Именно поршневая группа в основном определяет долговечность автомобильного двигателя. От состояния поршней и колец зависит расход масла, шумность при работе, мощность, экономичность и пусковые характеристики. Ремонтные работы тут считаются капитальными, существует множество нюансов при подборе деталей, замерам и механообработке.
Многие детали современных авиационных газотурбинных двигателей (ГТД) обладают невысокой, с точки зрения состояния машиностроительного производства, технологичностью. Так, обрабатываемость жаропрочных сплавов при холодной обработке металлов резанием более чем в 10 раз хуже обрабатываемости машиностроительных сталей.
Выбор материала для каждой детали двигателя определяется температурой нагрева и силовым воздействием на детали двигателя при эксплуатации. При температуре менее 200°С используются магниевые сплавы, при температуре около 250°С – листовой дуралюмин, при температуре до 500°С – нержавеющая (коррозионностойкая) сталь, а при температуре выше 1000°С – жаропрочные хромоникелевые сплавы.
Пример: профили пера лопаток роторной и статорной части имеют сложную пространственную форму. Допуск на массу каждой рабочей лопатки роторной части устанавливают до 5% номинального значения. В процессе сборки колеса компрессора или турбины осуществляют распределение лопаток по массе исходя из оптимальной схемы расположения их в колесе. Допустимая разность масс при этом составляет всего 2 г!
Обозначения могут быть как в виде условных цифр, так и геометрических фигур. Расшифровка приводится в ремонтной документации.
Кодировка изделий сторонних производителей отличается от заводской ВАЗ, но интуитивно понятна и описана на сайтах компаний.
Основная информация обычно содержит:
В зависимости от модели двигателя набор маркировок частично меняется.
Маркировка поршней ГАЗ содержит примерно ту же информацию:
Поршни должны быть подобраны по группам к гильзам, которые тоже маркированы по пяти внутренним диаметрам.
Современные автомобили состоят из сотен (даже – тысяч) деталей – разной формы и размеров, изготовленных из различных материалов: металлов, полимеров, стекла, искусственной резины и т.п. При выборе технологии маркировки деталей, производители автомобилей должны учитывать не только форму, размеры и материал, из которого изготовлена деталь, но и особенности самой технологии маркировки, с тем, чтобы получить чёткую и надёжную маркировку без нарушения прочности (надёжности) детали и её потребительских свойств.
При производстве автомобиля или его компонентов (например, двигателя, электроники и т.п.) маркировка деталей решает две задачи:
Выбор технологии маркировки
Исходя из задач маркировки и особенностей самой детали, производители автомобилей, двигателей (и систем) используют три технологии маркировки: лазерную, ударно-точечную и прочерчивающую (примечание: маркировка самоклеящимися этикетками также может применяться – как оперативная маркировка с очень коротким жизненным циклом).
При этом, для маркировки одного и того же изделия возможно применить не одну, а две, или даже три, упомянутые выше технологии.
Пример 1: блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания можно маркировать как лазерным, так и ударно-точечным маркираторами (фото 1 и 2 – соответственно).
Фото 1. Лазерная маркировка головки блока цилиндров
Фото 2. Ударная маркировка блока цилиндров
Фото 3. Ударная маркировка автомобильного агрегата
Пример 2: кузов, раму и металлические кузовные автомобиля можно маркировать прочерчиванием (см. Маркировка VIN), ударно-точечным и даже лазерным маркираторами.
В то же время, для получения уникальной, надёжной маркировки автомобильных аккумуляторов или покрышек, возможно только применение лазерной технологии маркировки.
Фото 4. Лазерная маркировка аккумулятора
Основой большинства двигателей внутреннего сгорания (ДВС) служат рабочий цилиндр и кривошипно-шатунный механизм, которые преобразуют тепловую энергию сгорания углеводородного топлива в механическую работу. Кривошипно-шатунный механизм преобразует полезную работу поступательного перемещения поршня в крутящий момент на коленчатом валу, передаваемый потребителю энергии — гребному винту, электрическому генератору или любому другому потребителю механической работы.
Классификация двигателей производится по следующим признакам.
По расположению рабочих цилиндров:
по средней скорости поршня – Сm:
по эффективной мощности – Ne:
по отношению хода поршня к диаметру цилиндра – S /D:
По способу наполнения цилиндра воздухом ДВС подразделяются на двигатели с наддувом и без наддува. В первом случае в цилиндры при наполнении поступает воздух, предварительно сжатый до давления выше атмосферного в специальном компрессоре, во втором — наполнение цилиндра осуществляется воздухом при атмосферном давлении. Практически все современные судовые ДВС являются двигателями с газотурбинным наддувом.
