Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Повреждения поршней и их причины

Дефектовка поршня

В поршневом двигателе внутреннего сгорания, как заметно из названия, поршни встают наиболее главными в цепочке элементов и узлов, какие превращают энергию сгорания в механическую работу. Их значимость в бесперебойной службе мотора исключительно существенна, следовательно, именно с поршня следует начинать дефектовку двигателя скутера.

  1. Причины износа поршня
  2. Дефект 1: повреждения верхней части поршня
  3. Дефект 2: местные задиры на поршне
  4. Дефект 3: радиальные трещины в камере сгорания
  5. Дефект 4: разрушение юбки поршня в зоне отверстия под палец
  6. Дефект 5: задиры поршня с солидными дефектами в исподней части юбки поршня
  7. Дефект 6: крушение перемычек промеж канавками колец
  8. Дефект 7: изнашивание канавок под поршневые кольца
  9. Как определить износ поршневой
  10. Зазор поршневых колец на скутере

Причины повреждения поршней

Энергия, толкающая поршень вниз, образуется в результате сгорания топливно-воздушной смеси. Процесс происходит при очень высоких температурах и нагрузках. В результате поршень нагревается и увеличивается в размерах. При этом заклинивания детали в гильзе цилиндра не происходит из-за ее конструктивных особенностей: диаметр нижней части поршня (юбки) немного больше диаметра его головки. Однако юбка повергается меньшему нагреву, поэтому расширяется не так интенсивно – в результате поршень приобретает правильную цилиндрическую форму и возможность свободно перемещаться внутри цилиндра.

Для снижения термонапряженности необходимо отводить тепло от днища поршня. Делается это с помощью отверстий в стенах цилиндра, подведения достаточного количества моторного масла, использования накладок на днище из жароупорного чугуна.

При масляном голодании поршни постоянно перегреваются, увеличиваются в размерах и испытывают повышенное трение о стенки цилиндров. В результате на взаимодействующих поверхностях появляются задиры и трещины, поршни могут начать заедать, что очень опасно для двигателя.

Причинами нарушения циркуляции масла и перегрева поршней зачастую являются:

  • Выход из строя термостата
  • Засорение радиатора
  • Низкий уровень или полное отсутствие охлаждающей жидкости
  • Повреждение помпы или ремня ее привода
  • Неисправность вентилятора охлаждения и т.д.

Недостаточность смазки при диагностике двигателя можно определить по синеватому цвету поршневого пальца и зазорам в зоне бобышек.

Подобные неисправности могут появляться не только из-за общего перегрева двигателя, но и по причине использования низкооктанового топлива и неисправностей в системе зажигания (нарушениях регулировки топливных форсунок и т.д.).

Чрезмерно высокая температура в ЦПГ может привести к разрушению поршневых колец и их канавок, оплавлению днищ и даже детонации поршней.

Именно поэтому необходимо следить за тем, чтобы двигатель не перегревался: если датчик на приборной панели показывает свыше +120 °С, автомобиль нужно сразу глушить.

Какие инструменты нужны для замены поршней

Следующий набор инструментов обязателен для проведения замены поршневой двигателя:

  • гаечные ключи;
  • тяжёлый молоток;
  • съёмник поршневых колец, представляющий собой щипцы — если такого приспособления нет, можно использовать обычную тонкую отвёртку с плоским жалом;
  • тиски;
  • горелка;
  • микрометрический нутромер;
  • динамометрический ключ;
  • направляющая втулка и оправка с ручкой и резьбовым отверстием на конце специального или самодельного исполнения — можно выточить на токарном станке;
  • выколотка под размер пальца поршня — должна заходить внутрь отверстия;
  • напильник;
  • деревянные бруски;
  • трещотка с головками различного размера.

Безусловно, надо подготовить новый комплект поршней. Рекомендуется обратить внимание на качество колец и внешний вид упаковки — наименование изготовителя, материал. На кольцах должна иметься маркировка, указывающая на верхнюю сторону. В целях максимального увеличения ресурса поршней на юбки изделий наносят антифрикционное покрытие. Например, подходит такой вариант — твёрдая смазка Modengy.

