Анатолий Дружинин - Как сделать двигатель лучше. Новые поршневые кольца Страница 8

Еще раз целесообразно повторить, что минимизация высоты жарового пояса должна следовать во исполнение указанных выше двух требований.

Все это нашло свое подтверждение при проведении экспериментальных исследований двигателя КАМАЗ. Для установки пакета из нескольких поршневых колец потребовалось расточить верхнюю поршневую канавку, причем растачивание, то есть расширение канавки, можно было сделать только за счет уменьшения размера высоты Н жарового пояса. Испытания проводились на поршне сборочный чертеж 740. 1004015 – 11СБ, величина высоты жарового пояса Н = 22 мм, расточили до размера 18 мм. Оценить влияние этого размера было невозможно, так как повлияли и другие изменения конструкции, которые в совокупности привели к положительным результатам испытаний. Тем не менее, из проведенных исследований можно было сделать очень важный вывод. Устранение огромной силовой нагрузки, действующей в процессе «шабрения» гильзы цилиндра верхним компрессионным кольцом – шабером, позволило «ослабить» жаровой пояс. Очевидно, в принципиально изменившихся условиях, размер высоты жарового пояса должны определять не «механики», а «термодинамики». С высоты положения технолога – моториста, для двигателя КАМАЗ можно, не сомневаясь, предложить размер высоты жарового пояса в пределах 10,0 мм.

Устранение огромных механических потерь за счет перевода «скоблящих» компрессионных поршневых колец в разряд скользящих, позволил «ослабить» всю кинематическую силовую систему двигателя, начиная с поршневого пальца, шатуна и далее по системе. Что, безусловно, положительно отразится на форме и содержании двигателя.

Продолжая дальнейшее совершенствование двигателя, обращает на себя внимание представленный на рис. 3 эскиз чертежа и обозначенные на нем газодинамические силы, которые дают возможность обнаружить издержки такой конструкции, как поршневое кольцо. Во-первых, вполне очевидно, что для двигателей и компрессоров одного уплотнительного поршневого кольца явно недостаточно. Может быть, и можно использовать такую схему для маломощных, высокоскоростных двигателей и компрессоров, но и это является сомнительным предприятием.

Итак, для надежного уплотнения между поршнем и цилиндром целесообразно использовать минимум два поршневых уплотнительных (компрессионных) кольца. И здесь также возникла проблема, как располагать поршневые кольца. Автору помог случай, как решить эту проблему. В конце 80-х годов прошлого века в Республике Татарстан возникла проблема с нехваткой поршней для сельхозтехники при наличии большого количества поршней, снятых с двигателей в процессе их капитального ремонта. Основная причина, по которой контролеры снимали их с эксплуатации – это разбитая верхняя поршневая канавка. Обратились за помощью к технологам Казанского авиационного института, вот тогда автор и предложил просто растачивать – обновлять верхнюю поршневую канавку под два стандартных компрессионных кольца.

Республика успешно отпахалась и отсеялась, а автор получил практическое подтверждение правильности выбранного решения [13], у которого оказалась очень хорошая перспектива.

Анализируя общепринятую в мировой практике двигателестроения схему расположения компрессионных и просто уплотнительных колец, руководствуясь полученными практическими результатами, технологу – мотористу показалось нецелесообразным размещение поршневых колец в «персональных» поршневых канавках.

Если бы поршневые кольца были цельные, то есть неразрезные, тогда, может быть, и не появились бы вопросы к схемам их расположения. В противном случае необходимо было развивать, принятое автором, пакетное расположение поршневых колец в одной поршневой канавке, как это представлено на рис.4.

Дальнейшие исследования предопределили принципиальную схему уплотнения между поршнем и цилиндром. Расположение каждого уплотнительного поршневого кольца в своей поршневой канавке – это еще одна принципиальная ошибка при проектировании поршневого устройства. Пакетное размещение поршневых колец в одной поршневой расточке исправляет многолетнее недоразумение, при этом все поршневые уплотнительные устройства, даже самых небольших диаметров цилиндров, должны иметь количество поршневых колец не менее двух.

Причем, в зависимости от диаметра цилиндра, назначения двигателя или компрессора, пакет может содержать большее количество поршневых колец. Анализ газодинамической схемы, представленной на рис. 4, в свою очередь, тоже имеет существенный недостаток этой конструкции.

Конец ознакомительного фрагмента.