По способу осуществления рабочего цикла: четырехтактные – рабочий цикл осуществляется за два оборота коленчатого вала или за четыре хода (такта) поршня, двухтактные – рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала или за два хода (такта) поршня.
По способу действия: простого действия – рабочий цикл осуществляется только в одной полости цилиндра (над поршнем), двойного действия – рабочий цикл совершается в обоих полостях цилиндра, с расходящимися поршнями – рабочий цикл осуществляется в полости цилиндра, образованной двумя противоположно движущимися поршнями.
По роду применяемого топлива
По способу смесеобразования ДВС : подразделяются на две группы. К первой группе относятся двигатели с внешним смесеобразованием,, в которых топливо-воздушная смесь приготовляется вне цилиндра (карбюраторные и газовые двигатели с воспламенением от электрической искры). Эти двигатели на морских и речных судах не применяются из-за малой мощности, низкой экономичности и пожароопасности.
Ко второй группе относятся двигатели с внутренним смесеобразованием и самовоспламенением топлива от сжатия (дизели). Дизели являются основным типом ДВС, используемых в качестве главных и вспомогательных двигателей на судах.
По способу воспламенения рабочей смеси: с принудительным воспламенением, например, от электрической искры (карбюраторные двигатели), с самовоспламенением (дизели) и со смешанным воспламенением (калоризаторные двигатели).
По роду рабочего цикла: работающие по циклу быстрого сгорания (карбюраторные двигатели), по циклу постепенного сгорания (компрессорные дизели), по циклу смешанного сгорания (бескомпрессорные дизели).
по частоте вращения коленчатого вала – n:
По конструктивному исполнению кривошипно-шатунных механизмов (КШМ) :
ДВС могут иметь несколько конструктивных схем. Основные варианты исполнения судовых двигателей представлены на рис. 1.1.
Двигатели, схемы которых показаны на рис. 1.1 и , называют тронковыми. На рис. 1.1. представлена схема крейцкопфного ДВС. В тронковых ДВС шатун 2 верхней частью с помощью поршневого пальца крепится к поршню (этот узел называют головным подшипником шатуна). Нижняя часть поршня 1, называемая тронком, служит направляющей при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре.
В крейцкопфных ДВС верхняя часть шатуна крепится к крейцкопфу 4, который выполняет роль направляющей для поршневой группы — штока поршня 3 и поршня 1.
Тронковый двигатель, схема которого приведена на рис. 1.1 , называют ДВС с противоположно движущимися поршнями (ПДП). Здесь, в отличие от обычной компоновки, камера сгорания образуется при сближении поршней на минимальное расстояние в середине цилиндра. Верхний и нижний коленчатые валы соединены вертикальной передачей для синхронизации движения поршней и передачи мощности с обоих валов потребителю энергии.
Двигатели, схемы которых показаны на рис. 1.1 и называют однорядными, на рис. 1.1 представлен двухрядный ДВС. Могут быть и другие компоновочные схемы — многорядные или звездообразные, это в основном легкие высокооборотные дизели, используемые на судах с подводными крыльями и военных кораблях.
По направлению вращения коленчатого вала: реверсивные двигатели, у которых можно изменять направление вращения коленчатого вала, и нереверсивные, правого и левого вращения.
По конфигурации камер сгорания:
главные двигатели (главные дизель-генераторы), мощность которых используется для движения судна, и вспомогательные двигатели для привода генераторов, компрессоров и других вспомогательных механизмов.
На крупнотоннажных морских судах в качестве главных двигателей устанавливают, как правило, малооборотные крейцкопфные дизели. Эти двигатели являются реверсивными, т.е. их конструкция предусматривает возможность изменять направление вращения коленчатого вала. Это необходимо для обеспечения заднего хода судна при прямой передаче мощности на гребной винт фиксированного шага (ВФШ). Четырехтактные тронковые среднеоборотные дизели, наоборот, как правило, выполняют нереверсивными, так как они используются в качестве главных на судах с винтом регулируемого шага (ВРШ), судах с электродвижением или в качестве вспомогательных двигателей, во всех перечисленных случаях изменять направление вращения коленчатого вала не требуется.
Маркировка дает представление об основных размерах и конструктивных особенностях двигателей. Стандартная маркировка отечественных бескомпрессорных двигателей включает в себя цифровые и буквенные обозначения.
