Меню

Что такое перемычка поршня

Поломки перемычек между кольцами

Описание повреждения

На одной стороне поршня поломана перемычка между канавками для первого и второго компрессионных колец. Трещина начинается на верхней кромке перемычки на дне канавки и проходит под углом в материал поршня. Вблизи нижней кромки трещина снова идет к наружной стороне и выходит наружу на нижней кромке перемычки или немного ниже на дне канавки. Продольные трещины в перемычках между канавками, ограничивающие трещину перемычки сбоку, расширены книзу. Задиры поршня или перегревы не имеются.

Оценка повреждения

Дефекты материала не являются причиной трещины перемычек, хотя это часто предполагается в случае повреждений. Такие трещины всегда являются последствием перегрузки материала. Можно подразделить эти перегрузки на 3 причины:

Детонационное сгорание:

Это означает, что октановое число топлива не покрывает потребность двигателя во всех режимах работы и нагрузки. Трещины перемычек между канавками из-за детонационного зажигания возникают большей частью на нагруженной стороне. В дизельном двигателе детонационное зажигание может быть вызвано только задержкой зажигания.

Гидравлические удары:

В неработающем или работающем двигателе жидкость (вода, охлаждающее средство, масло или топливо) попадают револьно в камеру сгорания. Поскольку жидкости не поддаются сжатию, в такте сжатия появляется огромная нагрузка на поршень и кривошипно-шатунный механизм. Неизбежным следствием являются трещины на перемычках между канавками, трещины на ступицах или повреждения на шатунах или коленчатом валу. Рис. показывает процесс поломки, который появляется при детонационном сгорании и при гидравлических ударах. Поверхности лома при этом расширены вниз, потому что усилие, вызвавшее поломку, воздействует сверху на перемычку между канавками.

Неправильный монтаж:

При монтаже поршень был не введен, а вбит, потому что поршневые кольца неправильно сжаты или были использованы неподходящие инструменты. При этом перемычки между канавками выламываются в обратном направлении, потому что давление действует не как в вышеназванных случаях сверху, а снизу.

Возможные причины повреждения

Детонационное сгорание в двигателях с принудительным воспламенением смеси

  1. использование топлива с недостаточной детонационной стойкостью. Качество топлива должно соответствовать степени сжатия двигателя, т. е., октановое число топлива должно покрывать октановую потребность двигателя во всех режимах работы.
  2. дизельное топливо в бензине и в результате этого понижение октанового числа топлива.
  3. масло в камере сгорания из-за высокого расхода масла на поршневых кольцах или на направляющей клапана понижает детонационную стойкость топлива.
  4. слишком высокая степень сжатия, вызванная остатками сжигания на днищах поршня и головке цилиндра или чрезмерным шлифованием поверхности блока и головки цилиндра в ходе капитального ремонта двигателя или с целью тюнинга.
  5. слишком большое опережение зажигания
  6. слишком бедная смесь и в результате этого повышенные температуры сжигания.
  7. слишком высокая температура всасываемого воздуха из-за недостаточной вентиляции моторного отсека или обратного напора ОГ, но и несвоевременное переключение заслонки всасываемого воздуха на летний режим или дефект автоматической системы переключения заслонки приводят к существенному повышению температуры всасываемого воздуха (особенно в старых карбюраторных двигателях).

Детонационное сгорание в дизельных двигателях

  1. некачественные или негерметичные распылители форсунки
  2. слишком низкое давление впрыска форсунок.
  3. слишком низкое давление сжатия из-за неправильных уплотнений головки цилиндра, слишком маленькие выступы поршней, негерметичные клапаны или поломанные или изношенные поршневые кольца
  4. дефектные уплотнения головки цилиндров.
  5. повреждения предкамеры.
  6. ненадлежащее или чрезмерное применение вспомогательных средств помощи (аэрозоли для помощи при пуске) при пуске в холодном состоянии.
  7. при гидравлических ударах
  8. непреднамеренное всасывание воды при переезде через воду, лужи или из-за попадания большого количества воды от брызг проезжающих впереди или мимо автомобилей.
  9. заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за негерметичности уплотнения головки цилиндра или трещин в конструктивных элементах.
  10. Остаточное давление в системе впрыскивания сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр. В этом и в предыдущем случае при пуске возникают описанные повреждения.
Читайте также:  Расположение поршней в двигателе 4 тактный