Конструкция поршня

Материал

Поршень отлит из алюминиевого сплава с добавками марганца, меди или никеля, которые служат для повышения надежно-сти и термостойкости. Большое содержание кремния (10. 25%) повышает литьевые качества металла и снижает коэффициент темпе-ратурного расширения поршня. КОНСТРУКЦИЯ — применение алюминия об-легчает поршень, что позволяет современно¬му двигателю развивать большую скорость вращения при высокой выходной мощности. Применение алюминия с высоким коэффициентом температурного расширения в сочетании с гильзой цилиндра из чугуна, не склонно-го к большому расширению, потребовало при-дать юбке бочкообразный профиль и овальную форму поршню, если посмотреть на него сверху. Такая форма обеспечивает минимальные зазоры в зоне нагнетания и центрирует нагрузку на ось поршневого пальца при рабочей температуре.

Эффективная теплопроводность алюминия способствует поддержанию оптимальной тем-пературы днища поршня, обращенного к каме-ре сгорания, за счет быстрого отвода тепла к цилиндру через кольца и юбку.

Повреждения поршней и их причины

Государственный комитет судебных экспертиз
Республики Беларусь

Объективность. Честь. Отечество.

  1. Главная
  2. Управление по Витебской области

Со стороны может показаться, что экспертиза, особенно затрагивающая технические аспекты, — дело нудное, скучное и сложное для понимания. А уж чего стоит развернутое изложение проведенного исследования в заключении, которое и читать-то неподготовленному человеку сложно! И все же только тщательный анализ всех мелочей и научный подход при их оценке могут стать убедительным доказательством в споре. А когда на кону вопросы профессионализма и репутации с одной стороны и больших денег — с другой, скучно быть не может!

Две тысячи отдали, а машина не едет

Эта история начиналась вполне обыденно и стандартно: служебный автомобиль одной из организаций Витебска потребовал ремонта двигателя. За ремонтом организация обратилась на одну из местных СТО. Первый раз отремонтировать двигатель не удалось — проблема вернулась после совершенно небольшого пробега. Повторное обращение усугубило ситуацию: спустя еще неприлично малый километраж двигатель попросту пришел в негодность. Стоимость двух обращений на СТО приблизилась примерно к 2000 долларам, но автомобиль это не спасло.

Читать еще:  Чем опасна поломка поршня авто?

Далее между СТО и организацией начал развиваться конфликт, который в досудебном порядке разрешить не удалось, — каждая из сторон была уверена в своей правоте. Так, СТО настаивала на неправильной эксплуатации двигателя, организация, которой принадлежал автомобиль, была уверена именно в некачественном ремонте. Чтобы доказать свою правоту, организация обратилась в управление Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь по Витебской области для проведения экспертизы по выполненным работам. Подробности отношений между организацией и СТО раскрывать не будем — сосредоточимся на самой экспертизе.

Перед экспертами поставили два основных вопроса:

  1. Имеются ли следы механического повреждения рабочей поверхности четвертого цилиндра и четвертого поршня двигателя?
  2. Если механические повреждения имеются в четвертом цилиндре и четвертом поршне двигателя, то что явилось причиной его возникновения:
  • неправильная эксплуатация, то есть перегрев двигателя;
  • нарушение технологического процесса по ремонту и восстановлению данного двигателя;
  • применение некачественных запасных частей при ремонте двигателя.

Цилиндры и поршни: какими они стали?

В распоряжении экспертов оказались документы, выданные СТО, а также пострадавший двигатель в разобранном виде. Дальше — дело техники.

Для начала определяется самое главное. Маркировка двигателя — 21126, маркировка размерных классов цилиндров — В В В В. Это означает, что действительный диаметр гильз цилиндров находится в пределах 82,01-82,02 мм.

После этого настал черед изучить непосредственно цилиндры. Приводить подробный текст из заключения экспертизы не будем, передадим лишь основную суть: на рабочей поверхности цилиндров были обнаружены следы износа в виде трасс, а также локальное истирание хона с характерным зеркальным блеском.

