Как подогнать поршневые кольца под цилиндр
Подгонка и восстановление поршневых колец
По данному способу можно сделать нужные вам кольца из колец от других марок машин, мотоциклов и т.д., которые имеются в наличии или которые легче приобрести. Работоспособность таких колец равна заводским.
Для переделки хороши и изношенные кольца больших диаметральных размеров, что дает им вторую жизнь. Так как длина окружности равна Д х 3,14, то при износе 
кольца на 0,2 мм (то есть 0,1 мм на сторону) зазор в замке уже 0,628, износ цилиндра на 0,02 — 0,03 мм прибавляет еще 0,07 — 0,1 мм зазора, в сумме это заметно и часто такие кольца меняют.
Что необходимо для работы: токарный станок, плоскошлифовальный станок (если необходима доработка по высоте) и желательно круглошлифовальный станок, а также микрометры, но квалифицированный токарь может обойтись штангенциркулем.
Как известно, иногда вставляют ремонтные увеличенные, обрезав излишек в стыке, но в этом случае кольцо в цилиндр ложится с искажением и чем больше увеличение, тем оно больше. Таким образом, еще можно поставить кольца с увеличением до 0,5 мм (излишек в стыке более 1,5 мм). Если увеличение больше 1-2 мм, то нужно следуя дальнейшему описанию, обработать наружный диаметр под размер цилиндра. А если кольцо не родное и толще, то следует и прошлифовать до нужной толщины или доработать канавку на поршне.
И так: вытачиваем втулку (см. рис. 1), внутренний диаметр которой определяется формулой:
Например, для ВАЗ-2101 после капремонта нужны кольца 76,4, а имеются изношенные от мотоцикла «Урал» 78 тогда
Затем кольца вставляем вовнутрь втулки и совместив концы внахлест, отчеркиваем чертилкой излишек. Удаляем излишек с одного конца кольца точно до черты, это удобно делать зажав полкольца в тиски (но губки должны быть параллельны) строго по риске (см. рис. 2). Прижимая полотно ножовки к губкам тисков, аккуратно обрезаем выступ и доводим торец напильником, вставляем кольцо для контроля в разметочную втулку и проверяем зазор в замке, доводя его до необходимого теплового. При наличии круглошлифовального станка точим оправку (см. рис. 3). Диаметр посадочного пояска «А» делаем по внутреннему диаметру поршневого кольца, вставленного в разметочную втулку. Затем базируем кольцо на оправку с помощью разметочной втулки и сжимаем по торцам прижимной шайбой, затягивая гайку, после чего снимаем разметочную втулку. Шлифуем наружный диаметр кольца по микрометру в размер цилиндра. Если при отрезки излишка, зазор в замке окажется чуть больше нужного, то при наружной шлифовке следует добавить необходимое количество сотых мм на диаметр, т.к. умножаясь на «П»-3,14, они уменьшают зазор. При зажиме все торцевые поверхности должны быть чистыми и сухими. Если нет шлифовального станка, эту операцию можно выполнять и на токарном станке (см. рис. 4), если разметку делаем по штангенциркулю, то точим в «плюс», так как возможна припиловка стыка. В маслосъемных кольцах после наружной обработки необходимо занизить соответственно и канавку в середине кольца. Вообще в этом случае, несколько уменьшается сечение кольца, но за счет его большого скручивания, упругость кольца не уменьшается и оно работает как новое.
Если высота кольца больше, то можно расширить канавку резцом в размер колец или прошлифовать кольца до нужного размера на плоскошлифовальном станке, закрепив их на магнитной плите (плита должна иметь частое расположение магнитных элементов). Для этого шлифуем магнитную плиту, алмазим круг, располагаем кольца (зачистив базу на шкурке или прошаржировав см. рис. 5) и фиксируем их, обложив снаружи и внутри. Шлифуем в малом режиме с подачей на проход 0,03 — 0,04 мм. Маслосъемные кольца шлифуем с переворотом, получая одинаковой толщины скребущие пояски.
