Kontrola pierścieni tłokowych
Pierścienie tłokowe należą do odpowiedzialnych elementów silnika i dlatego kontrola ich powinna być szczególnie dokładna i wszechstronna. Oprócz tego są one produkowane najczęściej masowo, co stwarza dodatkowo konieczność utrzymania bardzo ścisłych tolerancji ze względu na warunek wymienności. Obie okoliczności sprawiają, że pomimo prostoty kształtu geometrycznego, kontrola wykonanych pierścieni nie jest łatwa, tym bardziej że musi być przeprowadzona szybko.
Kontrola ostateczna pierścieni tłokowych polega na:
1)oględzinach zewnętrznych,
2)sprawdzeniu wymiarów,
3) sprawdzeniu prawidłowości kształtu (okrągłości pierścienia oraz rów
noległości i płaskości powierzchni czołowych),
4) sprawdzeniu sprężystości i innych własności mechanicznych.
Oględziny zewnętrzne mają na celu wykrycie ewentualnych pęknięć,
rakowatości, zanieczyszczeń, śladów korozji, wykruszeń krawędzi i zadziorów oraz sprawdzenie gładkości powierzchni.
Wymiarami pierścienia podlegającymi kontroli są: grubość, wysokość i wymiar zamka.
Kontrolę grubości i wysokości przeprowadza się najczęściej za pomocą sprawdzianów szczękowych lub specjalnych przyrządów kontrolnych.
Przykład takiego przyrządu do sprawdzania grubości pierścieni pokazano na rys. 307. Badany pierścień wkłada się pomiędzy rolki przyrządu. Dwie rolki 1 i 2 dzięki sprężynom 3 dociskają pierścień do rolki 4. Czujnik 5 ustawia się w położeniu zerowym przy pomocy wzorcowego pierścienia. Przesuwając następnie badany pierścień między rolkami przyrządu, obserwujemy wychylenia czujnika, pozwalające określić różnicę grubości badanego pierścienia w różnych miejscach obwodu, w stosunku do grubości pierścienia wzorcowego. Podobne przyrządy czujnikowe stosowane są do sprawdzenia wysokości pierścieni.
W niektórych przyrządach zamiast czujników
wbudowane są styki elektryczne, a przekroczenie granic tolerancji sygnalizowane jest przez
odpowiednie lampki. W elektrycznych przyrzadach kontrolnych najczęściej sprawdza się
jednocześnie grubość i wysokość pierścieni,
w produkcji masowej coraz częściej wprowadza się automatyczne przyrządy kontrolne o bardzo dużej zdolności pomiarowej. Na rys. 308 pokazano schemat automatu do sprawdzenia wysokości pierścieni na całym ich obwodzie stosowany w wytwórni ZIS.
Sprawdzone pierścienie nakłada się do magazynu, z którego dolny pierścień przesuwa się sankami 1. Sanki wykonują ruch posuwistozwrotny, przy czym napędzane są od silnika elektrycznego 2 przez przekładnię ślimakową 3—4 i mechanizm korbowy. Sanki dosuwają sprawdzany pier
ścień 5 do nieruchomej płytki oporowej 6. Następnie popychacz 7, wykonujący ruch pionowy, unosi pierścień do góry i wprowadza w otwór obracającego się sprawdzianu pierścieniowego 8. Ruch pionowy nadaje popychaczowi 7 krzywka 9 za pośrednictwem układu drążków i dźwigni. Sprawdzian pierścieniowy 8 jest wprawiony w ruch obrotowy silnikiem przez przekładnie pasowe 10 i 11.
Z chwilą osiągnięcia przez pierścień pozycji pomiarowej w sprawdzianie 8, następuje wysunięcie szczęki 12 aż do zetknięcia ze sprawdzonym pierścieniem. Dolna część czujnika zaopatrzona jest w końcówkę kulistą 13, stykającą się z dolną płaszczyzną przedmiotu. Z płaszczyzną górną styka się druga końcówka kulista zamocowana na płaskiej sprężynie 14.
Różnice wymiarów wysokości pierścienia powodują odkształcenia sprężyny, przekazywane czujnikowi elektrycznemu 15; czujnik zaś połączony jest z elektromagnesem 16 sterującym położenie rynny 17 mechanizmu sortującego.
