TCVN11640:2016

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11640:2016 (ISO 6627:2011) về Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng dầu tổ hợp TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 11640:2016 ISO 6627:2011 ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - VÒNG GĂNG - VÒNG GĂNG DẦU TỔ HỢP Internal combustion engines - Piston rings - Expander/segment oil-control rings Lời nói đầu TCVN 11640:2016 hoàn toàn tương đương với ISO 6626:2011. TCVN 11640:2016 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 70 Động cơ đốt trong biên soạn, T ổ ng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Lời giới thiệu Bộ TCVN 11640 (ISO 6627) là bộ tiêu c huẩn nằm trong hệ thống tiêu chuẩn liên quan đến vòng găng cho động cơ đốt trong kiểu pit tông chuy ể n động tịnh tiến. Các bộ tiêu chuẩn khác là TCVN 5735 (ISO 6621), TCVN 11635 (ISO 6622), TCVN 11636 (ISO 6623), TCVN 11637 (ISO 6624) , TCVN 11638 (ISO 6625) và TCVN 11640 (ISO 6627) (xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo). Các đặc điểm chung và bảng kích thước trong tiêu chuẩn này bao gồm nhiều giá trị khác nhau và các nhà thiết kế khi lựa chọn một kiểu vòng găng cụ thể, phải lưu ý điều kiện hoạt động của vòng găng này. Nhà thiết kế cũng phải tham khảo các đặc điểm và yêu cầu nêu trong TCVN 5735-3 (ISO 6621-3) và TCVN 5735-4 (ISO 6621-4) trước khi lựa chọn kiểu vòng găng. ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - VÒNG GĂNG - VÒNG GĂNG DẦU TỔ HỢP Internal combustion engines - Piston rings - Expander/segment oil-control rings 1 Phạm vi áp dụng Tiêu chuẩn n à y quy định đặc điểm kích thước chính của các vòng găng dầu tổ hợp nhưng không quy định mô tả đầy đủ về sản phẩm (do kết cấu của phần giãn n ở khác nhau tùy theo mỗi nhà sản xuất, việc thỏa thuận giữa nhà sản xuất và khách hàng sẽ quyết định các chi tiết kết cấu cụ thể). Tiêu chuẩn này áp dụng cho các vòng găng dầu tổ hợp có đường kính từ 40 mm đến 125 mm, dùng trong động cơ đốt trong kiểu pit tông chuyển động tịnh tiến trên các phương tiện giao thông đường bộ hoặc các ứng dụng khác. Tiêu chuẩn này cũng được sử dụng cho các vòng găng của các máy nén hoạt động trong điều kiện tương tự. 2 Tài liệu viện dẫn Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố th ì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nh ấ t, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có). TCVN 5735-2 (ISO 6621-2), Động cơ đ ố t trong - Vòng găng - Phần 2: Quy tắc đo kiểm tra. TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 3: Yêu cầu đối với vật liệu. TCVN 5735-4 (ISO 6621-4), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 4: Đặc tính kỹ thuật chung. TCVN 11639 (ISO 6626), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng dầu có lò xo xoắn. 3 Ký hiệu và chữ viết tắt Trong tiêu chuẩn này sử dụng các ký hiệu và các chữ viết tắt trong bảng 1. Bảng 1 - Ký hiệu và chữ viết tắt Ký hiệu và các chữ viết tắt Mô tả a 1 Chiều rộng vòng thép mỏng của vòng găng dầu tổ hợp a 8 Chi ề u rộng phần cách (phần của lò xo giãn nở nằm trong vòng thép) a 9 Chiều rộng toàn bộ của