Если плоская шлифовка колец необходима, то лучше начать с нее, потом разметка и все остальное.
Маслосъемные кольца «Жигулей» имеют на внутренней поверхности выточку под спиральную пружину. Кольцо с дополнительной пружиной быстрее прирабатывается, но при некачественной нашей отечественной смазке быстрее и снашивается (отчего многие «Жигули» и дымят). Поэтому при использовании на «Жигулях» отечественных колец нет смысла делать внутреннюю выточку и ставить пружину, лучше сделать более глубокой наружную проточку, т.е. углубить канавку.
Для ориентации размеров колец наиболее распространенных в России, приведена таблица (см. ниже), следуя которой и исходя из ремонтных увеличений можно подобрать кольца, которые подойдут или которые можно переделать под нужный размер.
Например у мотоцикла «Урал» 78 мм, ремонтные с увеличением 1,0 мм будут 79 мм, то есть подойдут для «Жигулей» или убрав от 78 мм можно получить кольца для ВАЗ-2101. Кроме того, некоторые кольца подойдут напрямую: маслосъемные кольца «Москвич-408» 76 мм и высотой 4 мм, т.е. соответствуют ВАЗ-2101 без всякой переделки, а компрессорные высотой 2,2 мм чуть с доработкой по высоте. Хорошо подходят и от «Запорожца» 76 мм и высотой 1,5 — 2,0 мм. Причем маслосъемное кольцо из стальной ленты очень хорошо снимает масло и долговечно. Кроме того, компрессорные кольца можно использовать и мотоциклетные 78 мм с переделкой. Подходит к «Москвичу» от ГАЗ-51 второе компрессионное и маслосъемное кольца. Поэтому если нет новых колец, то верхнее хромированное (с целым слоем хрома) оставляем, а остальные ставим от ГАЗа. Они могут быть чугунными, либо из стальной ленты. Если верхнее изношено, то подойдет и от ГАЗа, но нужно прошлифовать кольцо до высоты 2 мм или увеличить резцом на токарном станке канавку до Н-2,5 мм, учитывая взаимозаменяемость колец из одной размерной группы, например, 76 мм для «Запорожца» подойдут кольца от «Жигулей», «Москвича-408», «403» и т.д. (см. таблицу). Поэтому для ЗАЗ можно найти изношенные кольца от старых «Москвичей-408 и 403». Грузовые «Москвичи» (чебурашки) используют двигатель М-408 ( 76). У старых «Москвичей» двигатели прошли не один капремонт, поэтому у владельцев остались изношенные кольца ремонтного размера, т.е. 76,5 мм, которые после износа имеют размер 76,4 — 76,3 мм и их, используя данную технологию, достаточно пропилить в размер 76 мм или поставить на ВАЗ первого ремонта ( 76,4 мм). Также имеются изношенные кольца 77 мм и т.д. Двигатели «Москвичей-403 и 408» двух стандартов, т.е. новые кольца первого стандарта 76,0 и второго 76,2 мм.
Такие кольца ( 76,2 мм), как новые так и изношенные можно сразу ставить на ЗАЗ и ВАЗ припилив зазор в стыке замка, (на ЗАЗ применяется маслосъемное кольцо из стальной ленты). Но чугунное, например, от М-408 (чебурашки) или ВАЗ можно использовать любое, оно будет работать не хуже. В качестве компрессорного можно использовать любые из группы колец 76 мм (см. таблицу) или, например, для мотоплуга с двигателем «Электрон» нужны кольца 57, тогда ближайшее увеличенное будет 58 от мотоцикла «Ява-350» или «ЧЗ», взятые у них новые или изношенные кольца квалифицированный токарь по этой технологии подгонит в размер 57.
Или для лодочного мотора «Вихрь» можно использовать кольца от мотоцикла «Иж-Планета» с небольшой доделкой под стопор.
Данная разработка является изобретением (положительное решение по заявке №44888126).
