2.4. Основні дефекти поршневих кілець і аналіз причин, що породжують ці дефекти

Процес виявлення дефектів поршневих кілець включає в себе: знімання кілець з поршня, промивання і контроль їх якості зовнішнім оглядом, контроль усіх розмірів відповідно до технічних умов на виготовлення нового кільця.

Щільність прилягання сполучних поверхонь установлюють по зовнішньому вигляду. Наявність на зовнішніх циліндричних блискучих поверхнях кілець темних від нагару ділянок указує на те, що в цих місцях кільця не стискалися з циліндром. Торці і внутрішня поверхня кілець повинні бути темними; блиск на торцевих поверхнях з’являється при їхньому стиранні і свідчить про знос кілець по висоті. Знос по висоті й радіальному напрямку визначають шляхом виміру їхньої висоти і товщини універсальним інструментом. Якщо знос виходить за межі допуску, кільця бракують, тому що в процесі роботи компресора вони будуть переміщатися і стирати канавки поршня.

Неоднакова товщина (різностінність) кілець є причиною їхнього нерівномірного тиску на стінки циліндра, зменшення товщини (у найбільш зношеному місці) кілець, що знаходиться в експлуатації, допускається в межах 10-20% їхнього первісного розміру. При цьому зазор у заліку не повинен перевищувати встановленого граничного значення.

Тепловий зазор у замку вимірюють за допомогою кільцевого калібру. Калібр виготовляють з інструментальної сталі, діаметр його контрольного отвору дорівнює номінальному діаметру циліндра, але виконаний з допуском 1/3 допуску відповідної посадки кільця; параметр шорсткості отвору калібру. R_a=0,320,16 мкм. Кільцевий калібр кладуть на перевірочну плиту, закладають у нього поршневе кільце, притискають останнє до плити і щупом вимірюють тепловий зазор. Кільця підлягають заміні при збільшенні теплового зазору в 3-4 рази в порівнянні з первісним.

Поршневе кільце вважається зношеним і підлягає заміні новим у наступних випадках:

1. Зазор у замку кільця дорівнює або більше величини D_n/80 (D_n-діаметр поршня, мм). Зазор у замку замірюють щупом при положенні поршневого кільця в місці найбільшого зносу циліндра.

2. При появі в канавках поршня зазора по висоті кільця більше 2,5 h_n (h_n- нормальний монтажний зазор, мм).

3. Втрата маси кільця від початкової складає майже 10%.

4. Зазор кільця у замку більше (0,010,15)D, де D- діаметр кільця.

5. При появі тріщин на кільці.

6. На робочій поверхні кільця з”явились задирки, а сліди пропуску газа досягають ¼ окружності кільця.

7. При заміні поршня після розточення циліндра.

8. Після розточення канавок для кілець при ремонті поршня.

Перелічені дефекти поршневих кілець являються результатом дії цілогокомплексу факторів у процесі експлуатації компресорів.

Основною причиною дефектів поршневих кілець являється їх знос, тому найбільше значення надають якості змащувальних матеріалів. При наявності безперервної масляної плівки знос від тертя практично відсутній. Якщо плівка порушена, настає безпосередній контакт металів пари тертя й знос швидко зростає. Важливу роль також відіграє точність виготовлення робочих поверхонь циліндра і кільця.

Більш удосконаленої масляної плівки можна добитися введенням кілець з бочкоподібною робочою поверхнею, яка забезпечує оптимальне розподілення масла по ходу поршня, виключає вірогідність тиску крайкою кільця і розриву масляної плівки при перекосі поршня.

Ще однією перевагою бочкоподібної форми робочої поверхні є те, що в початковий період контакт здійснюється по лінії, завдяки чому скорочується припрацювання деталей.

Важливим є також правильний вибір матеріалів пари тертя. При достатньому змащуванні найбільш прийнятною являється пара тертя чавун-чавун. Пара тертя чавун-сталь застосовується тількі у тих випадках, коли стальні кільця мають хромовану робочу поверхню або чавунні кільця працюють у стальних циліндрах.

Ще однім з самих небажаних дефектів, які приводять до важких наслідків, є потеря рухомості кілець у канавках поршня внаслідок їх заклинювання. Однією з головних причин заклинювання кілець являється зміна властивостей масла, яке під впливом багатьох факторів розкладається, утворюючі відкладення на поверхнях циліндрів, поршнів, кілець і поршневих канавок. Відкладення спочатку в’язкі й клейкі стають потім тістоподібними, а потім починають тверднути й перешкоджати вільному переміщенню кілець, рухомість яких зменшується, а потім припиняється зовсім.

Заклинювання кілець починається в якомусь одному місці періметра й поступово захоплює більшу його частину. Оскільки зміна властивостей масла під час експлуатації неминуча, то навіть при нормальній роботі після тривалої експлуатації може відбутися заклинювання кілець, що й має місце на практиці.