lò xo giãn nở a 1 1 Chiều rộng của vòng găng dầu tổ hợp a 1 4 Chiều cao phần tựa lên vòng thép của lò xo giãn nở d 1 Đường kính danh nghĩa vòng găng dầu tổ hợp (đường kính xy lanh danh nghĩa) h 1 Chiều dày danh nghĩa của vòng găng dầu tổ hợp h 24 Chiều dày phần tiếp xúc của vòng thép h 9 Chiều dày lò xo giãn nở h 10 Chiều dày vòng thép gần đường kính trong (ID), sau khi uốn h 11 Chiều dày vòng thép gần đường kính ngoài (OD), sau khi uốn và xử lý bề mặt hoặc mạ phủ h 12 Chiều dày danh nghĩa của vòng thép h 13 Chiều dày phần cách p o Áp suất tiếp xúc danh nghĩa p ou Áp suất tiếp xúc đơn vị s 1 Khe hở miệng vòng thép ở trạng thái lắp ghép F t Lực tiếp tuyến F t c Lực tiếp tuyến riêng phần θ Góc nghiêng của phần tựa của lò xo giãn nở CR1...CR2 Chiều dày lớp mạ Crôm LM Vòng găng pit tông với mặt lưng có một phần hình trụ được gia công LP Vòng găng pit tông với mặt lưng được mạ viền xung quanh chu vi ES1...ES4 Các kiểu vòng găng dầu tổ hợp PNH Áp suất danh nghĩa cao PNL Áp suất danh nghĩa thấp PNM Áp suất danh định trung bình PNR Á p suất danh nghĩa giảm nhẹ PNV Áp suất danh nghĩa rất cao TT00...TT30 Góc danh nghĩa của phần tựa của lò xo giãn nở NS010...NS050 Bề mặt thấm nitơ (vòng thép) NX003...NX025 Bề mặt thấm nitơ (lò xo giãn nở) 4 Kiểu vòng găng và ký hiệu 4.1 Kiểu vòng găng dầu tổ hợp ES1 ES2 ES3 ES4 CHÚ D Ẫ N: 1 Đệm định tâm (không bắt buộc). Hình 1 - Kết cấu vòng găng dầu tổ hợp 4.2 Đặc điểm chung Việc lắp ráp vòng găng dầu tổ hợp phải thực hiện theo hình 2. a) Lắp ráp vòng găng b) Lò xo giãn nở c) Vòng găng thép CHÚ D Ẫ N: 1 Phần tựa 2 Các đầu mút của lò xo giãn nở 3 Mặt lưng 4 Khe hở miệng của vòng thép và đi ể m cuối của lò xo giãn nở (cả ba chi tiết); góc giữa các khe hở này nên lớn hơn 30 0 a a Với việc b ố trí lắp ráp liên quan đến lực tiếp tuyến, xem ISO 6621-2. b Các k í ch thước góc phần tựa được cho tại Bảng 3. CHÚ THÍCH: Đây là hình vẽ cho bốn kiểu vòng găng cho trong hình 1. Hình 2 - Lắp ráp vòng găng dầu tổ hợp 4.3 Ví dụ ký hiệu Dưới đây là các ví dụ về ký hiệu vòng găng theo tiêu chuẩn này. VÍ DỤ 1: Một vòng găng dầu tổ hợp ki ể u ES1 (ES1) có đường kính danh nghĩa là d 1 = 90 mm (90) và chiều dày danh nghĩa toàn bộ vòng găng h 1 = 3 mm (3,0), với vòng thép làm từ thép nguyên chất phân lớp 68 (MC68), mặt lưng mạ cr ô m với chiều dày tối thiểu 0,05 mm (CR1), và với lò xo giãn nở làm từ thép austenite 16% Cr (min.) phân lớp 67 (MC67), và lực tiếp tuyến F t theo loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa trung bình (PNM): Vòng găng TCVN 11640 (ISO 6627) - ES1 - 90 x 3,0-MC68/CR1-MC67/PNM VÍ DỤ 2: Một vòng găng dầu tổ hợp kiểu ES2 (ES2) có đường kính danh nghĩa là d 1 = 90 mm (90) và chiều dày danh nghĩa toàn bộ vòng găng h 1 = 2,5 mm (2,5) với vòng găng làm từ thép mactenxit 11% Cr(min.) phân lớp 65 (MC65), mặt lưng và mặt bụng được thấm nitơ (NS020) với chiều dày tối thiểu 0,020 mm trên mặt lưng, với lò xo giãn nở làm từ thép austenite 16% Cr (min.) phân lớp 67 (MC67), bề mặt được thấm nitơ NX) và lực tiếp tuyến F t theo loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa giảm (PNR): Vòng găng TCVN 