Кольца от 2-х тактных двигателей взаимозаменяемы с 4-х тактными, но имеют стопор. Если на поршне два компрессорных кольца, то верхнее можно поставить хромированное, если три, то допустимо два верхних хромированных, но если зеркало цилиндра хромированное (особо обратить внимание владельцам зарубежных моторов), то использование хромированных и из стальной ленты колец недопустимо.
Предостережение: если 2-х тактный двигатель форсирован (окна увеличены) будьте осторожны!
Так как рабочие газы пропускают поршневое кольцо к низу канавки и попадают в полость за кольцом, поэтому они своим давлением разжимают кольцо изнутри, уплотняя его к диаметру. При износе зазор в замке выпускает газы из полости кольца и оно не держит компрессию, поэтому необходим минимальный тепловой зазор в замке и обработка кольца в размер цилиндра.
О маслосъемном кольце: оно работает в наименее изношенной части цилиндра и покрыто маслом. Верхняя кромка кольца поддерживает компрессию (хотя оно не разжимается газами), его упругость достаточна. В изношенный цилиндр есть смысл поставить увеличенное на 0,5 мм по диаметру кольцо, сделав спецзамок в стыке (см. рис. 6). Разметку чертилкой (совместив концы внахлест) следует произвести в нижней части цилиндра. При припиловке замка необходимы надфили, и желательна тренировка на старом кольце и пользование мерителем, контролируя кольцо по канавке. Поскольку кольцо высокое (4 — 5 мм), то высота шипа (2 — 2,5 мм), что нисколько не уменьшает его прочность. Хотя кольцо полнее по диаметру на 0,5 мм за счет своей жесткости оно хорошо облегает цилиндр (убедитесь на просвет) и полностью прирабатывается за 1-2 тыс. км. Припиливая к разметке нужно добавить минимальный тепловой зазор. Кольцо должно плотно сидеть в канавке (разбитая будет пропускать газы внутрь поршня). Хорошо сделанное кольцо будет долго работать как компрессионное.
ТАБЛИЦА распространенных в России колец и их размеры
Источник
Какой должен быть зазор между поршнем и цилиндром
Для обеспечения высокой компрессии в двигателе, а это сильно влияет на его КПД и прочие способности по отдаче, лёгкости запуска и удельному расходу, поршни должны стоять в цилиндрах с минимальным зазором. Но сводить его к нулю невозможно, из-за разной температуры деталей двигатель заклинит.
Поэтому зазор определяется расчётным путём и строго соблюдается, а необходимое уплотнение достигается применением пружинных поршневых колец в роли газового и масляного уплотнения.
Почему изменяется зазор между поршнем и цилиндром
Конструкторы автомобилей стремятся, чтобы детали двигателя работали в режиме жидкостного трения.
Это такой способ смазки трущихся поверхностей, когда благодаря прочности масляной плёнки или подаче масла под давлением и при требуемом расходе непосредственного соприкосновения деталей не происходит даже под значительной нагрузкой.
Не всегда и не во всех режимах подобное состояние можно удержать. Влияют на это несколько факторов:
- масляное голодание, подвода смазывающей жидкости, как это делается в подшипниках скольжения коленчатого и распределительного валов, под давлением в зону между поршнем и цилиндром не производится, а прочие способы смазки не всегда дают стабильный результат, лучше всего работают специальные масляные форсунки, но по разным причинам ставят их неохотно;
- некачественно сделанный или изношенный рисунок хонингования на поверхности цилиндра, призван он удерживать масляную плёнку и не давать ей полностью исчезнуть под усилием поршневых колец;
- нарушения температурного режима вызывают обнуление теплового зазора, исчезновение масляного слоя и появление задиров на поршнях и цилиндрах;
- применение некачественного масла с отклонением по всем значимым характеристикам.
Кажется, парадоксальным, но больше изнашивается поверхность цилиндра, хотя она обычно изготовлена из чугуна, это цельный чугунный блок или различные сухие и мокрые гильзы, залитые в алюминий блока.