Источник статьи: http://www.avtobukvar.ru/viewpages/povrezhdeniya_porshney/polomki_peremychek_mezhdu_koltsami.html

Разрушенные перемычки поршневых колец

  • В случае с разрушенными перемычками поршневых колец различают два вида разрушения в зависимости от направления разлома: сверху вниз (рис. 1a+b) или снизу вверх (рис. 2-3).
  • На днище поршня, на жаровом поясе и на боковых поверхностях канавок различимы следы эрозии.

Возможные причины

Причиной таких повреждений являются механические перегрузки, которые, в свою очередь, возникают или вследствие нарушения процесса сгорания топлива, или из-за монтажной ошибки, или же в результате гидравлического удара.

1. Нарушение процесса сгорания топлива:

После инициирования зажигания запальной искрой в других частях камеры сгорания происходит самовоспламенение, что ведёт к примерно десятикратному повышению скорости горения топлива. Это, в свою очередь, вызывает скачкообразный рост давления до 300 бар на градус угла поворота коленчатого вала (нормальное значение — от 3 до 5 бар), а также колебания с частотами, приближающимися к ультразвуковым значениям, и перегрев по причине неравномерного процесса сгорания топлива. Следствием этих проявлений являются трещины и надломы перемычек поршневых колец и юбки поршня по направлению сверху вниз. Такой сбой работы двигателя также имеет название «детонационного сгорания топлива».

Причины детонационного сгорания топлива могут быть, кроме всего прочего, следующие:

Бензиновый двигатель:

  • Неправильный момент зажигания (раннее зажигание).
  • Слишком бедная воздушно-топливная смесь.
  • Использование топлива со слишком низким октановым числом.
  • Слишком горячий приточный воздух.
  • Слишком высокая степень сжатия.

Дизельный двигатель:

Слишком большая задержка воспламенения ведёт в данном случае (также, как и в бензиновом двигателе) к неконтролируемому сгоранию топлива с экстремальными пиками давления, а также к механическим перегрузкам перемычек поршневых колец. Причины этого явления могут быть следующие:

  • Давление сжатия слишком мало.
  • Давление впрыска форсунок слишком мало.
  • Неправильное использование средств облегчения запуска двигателя.
  • Инжекторные форсунки негерметичны.
  • Впрыск слишком большого количества топлива.

2. Монтажные ошибки:

  • Если поршневые кольца устанавливаются без монтажной оправки, тогда они зачастую не полностью встают в канавку. При последующем «хлопке» поршня во время установки, кольца начинают частично выпирать из своей штатной позиции и заклинивать на передней стороне отверстия. Таким образом, возникает типичное разрушение перемычек поршневых колец снизу вверх.
  • В случае с двухтактным двигателем направление разрушения уже иное — сверху вниз, поскольку поршень устанавливается с нижней стороны цилиндра.

3. Гидравлический удар:

Причиной данного дефекта является жидкость (вода или топливо), попавшая в камеру сгорания. Поскольку ни вода, ни топливо не подвержены сжатию, при гидравлическом ударе происходит резкое воздействие на поршень, поршневой палец, шатун, головку цилиндра, картер двигателя, подшипники и коленчатый вал (см. также статью «Гидравлический удар»). Слишком много жидкости может оказаться в камере сгорания по следующим причинам:

  • Вода попадает в камеру сгорания через систему впуска (например, при проезде по поверхности, залитой водой).
  • Вода оказывается в камере сгорания по причине дефектных прокладок.
  • Вследствие неисправной инжекторной форсунки в камеру сгорания попадает слишком много топлива.