11640 (ISO 6627) - ES2 - 90 x 2.5-MC65/NS020-MC67/NXPNR V Í DỤ 3: Một vòng găng dầu tổ hợp kiểu ES3 (ES3) có đường kính danh nghĩa l à d 1 = 90 mm (90) và chiều dày danh nghĩa toàn bộ vòng găng h 1 = 4,0 mm (4,0) với vòng thép làm từ thép nguyên chất phân lớp 68 (MC68), mặt lưng mạ crôm với chiều dày tối thiểu 0,05 mm (CR1) với phần viền tiếp xúc (h24) 0,30 mm, lò xo bộ giãn nở làm từ thép austenite 16% Cr (min.) phân lớp 67 (MC67), lực tiếp tuyến F t theo loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa cao (PNH): Vòng găng TCVN 11640 (ISO 6627) - ES3 - 90 x 4,0-MC68/CR1-MC67/PNH 5 Đặc điểm chung 5.1 Lò xo giãn nở 5.1.1 Xem xét kết cấu Để tối ưu hóa việc lắp ráp vòng găng dầu tổ hợp vào xy lanh động cơ, các điều sau về kết cấu vòng găng dầu tổ hợp nên được xem xét: - Tổng độ uốn theo chu vi của lò xo giãn nở - Độ sâu rãnh pit tông - Các đặc tính của phần gần kề đường rãnh vòng găng - Các bán kính góc l ượ n của đường rãnh 5.1.2 Trường hợp không xử lý bề mặt Lò xo giãn nở không được xử lý bề mặt thường được sử dụng với vòng thép mạ crôm (xem 5.2.1). 5.1.3 Trường hợp mặt thấm Nitơ Lò xo giãn nở được thấm Nitơ bề mặt thường được sử dụng với vòng thép thấm Nitơ (xem 5.2.2). Bảng 2 - Lớp thấm Nitơ l ò xo giãn nở Kích thước tính bằng milimét Mã Chiều dày lớp thấm nit ơ Dung sai NX003 0,003 + 0,012 0 NX010 0,010 NX015 0,015 NX020 0,020 NX025 0,025 CHÚ THÍCH 1 - Dung sai đối với NX áp dụng cho vùng tiếp xúc giữa đường kính trong của vòng thép và lò xo giãn nở CHÚ THÍCH 2 - Xem TCVN 5735-2 (ISO 6621-2) về định nghĩa chiều dày lớp thấm Nitơ 5.1.4 Góc v ấ u tựa Lò xo giãn nở thường được thiết kế với vấu tựa có một góc nhỏ. Điều này giúp l à m kín giữa cạnh vòng thép và mặt đường rãnh vòng găng trên pit tông (Xem hình 3). Bảng 3 thể hiện góc vấu tựa nên được sử dụng. CHÚ DẪN: 1 Mặt phẳng tham chiếu Hình 3 - Góc vấu tựa của lò xo giãn nở Bảng 3 - Góc vấu tựa θ Kích thước tính bằng độ Mã Giá trị danh nghĩa Dung sai TT00 0 +5 TT05 5 ±5 TT10 10 TT15 15 TT20 20 TT25 25 TT30 30 CHÚ THÍCH: Mã TT 00 chỉ được sử dụng cho lò xo giãn nở kiểu ES2 5.1.5 Kích thước của lò xo giãn nở - vòng đệm Không có giá trị quy định cho các kích thước a 8 , a 9 , a 1 4 , h 9 và h 13 (xem Hình 2), v ì các kích thước này phụ thuộc vào kết cấu lò xo giãn nở và được quy định bởi nhà sản xuất. 5.2 Đặc điểm của vòng thép 5.2.1 Mặt lưng mạ Crôm Các đặc điểm thông thường của vòng thép mạ crôm được cho trong hình 4, với chiều dày lớp mạ crôm nêu trong bảng 4. Hình 4 - Vòng thép mạ Crôm Bảng 4 - Độ dày lớp mạ Crôm Kích thước tính bằng milimét Mã Chiều d à y Min. CR1 0,05 CR2 0,10 5.2.2 Bề mặt thấm Nit ơ từ mã NS010 đến mã NS050 Các đặc điểm thông thường của vòng găng thấm nitơ được cho trong hình 5. Chiều d à y lớp thấm Nitơ (NS010 đến NS050) được xác định tùy theo sự tương quan với mặt lưng, mặt bụng và các mặt đáy của vòng thép (Xem bảng 5). Hình 5 - Vòng thép thấm nitơ Bảng 5 - Độ dày lớp thấm Nit ơ Kích thước tính bằ n g milimét Mã Độ dày lớp thấm Nit ơ a Mặt lưng Min. Mặt bụng Min. Mặt đáy NS010 0,010 0,005 Cho phép thấm Nitơ bề mặt NS020 0,020 0,005 NS030 0,030 