Даже если гильза отсутствует, поверхность алюминиевого цилиндра подвергается специальной обработке, и на ней создаётся слой специального твёрдого износостойкого покрытия.
Связано это с более стабильным давлением на поршень, которое при наличии смазки почти не снимает с него металл при движении. А вот цилиндр подвержен грубой работе пружинных колец с высоким удельным давлением из-за малой площади контакта.
Естественно, поршень тоже изнашивается, даже если это происходит с меньшей скоростью. В результате суммарного износа обеих поверхностей трения зазор непрерывно увеличивается, причём неравномерно.
Нормы соответствия
В исходном состоянии цилиндр полностью соответствует своему названию, это геометрическая фигура с постоянным диаметром по всей высоте и окружностью в любом сечении, перпендикулярном к оси. Однако, поршень имеет куда более сложную форму, к тому же он располагает термофиксирующими вставками, в результате чего неравномерно расширяется при работе.
Для оценки состояния зазора выбирается разница диаметров поршня в зоне юбки и цилиндра в средней его части.
Формально принято считать, что тепловой зазор должен составлять примерно от 3 до 5 сотых долей миллиметра по диаметру у новых деталей, а его максимальная величина в результате износа не должна превышать 15 сотых, то есть 0,15 мм.
Разумеется, это некие средние значения, двигателей великое множество и отличаются они как разными подходами к конструированию, так и геометрическими размерами деталей, зависящими от рабочего объёма.
Результат нарушения зазора
При увеличении зазора, а обычно оно связано ещё и с ухудшением работоспособности колец, всё больше масла начинает проникать в камеру сгорания и расходоваться на угар.
Теоретически при этом должна снижаться компрессия, но чаще она наоборот, повышается, из-за обилия масла на компрессионных кольцах, герметизирующего их зазоры. Но это ненадолго, кольца коксуются, залегают, и компрессия пропадает окончательно.
Поршни при увеличенных зазорах нормально работать уже не смогут и начинают стучать. Стук поршневой хорошо слышно на перекладке, то есть в верхнем положении, когда изменяет направление своего движения нижняя головка шатуна, а поршень проходит мёртвую точку.
Юбка отходит от одной стенки цилиндра и выбирая зазор с силой ударяет по противоположной. С таким звоном ездить нельзя, поршень может разрушиться, что приведёт к катастрофе всего мотора.
Как проверить зазор между поршнем и цилиндром
Для проверки зазора используется измерительная аппаратура в виде микрометра и нутромера, эта пара обладает классом точности, позволяющим реагировать на каждую сотую долю миллиметра.
Микрометром замеряется диаметр поршня в зоне его юбки, перпендикулярно пальцу. Стержень микрометра фиксируется зажимом, после чего нутромер устанавливается на ноль при опоре своим измерительным наконечником на стержень микрометра.
После такого обнуления индикатор нутромера будет показывать отклонения от диаметра поршня в сотых долях миллиметра.
Замер цилиндра производится в трёх плоскостях, верхней части, средней и нижней, вдоль зоны хода поршня. Замеры повторяются вдоль оси пальца и поперёк.
В результате можно оценить состояние цилиндра после износа. Главное, что потребуется – это наличие неравномерностей типа «эллипс» и «конус». Первое – отклонение сечения от окружности в сторону овала, а второе – изменение диаметра вдоль вертикальной оси.
Наличие отклонений в несколько соток говорит о невозможности нормальной работы колец и необходимости ремонта цилиндров или замены блока.
Заводы стремятся навязывать клиентам блок в сборе с коленвалом (шорт-блок). Но часто оказывается гораздо дешевле отремонтироваться расточкой, в тяжёлых случаях – гильзовкой, с заменой поршней на новые стандартные или ремонтного увеличенного размера.
Даже не новых двигателях со стандартными поршнями существует возможность точного подбора зазоров. Для этого поршни распределяются по группам с отклонением диаметра на одну сотку. Это позволяет выставить зазор с идеальной точностью и обеспечить оптимальные характеристики мотора и его предстоящий ресурс.
Источник