Источник статьи: http://www.luki2.ru/interesnye-stati/stati-dlya-avtovladeltsev/prichiny-i-vidy-vykhoda-iz-stroya-dvigatelya-avtomobilya/razrushennye-peremychki-porshnevyh-kolets.html

Читайте также:  В поршень попал антифриз

Когда поршень развалился внезапно!

Эта история случилась несколько лет назад. Начиналось все совершенно обыденно – транспортная компания купила у официального дилера седельный тягач МАЗ, с мотором ЯМЗ-658. Машину запустили в работу – полуприцепы со стройматериалами таскать. И вот однажды, во время очередного рейса, из-под кабины раздался грохот и мотор встал. Водитель благополучно остановил машину и вызвал из парка аварийную бригаду. Приехал тягач и утащил пострадавший МАЗ в гараж.

Гарантия не закочилась

Владелец, разумеется, первым делом обратился к дилеру – гарантия-то еще не закончилась, ведь пробег МАЗа на тот момент был всего 30 тыс. км. Ремонтники первым делом попробовали провернуть коленвал стартером – увы, не вращается. Тогда они слили масло и сняли поддон, а в поддоне… крошево: обломки поршня и поршневых колец, куски гильзы цилиндра.

А взглянув на мотор снизу – увидели, что на первой шатунной шейке коленвала один шатун завернут «штопором», а от гильзы 5-го цилиндра (то есть 1-го в правом ряду блока цилиндров) мало что осталось. Что характерно – соседние поршень, шатун и гильза практически не пострадали. Ответ «официалов» был однозначным: «В цилиндр что-то попало. Вины завода-изготовителя нет. Негарантийный случай.»

Экспертиза поломки

Однако владелец МАЗа не согласился с таким выводом и исполнился решимости выяснить что же случилось на самом деле? Поэтому дальнейшая разборка мотора выполнялась уже в присутствии экспертов. Первым делом сняли головки 5-го (пострадавшего) и 6-го (соседнего) цилиндров. [фото 2] От гильзы 5-го цилиндра и половины целой не осталось. [фото 3]. Интересно, что шатун, скрученный «штопором», удалось снять с шейки коленвала без особых трудностей. [фото 4]. А как дела обстояли в соседнем, 6-м, цилиндре? Превосходно! Ни малейших следов износа на гильзе, следы распыла топлива из форсунки на днище поршня – словно картинка из учебника! Ни малейших следов каких-то неисправностей. Так что же стало причиной катастрофы в 5-м цилиндре?

Для ответа на этот вопрос пришлось сначала рассортировать обломки, собранные в поддоне: обломки поршня – в одну сторону, гильзы – в другую. Затем изучили картину распыла топлива на сохранившихся фрагментах днища поршня 5-го цилиндра [фото 5] и ничего особенного не обнаружили: ни обгорания, ни оплавления. Трещины и царапины – не в счет: они образовались, когда поршень начал разваливаться. Значит, топливная форсунка в этом цилиндре работала нормально. Кстати, каких-то следов на поршне и на головке, от «прилетевшего» в цилиндр постороннего предмета, как ни искали – не нашли.

Анализ метала поршня в лабаратории

Один из фрагментов сломанного поршня отправили в лабораторию – для химанализа металла и определения твердости. Ответ из лаборатории не заставил себя ждать. Состав алюминиевого сплава, пошедшего на отливку поршня, соответствовал ГОСТу и сохранившейся на поршне маркировке. Твердость поверхности тоже укладывалась в технические требования.

А что же с гнутым шатуном? Поршневой палец застрял в верхней головке шатуна, причем торцы пальца оказались расклепаны. [фото 6] Шатунные вкладыши, что работали в этом шатуне, почти не пострадали. На соответствующей шатунной шейке коленвала – только мелкие царапины. Значит масло к подшипникам коленвала подавалось нормально.