0,010 NS050 0,050 0,020 a Xem TCVN 5735-4 (ISO 6621-4) về dung sai. 5.2.3 Kích thước vòng thép Chiều dày danh nghĩa của vòng thép ( h 12 ) được tính theo chiều dày tại trung điểm theo chiều rộng của vòng thép. Chiều dày của vòng thép ở gần đường kính trong ( h 10 ) và gần đường kính ngoài ( h 11 ) th ể hiện trên Hình 6 và các giá trị thường dùng được cho trong Bảng 7. Hình 6 - Chiều dày vòng thép Bảng 6 - Chiều dày thường dụng của vòng găng và vòng thép Kích thước tính bằng milimét h 1 h 12 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,60 1,5 x x x 2,0 x x x 2,5 x x 3,0 x x x 3,5 x x x 4,0 x x Bảng 7 - Chiều dày và chiều rộng thông thường của vòng thép Kích thước tính bằng milimét h 12 a 1 1,50 1,70 1,85 2,00 2,10 2,30 2,50 2,70 3,00 0,30 x x x x 0,35 x x x x x x 0,40 x x x x x x 0,45 x x x x x x 0,50 x x x x x x 0,60 x x x x x B ả ng 8 - Chiều dày của vòng găng và chiều rộng thông thường của vòng thép Kích thước tính bằng milimét h 1 2 a 1 1,50 1,70 1,85 2,00 2,10 2,30 2,50 2,70 3,00 1,5 x x x x 2,0 x x x x x x x 2,5 x x x x x x x 3,0 x x x x x x 3,5 x x 4,0 x x Bảng 9 - Chiều dày của vòng thép theo phương pháp xử lý bề mặt Kích thước tính bằng milimét h 1 2 Chiều dày vòng thép mạ Max . Chiều dày vòng thép thấm Nitơ Max. h 10 h 11 h 24 h 10 h 11 a h 24 0.30 0.34 0.36 0.20 0.34 0.33 0.20 0.35 0.39 0.41 0.25 0.39 0.38 0.25 0.40 0.44 0.46 0.25 0.44 0.43 0.25 0.45 0.49 0.51 0.25 0.49 0.48 0.25 0.50 0.54 0.56 0.30 0.54 0.53 0.30 0.60 0.64 0.66 0.30 0.64 0.63 0.30 CH Ú THÍCH: h 24 chỉ được sử dụng cho các vòng thép khi chiều dày bề mặt tiếp xúc được xác định. a Kích thước h 11 là không bắt buộc. Chiều rộng của vòng thép được thay đổi tùy theo kết cấu của lò xo giãn nở. Tỷ lệ d 1 /a 1 thường nằm trong khoảng 45 và 20. Dung sai thông thường cho chiều rộng ( a 1 ) của vòng thép thấm Nitơ là ± 0,05 mm, và vòng thép mạ crôm CR1, CR2 là ± 0,08 mm. Với mặt tiếp xúc xếp chồng, h 24 cần tối thiểu là 0,05 mm. 5.3 Lắp ráp lò xo giãn nở/vòng thép Chiều dày danh nghĩa của vòng găng dầu tổ hợp ( h 1 ,) được cho trong Bảng 10 với lực tiếp tuyến riêng phần ( F t c ). Chiều rộng của vòng găng dầu tổ hợp ( a 1 ) phụ thuộc vào kết cấu của tổ hợp (lò xo giãn nở và vòng thép) và được xác định bởi nhà sản xuất. 6 Kích thước B ả ng 10 - Kích thước của vòng găng dầu tổ hợp Kích thước tính bằng milimét Bảng 10 (Tiếp theo) Kích thước tính bằng milimét Bảng 10 ( Kết thúc) Kích thước t í nh bằng milimét 7 Vật liệu 7.1 Lò xo giãn nở Lò xo giãn nở phải làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 67 hoặc 68, tùy theo sự thỏa thuận giữa nhà sản xuất và khách hàng. Lò xo giãn nở được thấm Nitơ cần phải làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 67. 7.2 Vòng găng thép Vòng thép mạ Crôm cần được làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 68. Vòng thép thấm Nitơ phải làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 65 hoặc 66. 