Т а блица 11
Конструктивные характеристики компрессионных колец дизелей фирмы МАН и „Зульцер"
| ' Характеристики | Размерность | Дизель | |||
| KZ70/120 | KZ70/125 | RD58 | RD76 | ||
| Диаметр цилиндра | мм | ||||
| Ход поршня | мм | ||||
| Частота вращения | об/мин | 130; 135; | |||
| Скорость-поршня | м/с | 5,2; 5,4; | 6,04 | 5,22 | 6,15 |
| 5,6 | |||||
| Размеры кольца: | |||||
| высота | мм | ||||
| ширина | мм | 19,5 | |||
| Площадь сечения | мм 2 | 414. | |||
| Количество колец на пор- | шт. | ||||
| шне | |||||
| Высота кольца (без фаски) | MM | ||||
| ; Суммарная высота колец (без фаски) | MM | ||||
| Длина кольца | MM | ||||
| Допускаемое увеличение | MM | IS | |||
| замка | |||||
| Допускаемый износ по ши | MM | ||||
| рине кольца | |||||
| То же | % | 20,5 | 14,3 | 13,0 | |
| Марка материала колец про | |||||
| изводства фирмы „Дарос" (Швеция) | |||||
| № 1 | R* | RAK | RS | RS | |
| № 2 | R | RAK | RS | RS | |
| № 3 | R | R | RS | RS | |
| № 4 | R | R | RS | RS | |
| № 5 | R | R | RS | RS | |
| №. 6 | R | R | - |
· Для дизелей типа KZ70/120E кольца № I и 2 делаются из материала RS.
·
сил трения, действующих по окружности и торцам колец, а также от радиальных и осевых колебаний. Кроме того, поршневые кольца подвергаются температурным воздействиям, вызывающим деформации и дополнительные механические нагрузки, а также ударным нагрузкам при нарастании давления, перемене направления движения и прохождения через окна втулок цилиндра.
Все отмеченное зависит от конструктивных размеров и материала колец (табл. 11), размеров перемычек между кольцами, качества уплотнения и частоты вращения дизеля.
При этом следует иметь в виду, что в один и тот же момент условия вдоль окружности отдельного кольца ни в коем случае не являются одинаковыми, так как вследствие изменений давления и температуры по окружности кольца возникают потоки газов. Величина динамической нагрузки, кроме нагрузки, обусловленной условиями от давления газов, зависит также от деформаций в плоскости поперечного сечения кольца.
Факторами, определяющими величину этих деформаций, является зазор между поршнем и цилиндром, деформация головки поршня под влиянием рабочей температуры (перекос перемычек между канавками), а также износ цилиндра и канавок поршневых колец.
Сравнивая конструктивные характеристики поршневых колец двух фирм (табл. 11 и 12), можно отметить, что моторесурс ЦПГ дизеля МАН ограничивается низкой работоспособностью поршневых колец (особенно верхних). Руководствуясь установленными предельными значениями зазоров в замках колец, два верхних кольца дизелей МАН достигают этой величины к 3—6 тыс. часов работы. При этих условиях поршневые кольца по ширине срабатываются до 20%, за счет чего, по мнению завода-изготовителя, они теряют свою упругость на 30—50%.
| Таблица 12. Характеристика материала колец фирма „Дарос" | |||
| Характеристика | Марка материала | ||
| R | RS | RAK | |
| Материал Структура | Нелегированный специальный чугун Перлитовая | Специальный легированный чугун Перлитовая | Специальный легированный ] чугун Перлитовая |
| Присадки Модуль упругости, кг/мм2 | Нет 10 500 | Медь, молибден, никель 11 500 | Медь, ванадий, титан 11 500 |
| Прочность на изгиб, кг/мм2 | |||
| Твердость по Бри Нелю |
|
Неравномерная по сечениям потеря упругости колец может быть причиной, способствующей прорыву газов с высокой температурой и, как следствие, возгоранию масляных остатков в неохлажденных полостях блока и поршневых полостях. Основным фактором столь низкого моторесурса поршневых колец дизеля. МАН является, прежде всего малая их высота. При снятых фасках высота рабочей поверхности колец является близкой к кольцам четырехтактных дизелей со средней частотой вращения.
Потеря упругости компрессионных колец подтверждается неравномерным их износом. Даже на последних моделях дизелей МАН концы колец по ширине срабатываются до 50% и более. Иногда на четверти окружности в районе замков не имеете» прилегания. На этих участках рабочая поверхность кольца покрыта нагаром.
Наблюдением установлено, что поршневые кольца около нижней кромки по всей длине поверхности кольца имеют блестящую полоску, что является результатом погиба кольца в поперечном сечении от сил давления газов и температурных деформаций головки.
Крышка цилиндра дизеля МАН колпачкового типа, в которую до вёрхнего поршневого кольца входит головка поршня. Эта конструктивная особенность способствует нагреву большей поверхности головки. В результате нагрева при работе дизеля головка деформируется, канавки поршневых колец получают волнистую поверхность (до 0,05—0,010 мм). Поршневые кольца за счет деформации перемычек при малых зазорах могут потерять подвижность.
Анализ характера износа поршневых канавок (кепов) подтверждает уменьшение аксиального зазора в начальные часы работы дизеля за счет остаточных деформаций материала головок поршней в результате работы в зоне высоких температур (рис. 30). Первоначальный монтажный зазор в канавке кольца приобретают через различные промежутки времени, от 5 до 10 тыс. часов работы дизеля. До получения рабочего зазора в канавках кольца имеют слабую подвижность, сопровождающуюся интенсивным износом и неправильной приработкой пары втулка—кольцо. Этот фактор длительное время способствует бессистемной замене компрессионных колец. Характер износа втулок теплохода «Выборг» (рис. 31) подтверждает слабую подвижность колец по причине высокой тепловой напряженности головки поршня.
На дизеле KSZ70/125 за счет изменения конструкции головки
|
поршня и снижения температуры в первой канавке поршневого кольца до 90°С улучшаются условия работы поршневых колец и всей ЦПГ. По этим причинам фирма МАН в зависимости от степени тепловой напряженности и наддува при диаметре порю на 700 мм устанавливает монтажные осевые зазоры, указанные в табл. 13.
Таблица 13