Dokładność pomiaru opisanego automatu wynosi 1 n, a zdolność pomiarowa — 2400 szt/godz.
Wymiar zamka sprawdza się po ściśnięciu pierścienia do wymiaru nominalnego (np. w przyrządzie do badania okrągłości pierścienia) za pomocą szczelinomierza lub też w specjalnych przyrządach świetlnych działających na tej samej zasadzie co opisane dalej przyrządy do badania okrągłości pierścieni. Sprawdzenie wymiaru zamka może być również połączone z kontrolą okrągłości pierścienia.
Do sprawdzenia okrągłości pierścieni tłokowych, a tym samym dokładności przylegania do gładzi cylindrowej, w szerokim zakresie stosowane
są przyrządy świetlne. Przykład prostego przyrządu tego typu pokazano na rys. 309. Skrzynka, wewnątrz której znajduje się lampa, zakryta jest płytą 1 z otworkiem. Na płycie tej umieszczone są trzy rolki 2, z których dwie mogą być przesuwane w kierunku środka płyty zależnie od średnicy pierścienia. Pomiędzy rolki wstawiany jest pierścieniowy sprawdzian 3, w którym umieszcza się badany pierścień 4. Styk pierścienia tłokowego ze sprawdzianem pierścieniowym wypada pośrodku otworu 5. Obracając sprawdzianem obserwujemy przenikanie światła między zewnętrzną powierzchnią badanego pierścienia a sprawdzianem, a tym samym prawidłowość wzajemnego ich przylegania.
Oddzielną grupę przyrządów świetlnych do sprawdzenia okrągłości pierścieni stanowią urządzenia, w których wykorzystuje się fotoelektryczne metody pomiarów. W tym przypadku rejestracja wielkości prześwitu odbywa się przy pomocy galwanometru, do którego dopływa prąd elektryczny z komórki fotoelektrycznej umieszczonej w miejscu działania promieni świetlnych przenikających przez istniejące ewentualnie prześwity. Często tego rodzaju przyrządy służą jednocześnie do sprawdzenia wymiaru zamka.
Automat do kontroli kształtu kołowego pierścieni i wymiaru zamka budowane są z wykorzystaniem fotoelektrycznej lub pneumatycznoelektrycznej metody pomiarów. Na rys. 310 pokazano konstrukcję automatu pneumatycznoelektrycznego stosowanego w wytwórni ZIS. Zasada jego działania polega na tym, że sprawdzany pierścień wkłada się do sprawdzianu w kształcie pierścienia o średnicy równej średnicy nominalnej cylindra. Przez miejsce zetknięcia się pierścienia i sprawdzianu przepuszcza się powietrze o stałym ciśnieniu. Istnienie lub brak prześwitu powoduje zmianę oporu przepływu powietrza, mierzonego za pomocą czujnika pneumatycznoelektrycznego, a przy osiągnięciu określonych wartości granicznych następuje zwarcie odpowiednich styków.
Sprawdzane pierścienie 1 (rys. 310) umieszcza się w magazynie 2, z którego dosuwane są do sprawdzianu 3 saniami 4 z półkulistym wycięciem, napędzanymi od wału głównego 5 za pośrednictwem kulisy 6. Następnie popychacz 7, napędzany od krzywki na wale 5 przez dźwignie 8 i 9, ruchem pionowym przesuwa pierścień w dół na pozycję pomiarową. W położeniu tym następuje jednoczesna kontrola kształtu kołowego pierścienia i wymiaru zamka. Oba czujniki pneumatycznoelektryczne za pośrednictwem układu elektrycznego przekazują impulsy jednemu z elektromagnesów, który steruje rynną 10
mechanizmu sortującego. Ponowny ruch popychacza 7 powoduje wprowadzenie na pozycję pomiarową następnego pierścienia oraz wypchnięcie ze sprawdzianu pierścienia już sprawdzonego, który spada na rynnę 10 i stacza się do odpowiedniego korytka 11.
Opisany przyrząd znacznie przewyższa pod względem dokładności, prostoty budowy i wygody w użytkowaniu podobne urządzenie typu fotoelektrycznego; wydajność pomiarów dochodzi do 2400 szt/godz.