Рабочая поверхность первого цилиндра с нагруженной и с противоположной сторон

Рабочая поверхность второго цилиндра с нагруженной и с противоположной сторон

Рабочая поверхность третьего цилиндра с нагруженной и с противоположной сторон

Рабочая поверхность четвертого цилиндра с нагруженной и с противоположной сторон

Теперь — поршни. При их детальном осмотре установлено, что на боковой поверхности поршней имеются следы износа в виде продольных трасс темного и светлого цвета, задиры и истертый металл.

Вид поршня первого цилиндра с нагруженной и противоположной сторон

Вид поршня второго цилиндра с нагруженной и противоположной сторон

Вид поршня третьего цилиндра с нагруженной и противоположной сторон

Боковая поверхность поршня четвертого цилиндра с нагруженной стороны имеет повреждения по всей высоте в виде продольных трасс, царапин, борозд, задиров, истираний, с перемещением материала в пояс поршневых колец и заклиниванием последних в канавках. В правой части повреждения на выступающих частях имеется металлический блеск, в левой части — потемнения материала. С обратной стороны имеются следы износа материала в виде трасс темного и светлого цвета, расположенные по диагонали (в средней части слева и в нижней части справа).

Вид поршня четвертого цилиндра с нагруженной и противоположной сторон

Поршни первого, второго и третьего цилиндров повреждений на головке и днище поршня не имеют, компрессионные и маслосъемные кольца подвижны в канавках и не повреждены. На поверхности пальцев следов задиров, цветов побежалости обнаружено не было.

На боковой поверхности всех поршней нанесена маркировка «21126». На днище всех поршней имеется маркировка «82.0 Е Sp 0,03 →». Это означает, что размерный класс поршней — «Е», то есть по технической документации их действительный размер должен находиться в пределах 82,005-82,015 мм.

При детальном исследовании повреждений поршня первого цилиндра выяснилось, что повреждения на «юбке» расположены диаметрально противоположно, — это означает, что работа происходила при недостаточном тепловом зазоре. То есть масляная пленка была попросту «разорвана» расширенным при нагреве до рабочей температуры поршнем. Итог — работа «на сухую» с последующим возникновением задиров.

Поверхности «юбок» поршней второго и третьего цилиндров следов, характерных для сухого трения, не имеют. А вот поршень четвертого цилиндра имеет значительные повреждения в виде задиров только с нагруженной стороны.

Откуда возникло трение «на сухую»?

Данные повреждения характерны для работы в условиях сухого трения. А поскольку на противоположной стороне «юбки» поршня аналогичные повреждения отсутствуют, то причины повреждений в результате перегрева и недостаточного зазора следует исключить.

С целью определения теплового зазора между поршнем и цилиндром нутромером был произведен замер диаметра цилиндров, а микрометром измерен действительный размер поршней. На основании проведенных измерений установлено, что тепловой зазор первого, второго и третьего цилиндров с учетом имеющегося износа не превышает 0,02 мм, тепловой зазор четвертого цилиндра с учетом повреждений составляет 0,09 мм.

По технической документации на исследуемый двигатель величина расчетного теплового зазора для новых деталей составляет от 0,025 до 0,045 мм. В предоставленном двигателе при его капитальном ремонте в цилиндры размерной группы B (82,01-82,02 мм) установлены поршни размерной группы E (82,005-82,015), что не обеспечивает расчетный тепловой зазор, поскольку при данных размерах зазор не превышает 0,015 мм.

Таким образом, размерная группа установленных при ремонте поршней попросту не соответствует размерной группе гильз блока цилиндров. Необеспеченный при ремонте тепловой зазор как раз и стал причиной образования повреждений на поверхности гильзы и «юбке» поршня первого цилиндра.

Далее была исследована система смазки. Особое внимание было уделено редукционному клапану масляного насоса. Для это были проведены эксперименты в условиях нормальной температуры, а также в условиях температуры, близкой к рабочей.