Буквы обозначают: Ч – четырехтактный, Д – двухтактный, ДД – двухтактный двойного действия, К – крейцкопфный, Р – реверсивный, Н – с наддувом, С – судовой с реверсивной муфтой, П – судовой с редукторной передачей.
Цифра перед буквенным обозначением показывает число цилиндров, две по последующие цифры: числитель – диаметр цилиндра, см, знаменатель – ход поршня, см.
Согласно принятой маркировке судовой семицилиндровый двухтактный крейцкопфный реверсивный двигатель с наддувом, с диаметром цилиндра 500мм и ходом поршня 1100мм имеет марку 7 ДКРН 50/110 .
Двигатели иностранных фирм имеют свою маркировку. У двигателей фирмы «Бурмейстер и Вайн» буквы обозначают: V – двухтактный простого действия, F – реверсивный, T – крейцкопфный, B – с газотурбинным наддувом. Двигатель 7ДКРН 50/110 этой системы маркировки будет иметь следующую маркировку: 750 VTBF 110.
В маркировке двигателей фирмы «Зульцер» буквы обозначают: D – реверсивный, S – крейцкопфный, T – тронковый, A – с газотурбинным наддувом.
У двигателей фирмы MAH буквы обозначают: К – крейцкопфный, G – тронковый, Z – двухтактный, C – с наддувом.
Двигатели зарубежного производства маркируются каждой фирмой-изготовителем по своим правилам, единой международной системы маркировки нет. Более того, фирмы меняют со временем даже собственную маркировку. На крупнотоннажных морских судах, принадлежащих российским судоходным компаниям, в большинстве случаев устанавливают двигатели зарубежного производства.
Ведущим по количеству производимых судовых малооборотных дизелей в мире является концерн «МАН-Бурмейстер и Вайн» (Германия и Дания соответственно), включая его лицензиатов во многих странах. Основные серии выпускаемых дизелей: LMC, SMC, КМС и новые серии LME, SME, КМЕ — дизели с электронным управлением подачей топлива и газораспределением. Пример маркировки: 12К98МЕ-С; по российскому стандарту маркировки — 12ДКРН 98/266.
Второе место по производству малооборотных дизелей принадлежит объединенному концерну «Вяртсиля-Зульцер» (Финляндия — Швейцария), который выпускает малооборотные судовые дизели серии RTA и новую модификацию с электронным управлением RT-flex. Пример маркировки: 6RT-flex58T, по российскому стандарту этот двигатель обозначается 6ДКРН 58/242.
Собственные малооборотные судовые дизели в небольших количествах выпускают также Япония («Мицсубиси»), Италия («Фиат»), Англия («Доксфорд») и др.
Производство судовых средне- и высокооборотных четырехтактных дизелей отличается широким разнообразием. Практически все промышленно развитые государства имеют многочисленных производителей таких дизелей.
Литература
Основной признак – повышенный расход масла, до литра на 1000 км пробега. Кольца залегли или износились. Одновременно изменились размеры и форма поршней с цилиндрами.
К замене колец следует подходить осторожно, поскольку износ цилиндров не носит равномерного характера. Искажения формы типа эллипс или конус не позволяют приработаться кольцу, ориентированному на идеальный цилиндр.
Решение принимает моторист, произведя замер на трёх уровнях во взаимоперпендикулярных направлениях. Если износ критичен для данного двигателя, то менять кольца бесполезно, они не приработаются. Необходимо расточить блок под ремонтный размер или заменить гильзы.
Маркировочное оборудование
Оборудование для лазерной маркировки SIC Marking
Для маркировки рекомендуются стационарные лазерные маркираторы SIC Marking L-BOX и XL-BOX.Маркировочное окно размером 100 х 100 мм, с возможностью расширения до 170 х 170 мм. Маркиратор L-BOX позволяет маркировать детали высотой до 235 мм, длиной до 500 мм. Маркиратор XL-BOX позволяет маркировать детали высотой до 370 мм, длиной до 570 мм.Для маркировки в составе конвейера или для маркировки крупногабаритных деталей рекомендуется интегрируемый лазерный маркиратор SIC Marking I103 L-G. Маркировочное окно размером 100 х 100 мм, с возможностью расширения до 210 х 210 мм.Интегрируемый лазерный маркиратор I103 L-G предназначен для полной интеграции в промышленные производственные линии. Управление лазерной головой выполняется с помощью контроллера управления (блока световода) или через интерфейс PLC.
Лазерные маркираторы SIC Marking — это надёжные маркировочные машины со сроком службы компонентов до 100 000 часов работы (более 11 лет непрерывной работы!).
Оборудование для ударно-точечной маркировки SIC Marking
Предоставляют пользователю мобильность и автономность (при использовании тележки с аккумулятором или маркираторы серии E-mark) в работе.Все модели отличает надёжная и простая конструкция, эргономичный дизайн, высокие эксплуатационные характеристики и простота использования.
Портативные маркираторы разделены на две серии:
Идеально подходят для маркировки изделий высотой до 250 мм, маркировки цилиндрических изделий массой до 35 кг по окружности и изготовления металлических паспортных табличек.
Предназначены для интеграции в автоматизированные производственные линии (конвейеры). Позволяют маркировать большое количество изделий в сутки.Все модели отличает конструкция повышенной надёжности и защита внутренних механизмов от повреждений, пыли или влаги с помощью кожуха или металлических защитных шторок, что позволяет минимизировать простои конвейера во время периодического обслуживания маркираторов.
Оборудование для маркировки прочерчиванием SIC Marking
Маркировочное окно размером 100 х 100 мм с возможностью расширения до 170 х 170 мм.Маркиратор L-BOX позволяет маркировать детали высотой до 235 мм, длиной до 500 мм.Маркиратор XL-BOX позволяет маркировать детали высотой до 370 мм, длиной до 570 мм.
Маркировочное окно размером 100 х 100 мм с возможностью расширения до 210 х 210 мм.
Портативные/ручные маркираторыПредоставляют пользователю мобильность и автономность (при использовании тележки с аккумулятором или маркираторы серии E-mark) в работе.
Стационарные маркираторыИдеально подходят для маркировки изделий высотой до 250 мм, маркировки цилиндрических изделий массой до 35 кг по окружности и изготовления металлических паспортных табличек.
Интегрируемые маркираторыПредназначены для интеграции в автоматизированные производственные линии (конвейеры).Позволяют маркировать большое количество изделий в сутки.Все модели отличает конструкция повышенной надёжности и защита внутренних механизмов от повреждений, пыли или влаги с помощью кожуха или металлических защитных шторок, что позволяет минимизировать простои конвейера во время периодического обслуживания маркираторов.
SIC Marking производит интегрируемые прочерчивающие маркираторыПредназначены для интеграции в автоматизированные производственные или ремонтные линии (конвейеры) под управлением АСУТП.Позволяют маркировать большое количество изделий в сутки.
Маркировочная игла надежно и качественно наносит маркировку глубиной до 0,8 мм на изделиях из металлов, твёрдость поверхности которых не превышает 40 HRC. Максимальная твёрдость металла маркируемых изделий – до 62 HRC.
Маркираторы имеют очень надёжную конструкцию, могут работать в условиях достаточно высокой запылённости воздуха в рабочем помещении — металлические защитные шторки надёжно предохраняют механизм перемещения маркировочного модуля от попадания пыли и влаги.
Как замерить зазор поршневых колец
Кольцо разрезное, то есть имеет зазор по окружности. Он нормируется, поскольку с одной стороны обеспечивает тепловое расширение, а с другой – гарантирует нужную компрессию. По мере износа зазор возрастает.
Проверить его можно вставив кольцо в неизношенную часть гильзы. Обычно это верхняя граница хода поршня. Диаметр цилиндра следует измерить, убедившись, что он в номинале, затем вставить кольцо и набором щупов определить зазор.
Сверившись с таблицей для данного двигателя принимать решение о пригодности детали.
Где расположена информация на поршне
Маркировка не должна мешать работе и быстро исчезать в её процессе. Поэтому нужная информация выбивается на днище со стороны камеры сгорания или отливается на боковой поверхности в зоне отверстия под палец, не подверженной трению и износу.
Размеры поршневых колец
Большинство вазовских двигателей располагает тремя базовыми диаметрами цилиндров, соответственно поршней и колец.
Кроме того, существует по два ремонтных размера.
Существуют и менее распространённые размеры, например, у моторов Калины 1,4 литра 76,5 мм в номинале, а также изделий заводского тюнинга.
Примеры применения маркировки
МАРКИРОВКА АВТОМОБИЛЯ И СИСТЕМ
(показаны примеры маркировки некоторых деталей)
Блок цилиндров; головка блока цилиндров; картер; поршни и поршневые кольца; клапаны; пружины; коромысла; толкатели; крышки клапанов; шатуны; коленчатый вал; распределительный вал; свечи зажигания; шестерни механизма газораспределения; цепь механизма газораспределения; выхлопной коллектор; воздушный фильтр; карбюратор; генератор; система зажигания, провода; металлические трубопроводы, шланги; вентилятор охлаждения двигателя.
Сцепление, включающее входной вал нечетных номеров передач; сцепление, включающее входной вал четных номеров передач и реверс; двухмассовый маховик с интегрированным демпфером крутильных колебаний; исполнительный механизм переключения передачи; тяга переключения передачи; водило; межосевой дифференциал с параллельными осями сателлитов и полуосевых шестерен; входной вал с ведущими шестернями передач нечетных номеров; входной вал с ведущими шестернями передач четных номеров и передачи заднего хода; выходной вал; вал привода заднего моста; шестерня привода переднего моста; ведущие и ведомые шестерни передач; маслосборники ; корпус коробки передач; электронный блок управления.
Корпус, крышки; шестерни; подшипники; карданный вал; вал полуоси; ступица.
Выбор технологии маркировки
Большинство деталей авиационных ГТД проходят много стадий обработки – от заготовки до конечной детали.На наиболее ответственные и сложные детали (пример: лопатки и диски вентилятора, компрессора, турбины; валы и т.п.) наносится маркировка на каждом технологическом этапе их производства.При необходимости (если деталь подвергается механической обработке) маркировка переносится на деталь после окончания очередного технологического этапа. Эта маркировка включает клеймо исполнителя и прочую информацию.
Таким образом, маркировка играет важнейшую роль в процессе производства современных авиационных газотурбинных двигателей.
Выбор технологии маркировки каждого типа детали двигателя зависит не только от материала, из которого изготовлено изделие, но и особенностей его эксплуатации.Пример: литьевая заготовка лопатки вентилятора, компрессора или турбина может быть промаркирована лазерным или ударным способом на очень малую глубину, местом маркировки может быть как замок так и перо лопатки. Но готовая к установке лопатка может иметь маркировку только на замке.Основываясь на требованиях производителей авиационных ГТД, можно рекомендовать маркировку прочерчиванием или ударно-точечную маркировку, при этом конец маркировочной иглы должен иметь радиус скругления больше, чем при маркировке неподвижных деталей; глубина маркировки должна быть небольшой.
Фото 1. Маркировка лопатки турбины
Фото 2. Маркировка авиационного двигателя (показаны примеры маркировки некоторых деталей)
Места маркировки: лопатки вентилятора; направляющий аппарат вентилятора; лопатки и диски компрессора; направляющий аппарат компрессора; лопатки и диски турбины; направляющий аппарат турбины; валы вентиляторы, компрессора и турбины; подшипники; корпус двигателя; топливно-регулирующая аппаратура; трубопроводы.
Для чего нужна маркировка
Поршень представляет собой очень точно геометрически выполненное изделие с массой критичных для работы параметров. Измерить их все перед монтажом проблематично, а упаковка не всегда гарантирует соответствие содержимому, поэтому готовая деталь маркируется.
Как определить масложор в двигателе за 5 минут
Маркировка может содержать информацию, известную после точной заводской подгонки и обмеров и сразу в результате отливки заготовки.
Последнее максимум что включает – это модель двигателя и материал. Остальное маркируется дополнительно.
Например, отклонения в размерах и массе после механообработки не бракуются, а распределяются по классам, поскольку цилиндры, пальцы и кольца тоже не изготавливаются сразу с идеальной точностью. Допуски взаимно компенсируются, не влияя на работу двигателя.
Замена поршневых колец или раскоксовка
При нарушении температурных режимов двигателя или использовании неподходящего по вязкости или качеству масла, на кольцах и их канавках образуется нерастворимый в масле нагар – кокс.
Кольца теряют подвижность, а маслосъёмное перестаёт удалять излишки масла. Расход возрастает, компрессия вначале падает, затем растёт, становясь чисто масляной.
https://youtube.com/watch?v=sNf_ZKFwr3o%3Ffeature%3Doembed
Иногда расход масла удаётся на время уменьшить, проведя раскоксовку колец. Для этого в цилиндры на время около получаса заливается специальный растворитель нагара – раскоксовка. Лучше всего пенного типа, она дольше удерживается и полнее срабатывает.
Операция повторяется для большего эффекта. После промывки системы и замены масла можно ожидать заметного снижения угара. Обычно надолго этого не хватает, поскольку полностью смыть нагар нереально.
При замене колец поршни полностью вычищаются от кокса, после чего работают не хуже новых. Но, как сказано выше, это помогает только если износ цилиндра в норме по диаметру, эллипсу и конусу, а также при сохранности хона на поверхности, который служит для удержания нужного количества масла и смазки поршневой группы.