Równoległość i płaskość powierzchni czołowych pierścieni tłokowych sprawdza się najczęściej przy użyciu prostego przyrządu pokazanego na rys. 311. Składa się on z dwóch polerowanych, równolegle do siebie ustawionych płyt. Odległość między płytami jest większa o 0,02f0,05 mm od największej dopuszczalnej wysokości sprawdzanych pierścieni. Pierścień włożony z góry między płyty powinien pod własnym ciężarem przesunąć się ku dołowi.
W przypadku zautomatyzowania kontroli pierścieni tłokowych sprawdzanie równoległości powierzchni czołowych łączy się zwykle w jedną operację kontrolną ze sprawdzaniem wysokości pierścienia. Zadanie to spełnia między innymi przyrząd pokazany na rys, 308.
Kontrola sprężystości sprowadza się do określenia nacisków, jakie będzie wywierał pierścień na ścianki cylindra. Przyjmujemy przy tym, że dla dobrze wykonanego pierścienia naciski jednostkowe na całym obwodzie są jednakowe.
Na rysunkach wykonawczych sprężystość określana jest zazwyczaj wielkością Qi (rys. 312) lub Qo (rys. 313), jaką należy obciążyć pierścień, aby
jego końce zbliżyły się do siebie na odległość, która powstaje po włożeniu pierścienia do cylindra.
Znając wielkość siły Qi lub Q2 (w kG) możemy określić wielkość średniego nacisku jednostkowego z wzorów (wg PN/S36502)
p = 0,76 ^Yjj kG/mm2
gdzie: h — wysokość pierścienia w mm,
D — średnica pierścienia w mm, równa nominalnej średnicy cylindra.
Na rys. 314 przedstawiono prosty przyrząd do pomiaru siły ściskającej Q2. Badany pierścień 1 wkładany jest do pętli z cienkiej taśmy stalowej 2, połączonej jednym końcem z dynamometrem 3, a drugim — z dźwignią 4. Naciskając dźwignię powoduje się ściskanie pierścienia do wielkości, jaką będzie miał on po założeniu do cylindra. Wielkość siły Q2, potrzebnej do ściśnięcia pierścienia, odczytuje się wprost z podziałki dynamometru.
Inny często spotykany przyrząd do sprawdzania sprężystości przez pomiar siły Qi pokazano na rys. 315. Przed rozpoczęciem pomiarów należy tak ustawić przesuwną płytkę 1, aby odległość płaszczyzny oparcia pierścienia była równa średnicy cylindra, a wskazówka 2 była ustawiona na środkową (zerową) kreskę skali. Badany pierścień 3, ustawiony w położeniu wskazanym na rysunku, ściskany jest wskutek przesunięcia w dół dźwigni 4. W chwili gdy wskazówka 2 przyjmuje zerowe położenie odczytuje się siłę ściskającą pierścień z ustawienia ciężarka 5 i położenia wskazówki wagi 6.
Na rys. 316 przedstawiony jest przyrząd działający na odmiennej zasadzie. W tym przypadku między badany pierścień 1 a pierścieniowy sprawdzian 2 doprowadzana jest ciecz przez otwór 3.
Ciśnienie doprowadzanej cieczy mierzone jest manometrem 4; zmianę tego ciśnienia uzyskuje się przy pokręcaniu korbką 5 połączoną z pompką tłoczącą. Przy pewnym ciśnieniu następuje oderwanie się badanego pierścienia od sprawdzianu pierścieniowego i tym samym występuje nagły spadek ciśnienia. W wyniku spadku ciśnienia pierścień zbliża się z powrotem do pierścieniowego sprawdzianu i zamyka
otwór, przez który doprowadzana jest ciecz. Chwilę zatrzymania spadku ciśnienia przyjmuje się za wielkość nacisku wywieranego przez pierścień tłokowy na gładź cylindrową. Największe ciśnienie pokazuje wskazówka 6.
Podobnie jak do poprzednio opisanych operacji kontrolnych, również do sprawdzania sprężystości w nowoczesnych wytwórniach stosowane są automaty kontrolne. W jednym z takich automatów sprawdzenie sprężystości pierścieni tłokowych dokonuje się przez określenie średnicy zewnętrznej pierścienia znajdującego się pod obciążeniem. Pomiar przeprowadzą się w kierunku prostopadłym do średnicy przechodzącej przez środek zamka.
Metody innych badań mechanicznych pierścieni tłokowych, tj. wytrzymałości przy zginaniu, twardości i odkształceń określone są normą PN/S36502.