При проведении экспериментов в качестве рабочей жидкости использовалось предоставленное на исследование моторное масло, с которым эксплуатировался автомобиль. Было установлено, что давление срабатывания редукционного клапана при нормальной температуре рабочей жидкости составило 4,4 кг/см2, а при температуре масла, близкой к рабочей, — 3,9 кг/см2.

Читать еще:  Что такое поршень двигателя? Основное назначение

После проведенных испытаний масляный насос был разобран. Из элементов, которые не соответствуют технической документации, обнаружился стержень редукционного клапана, чей диаметр составил 11,97 мм, что меньше требуемой величины.

Рабочие поверхности элементов масляного насоса оказались в порядке, за исключением крышки. Там обнаружились царапины и борозды, что также не соответствует предъявляемым техническим требованиям и свидетельствуют о длительном периоде эксплуатации насоса.

В результате исследований был сделан вывод, что исследуемый масляный насос находится в неисправном состоянии по причине несоответствия диаметра стержня редукционного клапана и рабочей поверхности крышки масляного насоса предъявляемым требованиям, что должно было быть устранено при ремонте.

Несмотря на то что насос хотя и обеспечивал подачу масла, давление и расход масла были отличными от тех, что должны быть в случае полностью исправного насоса. Однако определить точную степень влияния этих неисправностей на эффективность работы масляной системы в целом в рамках исследования не удалось, поскольку это можно определить только на полностью собранном двигателе. Масляные каналы повреждений не имели.

Настал черед изучить масляные форсунки, предназначенные для охлаждения поршней и смазки цилиндров. Форсунки, предоставленные на исследование, повреждений не имели.

С помощью стендовых испытаний было установлено, что давление открытия форсунок как при нормальной температуре, так и при температуре, близкой к рабочей, находится в пределах 3,2-3,6 кг/см2. Из технических характеристик двигателя известно, что давление в системе смазки при рабочей температуре двигателя 85-105°С и номинальных оборотах (5600 об/мин) находится в диапазоне 2,5-3,5 кг/см2.

То есть предоставленные форсунки могут обеспечить подачу масла к цилиндрам только на оборотах выше средних. При оборотах, рекомендуемых при обкатке двигателя (средних и низких), необходимая интенсивность смазки не обеспечивается. Сведения о характеристиках работы данных форсунок в технологических картах, а также в открытых источниках отсутствуют, что привело к необходимости обратиться производителю. Как следует из ответа АвтоВАЗа, форсунки должны открываться даже на холостом ходу, причем чем выше обороты, тем больше величина открытия.

В рассматриваемом двигателе гильзы цилиндров помимо форсунок смазываются путем попадания масла на стенку цилиндра при разбрызгивании его вращающимися деталями в результате вытеснения масла через торцевые зазоры шатунных и коренных подшипников скольжения коленчатого вала.

Об эффективности смазки цилиндров в данном двигателе можно судить по состоянию компрессионных колец. На поршнях установлено второе компрессионное кольцо трапециевидного сечения, которое в свою очередь устанавливается в соответствии с маркировкой TOP c верхней стороны кольца. При микроскопическом исследовании выяснилось, что участок приработки данных колец от первого к третьему цилиндру увеличивается, а на четвертом цилиндре занимает всю торцевую поверхность кольца. То есть чем дальше цилиндр находится от масляного насоса, тем меньше смазки в него поступает.

Фрагменты кольцевых поясов первого и второго цилиндров. Прямоугольниками отмечены участки приработки

Фрагменты кольцевых поясов третьего и четвертого цилиндров. Прямоугольниками отмечены участки приработки

В результате еще одного исследования было выяснено, что двигатель не имеет повреждений, которые были бы характерными для него в случае перегрева. Выходит, что повреждения поршня и гильзы четвертого цилиндра образовались из-за недостаточной смазки на оборотах, рекомендованных при обкатке двигателя, «благодаря» установленным форсункам вкупе с повреждениями масляного насоса.

Итоги

Таким образом, в результате исследований были обнаружены механические повреждения поршней и гильз первого и четвертого цилиндров, а также повреждения масляного насоса.

