План лекции:

Дефектация поршневых колец.

2.Основные способы замены поршневых колец дизеля.

1.Дефектация поршневых колец.

Поршневые кольца. Не будет преувеличением сказать, что больше всего беспокойства судовым механикам приносят поршневые кольца. Осматривают и обмеряют кольца во время профилактических переборок цилиндров, и, если поршень и втулка чаще всего не требуют никакого ремонта, то комплект колец после переборки редко возвращается в цилиндр в полном составе. Иногда из-за состояния колец приходится вскрывать цилиндр и вынимать поршень раньше профилактического осмотра.
После того, как кольца сняты с поршня и очищены от нагара и масла, осматривают их рабочую поверхность. Очень важно установить, всей ли рабочей поверхностью прилегает кольцо к стенкам втулки. Поверхность, не прилегающая к втулке, имеет темный цвет, и кольца с таким дефектом ни в коем случае нельзя оставлять на месте первого и второго. Какую опасность представляют такие кольца, сказано выше. Если износ такого кольца по всем параметрам не достигает предельно допустимого, его можно поставить вниз, на место последнего или предпоследнего.
Заводы-строители, в частности, «Зульцер», определяют пригодность кольца по трем параметрам: зазору в замке, зазору между кольцом и канавкой и толщине кольца. Правила толщину кольца не лимитируют.
Первым из параметров определяют зазор в замке кольца. Для этого кольцо вставляют в цилиндр и продвигают до того места, где цилиндр имеет наибольший диаметр. В этом месте выравнивают кольцо так, чтобы оно лежало в плоскости, перпендикулярной оси цилиндра, и замеряют зазор.

Рис. 66. Потеря массы поршневыми кольцами дизеля Зульцер 9RD90 при смазке маслом «Кастрол» RM/DZ
Зазоры в замках колец сравнивают с зазорами предыдущих замеров, и, если величины зазоров превосходят допускаемые, кольца подлежат безусловной замене. Обычно верхние кольца, работающие в наиболее тяжелых условиях, изнашиваются быстрее. Об этом можно судить по рис. 66, где показана потеря массы кольцами в зависимости от их расположения. На рисунке римские цифры указывают номер колец; / и 2 — кривые износа колец цилиндров № 1 и 9.
Вернемся к замерам зазоров в замке кольца. Выше было сказано о том, что зазор замеряют в кольце, когда оно вставлено в наиболее изношенную часть втулки.

Рис. 67. Замер теплового зазора в поршневом кольце
В Правилах судовых дизелей рекомендуется замерять зазор в замке при установке кольца в наименее изношенной части втулки.
Поэтому следует прежде всего руководствоваться нормами, устанавливаемыми заводами-строителями, и только если такие нормы отсутствуют — Правилами.
Следующий контролируемый параметр — зазор между горизонтальными плоскостями кольца и канавки. Согласно Правилам для втулки диаметром 700—750 мм предельно допустимым установлен зазор 0,3 мм. Если допуски, применяемые фирмой МАН, довольно близки к допускам Правил, но с несколько более широким диапазоном, то фирма «Зульцер» допускает предельный зазор между кольцом и канавкой для трех верхних колец — до 0,8 мм и для остальных — до 0,7 мм, т. е. более чем в два раза.
Минимальные зазоры для трех верхних колец с простым замком установлены 0,28 мм, а с герметическим — в 0,13 мм. По Инструкции фирмы «Зульцер» на место трех нижних колец следует ставить кольца с герметическим замком Таким образом, предписываемый для нижних колец зазор связан и с конструкцией, и с положением колец И в этом случае следует руководствоваться нормами, установленными фирмой.
Автору, долго работавшему с дизелями Зульцер 9SD72, не встретилось случая, чтобы допускаемый фирмой зазор между кольцом и канавкой достиг хотя бы 0,6 мм. У этих дизелей, отработавших с постройки более 20 000 ч, указанные зазоры для верхних колец были 0,42—0,48 мм, а для двух нижних колец 0,1— 0,18 мм.
Размер колец по высоте не лимитируется ни Правилами, ни инструкциями фирм. Однако не составляет большого труда при обмере колец замерить их по высоте. Это позволяет установить, что же изнашивается при увеличении зазора между кольцом и канавкой: кольцо или стенки канавки. Длительное наблюдение за дизелями 9SD72 позволило установить, что изнашиваются в основном кольца, так как при номинальной высоте кольца 17 мм после 20 000 ч работы дизелей у верхних колец высота уменьшилась до 16,8—16,85 мм. Износ нижних колец за это время не превышал 0,05 мм.
И, наконец, последний из контролируемых параметров — толщина кольца. Как сказано выше, Правилами этот параметр не лимитируется. Его устанавливают только фирмы-строители дизелей. Толщина колец дизеля SD72 — 22 мм. Фирма «Зульцер» допускает износ колец по толщине до 18 мм для колец с простым замком и до 19,3 мм для колец с герметическим замком. При износе втулки, близком к предельному, уменьшение толщины простого кольца допускается до 20,5 мм.
Одним из важных параметров является фаска на кромках поршневых колец. При работе поршневых колец и втулки наблюдаются два вида износа: пластический и хрупкий. Наиболее опасный износ — пластический, характеризуется тем, что на нижней кромке кольца появляются заусенцы, а на поверхности втулки и даже поршня — задиры, искажающие кристаллическую структуру поверхности. При появлении задиров износ начинает резко прогрессировать.
Пластический износ наблюдается у мягких втулок и колец. Особенно склонны к образованию заусенцев кольца, в структуре которых содержится феррит и крупные пластинки графита. Испытания показали, что своевременное закругление кромок поршневых колец уменьшает износ втулки на 46%, а верхних колец--на 34%.
Таким образом, наблюдения за фасками колец и восстановление их геометрической формы при осмотрах совершенно необходимы. Формы и размеры фасок на кольцах, как правило, указаны в инструкциях по эксплуатации, представляемых фирмами.
Для более тщательного анализа характера износа колец необходимо сохранить порядок их установки (как они стояли на поршне). Для этого надо иметь металлические бирки с порядковыми номерами, снабженные кольцами, и надевать их на поршневые кольца при снятии с поршня. Постоянной маркировки делать нельзя, так как кольца иногда приходится менять местами в целях увеличения срока их службы. Более изношенные верхние кольца ставят на место нижних, а нижние — на место верхних. Надо сказать, что это мероприятие мало эффективно, так как за короткий срок и те и другие кольца ослабнут и вероятность прорыва газов между кольцами и втулкой значительно возрастет.
Новые кольца проверяют следующим образом. Обмеряют их по высоте. Высота колец должна быть ±0,05% номинальной, указанной в чертеже и в инструкции. Вставляют кольца во втулку, в наименее изношенную ее часть, и замеряют зазор в замке, который должен быть не меньше указанного в инструкции.
Некоторые фирмы, в частности, «Зульцер», снабжают свои дизели кольцом-калибром, внутренний диаметр которого расточен с таким расчетом, что если в него вставить новое кольцо в холодном состоянии, имеющее минимальный зазор в замке, то зазор станет равным нулю. Если новое кольцо имеет зазор меньше минимального, вставить его в кольцо-калибр не удастся.
Затем решают, в какую канавку будут устанавливать новое кольцо. Чаще новое кольцо ставят на место нижнего, а остальные передвигают соответственно кверху. Если комплект колец состоит из двух разновидностей, например три с простым замком и три с герметичным, то новое кольцо с простым замком ставят на место третьего, а новое кольцо с герметичным замком — на место шестого.
Когда вопрос о канавке, в которой будет установлено новое кольцо, решен, его обкатывают снаружи по канавке, наблюдая за тем, чтобы оно проходило по канавке свободно.
Если на судне есть шабровочная плита соответствующих размеров, то проверяют на ней щупом, не покороблено ли кольцо. Нормальное кольцо должно лежать на плите всей плоскостью, и, если между плоскостью и плитой окажется просвет более 0,08 мм для больших колец или 0,05 мм для колец диаметром до 200 мм, кольцо следует шабрить до уменьшения зазора в пределах допустимого
Правила предусматривают проверку возможного зазора между втулкой и кольцом. Для этого вставляют новое кольцо во втулку и подсвечивают его снизу. Если по свету зазор обнаруживается, замеряют его щупом: щуп толщиной 0,03 мм может проходить не более чем на 1/3 длины окружности кольца при условии плотного прилегания кольца на остальных 2/3 окружности.

