Цилиндропоршневая группа двигателей и компрессоров. 100% инновационных элементов ЦПГ - страница 19

Из объяснения классика становится понятным, что «скручивающиеся» кольца получаются в результате того, что «…главные оси инерции образовавшегося (после выточки) несимметричного сечения кольца становятся не параллельными (и соответственно), неперпендикулярными к образующей рабочей поверхности, т. е. располагаются наклонно.

Если такое кольцо сжимают до рабочего размера, то оно не остается плоским в своей первоначальной плоскости, а принимает тарельчатую форму так, что нижняя кромка выступает несколько сильнее наружу, и только она приходит в соприкосновение с рабочей поверхностью цилиндра (фиг. 328)» (там же, стр. 439).

Рис. 2. Компрессионное кольцо с фаской на верхнем торце в динамике: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – компрессионное кольцо

Наверное, с этим следует согласиться, механика и газодинамика могут привести поршневое кольцо в подобное положение. Возникает вопрос, разве это не повредит уплотнительному кольцу выполнять свои основные функции?

Для автора почему-то такое положение кольца, воспроизведенное из первоисточника на рис. 2, не производит впечатления уплотняющего элемента. Причем, кроме устранения зазора между поршнем и цилиндром, уплотнительное, компрессионное кольцо, должно еще передавать избыточное тепло от перегретой головки поршня охлаждаемому цилиндру. Трудно представить какой-либо теплообмен между поршнем и цилиндром достаточно большой массы по линии?

Можно допустить, что такие насильственные изменения объемного положения трапециевидного кольца в пространстве оказывают определенное влияние на процесс нагарообразования.

Хотя немецкий ученый предостерегал: «Склонность к поломке у клинообразных колец несколько выше, чем у нормальных уплотнительных колец, так как они при неизбежных радиальных смещениях никогда полностью не могут прилегать к нижней торцовой поверхности канавки. Особенно это имеет место у клинообразных скручивающихся колец» (там же, стр. 444). Констатация поразительного факта, что уплотнительные кольца «никогда не могут прилегать» к нижней полке поршневой канавки, обозначает только одно, что между ними может быть зазор, который там по определению не должен быть ни при каких обстоятельствах. Отсюда следует очень простой вывод, ГОСТ регламентирует уплотнительные кольца, которые априори не предназначены для уплотнения, а только «для борьбы с пригоранием». А ведь на всех двигателях «автотракторостроения» именно такие уплотнительные кольца, к которым у специалистов нет претензий.

Но нельзя ли, как-нибудь иначе решать проблемы нагарообразования, не лишая компрессионное кольцо своих функций? На самом деле проблема «пригорания» колец решается достаточно просто, не прибегая ни каким изменениям формы и содержания самих поршневых колец.

Во-первых, компрессионное кольцо должно плотно прилегать к нижней полке поршневой канавки и стенке цилиндра, иметь расчетные площади контакта, через которые тепло динамично передается от перегретой головки поршня охлаждаемому цилиндру. Во-вторых, устранять нагарообразование на контактных поверхностях можно, оставляя на стенке цилиндра минимально необходимую, сверхтонкую пленку моторного масла, заменив неэффективные маслосъемные кольца, предлагаемые ГОСТом, инновационными. Кроме того, необходимо минимизировать все зазоры, особенно бессмысленный зазор в придонной полости поршневой канавки, где накапливается излишнее количество масла, встречающееся с высокотемпературным рабочим газом [17].