Что же получается: перегрева не было, масло подавалось нормально, топливная форсунка не «лила», материал поршня – по ГОСТу, посторонний предмет в цилиндр не прилетал… Отчего же, все-таки, разрушился поршень?

Читайте также:  Когда нужно менять поршни кольца

Для ответа на этот вопрос пришлось очень внимательно и придирчиво осмотреть все сохранившиеся обломки поршня. Поверхности изломов на фрагментах поршня «рассказали» о том, что образование трещин произошло «при динамическом воздействии», то есть – во время работы двигателя. Причем куски поршня, какое-то время ударялись друг о друга, из-за чего разломы оказались смятыми.

Загадка поломки поршня разгадана

Затем обнаружили и «ключ» к этой загадке: изрядный кусок жаростойкой вставки под верхнее поршневое кольцо, без малейших следов «прилипания» к поршню. Нашелся и фрагмент днища поршня, в котором канавка под верхнее кольцо была без вставки, причем верхний край канавки смят, а нижний – отколот. [фото 7]

И только после этого стало понятно, что же произошло с поршнем и кто виноват в случившемся. Начнем с того, что при изготовлении поршня нирезистовая вставка под верхнее кольцо помещается в форму, куда потом заливают алюминиевый сплав. Но перед этим положено вставку соответствующим образом обработать, чтобы обеспечить хорошую адгезию («прилипаемость») вставки к поршню. Как написано в учебнике: «Заливка вставки производится с использованием альфин-процесса, суть которого заключается в алитировании наружных поверхностей вставки, установки ее в кокиль и заливке основным металлом. В результате образуется диффузионная металлургическая связь между вставкой и телом поршня (адгезия)». Стоит пояснить, что алитирование – это алюминирование, то есть покрытие стальных или чугунных деталей алюминием. Так вот, в этом случае отломившийся фрагмент жаростойкой вставки не имел на своей поверхности никаких следов «прилипания» к поршню. Почему? То ли поверхность вставки плохо обезжирили, то ли не хватило нужных ингредиентов? Мы об этом, конечно, не узнаем. В общем, факт заводского брака налицо.

Так что, часть вставки не «прилипла», как положено. При работе двигателя, когда поршень разогревался, этот участок вставки начинал понемногу шевелиться в поршне: вверх, вниз – и так раз, другой, третий… Поскольку нирезист гораздо прочнее нагретого алюминиевого сплава, то материал поршня, прилегавший к вставке, потихоньку «обминался», а вставка все больше и больше «расшатывалась». Так продолжалось до тех пор, пока вставка не лопнула, а от поршня, прямо под вставкой, не откололся кусок. Мало того, при этом в поршне образовалась трещина, и не одна. Дальше эти трещины стали «расползаться», пока поршень окончательно не развалился на множество частей, которые и «осыпались» в поддон. Но ведь мы помним, что мотор при этом работал. Поэтому шатун, вместе с поршневым пальцем, продолжал двигаться вверх-вниз, откалывая куски от гильзы и расклепывая торцы поршневого пальца. И так продолжалось до тех пор, пока шатун не уперся в блок, и его завернуло винтом!

Виноват ОТК?

Только не надо думать, что подобное бывает часто. Вообще-то – редчайший случай, чтобы дефектный поршень незамеченным проскочил ОТК на заводе-изготовителе, затем его установили в двигатель, а мотор отправили в Минск. И еще – не стоит думать, что подобное бывает только на наших заводах. В нашей практике встречалось, что подобные поршни «вынимали» и из зарубежных двигателей, в частности – немецких.

На этом мы завершаем наш рассказ. Но в нашем архиве еще много интересных случаев «из жизни моторов» и о них будет рассказано в свой черед.

Источник статьи: http://mechanika.ru/blog/avtorskie-stati/avtorskie-stati_102.html

Adblock
detector