Что касается предписаний проверять перед постановкой упругость поршневых колец, то проверять ее в судовых условиях нечем. СРЗ располагают для этой цели специальными приспособлениями, одно из которых показано на рис. 68 (1 — замок; 2 — кольцо).
В судовых условиях единственным способом такой проверки является следующий. Замеряют зазор в замке, находящемся в свободном состоянии, сжимают кольцо так, чтобы концы его сошлись, отпускают его и снова замеряют зазор. Если зазор значительно уменьшился, кольцо к работе не пригодно.
При посадке колец большого диаметра на головку поршня не следует применять случайных средств в виде стальных полосок, шпагата и т. д. Такие средства грозят травмами, а также могут способствовать пластической деформации кольца. Для постановки колец существуют различные приспособления, одно из которых показано на рис 69, а.

Рис. 69 Разжимные приспособления для поршневых колец
Приспособление состоит из винта 2 с правой и левой резьбами, маховичка 5 и двух кулачков 3, каждый из которых шарнирно укреплен на гайке 4. Для установки и снятия поршневое кольцо закрепляют в кулачках болтами L При вращении маховичка 5 кулачки раздвигаются и разжимают кольцо до требуемого диаметра. Масса приспособления 1,5 кг.
Однако значительно удобнее приспособление (рис. 69,6), которым снабжает свои дизели фирма «Зульцер». Здесь кулачки не крепятся к кольцу, а упираются в торцы замка. Одна губка приспособления неподвижна, а другая двигается по винту с обычной резьбой, который вращают при помощи рукоятки. Масса приспособления менее 1 кг. Оно применяется для колец диаметром 700 мм и более. Основным преимуществом этого приспособления является то, что не нужно прижимать чугунное кольцо стальными болтами.
Вместе с компрессионными кольцами осматривают и обмеряют также и маслосъемные кольца: зазор в замках и высоту рабочей поверхности. Если высота рабочей поверхности кольца увеличилась более чем в два раза против установленной, кольцо запиливают вручную или обрабатывают наждачным кругом до восстановления первоначальной высоты.

Рис 70 Сечение маслосъемного кольца дизеля Зульцер SD72
На рис. 70 показано сечение маслосъемного кольца, его рабочая поверхность 1 и поверхность 2, подлежащая спиливанию Для дизеля SD72 фирма устанавливает нормальную высоту рабочей части маслосъемного кольца 2 мм и предельно допустимую высоту 4 мм.

Рис 71. Приспособление для ввода поршня с кольцами в цилиндр
При заводке поршня с кольцами в цидиндр пользуются различными приспособлениями, одно из которых представляет собой неразрезное кольцо, расточенное на конце (рис 71).

Контрольные вопросы:

1.Охарактеризовать способы дефектации поршневых колец.

2.Пояснить способы установки колец на поршень

3.Пояснить порядок замены колец.