КОМПЛЕКТ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ

Полезная модель относится к машиностроению, в частности к конструкциям деталей двигателя внутреннего сгорания, а также компрессоров.
Известен комплект поршневых колец, в частности для двигателей ВАЗ-21011, включающий устанавливаемые на поршне цилиндра двигателя первое (верхнее) компрессионное кольцо, второе (нижнее) компрессионное кольцо и маслосъемное кольцо с пружинным расширителем в виде кольца. На торцевых поверхностях компрессионных колец и маслосъемного кольца, контактирующих с поверхностью цилиндра двигателя, может быть нанесено износостойкое покрытие из хрома.
(ГОСТ 621-87 «Кольца поршневые двигателей внутреннего сгорания. Общие технические условия», ОСТ 37.001.488-87 «Кольца поршневые компрессионные и маслосъемные двигателей автомобилей, мотоциклов и мопедов. Общие технические условия», СТК 011 (21011) - 1004030, 1004025, 1004040, 1004035).
Элементы известного комплекта могут быть выполнены из сталей и чугунов, в частности компрессионные кольца - из высокопрочного чугуна, маслосъемное кольцо - из серого чугуна, а расширитель маслосъемного кольца из пружинной стали.
Недостатком работы известного комплекта поршневых колец является возможность «залипания» (заклинивание колец в канавке поршня и их недопустимый изгиб в сторону движения поршня) новых поршневых колец в процессе приработки их уплотняющей хромированной поверхности к поверхности цилиндра, что может привести к выходу из строя, как самих поршневых колец, так и цилиндра двигателя или компрессора. Устранение указанного недостатка возможно путем создания гладкой шлифованной
рабочей поверхности кольца, плотно контактирующей в канавке с поршнем, однако это приводит к заметному увеличению трудоемкости изготовления и стоимости комплекта. Кроме того, обычно для обеспечения коррозионной стойкости колец при длительном хранении их фосфатируют, что ухудшает скольжение шлифованных поверхностей колец, контактирующих с поршнем.
Задачей полезной модели является создание комплекта поршневых колец для двигателей внутреннего сгорания или компрессоров, которые быстро и качественно прирабатываются к рабочим поверхностям, как цилиндра, так и поршня, обеспечивают качественный съем масла и уплотнение, а также высокую антикоррозионную защиту колец комплекта при их длительном хранении.
Техническим результатом полезной модели является устранение возможности повреждения колец комплекта, а также стенок цилиндра и поршня в процессе приработки новых поршневых колец комплекта к поверхности цилиндра автомобильного двигателя или компрессора, снижение трудоемкости изготовления высококачественных поршневых колец комплекта, повышение их коррозионной стойкости.
Сущностью полезной модели является комплект поршневых колец, включающий устанавливаемые на поршне цилиндра верхнее и нижнее компрессионные кольца, а также маслосъемное кольцо с пружинным расширителем, причем на поверхности указанных колец, исключая участки, контактирующие с поверхностью цилиндра, а также на поверхности пружинного расширителя расположен слой меди толщиной 2-5 мкм.
Слой меди толщиной 2-5 мкм на поверхностях компрессионных и маслосъемных колец, а также на поверхности пружинного расширителя, обладает высокой коррозионно-защитной стойкостью, а также смазывающими и антифрикционными свойствами, что обеспечивает увеличение коррозионной стойкости элементов комплекта и препятствует заклиниванию колец в канавках поршня при их приработке, ведущему к
повреждению колец, стенок цилиндра и поршня. При приработке колец комплекта по полезной модели в результате трения часть меди покрытия переходит в масло, снижая коэффициент трения в зоне приработки колец.
Слой меди на поверхности элементов комплекта по полезной модели может быть получен любыми способами, однако наиболее предпочтительным является слой меди, нанесенный электроосаждением из стандартных электролитов меднения, преимущественно из щелочных электролитов с высокой рассеивающей и выравнивающей способностью. При электроосаждении слоя меди толщиной 2-5 мкм происходит значительное снижение шероховатости поверхности, что также препятствует «залипанию» колец при их приработке и эксплуатации. Электроосаждение слоя меди нужной толщины является быстрой и технологически простой операцией, в процессе которой легко контролируется качество получаемого продукта.
Полезная модель может быть проиллюстрирована примером, представленными на фиг.1, где:
1 - верхнее компрессионное кольцо;
2 - нижнее компрессионное кольцо;
3 - маслосъемное кольцо;
4 - пружинный расширитель;
5 - участки поверхности с покрытием из хрома;
6 - канавки поршня;
7 - тело поршня.
Для получения комплекта поршневых колец по полезной модели использовали стандартный комплект поршневых колец по ГОСТ 621-87, ОСТ 37.001.488-87, СТК 011 (21011) - 1004030, 1004025, 1004040, 1004035.
Верхнее компрессионное кольцо (1) с твердостью 105-107 HRB было выполнено из высокопрочного чугуна со следующим соотношением компонентов, масс.%: углерод 3,6, кремний 3,0-3,1, марганец 0,5-0,6, никель
0,6-0,7, хром 0,35-0,38, медь 0,04-0,06, фосфор 0,013-0,014, сера 0,028-0,03, железо остальное.
Нижнее компрессионное кольцо (2) с твердостью 100-103 HRB было выполнено из серого чугуна со следующим соотношением компонентов, масс.%: углерод 3,5-3,6, кремний 2,5-2,8, марганец 0,7-0,8, хром 0,16-0,19, медь 0,22-0,28, фосфор 0,3-0,4, сера 0,08-0,09, железо остальное.
Маслосъемное кольцо (3) с твердостью 100-102 HRB было выполнено из серого чугуна со следующим соотношением компонентов, масс.%: углерод 3,8, кремний 2,5-2,9, марганец 0,7-0,8, хром 0,27-0,28, медь 0,25-0,28, фосфор 0,4-0,5, сера 0,03-0,07, железо остальное.
Пружинный расширитель (4) в виде кольца, уложенного во внутренний паз маслосъемного кольца (3) был выполнен из стандартной пружинной стали. Участки поверхности колец (5), контактирующие с поверхностью цилиндра (не показан), были снабжены покрытием из хрома.
Сплошной слой меди (не показан) толщиной 2-5 мкм на поверхности компрессионных м маслосъемных колец, а также поверхность пружинного расширителя было нанесен стандартным способом из стандартного щелочного электролита меднения на основе сульфата меди и пирофосфата калия. Поверхность участков колец, работающие в условиях контакта с поверхностью цилиндра, при меднении могут быть изолированы толки слоем лака. После изготовления пружины комплекта по полезной модели были установлены в канавки (6) на поршне (7) цилиндра.
Стандартные испытания комплекта поршневых колец по полезной модели показали снижение времени приработки колец комплекта при обеспечении 100% прилегания окружности колец к поверхности калибра и отсутствии дефектов на стенках цилиндра двигателя, уменьшение времени на изготовление комплекта и повышение коррозионной стойкости поршневых колец и пружинного расширителя при их длительном хранении.