Механические повреждения поршня и гильзы первого цилиндра образовались в результате недостаточного теплового зазора по причине несоответствия размерной группы поршней размерной группе гильз блока цилиндров.

Механические повреждения масляного насоса объясняются длительной эксплуатацией до производимого ремонта. Состояние деталей и узлов масляного насоса не соответствуют необходимым требованиям. Данное несоответствие должно было быть устранено при проведении ремонта двигателя в соответствии с технической документацией.

С имеющимися неисправностями насос обеспечивает подачу масла в систему смазки. Однако неисправности снижают давление и расход рабочей жидкости. Механические повреждения поршня и гильзы четвертого цилиндра образовались по причине нарушения условий смазки вследствие низкой эффективности установленных при ремонте форсунок охлаждения поршня при имеющихся неисправностях масляного насоса.

В результате проведенной экспертизы можно сделать вывод, что виновником выхода двигателя из строя является СТО. Именно ошибки в ходе ремонта привели к «кончине» двигателя, в чем организация была уверена изначально и оказалась права.

Если вы заметили ошибку на сайте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl + Enter

При использовании материалов Государственного комитета судебных экспертиз Республики Беларусь ссылка на сайт ОБЯЗАТЕЛЬНА!
© Государственный комитет судебных экспертиз Республики Беларусь

Функции и конструкция юбки поршня

Юбка поршня обеспечивает его прямолинейное движение в цилиндре. Она также передает на его стенки боковое усилие, которое зависит от процессов, протекающих в рабочей полости, и положения поршня.

Боковые поверхности юбки также отводят тепло от поршня и его колец к цилиндру. Чем эти поверхности больше, тем лучше теплоотдача, а поршень меньше стучит при износе верхней головки шатуна и втулки.

Если юбка поршня слишком длинная, то его масса увеличивается, возрастает трение о стенки цилиндра, что является нежелательным, особенно в мощных двигателях спортивных автомобилей. Именно поэтому в некоторых силовых агрегатах ненагруженные части юбки срезаются по диаметру. Т-образные поршни вообще не имеют юбок, но из-за недостаточного смазывания у них часто возникают проблемы, которые связаны с повышенным трением.

Читать еще:  Как продлить службу поршня авто?

В нижней части юбки поршней дизельных двигателей устанавливается дополнительно маслосъемное кольцо. Это обеспечивает улучшенное смазывание цилиндра и снижает вероятность попадания масла в его рабочую полость.

На юбках поршней имеются бобышки с отверстиями, в которых располагаются поршневые пальцы. Они соединены с днищем поршня массивными литыми ребрами. Так как в местах приливов вес материала больше, то от воздействия высоких температур в плоскости бобышек могут образовываться деформации.

Снизить термические нагрузки и напряжения в районе приливов позволяют прямоугольные углубления 0,5-1,5 мм – «холодильники». Их проделывают в процессе литья или фрезерования. Помимо охлаждения, они укорачивают поршневой палец и передают газовые силы ближе к оси шатуна. Это позволяет разгрузить днище поршня.

Ось пальца в большинстве поршней имеет смещение, что позволяет уравнять боковые давления на юбку в процессе работы. Именно поэтому монтаж детали производится по специальной метке, которая нанесена на днище поршня – стрелкой в сторону свободного конца коленвала.

Конусовидная форма юбки поршня позволяет сократить тепловой зазор без риска образования задиров. В районе днища ее диаметр меньше на несколько сотых миллиметра. Это нужно для того, чтобы расширение поршня при нагреве происходило равномерно.

Плоскость юбки, перпендикулярная оси поршневого пальца, имеет овальную форму, что позволяет компенсировать износ стенок, интенсивность которого выше там, где больше нагрузки – в плоскости движения шатуна.

Сегодня производители поршней для снижения износа, увеличения КПД и мощности двигателя еще на заводе обрабатывают поверхности деталей специальными покрытиями.

Сегодня такое покрытие возможно создать не только в заводских условиях. Российская компания «Моденжи» выпускает состав в аэрозольном баллоне – MODENGY Для деталей ДВС. Покрытие изготовлено на основе графита и дисульфида молибдена. Оно создает на поверхностях юбок защитный полимерный слой, предотвращающий образование задиров, снижающий трение и износ.