8 Lực tiếp tuyến và áp suất tiếp xúc danh nghĩa 8.1 Lực tiếp tuyến 8.1.1 Lực tiếp tuyến, F t Lực tiếp tuyến, F t , của một vòng găng dầu tổ hợp được xác định bằng lực sinh ra bởi việc nén lò xo giãn nở và lực tiếp tuyến của các vòng thép. Lực này có thể được tính theo công thức: F t = 1/2d 1 x 2 h 1 2 x p o Xem bảng 1 và hình 2. CHÚ THÍCH: Lực tiếp tuyến của các vòng thép góp phần vào lực tiếp tuyến F t của vòng găng là không đáng k ể 8.1.2 Lực tiếp tuyến riêng ph ầ n, F tc F tc là một lực tiếp tuyến riêng phần cần có để duy trì vòng găng dầu tổ hợp ở một đơn vị áp suất tiếp xúc đơn vị 1 N/mm 2 (p ou ). Lực này có thể được tính theo công thức: F t = 1/2d 1 x 2 h 1 2 x p o u Lực tiếp tuyến riêng phần được cho trong Bảng 10. 8.1.3 Lực tiếp tuyến thực tế, F t Lực tiếp tuy ế n thực tế của một vòng găng dầu tổ hợp có thể được tính toán dựa trên giá trị F tc và áp suất tiếp xúc danh nghĩa cần thiết p o theo công thức sau: F t = p o /p o u x F tc Với p o /p o u là hệ số nhân áp suất (xem Bảng 11). 8.2 Kiểu áp suất tiếp xúc danh nghĩa Lực tiếp tuyến ( F t ) với một đơn vị áp suất xác định được tính theo hệ số nhân trong Bảng 11, bảng này đồng thời đưa ra ý nghĩa của các loại áp suất phân loại theo TCVN 11639 (ISO 6626). Áp suất tiếp xúc danh nghĩa p o được định nghĩa là áp suất tiếp xúc danh nghĩa cần thiết, với điều kiện 100% tiếp xúc dọc theo chiều dày danh nghĩa của vòng thép ( h 1 2 ). B ả ng 11- Loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa Hệ số nhân áp suất p o /p o u Mã Ý nghĩa 1,5 PNV Rất cao 1,2 PNH Cao 1,0 PNM Trung bình 0,8 PNR Giảm nhẹ 0,6 a PNL Thấp a Không khuy ế n khích sử dụng cho d 1 < 65 mm. Thư mục tài liệu tham khảo [1] TCVN 5906 (ISO 1101), Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Dung sai hình học - Dung sai hình dạng, hướng, vị tr í và độ đ ả o. [2] TCVN 5735-1 (ISO 6621-1), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 1: Từ vựng [3] TCVN 5735-5 (ISO 6621-5), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 5: Yêu cầu chất lượng [4] TCVN 11635-1 (ISO 6622-1), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 1: Vòng găng tiết diện hình chữ nhật làm bằng gang đúc [5] TCVN 11635-2 (ISO 6622-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Vòng găng tiết diện hình chữ nhật chiều dày nhỏ [6] TCVN 11636 (ISO 6623), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng tiết diện lưỡi cạo làm bằng gang đúc [7] TCVN 11637-1 (ISO 6624-1), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 1: Vòng găng tiết diện hình chêm làm bằng gang đúc [8] TCVN 11637-2 (ISO 6624-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Vòng găng tiết diện nửa hình chêm làm bằng gang đúc [9] TCVN 11637-3 (ISO 6624-3), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 3: Vòng găng tiết diện hình chêm làm bằng thép [10] TCVN 11637-4 (ISO 6624-4), Động cơ đ ố t trong - Vòng găng - Phần 4: Vòng găng tiết diện nửa hình chêm làm bằng thép [11] TCVN 11638 (ISO 6625), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng dầu [12] TCVN 11639-2 (ISO 6626-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Vòng găng dầu lò xo xoắn có chiều dày nhỏ làm bằng gang đúc [13] TCVN 11639-3 (ISO 6626-3) , Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 3: Vòng găng dầu có lò xo xoắn làm bằng thép.