchnię stożkową o niewielkim kącie, zawierają­cym się w granicach 30'-4-50'. W gór­nej części pierścień ma wycięcie, któ­re zabezpiecza go przed ewentual­nym uderzeniem o próg zużytej tulei cylindra. Drugi pierścień, również żeliwny, wykonany jest jako nosko­wy i wspomagany płaską sprężyną rozpierającą. Trzeci pierścień (zgar­niający) również wykonany jest z że­liwa i ma kształt tradycyjny. Uzu­pełniony jest jednak z obu stron cienkimi pierścieniami stalowymi, które są wspomagane stalowym ele­mentem sprężystym. Często jako naprawcze pierścienie zgarniające stosowane są składane pierścienie stalowe. Są one rozpiera­ne elementami sprężystymi zarówno w kierunku promieniowym, jak i w kierunku osiowym. Umożliwia to pra­widłową pracę pierścieni nawet wówczas, gdy rowki tłoka są częścio­wo zużyte. Wewnętrzna powierzchnia cylindrów jest obficie smarowana olejem. Gdyby nadmiar oleju nie był usuwany, to trafiając w przestrzeń nad tłokiem i stykając się z gorącymi gazami oraz elementami silnika ulegałby częściowo spaleniu, a częściowo utlenieniu. Byłoby to powo­dem zwiększonego zużycia oleju, a także tworzenia się osadów na den­ku tłoka i na ściankach cylindra. Przedostawaniu się oleju do przestrzeni nad tłokiem w znacznym stopniu sprzyja pompujące działanie pierścieni uszczelniających. Gdy tłok przesuwa się do dołu (rys. 2.12a), pierścienie wskutek tarcia o ścianki cylindra są dociskane do górnych powierzchni rowków tłoka. Wówczas luźna przestrzeń powstająca pod pierścieniami zapełnia się olejem. Kiedy tłok przesuwa się do góry (rys. 2.12b), pierścienie są dociska­ne do dolnych powierzchni rowków tłoka i wyciskają olej przez prze­strzeń utworzoną wskutek luzów promieniowych — nad górny pier- ścień. Proces ten powtarza się okresowo i olej wyciskany jest do ko­mory spalania. Pierścienie zgarniające usuwają nadmiar oleju z gładzi cylindra i odprowadzają go do miski olejowej. W związku z tym pierścienie zgarniające muszą mieć odpowiedni kształt, a w tłoku wierci się od­powiednie kanały (rys. 2.13). Gdy tłok porusza się w dół (rys. 2.13o), nadmiar oleju zgarniany jest przez krawędzie pierścienia, następnie przez wycięcie 2 w pierścieniu i otwór 3 w tłoku odprowadzany jest do miski olejowej. Jeżeli w tłoku wykonane są kanały 1 pod pierście­niem zgarniającym, to część oleju ścieka do miski olejowej tymi ka­nałami. Olej analogicznie odprowadzany jest podczas ruchu tłoka do góry (rys. 2.13b).