MODENGY Для деталей ДВС отличается низким коэффициентом трения, работает в широком диапазоне рабочих температур, а одного баллончика 250 мл хватает на обработку 1 м 2 поверхности. Отверждение покрытия может происходить как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Для очистки, обезжиривания и подготовки юбок поршней и других металлических поверхностей рекомендуется использовать Специальный очиститель-активатор MODENGY. Он удаляет загрязнения, обеспечивает высокую адгезию покрытия и увеличивает срок его службы.

Повреждения поршней и их причины

В случае выхода из строя двигателя бензопилы стоит обратить внимание на поршни. Анализ внешнего вид поршня может много сказать о настоящей причине выхода из строя двигателя.
Новый поршень выглядит как показано на рисунке 1.

Рисунок №1.
Новый поршень с впускной стороны.
Рисунок №2.
Рабочий поршень при нормальных
условиях эксплуатации.

Заклинивание из-за недостаточной смазки

Заклинивание может происходить из-за перегрева двигателя при работе на бедной смеси или неправильным соотношением бензина и масла в топливной смеси, неправильным типом используемого масла или полным его отсутствием.
В некоторых случаях нагрев может быть так велик, что материал поршня становится пластичным, сдирается вдоль поршневой юбки и прилипает к поверхности цилиндра. При этом, из-за быстрого теплового расширения поршня, задиры могут появится и на впускной стороне.

Малые задирыСредние задирыГлубокие задиры

Поршневое кольцо обычно не повреждается и свободно ходит по кольцевой канавке.

При появлении малых задиров желательно проверить и отрегулировать карбюратор, а также перейти на свежее топливо.

Если на поршне бензопилы вы обнаружили средние или даже глубокие задиры, тогда необходимо провести комплекс действий:

  • Перейти на правильно приготовленную топливную смесь
  • Перейти на свежее топливо с более высоким октановым числом
  • Заменить поврежденные детали
  • Заменить текущие прокладки и сальники
  • Прочистить ребра охлаждения и воздухозаборник
  • Прочистить экран искрогасителя.

Превышение допустимых оборотов двигателя

Еще одним типичной причиной повреждения поршневых колец, стопорных колец поршневого пальца и неисправности подшипников являются слишком большие обороты двигателя.

Разрушение поршневого кольца, обычно происходит при превышении допустимых оборотов двигателя. Повышенная температура приводит к застреванию при движении кольца в канавке поршня, что не позволяет поршневому кольцу полностью уходить в канавку. В следствие этого происходит выступание острой кромки кольца, которая может начать цепляться за неровности и зажиматься в цилиндре, приводя к его поломке.

Кроме того, слишком высокие обороты двигателя могут привести к постукиванию концов поршневого кольца по штифту, когда кольцо двигается по своей канавке. Если этот стук примет интенсивный характер, он может выбить штифт из поршня, нанеся значительные повреждения и цилиндру и поршню.

Заклинивание по причине скопления нагара

Повреждения из-за излишнего скопления нагара по симптомам напоминают повреждения из-за недостаточности смазки. Но скопление нагара происходит на верхней части поршня и в камере сгорания цилиндра. Юбка поршня имеет более темный оттенок за счет прохождения более горячих газов, образующихся при сгорании и пробивающихся под поршневое кольцо.

В таком случае необходимо сменить используемый бензин и отрегулировать карбюратор бензопилы.

Повреждения, вызываемые пылью и грязью

Любое вещество, кроме чистого воздуха и топлива, попадающее в двигатель через впускной канал, может вызвать повышенный износ и повреждение поршня.

Такие повреждения проще всего увидеть на впускной стороне поршня, в нижней части его юбки, где она проходит мимо впускного канала.
В первую очередь необходимо убедится в правильности установки, отсутствии деффектов или повышенного износа воздушного фильтра.

Кроме того, при значительных повреждениях, необходимо проверить крепление частей карбюратора или системы впуска.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector