Защо разликата в зазора е по-важна за кованите бутала

Задавали ли сте си въпроса защо двигателят с ковани бутала на вашия приятел звучи като дизел при стартиране на студено? Или още по-лошо, защо някои високопроизводителни двигатели заклинват катастрофално след само няколко интензивни натоварвания? Отговорът често се свежда до едно критично измерване, което разделя успешните проекти от скъпоструващите провали: зазорът на буталните пръстени.

Когато строите високопроизводителен двигател, независимо дали е атмосферен с увеличен ход или турбочерен 351w със сериозно надлъжно налягане, разбирането на връзката между кованите бутала и зазора на края на пръстена става абсолютно задължително. За разлика от своите леени колеги, кованите бутала подчиняват различни термични правила – и игнорирането на тези правила може да унищожи двигателя ви за секунди.

Защо кованите бутала изискват различни зазори на пръстените

Ето какво прави кованите бутала принципно различни: те се изработват от алуминиеви блокове, които се нагряват и пресуют под екстремно налягане, като по този начин се подравнява зърнестата структура на метала по начин, който елиминира вътрешни празноти. Този процес създава по-плътен и по-силен бутален елемент, способен да издържи над 450 конски сили, прилагане на азотен оксид и принудително пълнене, при които литите бутала просто биха се разпаднали.

Но тази плътност идва с компромис. Според Speedway Motors , алуминиевият сплав 2618, често използван при ковани бутала, има значително по-висок коефициент на топлинно разширение в сравнение със сплавта 4032, намирана при лити бутала. На практика това означава, че вашите ковани бутала се разширяват повече, когато се нагреят.

Кованите бутала изискват по-голям ход между буталото и стената, защото алуминият 2618 се разширява значително повече в сравнение с литите алтернативи. Това разширение директно влияе на начина, по който трябва да подходите към изчисленията за зазора на пръстените — допуснете ли грешка, последва катастрофален отказ.

Това не е просто теория. Когато бутални пръстени с правилно настроен разтвор се монтират на ковано бутало, това означава, че се отчита максималното топлинно разширение при най-тежките условия, при които двигателът някога ще работи. Ако разстоянието е прекалено малко, краищата на пръстена се допират един до друг при нагряване на двигателя. Ако е прекалено голямо — губи се компресия и мощност.

Факторът за топлинно разширение при високопроизводителни двигатели

Представете си какво се случва в цилиндрите ви при пълно отворена дроселна клапа. Температурите при горенето рязко нарастват, налягането в цилиндъра скока, а всеки компонент започва да се разширява с различна скорост. Желязната масивна кутия, алуминиевите бутала и стоманените или ковкожелезни пръстени всички се увеличават — но не по равно.

Като Обяснява техническият екип на Wiseco , горният компресионен пръстен получава най-много топлина, защото задържа компресията и предава топлината от буталото към стената на цилиндъра. Когато връзката между разтвора на пръстена и буталото не е правилно изчислена, възниква следната разрушителна верига от събития:

• Краищата на пръстените се допират един до друг, докато топлинното разширение затваря зазора
• Външната сила срещу стената на цилиндъра рязко нараства
• Допълнителното триене генерира още повече топлина
• Буталото се размеква, докато лагерите за пръстени се раздалечават
• В крайни случаи короната на буталото буквално се откъсва

Затова спецификациите за зазора на краищата на буталните пръстени трябва да отчитат конкретното приложение. Турбозареден двигател 351w, произвеждащ 1100 конски сили, предава значително повече топлина на тези пръстени в сравнение с атмосферен уличен двигател с 400 конски сили — дори при еднакъв диаметър на цилиндъра. Налягането в цилиндъра при принудително пълнене действа като допълнителен обем, вкаран в същото пространство, като генерира топлина, изискваща по-големи зазори.

За тези, които проучват първата си група ковано-бутални пръстени, разбирането на тази топлинна връзка е основополагащо. Преди да вземете файл за пръстени или да консултирате таблица за зазоряване, трябва да осъзнаете, че буталните пръстени със зазор не са просто „разхлабени“ — те са точно изчислени да поемат максимално разширение, без краищата им някога да се докосват. Това е разликата между двигател, който надеждно произвежда мощност, и такъв, който след първото сериозно натоварване се превръща в скъп предмет за теглене на хартия.

Разкрити са основните термини за зазор на пръстени

Сега, когато разбирате защо кованите бутала изискват специфични изчисления за зазора на пръстените, нека разгледаме терминологията, с която ще се сблъскате при четене на технически спецификации, консултиране на таблици или работа с машинно отделение. Тези термини често се срещат разпръснати в техническата документация без ясни обяснения — затова тук е целият ви справочник за всяко важно измерване.

Когато разглеждате диаграма на бутални пръстени или изучавате диаграма на бутални пръстени в техническо ръководство, ще забележите няколко критични размера. Всеки от тях има специфична цел в сложното взаимодействие между запечатването на налягането при горенето, предаването на топлина и контрола на маслото. Овладеете тези термини и ще говорите един език с професионалните сглобявачи на двигатели.

Разбиране на радиалната стена и аксиалната ширина

Тези два размера определят физическите размери на пръстените ви и директно повлияват тяхното представяне под налягане. Мислете за тях като за „отпечатъка“ на пръстена върху цилиндровата стена и в буталната канавка.

• Дебелина на радиалната стена: Ширината на пръстена, измерена от вътрешния диаметър до външната повърхност, която допира цилиндровата стена. Според Техническия речник на Wiseco , SAE е установила стандарт „D-Wall“, при който радиалната дебелина е равна на диаметъра на цилиндъра, разделен на 22. За цилиндър с диаметър 3,386 инча това се изчислява на приблизително 0,154 инча.
• Аксиална ширина (височина): Дебелината на пръстена във вертикална посока — с други думи колко висок е пръстенът в паза. Съвременните спортни пръстени са значително по-тънки в сравнение със стария стандарт от 5/64 инча, като днес се използват конструкции с дебелина 1,0 мм или 1,5 мм, които намаляват масата и подобряват прилепването.

Защо има значение по-малката дебелина? По-тънката радиална стена позволява на пръстена да се адаптира по-добре към неравностите на цилиндровата стена, намалявайки прехвърлянето на газове и подобрявайки ефективността. Като Съобщава Hemmings , модернизацията от пръстени с размер 5/64 инча до комплект с дебелина 1,5 мм може да намали радиалното напрежение с повече от 50 процента, като едновременно с това всъщност подобрява плътността на уплътнението.

Разяснение за страничния и задния зазор

Тези зазори определят как пръстенът се движи в паза му — и двата влияят на уплътняването, отвеждането на топлина и издръжливостта. Приемането им за еднакви води до неправилен подбор и монтаж на пръстените.

• Страничен зазор: Разликата между аксиалната височина на пръстена и ширината на канала за пръстен в буталото. Това вертикално пространство позволява на пръстена да се движи леко нагоре и надолу, осигурявайки правилно уплътнение към лицето на канала и цилиндровата стена. Твърде малък страничен зазор причинява заклинване; твърде голям позволява прекомерна изпускане на газове.
• Заден зазор: Разстоянието между вътрешния диаметър на пръстена и задната част на канала за пръстен, когато пръстенът е поставен плътно върху буталните поли. Това пространство гарантира, че пръстенът няма да достига дъното на жлеба и може да прилага правилно натиск навън.
• Край на зазора: Зазорът между краищата на пръстена, когато е свит до диаметъра на цилиндъра. Това е ключовото измерване за термичното разширение, което разгледахме в предишния раздел – и основният фокус на всяко ръководство за настройка на процеса на пръстена при кованите бутала.

Пълнините на буталните пръстени — равните повърхности между пазовете — трябва да са в отлично състояние, за да се осигури правилният страничен зазор на буталните пръстени. Повредени или износени пълнини позволяват на пръстените да се накланят в паза, което нарушава уплътнението и ускорява износа.

Когато разглеждате диаграма с изображение на бутало или изучавате диаграма за ориентация на бутални пръстени, ще срещнете и термини, описващи геометрията на пръстена, която влияе на уплътняването:

• Положителен усукване: Асиметрично напречно сечение на пръстен, предизвикващо усукване нагоре към короната на буталото, използвано при горните компресионни пръстени за подобряване на уплътняването.
• Отрицателно усукване: Усукване надолу към полицата на буталото, което подобрява свойствата на втория пръстен за отстраняване на масло.
• Неутрален (равен): Без торсионен наклон — пръстенът няма преднамерено усукване.
• Газово нитриране: Процес на овъглеродяване, при който атоми на азот проникват в периметъра на пръстена, създавайки изключително твърд външен слой за устойчивост към износване и захапване.

Вид измерване	Основна функция	Какво се случва при грешка
Радиална дебелина на стената	Контакт между стената на цилиндъра и пръстена, способност за прилягане	Лошо запечатване, увеличено триене, ускорено износване
Осова ширина	Намаляване на масата на пръстена, прилагане в паза	Заклинване в паза, вибрации при високи обороти
Странен зазор	Позволява движение на пръстена за запечатване	Заклещване (твърде стегнато) или продухване (твърде широко)
Заден просвет	Предотвратява улягане на пръстена, осигурява налягане	Пръстенът се уляга напълно, губи натисковата си еластична сила навън
Крайна междина	Компенсация за топлинно разширение	Удар и заклещване (тесно) или загуба на компресия (широко)

Разбирането как тези измервания взаимодействат ви дава основата да интерпретирате спецификации, отстранявате неизправности и да комуникирате ефективно с машинни работилници. Но има още една критична зависимост, която много производители изцяло пренебрегват: спецификациите за междината на втория компресионен пръстен спрямо горния пръстен – и ако това бъде сбъркано, възниква съвсем различен набор от проблеми.

Спецификации за междината на втория пръстен и динамика на налягането

Ето нещо, което повечето сглобявачи на двигатели откриват по трудния начин: ако зададете зазора на втория пръстен идентична с тази на горния пръстен, това е причина за проблеми. Докато конкурентите и основните уроци се фокусират почти изключително върху спецификациите за горния пръстен, взаимовръзката между компресионните пръстени на буталото създава динамика на налягане, която директно влияе върху плътността, мощността и живота на двигателя.

Помислете какво се случва между тези два пръстена по време на горенето. Газовете, които се процеждат покрай горния пръстен, не изчезват просто така — те се улавят в междинната зона между пръстените, създавайки налягане, което действа нагоре върху долната част на горния компресионен пръстен. Когато това налягане стане твърде високо, то вдига пръстена от леглото му на буталото и изведнъж прецизно изчислената ви зазора на края на пръстена става безсмислена, защото газовете от горенето навлизат покрай пръстен, който вече не е плътно поставен.

Връзката между горния и втория пръстен

Вашият горен компресионен пръстен е изложен на най-екстремните условия в двигателя. Той трябва да задържи налягане в цилиндъра над 1000 PSI и едновременно с това да предава топлина от дъното на буталото към стената на цилиндъра. Но ето какво често пропускат много монтажници: задачата на втория пръстен не е само резервно запечатване – той активно управлява налягането, което позволява на горния пръстен да работи ефективно.

Когато правилно настроите зазора на втория пръстен по-голям от този на горния, вие създавате преднамерена пътечка за отдушник. Всички изгорели газове, които преминат покрай горния пръстен, могат да излязат през по-големия зазор на втория пръстен в картера, вместо да се натрупват и да създават налягане нагоре. Тази разлика в налягането осигурява стабилно прилягане на горния пръстен към долната повърхност на буталото през целия цикъл на горене.

Тестването е доказало, че по-голямата междина на втория пръстен увеличава стабилността на горния пръстен, което позволява по-добро уплътнение. Тази по-голяма „изходна“ пътека предотвратява натрупването на налягане между пръстените и вдигането на горния пръстен от буталото, което позволява на горивната смес да премине. — Техническа документация на MAHLE Motorsports

Според Официалните спецификации на MAHLE за междини на пръстените , препоръките за междината на втория пръстен продължават да се развиват, тъй като тестовете разкриват значението на тази стратегия за управление на налягането. Сегашните препоръки посочват втория пръстен да има по-голяма междина в сравнение с горния пръстен за повечето приложения — значително отклонение от по-старите подходи с „еднаква междина“.

Защо междината на втория пръстен надвишава тази на горния пръстен

Все още скептични? Помислете какво се случва при високи обороти, когато започне така нареченият „флатър“ на пръстените. Когато оборотите на двигателя нарастват, пръстените изпитват огромни инерционни сили, които ги повдигат от палубите. Добавете налягането между пръстените, което действа нагоре, и получавате идеални условия за нарушаване на уплътнението — точно когато двигателят има най-голяма нужда от максимално уплътнение.

Много производители на двигатели съобщават за измерими подобрения след прехода към по-големи междинни зазори на втория пръстен:

• По-ниски показатели за продухване при тестовете за течове
• Печалба в к.с. при по-високите диапазони на оборотите, където стабилността на пръстените е от решаващо значение
• Намалено консумиране на масло поради по-добра контролна способност на пръстените
• По-дълъг живот на пръстените благодарение на намаления термичен стрес

Това не е просто познание от света на надпреварите — то вече е стандартна практика в инженерната дейност на производителите на оригинални компоненти. Почти всеки нов серийно произведен автомобил използва този метод за намаляване на налягането между пръстените, за да се ограничи продухването, да се понижат емисиите и да се увеличи мощността на двигателя. Автомобилната индустрия прие този подход преди години, защото физическите принципи просто работят по-ефективно.

За практическа справка, спецификациите на MAHLE показват ясни модели. При атмосферни високопроизводителни улични приложения, коефициентът за първия пръстен е диаметър x 0,0045", докато вторият пръстен използва диаметър x 0,0050". За турбозаредени или компресорни приложения и двата пръстена използват минимум диаметър x 0,0060", но много монтьори оставят втория пръстен леко по-голям за допълнителен запас.

Разбирането на това налягане променя начина, по който подхождате към изчисленията на зазоренията на пръстените. Вие не просто задавате две независими измервания – вие проектирате система за управление на налягането, при която всяко зазорение на пръстен работи в синхрон с другото. С тази основа вече сте готови да се потопите в конкретни таблици със зазорения, групирани по тип приложение и размер на цилиндъра.

Таблици за зазорения на пръстени по приложение и размер на цилиндъра

Готови ли сте да спрете да гадаете и да започнете да изчислявате? Това е подробната таблица за зазоряване на бутални пръстени, която търсите — единна справочна система, която комбинира диаметъра на цилиндъра И типа приложение в конкретни спецификации. Независимо дали сглобявате атмосферно всмукван двигател LS с увеличен ход или малък блок с турбонадуване, подаващ сериозно налягане, тези формули с множители ще ви дадат точната отправна точка, която изисква двигателят ви.

Методът диаметър на цилиндър x множител, документиран от MAHLE Motorsports , премахва гадаенето, което преследва толкова много сглобявания. Вместо да търсите разпръснати форумни публикации или да разчитате на остарели емпирични правила, вие ще изчислите точното минимално зазоряване въз основа на вашия конкретен диаметър на цилиндъра и степента на натоварване.

Множители за зазоряване според тип приложение

Представете си тези множители като калкулатор за зазоряване на пръстени във формулна форма. Просто умножете точния си диаметър на цилиндъра по подходящия коефициент и получавате минималната си спецификация за зазоряване. Ето как работи математиката за често срещан диаметър от 4,000 инча:

• Високопроизводителен уличен NA: 4,000" × 0,0045" = 0,018" минимум за горен пръстен
• Кръгова писта/Драг NA: 4,000" × 0,0050" = 0,020" минимум за горен пръстен
• С турбо/наддух: 4,000" × 0,0060" = 0,024" минимум за горен пръстен
• С нитроус над 200 к.с.: 4,000" × 0,0070" = 0,028" минимум за горен пръстен

Забелязвате ли как множителят нараства с увеличаване на натоварването? Това не е произволно — то директно съответства на допълнителното топлинно натоварване, което пръстените трябва да издържат. Повече мощност означава повече топлина, а повече топлина изисква повече място за разширение.

Вид на заявлението	Множител за горен пръстен	Втори пръстен умножител	Минимум на маслен пръстен
Висока производителност улица - NA	Диаметър × 0,0045"	Диаметър × 0,0050"	0.015"
Кръгова писта, драгуан състезание - NA	Диаметър × 0,0050"	Диаметър × 0,0060"	0.015"
Азот до 200 к.с. (25 к.с./цил.)	Диаметър × 0,0060"	Диаметър × 0,0060"	0.015"
Състезателен азот 200 к.с.+ (25 к.с./цил.)	Диаметър × 0,0070"	Диаметър × 0,0070"	0.015"
Турбо/суперчарджър уличен	Диаметър × 0,0060"	Диаметър × 0,0060"	0.015"
Турбо/суперчарджър състезателен	Диаметър × 0,0070"	Диаметър × 0,0070"	0.015"
Дизел - с турбонадуване	Диаметър × 0,0060"	Диаметър × 0,0055"	0.015"

Когато консултирате таблица за зазор между пръстените Total Seal или таблица за зазор на пръстени за бутало Wiseco, ще откриете подобни препоръки — физиката не се променя между производителите. Тези стойности представляват минимални прагове, потвърдени от индустрията, които са доказани при хиляди успешни построявания.

Корекции на зазора на пръстените при принудително впръскване и азотен оксид

Ето къде нещата стават интересни при приложения с принудително впръскване и азотен оксид. Като Обяснява Лейк Спийд младши от Total Seal , зазорът на пръстена при принудително впръскване и зазорът при употреба на азотен оксид следват един и същи основен принцип: повече мощност означава повече топлина, което изисква по-голям зазор.

Какво се случва, когато зазорът свърши? Това е известно като "сблъскване" на пръстен, което предизвиква катастрофална верига от събития. Когато пръстенът вече не може да се разширява, той се изтласква навън с голямо налягане към цилиндровата стена. В най-добрия случай – драскотини и захапвания. В най-лошия случай – счупено бутало и унищожен двигател.

Диаметър на цилиндъра	NA улица Връх/2-ро	Усилване улица Връх/2-ро	Усилване състезание Връх/2-ро	Азотно състезание Връх/2-ро
3.500"	0.016" / 0.018"	0.021" / 0.021"	0.025" / 0.025"	0.025" / 0.025"
3.750"	0.017" / 0.019"	0.023" / 0.023"	0.026" / 0.026"	0.026" / 0.026"
4.000"	0,018" / 0,020"	0,024" / 0,024"	0,028" / 0,028"	0,028" / 0,028"
4.125"	0,019" / 0,021"	0.025" / 0.025"	0,029" / 0,029"	0,029" / 0,029"
4.250"	0,019" / 0,021"	0.026" / 0.026"	0,030" / 0,030"	0,030" / 0,030"

Какво да правим при диаметри на цилиндъра, които попадат между стойностите в таблицата? Просто приложете формулата с множителя към точния ви диаметър. За LS двигател с цилиндър с диаметър 4,065 инча и 15 psi надлъжно:

• Горен пръстен: 4,065" × 0,0060" = 0,0244" (закръглете до 0,024")
• Втори пръстен: 4,065" × 0,0060" = 0,0244" (закръглете до 0,024")

Специфични изисквания за зазора на пръстените при LS

С оглед на популярността на LS съединения и конструкции, таблицата за зазора на пръстените на буталото заслужава специално внимание. Често срещаните диаметри на цилиндрите при LS варират от 3,898" (LS1/LS6) до 4,125" (LSX блокове) и всеки изисква прецизни изчисления на зазора, базирани на конкретното приложение.

За тези, които изчисляват зазора на пръстена при приложения с принудително асистиране, ето бърза справка:

LS Двигател	Диаметър на цилиндъра	Атмосферен Горен/Втори	С принудително пълнене Горен/Втори
LS1/LS6	3.898"	0,018" / 0,019"	0.023" / 0.023"
LS2	4.000"	0,018" / 0,020"	0,024" / 0,024"
LS3/L99	4.065"	0,018" / 0,020"	0,024" / 0,024"
LS7	4.125"	0,019" / 0,021"	0.025" / 0.025"
LSX Race Block	4.185"	0,019" / 0,021"	0.025" / 0.025"

Запомнете, че тези спецификации представляват минимуми. Документацията на MAHLE ясно посочва, че някои комплекти ще идват с по-големи зазори от посочените минимални още от фабрика — и това е преднамерено. Леко по-голям зазор жертва минимална компресионна ефективност, като осигурява допълнителен топлинен запас. Когато има съмнение, по-добре е да изберете по-голямата стойност в допустимия диапазон, вместо да се стремите към абсолютния минимум.

С тези таблици и формули вече разполагате с необходимата основа от данни за всеки проект. Но спецификациите за зазора на пръстените зависят и от друга критична променлива, която често се пренебрегва: самият материал на пръстена. Различните материали се разширяват с различни скорости, което означава, че може да се наложи корекция на изчисленията ви в зависимост дали използвате пръстени от ковко желязо, стомана или специализирани покрити пръстени.

Типове материали на пръстени и корекции на зазора

Изчислихте зазорите на пръстените си въз основа на диаметъра на цилиндъра и типа приложение – но взехте ли предвид от какъв материал всъщност са направени пръстените? Ето реалността, която повечето строители пропускат: материала на пръстена пряко влияе на скоростта на топлинното разширение, което означава, че може да се наложи прецизно настройване на изчисленията за зазора в зависимост от това дали използвате ковки от сив чугун, стомана или специализирани покрити автомобилни пръстени.

При избора на пръстени за двигател на автомобил за построяване с кован бутал, изборът на материал влияе на много повече от издръжливостта. Всеки материал се разширява с различна скорост при топлина, реагира по различен начин при контакт с цилиндровата стена и изисква специфични корекции на зазора, за да осигури оптимална работа. Разбирането на тези разлики превръща избора на пръстени от предположение в инженерна задача.

Сравнение между ковки от сив чугун и стоманени пръстени

Двата най-често срещани материала за пръстени във високопроизводителни приложения не биха могли да бъдат по-различни по отношение на топлинното им поведение. Според индустриални изследвания за материали на бутални пръстени , ковкото желязо и стоманата всеки поотделно предлагат различни предимства — и изискват различни съображения относно зазоряването.

Пръстени от ковко желязо: Отличаващи се с висока якост и отлична устойчивост на износване, пръстените от ковко желязо са били основната сила в приложенията за мощностни пръстени от десетилетия. Вродената им гъвкавост им позволява да се адаптират към малки деформации на цилиндровата стена, осигурявайки надеждно запечатване при нормални работни условия. Ковкото желязо притежава и добра топлопроводимост, което помага за отвеждане на топлината от буталото към цилиндровия блок.

Какво прави ковкото желязо особено привлекателно? Както обяснява JE Pistons, ковкото желязо има около два пъти по-голяма якост на опън спрямо сивото желязо и се огъва, вместо да се чупи, когато е подложено на високи натоварвания. Тази гъвкавост го прави страхотен избор за горен пръстен, когато се нуждаете от издръжливост, без да жертваме способността за запечатване.

Стоманени пръстени: Когато конструкцията ви изисква максимална якост при екстремни условия, стоманените пръстени осигуряват. Те предлагат превъзходна якост на опън и устойчивост на топлина, запазвайки структурната цялост дори при високи обороти на двигателя и повишени температури. От решаващо значение е, че стоманата има по-нисък коефициент на топлинно разширение в сравнение с чугуна – което означава, че се разширява по-малко при нагряване.

Този намален темп на разширение е причината стоманените пръстени често да изискват леко по-малки зазори в сравнение с алтернативите от ковък чугун. Тъй като стоманата се разширява по-малко, можете да работите с по-малки допуски, без да рискувате допиране на пръстена. Въпреки това, това предимство идва с по-високи производствени разходи, поради което стоманените пръстени обикновено се използват при сериозни състезания и екстремни приложения с принудително пълнене.

• Предимства на ковкия чугун: Икономически ефективни, отлична устойчивост на износване, добра способност за конформност, по-толерантни към неравности по стените на цилиндъра
• Ограничения на ковкия чугун: По-ниската якост на опън ограничава използването им в екстремно високотемпературни и високоналягането среди
• Предимства на стоманата: Надвисоко натягане, по-ниско топлинно разширение, запазва структурата при екстремни температури
• Ограничения на стоманата: По-висока цена, по-малко толерантна към вариации в стените на цилиндъра, изисква прецизна инсталация

Как моли-покритите пръстени влияят на изчисленията за зазора

Освен основния материал, повърхностните обработки добавят още един слой сложност към изчисленията за зазора. Пръстените с моли-покритие (плазмен молибден) са станали стандарт за високопроизводителни приложения — и то по добра причина.

Плазменото моли покритие създава изключително твърда, пореста и устойчива на износване повърхност, която задържа масло, подобрява смазването и намалява вътрешното триене. Според Техническото осветяване на Hot Rod , пакетът пръстени Premium Race на JE Pistons използва технология за внедряване на плазмено моли, която осигурява по-бързо навлизане и по-добра запечатване на цилиндъра в сравнение с необработените алтернативи.

Ето какво означава това за изчисленията на зазорите: пръстените с молибденово покритие обикновено не изискват корекции на зазора, освен ако не са посочени спецификации за основния материал. Порестата структура на покритието всъщност подпомага уплътняването по време на приработката, което е причината много монтажници да считат ковкия чугун с молибденово лице за оптимално решение за бутални пръстени в автомобилни двигатели — осигурявайки баланс между производителност, издръжливост и цена.

Пръстени с хромово покритие: Веднъж популярни, хромираните пръстени днес почти не се използват в приложения с повишена производителност. Проблемът? Те са изключително твърди и трудни за приработване, освен това не понасят добре детонацията. Повечето опитни монтажници вече избягват напълно хромираните пръстени при високопроизводителни приложения.

Материал на пръстена	Коефициент на топлинно разширение	Корекция на зазора спрямо стандартния	Идеални приложения
Сив чугун	Средно-висок	Базов (без корекция)	Економичен ремонт, умерена употреба по пътищата
Дюралиево железо	Умерена	Базов (без корекция)	Улична производителност, леко принудително каране, издръжливост
Ковки чугун + молибденово лице	Умерена	Базов (без корекция)	Високопроизводителни улични приложения, драг, кръгова писта
Въглеродна стомана	Ниско-средно	Може да се намали с 0,001–0,002"	Висок наддух, азот, екстремна топлина
Азотирана стомана	Ниско	Може да намали 0,002–0,003"	Професионално състезание, приложения с максимална мощност
Хромирана повърхност (не се препоръчва)	Умерена	Н/Д	Избягвайте при високоефективни конструкции

Съвместяване на материала на пръстена с целите за изграждане

Така че кой материал подхожда за вашия двигател? Отговорът зависи от начина на употреба:

Улична производителност и уикенд шофьори: Късно желязо с плазмен молибденов слой осигурява идеален баланс. Ще получите отлична издръжливост, разумна цена и благоприятни характеристики, които понасят термичните цикли на ежедневно каране. Прилагат се стандартни спецификации за междината – не се изискват корекции.

Драг състезания и високомошни атмосферни двигатели: Използвайте висококачествен върхов пръстен от ковко желязо с комбинация от втори пръстен от стомана. Този подход поставя най-силния материал там, където това има най-голямо значение, като едновременно контролира разходите. Някои конструкции на разширителни пръстени работят по-добре с определени материали, затова проверете съвместимостта с производителя на пръстените.

Принудително асистиране и закисен газ: Предпочитани стават върхови пръстени от нитридирана стомана. По-ниското им топлинно разширение позволява малко по-тясни зазори без риск от допиране, а по-високата якост на опън издържа увеличеното налягане в цилиндъра. При екстремни приложения с над 30 psi буст, някои монтьори изследват беззазорни пръстени, които използват множество захващащи се части, за да елиминират напълно изтичането през краищата – въпреки че те имат свои собствени предизвикателства при монтажа и по-висока цена.

Издръжливост и пътни състезания: Последователността при продължителни топлинни цикли има значение. Ковкото желязо с молибденово покритие осигурява необходимата издръжливост за часове непрекъсната работа при високи обороти, без чувствителността към зазоряване, присъща на стоманените пръстени с по-малки допуски.

Едно важно предупреждение: никога не смесвайте произволно материали за пръстени. Комплектите пръстени се проектират като системи, като материалите за горния, втория и масления пръстен се подбират да работят заедно. Замяната на отделни пръстени от различни производители или групи материали може да доведе до проблеми със зазоряването и съвместимостта, които компрометират уплътняването.

След като сте избрали материала на пръстена и коригирали изчисленията за зазора съответно, сте готови да преминете от теория към практика. Следващата стъпка включва физическото нарязване на пръстените според изчислените спецификации — процес, който изисква правилна техника и подходящи инструменти, за да се постигнат прецизни зазори, без повреда на повърхностите на пръстените.

Правилно нарязване и измерване на зазорите на пръстените

Изчислихте целевите си спецификации — сега е време да ги превърнете в реалност. Правенето на бутални пръстени е един от малкото етапи при сглобяването, при които имате пълен контрол върху крайния резултат. Както Обяснява Джей Мийгър от Real Street Performance , "Останалата част от работата, която се извършва в машинното отделение, изисква да имате доверие, че са следвали правилно своите процедури. Но ако Вие правите пръстените, напълно зависи от вас дали ще ги направите правилно."

Тази отговорност изисква правилна техника, подходящи инструменти и търпение. Прибързването или използването на неподходящи методи ще компрометират точно тази прецизност, която сте изчислили. Нека разгледаме подробно как се регулира зазорът на буталните пръстени като професионален сглобител на двигатели.

Избор на подходящ инструмент за рязане на пръстени

Изборът на инструмент за настройка на бутални пръстени директно влияе върху точността и ефективността. Макар че принципно е възможно рязането да се извърши ръчно, специализираните инструменти за настройка осигуряват контрола и последователността, необходими за прецизна работа.

• Ръчни инструменти за филиране на пръстени: Тези инструменти с тип затегнате фиксира пръстена сигурно, докато ръчно въртите шлифовъчно колело по края на пръстена. Те са достъпни, преносими и работят добре за повременни монтажници. Очаквайте да похарчите между 30 и 75 долара за качествен ръчен модел.
• Електрически триони за пръстени: Задвижвани от мотор, тези инструменти отстраняват материала по-бързо и по-еднородно. Професионалните моторни строители обикновено предпочитат електрическите модели поради тяхната скорост и прецизност. Качествените модели варират от 150 до 400 долара.
• Метод с равен трион: В случай на нужда може да се използва фин равен трион, но изисква изключителна грижа за поддържане на перпендикулярността. Този метод е бавен и склонен да създава неравни зазори. Използвайте го само когато подходящите инструменти не са налични.
• Плочкови щупове: Незаменими за измерване на точността на зазора. Инвестирайте в качествен комплект с плочки с деления от 0,001 инча, от 0,010" до 0,035". Износени или повредени щупове компрометират измерванията ви.
• Инструмент за квадратно оформяне на пръстени: Осигурява кръгът да стои изравнен в цилиндъра по време на измерването. Като алтернатива, използвайте един от буталата от Вашия комплект, за да изтласките кръга под прав ъгъл — техника, която предпочитат много професионални сглобявачи.

Когато закупувате бутални пръстени по размер за Вашия двигател, проверете дали идват с предварително направени отвори или изискват довършване чрез шлифоване. Много висококачествени комплекти пръстени пристигат с отвори, които са малко по-малки от минималните спецификации, нарочно оставяйки място за Вас да настроите точните размери според Вашия конкретен цилиндър.

Поетапна техника за шлифоване за прецизни отвори

Преди да започнете да шлифовате пръстените, имайте предвид един ключов момент: винаги можете да премахнете допълнителен материал, но никога не можете да го върнете обратно. Подходете към шлифоването на пръстените с мисълта, че бавно и сигурно печели всеки път.

1. Идентифицирайте и отделете своите пръстени: Преди шлифоване ясно маркирайте кои пръстени са горни компресионни, а кои втори компресионни. Според Real Street Performance , горният пръстен е значително по-твърд материал от втория пръстен. Създаването на ритъм при по-меки втори пръстени и след това преминаването към по-твърди горни пръстени — или обратното — води до премахване на твърде много или твърде малко материал.
2. Смачете цилиндровата облицовка: Нанесете лек слой сглобяемо масло или двигателно масло върху облицовката, където ще извършвате измерване. Това позволява пръстенът да се плъзга гладко и предотвратява драскане на стената на цилиндъра при многократни вмъквания.
3. Поставете пръстена внимателно: Никога не усуквайте или насилювайте пръстена в облицовката. „Ако го дърпате грубо, може да го огнете, счупите или деформирате, и той няма да бъде годен за употреба“, предупреждава Мийгър. Поставете внимателно пръстена отгоре, като му позволите да се позиционира в облицовката под действието на собственото си напрежение.
4. Подравнете пръстена в облицовката: Използвайте инструмент за подравняване на пръстени или бутало, за да бутнете пръстена до дълбочината на измерване — обикновено около един инч под равнището на повърхността, където диаметърът на облицовката е истинският. Пръстенът трябва да стои напълно перпендикулярно на стените на цилиндъра за точното измерване.
5. Вземете първоначалните си измервания: Вмъкнете подходящото острие за измерване на чувствителността в пръстеновото пространство. Правилното острие трябва да се плъзга с леко съпротивление, не е разхлабено, не е принудено. Запишете това измерване като начална точка.
6. Изчислете необходимото премахване на материала: Отнеми текущата си разлика от целта. Това ви казва точно колко материал да премахнете. Например: целевият разстояние 0,024 "минус текущия разстояние 0,018" е равно на 0,006 "да се премахне.
7. Файл само в една посока: Поставете пръстена в инструмента за настройване на отвора, като единият му край е срещу повърхнината за шлифоване. Шлифовайте само от едната страна — никога не преминавайте от едната на другата. Прекарването от страна на страна води до неравномерни отвори и увеличава риска от надлъжно напукване на покритието на пръстена.
8. Поддържайте перпендикулярност: Дръжте края на пръстена абсолютно под прав ъгъл спрямо шлифовъчното колело. „Когато поставите пръстена в инструмента за шлифоване, трябва да сте сигурни, че държите края му под прав ъгъл спрямо рязането, за да не се получи конусовидност в края на пръстена“, подчертава Миър.
9. Използвайте леко налягане: Не прилагайте твърде силен натиск при рязането. „Всъщност искате просто да плъзгате резача по пръстена“, съветва Мийър. Силният натиск причинява отломки, особено при покрити пръстени. Няколко леки хода винаги са по-добри от един агресивен рязане.
10. Проверявайте често: След всеки няколко хода върнете пръстена в цилиндъра и измерете отново. Когато се доближите до целта си, проверявайте след всеки отделен ход. Целта е да достигнете точно до спецификацията си, без да я надминете.
11. Премахване на заострените ръбове от края на пръстена: След като сте постигнали желания зазор, използвайте малък часовников файл или фин камък, за да обработите внимателно краищата. Премахвате всякакви заострени ръбове, образували се по време на фасонирането — не премахвате допълнителен материал от самия зазор.
12. Крайно потвърждаване: Поставете окончателно оформения пръстен в цилиндъра за последен път, подравнете го правилно и потвърдете крайното си измерване. Запишете този зазор за документацията на вашия двигател.

Избягване на обикновени грешки при шлифуване

Дори и опитните монтажници понякога допускат грешки по време на фасониране на пръстени. Ето кои са основните капани, които трябва да избягвате:

• Фасониране на двата края: Винаги обработвайте само от единия край. Промяна на страните създава неравномерни зазорения и почти невъзможно е да се запазят квадратни краища.
• Пропускане на измервания: Ентусиазмът води до премахване на твърде много материал. Проверявайте зазорението след всеки няколко паса — допълнителните 30 секунди на измерване предотвратяват скъпи грешки.
• Игнориране на ориентацията на пръстена: Обработвайте в посоката, в която пръстенът е поддържан. Дърпането на длетото далеч от неподдържан край кара пръстена да трепти, увеличавайки риска от образуване на чипове.
• Бързане при вторите пръстени: След обработка на по-твърдите горни пръстени, вашият ритъм има тенденция да продължи. Вторите пръстени са по-меки — забавете, или ще надминете целта, преди да осъзнаете това.
• Забравяне на отстраняването на заострените ръбове: Металните заострени ръбове, останали по краищата на пръстените, могат да драскат цилиндровите стени по време на монтаж и приработване. Винаги завършвайте с лек пас за отстраняване на заострените ръбове.
• Измерване на грешно място: Цилиндровите отвори често имат лек конус или отклонение от кръглост. Измервайте на същото място всеки път — обикновено на един инч под равнището на капака, където пръстенът всъщност ще работи.

Един въпрос, който често се появява: трябва ли да използвате торкови плочи при настройване на крайните зазори? Според разширените тестове на Миър: „Това обикновено прави разлика от около 0,001 инча в зазора на пръстена.“ За повечето улични и джуджета за състезания тази разлика попада в допустимите граници. При максимални постижения, където важи всеки хиляден, измерването с торкова плоча добавя точност — но не е критично за повечето монтажи.

След като пръстените са точно нагласени според спецификациите, сте готови за последната ключова стъпка: монтирането им с правилна ориентация и разположение на зазорите. Позицията на всеки зазор на пръстен по периферията на буталото директно влияе на ефективността на уплътняването и предпазването от продухване.

Ориентация при монтаж на пръстени и разположение на зазорите

Пръстените ви са перфектно раздалечени, но монтажът все още не е завършен. Където поставите отвора на всеки пръстен около обиколката на буталото определя дали внимателните ви изчисления ще се превърнат в реална пломбираща ефективност. Ако ориентирате погрешно пръстените на буталото, ще създадете директен път за избягване на газовете от горенето покрай дори перфектно раздалечените пръстени.

Като Обяснява Лейк Спийд младши от Total Seal , „въздух, гориво и искра ще предизвикат горене, но няма да се получи никаква мощност без пломбиране от пръстените.“ Правилното хронометриране на пръстените на буталото осигурява тези отвори никога да не се подравняват — запазвайки компресионното запечатване, което превръща изчисленията в реална мощност.

Обяснени модели на хронометриране на отворите на пръстените

Представете си какво се случва, когато и трите отвора на пръстените се подредят вертикално. Изведнъж се появява непрепятстван път за газовете от горенето да преминат директно покрай всички пръстени и да навлязат в картера. Това е най-лошият случай на продухване — отнема мощност, замърсява маслото и ускорява износването на двигателя.

Поставянето на поршенните пръстени в различни позиции предотвратява това, като разполага всяка пролука на различно място около поршена. Според техническия наръчник на Speedway Motors, пръстените всъщност се завъртат по време на работа на двигателя, в зависимост от модела на напречната грапавост на цилиндъра и оборотите на двигателя. Правилното първоначално позициониране на пролуките осигурява, че дори при въртене, те никога няма да се подредят така, че да образуват директен път за продухване.

По-долу е стандартният модел за разположение на пролуките на поршенните пръстени, използван от повечето производители:

Тип пръстен	Позиция на пролуката (спрямо оста на буталния пръст)	Референтна точка
Горен компресионен пръстен	180° (срещу оста)	Страна на втикване на буталото
Втори компресионен пръстен	0° (при оста) или 90°	Страна на изпускателния колектор на буталото
Горен ръб на маслено пръстенче	90° от шипа (страна на натиска)	Страна на натиска на цилиндъра
Разширител на маслено пръстенче	180° от релсите	Между отворите на релсите
Долен ръб на маслено пръстенче	270° от шипа (анти-натискова страна)	Анти-натискова страна на цилиндъра

Каква е тласковата страна? При двигател, който се върти по часовниковата стрелка, гледан отпред, тласковата страна е лявата страна на всеки бутало — посоката, в която буталото натиска по време на работния ход. Антитласковата страна е противоположната.

Позицията на зазора на пръстена върху буталото е от решаващо значение при сглобяването на двигател. Правилното ориентиране на буталните пръстени при монтажа им осигурява правилната работа и плътност на уплътнението.

Правилна ориентация на пръстените за максимално уплътнение

Освен позиционирането на зазора, вертикалната ориентация на всеки пръстен има голямо значение. Повечето компресионни пръстени имат определена „горна“ страна, която трябва да е обърната към короната на буталото — ако бъдат монтирани обърнати, ще възникнат сериозни проблеми с изгарянето на масло.

Според тестовите данни на Hastings Piston Rings, монтирането само на един пръстен обърнат резултира в намаляване с 53% на контрола върху маслото — отпадайки от 8 076 мили на кварта до само 3 802 мили на кварта. Това е един грешно поставен пръстен от шест, който причинява катастрофално увеличение на консумацията на масло.

Ето как да разпознаете правилната посока за монтиране на буталните пръстени:

• Търсете маркировката "TOP" или "PIP": Точка, маркировка "pip" или нанесена дума "TOP" показва коя страна трябва да е обърната към короната на буталото. Както пояснява Enginetech: „Думата 'TOP' не означава, че това е горен пръстен! А по-скоро, че тази страна на пръстена трябва да е насочена към върха на двигателя.“
• Проверете за вътрешни фаски: Пръстените с вътрешни фаски обикновено се монтират с фаската надолу (към картера), освен ако не е посочено друго. Фаската създава торсионно усукване, което подобрява уплътняването.
• Разпознайте външни жлебове: Пръстените с жлебове по външния диаметър и маркировки "pip" се монтират с жлеба надолу и маркировката "pip" нагоре.
• Неутрални пръстени: Пръстените без точкови означения, фаски или канали могат да се монтират по двата начина — въпреки че тези видове все повече рядко се срещат при приложения с висока производителност.

Общото правило от Ръководството за монтаж на Enginetech : фаските трябва да сочат надолу, а точките/означенията за горна страна — нагоре. Винаги проверявайте с конкретните инструкции, включени в комплекта с пръстени, тъй като съществуват изключения.

Ред на монтиране и последователност на поставяне на бутални пръстени

Редът на монтиране на буталните пръстени следва определена последователност, предназначена да предпази всеки компонент по време на сглобяването:

1. Първо разширителят на масления пръстен: Монтирайте разширителя в третия паз. Според Enginetech качествените разширители са проектирани така, че да нямат припокриване — просто ги разтворете с ръка и ги подравнете в паза.
2. Второ долен маслен релс: Поставете единия край в паза и го завийте около буталото. Дръпнете го далеч от короната на буталото, за да избегнете драскотини. Поставете отвора от страната на анти-тласка.
3. Топло провеждаща рейка Трета: Същата спирална техника. Поставете зазора от страната на натиска — 180° спрямо долната рейка.
4. Втори компресионен пръстен Четвърти: Използвайте инструмент за монтиране на пръстени на бутало — никога не завивайте компресионните пръстени по спирала. Разтварянето им чрез спирално движение може да деформира пръстена и да наруши функцията му. Поставете зазора на 90° спрямо рейките на масления пръстен, от изпускателната страна.
5. Горен компресионен пръстен Последен: Същата техника с инструмента за монтиране. Поставете зазора на 180° спрямо втория пръстен, от впускната страна.

Защо този ред? Монтирането отдолу нагоре предпазва вече поставените пръстени от повреди по време на последващи стъпки. И никога не завивайте компресионните пръстени по спирала — както Enginetech предупреждава , "Никога не трябва да завивате компресионните пръстени по спирала, защото те могат да се деформират и след това да не функционират правилно."

Особености при ориентацията на пръстените за LS бутала

С оглед на популярността на LS двигатели, ориентацията на пръстените за лс цилиндри заслужава специално внимание. Основните принципи за синхронизиране остават идентични, но при сглобяването на LS двигатели трябва да се има предвид:

• LS двигателите се въртят по часовниковата стрелка, когато се гледат отпред, което прави лявата страна (страната на водача в повечето случаи) натисковата страна
• Поставете процепа на горния пръстен към местоположението на впускателните канали — обикновено леко наклонен към центъра на V-образната конфигурация
• Процепите на втория пръстен са насочени към изпускателните отвори
• Прилага се стандартен ъгъл от 90° между процепите на компресионните пръстени

Много производители на вторични пазарни бутала за LS включват диаграма за монтаж на пръстени, специфична за техните продукти. Винаги се консултирайте с документацията на производителя, когато е налична, тъй като някои конструкции на бутала имат асиметрични характеристики, които влияят на оптималното позициониране на процепите.

Чести грешки при ориентацията, които трябва да се избягват

Дори и опитните монтажници понякога допускат грешки при монтажа. Обърнете внимание на тези чести проблеми:

• Подравняване на всички процепи Забравянето да се изместят процепите създава директен път за преминаване на газове. Винаги проверявайте окончателното положение на процепите, преди да поставите буталото в цилиндъра.
• Поставяне на пръстените с обърната страна: Наказанието от 53% увеличение на консумацията на масло от тестовете на Hastings доказва колко критично е правилното ориентиране. Проверявайте двойно всеки пръстен.
• Завъртане на компресионните пръстени: Това деформира геометрията на пръстена и компрометира уплътняването. Използвайте подходящи инструменти за монтиране на пръстени.
• Охрани на короните на буталата: Отдръпвайте пръстените от короната по време на монтиране. Охабена корона създава области на повишено напрежение.
• Бъркане на тласкащата страна: Познайте посоката на въртене на двигателя, за да идентифицирате правилно тласкащата и антитласкащата страна.
• Пропускане на окончателната проверка: След монтиране на всички пръстени, завъртете всеки един, за да се уверите, че се движи свободно, и проверете позициите на отворите, преди да продължите към монтирането на буталото.

Като Препоръчва се от Hastings , „Отнема само минута — проверете всички пръстени на буталото за правилна инсталация, преди да монтирате буталата.“ Тази минута проверка предотвратява часове разглобяване и скъпо струваща подмяна на компоненти.

След като компресионните пръстени са правилно ориентирани и позиционирани, остава още един комплект пръстени, който повечето монтажори изцяло пренебрегват: маслените контролните пръстени. Разбирането на спецификациите за отвора на масления пръстен допълва знанията ви за монтиране на пръстените и предотвратява проблемите с консумация на масло, които засягат много иначе добре сглобени двигатели.

Изисквания и монтиране на отвора на маслен пръстен

Ето една досадна реалност: повечето насоки за зазоряване на пръстени спират след като обхванат компресионните пръстени. Въпреки това, трикомпонентният ви комплект маслени пръстени изпълнява еднакво важна роля за производителността на двигателя – контролира консумацията на масло, осигурява смазване на цилиндъра и предотвратява страховития син дим, който сочи лошо запечатан двигател. Разбирането какво прави буталният пръстен в позиция за контрол на маслото превръща вашия двигател от почти завършен в напълно всеобхватен.

За разлика от компресионните пръстени, които основно запечатват горивната компресия, маслените пръстени управляват деликатния баланс между предотвратяване на проникването на масло в камерата за изгаряне и осигуряване на адекватно смазване на стените на цилиндъра. Ако зазоряването на масления пръстен е неправилно, ще изгаряте прекомерно масло или ще оставите стените на цилиндъра без необходимото им смазване.

Спецификации за зазоряване на разширителя и релсата на масления пръстен

Вашата маслена пръстенова група се състои от три отделни компонента, които работят заедно: разширител от неръждаема стомана и две релси с хромово покритие. Всеки изисква специфични зазори по време на монтажа на буталните пръстени.

Според Документация за монтаж на Ross Racing , разширителят на масления пръстен се монтира първо, като краищата му сочат надолу и се допират един до друг — без да се захващат. Този разширител осигурява радиалната навън сила, която избутва релсите към цилиндровата стена, скърбайки маслото обратно в картера.

Релсовите зазори следват специфични изисквания за позициониране, които много монтажини пропускат:

• Горещ релсов зазор: Поставете приблизително 90° обратно на часовниковата стрелка от зазора на разширителя
• Долен релсов зазор: Поставете приблизително 90° по часовниковата стрелка от зазора на разширителя
• Зазор на разширителя: Трябва да остане отделен от двата релсови зазора с поне 90°

Защо позицията на процепите на пръстена за масло е толкова важна за маслените пръстени? Както обяснява Ross Racing, ако и двата релса са монтирани със съвпадащи процепи, триенето между вътрешните повърхности на релсите и опорните подложки на разширителя концентрира напрежението върху малък брой гърбици на разширителя. Това концентрирано напрежение кара най-натоварения гърбик да се счупи, което напълно унищожава системата за контрол на маслото.

Според техническата документация на CP-Carrillo минималните стойности за процепите са ясно определени: маслените пръстени изискват минимум 0,015" процеп, независимо от приложението — дали е атмосферно всмукване за употреба по пътища, турбо заряд за състезания или с азотен оксид. Тази спецификация остава постоянна, защото маслените пръстени работят в по-студена среда в сравнение с компресионните пръстени и изпитват по-малко топлинно разширение по време на работа.

Защо често се пренебрегват процепите на маслените пръстени

Помислете как обикновено се представя съдържанието за изграждане на двигатели: спецификациите на компресионните пръстени получават подробно описание, техниките за шлифоване се разглеждат стъпка по стъпка, а след това маслените пръстени се споменават набързо, преди да се премине нататък. Това създава опасен пробел в знанията за монтажниците, които предполагат, че маслените пръстени са по-малко важни.

Истината? Според техническия бюлетин на Engine Australia вторият компресионен пръстен всъщност осъществява 80% контрол върху маслото и само 20% контрол върху компресията. Когато това се комбинира с Вашия специализиран комплект маслени пръстени, получавате система, при която компонентите за управление на маслото значително надвишават компонентите за компресионно запечатване.

Правилната ориентация на буталните пръстени и размерите на отвора за маслените пръстени имат пряко влияние върху два критични резултата:

Контрол на разхода на масло: Правилно зазорените и позиционирани маслени пръстени отстраняват излишното масло от цилиндровите стени при всеки такт надолу, като го връщат в картера чрез дренажни отвори в буталото. Ако са твърде слаби, маслото преминава покрай тях към горивната камера. Ако са твърде стегнати, пръстените се заклинват или допират, губейки напълно способността си за отстраняване на масло.

Смазване на цилиндровата стена: Масленият пръстен трябва да остави достатъчна маслена пленка по цилиндровата стена, върху която компресионните пръстени да се движат. Неправилни зазори или позициониране лишават горните пръстени от смазване, което ускорява износването и може да доведе до захапване.

Симптоми на неправилни зазори на масления пръстен

Как да разберете дали зазорите на масления ви пръстен причиняват проблеми? Следете тези характерни признаци:

• Син дим от изпускателната тръба: Особено забележим по време на забавяне или след продължително работа в режим на празен ход, синият дим показва, че масло прониква в горивната камера — често поради лошо запечатване от масления пръстен
• Прекомерно консумиране на масло: Честото добавяне на масло между смяната му показва, че то изтича покрай пръстените, вместо да остане в картера
• Замърсени свещи: Свещи с маслено замърсяване и мокри, черни отлагания сочат замърсяване с масло в горивната камера
• Ниско компресно налягане при добра плътност: Този противоречив резултат може да показва проблеми с маслените пръстени, които влияят на общата плътност на пръстеновата група
• Масло във впускния колектор: При двигатели със система PCV, прекомерното изтичане поради лоша плътност на маслените пръстени може да избута маслено количество във впускателния колектор
• Охлузване на цилиндровата стена: Недостатъчното смазване поради неправилно разстояние на маслените пръстени ускорява износването на цилиндровата стена

Положението на буталните пръстени в масления комплект също влияе на изискванията за заден ход. Ross Racing посочва приблизително 0,030" заден ход за своите маслени пръстени — значително повече от 0,004", необходимо за компресионните пръстени. Това увеличено разстояние осигурява свободен радиален поток на маслото, отстранено от цилиндровата стена, към отворите за връщане без ограничения.

Още едно окончателно съображение: никога не шлифовайте маслени пръстени от две части. Както ясно предупреждава CP-Carrillo в спецификациите си за дизелови пръстени, маслените пръстени от две части не трябва да се шлифоват. Трите компонента на сглобките с отделни разширители и релси идват с предварително зададена междина и размер за предназначената цилиндрова облицовка — вашата задача е правилното монтиране и позициониране на междината, а не промяна на междината.

Сега вече имате пълна информация за спецификациите на маслените пръстени и сте обхванали всеки компонент от комплекта пръстени. Но какво се случва, когато нещо се обърка? Разпознаването на симптомите на проблеми с междините на пръстените — и знанието как да ги диагностицирате — отличава успешните монтажници от тези, които повтарят скъпи грешки.

Отстраняване на проблеми с междините на пръстените и техните решения

Изчислили сте зазорините, оформили сте пръстените и сте ги монтирали с правилната ориентация — но какво се случва, когато двигателят започне да показва симптоми, че нещо не е наред? Независимо дали има загадъчна загуба на мощност, прекомерен дим или онзи неприятен шум от триене, разбирането как да диагностицирате проблеми със зазоряването на пръстените прави разликата между бърз ремонт и напълно разглобяване. Идеално е да оформите правилно зазорините на буталните пръстени още първия път, но еднакво ценно е и да знаете как да идентифицирате и решите проблемите, когато възникнат.

Проблемите със зазоряването на пръстените обикновено попадат в две категории: твърде тесни зазори, които причиняват незабавни и често катастрофални повреди, или твърде широки зазори, които водят до постоянни проблеми с производителността и консумацията. И при двата сценария симптомите са ясни и, ако знаете какво да търсите, те сочат директно към основната причина.

Симптоми при твърде тесни зазори на пръстените

Когато зазорините на пръстените са недостатъчни за топлинно разширение, последствията бързо нарастват. Това не е бавна деградация — често е изведнъжна и скъпоструваща повреда, която се случва точно когато двигателят е под максимална натовареност и генерира максимална топлина.

Според График на щетите по буталата на MS Motorservice , заклещването поради прегряване представлява една от най-честите катастрофални повреди. Когато краищата на пръстените се допират един до друг, те създават огромна навъншна сила към стената на цилиндъра. Тази сила генерира триене и топлина, които надхвърлят възможностите на охлаждащата система, като започва верижна реакция, която унищожава буталата, пръстените и често самата цилиндрова втулка.

Обърнете внимание на следните признаци за твърде малки зазори на пръстените:

• Следи от захапване по стените на цилиндъра: Вертикални издълбани шарки показват, че пръстените се плъзгат под прекомерно налягане
• Оцветени бутални полици: Синьо или бронзово оцветяване сочи прегряване от триене
• Щети по пръстеновите полици: Издължени или напукани полици се получават, когато краищата на пръстените се допират и разтеглят материала на буталото
• Внезапна загуба на мощност под товар: Заклинванията често се появяват при пълно отворен дросел, когато топлинното разширение достига максимум
• Метални звуци по време на затопляне: На ранен етап удрянето създава чуем контакт преди пълно заклинване
• Счупени краища на пръстените: Когато отворите се затворят напълно, материалът на пръстена няма накъде да отиде — нещо трябва да се даде

Когато бутовите пръстени се разширят извън допустимия отвор, полиците за пръстени се разтеглят под действието на силата. В крайни случаи това буквално може да откъсне коронката на бута от останалата част на бута — скъпоценен урок по термодинамика.

Прогресията от тесни отвори до катастрофален отказ настъпва по-бързо, отколкото повечето монтажници очакват. При пълна работна температура и високи налягания, които рязко увеличават температурата в цилиндъра, може да има само няколко секунди между първоначалния контакт на пръстена и пълното заклинване. Затова формулите с множители, разгледани по-рано, включват безопасни граници — и затова опитните монтажници предпочитат леко по-големи отвори вместо минимални спецификации.

Диагностика на излишен продух от разхлабени зазори

Твърде големите зазори водят до противоположен проблем: вместо механична повреда, наблюдавате постоянно влошаване на производителността, което може да не е незабавно очевидно. Излишният продух отнема мощност, замърсява маслото и ускорява износването на компонентите — но двигателят продължава да работи, скривайки сериозността на проблема.

Симптоми на прекалено големи зазори в пръстените включват:

• Намалени показания за компресия: Постоянно ниска компресия във всички цилиндри сочи на системни проблеми със зазорите
• Увеличено налягане в картера: Газовете от продуха повишават налягането в картера, което може да избута масло покрай уплътненията
• Замърсяване на маслото: Продуктите от горенето, попадащи в картера, разреждат и окисляват моторното масло
• Губене на мощност при високи обороти: Там, където уплътнението с пръстени има най-голямо значение, прекомерните зазори значително влошават производителността
• Дим от дишник или PCV: Забележимото продухване показва, че горивните газове избягват покрай пръстените
• Ускорено маслоизгаряне: Въпреки че обикновено се асоциира с проблеми на маслените пръстени, продухването от компресионните пръстени също увеличава консумацията

Какво представлява ремонт на пръстени, когато причината са зазорите? Това означава демонтиране на буталата, измерване на текущите зазори и шлифоване до правилните размери или напълно заменяне на пръстените, ако са износени извън допустимите граници. Преди да започнете разглобяването, подходящите диагностични тестове могат да потвърдят дали пръстените наистина са проблемът.

Компресионни тестове и анализ на течовете

Два допълващи се теста разкриват състоянието на уплътнението с пръстени без разглобяване: компресионен тест и тест за течове. Използването на двата теста заедно дава пълна картина за състоянието на Вашия комплект пръстени.

Компресионен тест: Този тест измерва колко налягане може да създаде цилиндърът по време на такта на компресия. За точни резултати:

1. Нагрейте двигателя до пълна работна температура
2. Изключете запалването и впръскването на гориво
3. Премахнете всички свещи
4. Монтирайте манометър за налягане в първия цилиндър
5. Завъртете двигателя поне през четири такта на компресия
6. Запишете максималното налягане
7. Повторете за всички цилиндри

Здравите двигатели обикновено показват 150–200 PSI, в зависимост от степента на компресия, с разлика между цилиндрите не повече от 10%. Последователно ниски показания при всички цилиндри сочат за системни проблеми с процепа на пръстените или уплътнението. Един или два цилиндъра с ниско налягане сочат локализирани проблеми.

Тест за изтичане: Този тест подлага цилиндъра на налягане, докато буталото е в горна мъртва точка (ГМТ), и измерва колко бързо това налягане намалява. Той е по-диагностичен от теста за компресия, тъй като можете да чуете откъде идва изтичането:

• Изтичане на въздух през изпускателната система: Проблем с изпускателния клапан
• Изтичане на въздух през впускания колектор: Проблем с впускателния клапан
• Изтичане на въздух през дишник на картера: Проблем с уплътнението на пръстените — основният фокус на вашето ръководство за зазора на кованите пръстени
• Мехури в охлаждащата течност: Повреда на преградната прокладка

Приемливите проценти на изтичане варират според състоянието и приложението на двигателя. Нов двигател за състезания може да показва 2-5% изтичане, докато двигател за пътни условия с изминат километраж може да показва 10-15% и все пак да работи задоволително. Стойности над 20% обикновено сочат проблеми с пръстените, клапаните или прокладките, които изискват внимание.

Сравнителна таблица на проблемите със зазора на пръстените

Следната таблица обобщава симптомите, причините и решенията за най-често срещаните проблеми със зазора на пръстените, с които ще се сблъскате:

Симптом	Вероятна причина	Диагностично потвърждение	Решение
Задраскване/драскотини по цилиндровите стени	Твърде тесни разстояния между пръстените, допиране при нагряване	Визуалната инспекция показва вертикални драскотини	Преправка на цилиндрите, преизчисляване на разстоянията с правилния коефициент
Заклинване на буталото при рязко ускорение	Недостатъчно разстояние за топлината от принудителното подаване	Повредени гребени за пръстени, видими счупени пръстени	Смяна на бутала/пръстени, увеличаване на разстоянието за приложението
Ниско компресионно налягане във всички цилиндри	Зазорът на пръстените е прекалено голям	Тестът за компресия показва 120 PSI или по-ниско	Заменете пръстените с подходящ размер чрез филе-подбор
Голямо изтичане на газове през дишницата	Прекалено голям зазор в края на пръстена или износени пръстени	Тестът за изтичане показва въздух в картера	Заменете комплекта пръстени, проверете изчисленията на зазорите
Син дим при забавяне	Зазорът или позиционирането на маслениците е неправилно	Разходът на масло надвишава 1 литър/1000 мили	Проверете монтажа на маслените пръстени, проверете позиционирането на процепите
Губитък на мощност при високи обороти само	Трептене на пръстена от междинно налягане между пръстените	Процепът на втория пръстен е по-малък от този на горния пръстен	Увеличете процепа на втория пръстен според спецификациите на производителя
Несъответстващо компресионно налягане между цилиндрите	Неравномерно фасетиране на процепите или грешки при монтажа	Компресията варира повече от 10% между цилиндри	Проверете отделните пръстени, преправете процепите при нужда
Пукнатини или разтягане на пръстеновите ландове	Тежък случай на допиране на пръстените	Визуална проверка на пазовете за пръстени на буталото	Замяна на бутала и пръстени, увеличаване на междинните зазори

Стратегии за предотвратяване на надеждно уплътнение с пръстени

Вместо да се диагностицират проблеми след възникването им, прилагането на подходящи превантивни стратегии по време на първоначалната сглобка изключва напълно повечето проблеми със зазорите на пръстените:

Изчислете за конкретното приложение: Градусният уличен/тръбен двигател не изисква същите зазори като атмосферния кросовър. Използвайте подходящия коефициент за нивото на мощността и налягането от принудителното зареждане. При съмнение, по-добре е да изберете по-големия зазор — малката загуба на компресия от леко по-големи зазори е незначителна в сравнение с риска от допиране.

Проверете всеки пръстен: Не приемайте като даденост, че предварително зазорените пръстени са коректни за вашия цилиндров диаметър. Измервайте всеки отделен пръстен в действителния цилиндър, в който ще бъде монтиран. Размерите на цилиндровия диаметър леко варират между цилиндрите, а производителите на пръстени може да доставят продукти с размери, базирани на номинални, а не на реални стойности.

Документирайте всичко: Запишете измерените зазори за всеки пръстен във всеки цилиндър. Ако по-късно се появят проблеми, тази документация помага при диагностицирането дали зазорите са били правилни при монтажа или дали износването е причинило нови проблеми.

Осигурете качествени компоненти: При изграждането на високопроизводителни двигатели, където точността на зазора на пръстените има значение, качеството на компонентите става от решаващо значение. Производители с качествено сертифициране като Shaoyi (Ningbo) Metal Technology предлагат прецизни решения за горещо коване със сертификат IATF 16949 и строг контрол на качеството. Техните вътрешни инженерни екипи гарантират здрави автомобилни компоненти, като ковани бутала, които отговарят точно на спецификациите — вид производствена прецизност, която допълва внимателните ви изчисления на зазори.

Следвайте процедурите за приработване: Дори перфектно настроени по зазор пръстени се нуждаят от правилно приработване, за да се поставят коректно. Следвайте препоръките на производителя на пръстените за първоначалните топлинни цикли и нарастване на натоварването. Бързането с приработването може да повреди пръстените, преди те да имат възможност да се адаптират към неравномерностите на цилиндровата стена.

Наблюдение след първоначалната експлоатация: Извършвайте тестове за компресия и изтичане след обработката и периодично след това. Засичането на възникващи проблеми навреме — преди да се превърнат в записани повреди на буталото — позволява коригиращи действия при минимални разходи.

Разликата между надежден двигател с висока производителност и скъп провал често се дължи на детайлите, описани в настоящия наръчник за зазоряване на пръстените на кованите бутала. От разбирането защо кованите бутала изискват различни спецификации, чрез правилното подравняване на пръстените по време на монтажа, до разпознаването на симптомите на неизправности, преди те да се влошат — всеки елемент допринася за сглобяване на двигатели, които осигуряват мощност надеждно, сезон след сезон.

Често задавани въпроси относно зазоряването на пръстените при ковани бутала

1. Какъв е препоръчаният зазор на буталния пръстен за ковани бутала?

Зазорите на кованите пръстени зависят от типа приложение и диаметъра на цилиндъра. За високоефективни улични двигатели с естествено асвириране използвайте диаметър на цилиндъра × 0,0045" за първия пръстен и диаметър на цилиндъра × 0,0050" за втория пръстен. Приложенията с турбонадуване и компресор изискват минимум диаметър на цилиндъра × 0,0060" за двата пръстена, докато приложенията с азотен оксид над 200 к.с. се нуждаят от зазор диаметър на цилиндъра × 0,0070". Тези по-големи зазори компенсират по-голямото топлинно разширение на алуминиевия сплав 2618, използван при ковани бутала, в сравнение с леените аналогы.

2. Какво е основното правило за зазора на буталото при ковани бутала?

При ковани бутала зазорът между бутало и стена трябва да бъде 0,075% до 0,1% от диаметъра на цилиндъра. Този увеличен зазор в сравнение с леените бутала (обикновено 0,0005–0,001") компенсира по-високата степен на топлинно разширение на алуминиевия сплав 2618. По отношение на зазорите на пръстените конкретно, умножете диаметъра на цилиндъра по подходящия коефициент: 0,0045" за атмосферни улични приложения, 0,0060" за приложения с надлъжно налягане или 0,0070" за състезателни приложения с азотен оксид.

3. Защо зазорът на втория пръстен трябва да е по-голям от този на първия пръстен?

Зазорът на втория пръстен трябва да надвишава този на първия, за да се предотврати натрупването на налягане между пръстените. Когато горивните газове минаха покрай първия пръстен, те се улавят между двата компресионни пръстена. По-големият зазор на втория пръстен осигурява път за отпускane на тези газове, което предотвратява вдигането на първия пръстен от посадъчното му място на буталото и нарушаване на уплътнението. Тестовете на MAHLE потвърждават, че по-големият зазор на втория пръстен увеличава стабилността на първия пръстен и подобрява общото компресионно уплътнение, особено при високи обороти, където трептенето на пръстените заплашва производителността.

4. Как правилно да обработя буталните пръстени до точния зазор?

Обработвайте буталните пръстени с подходящ инструмент за регулиране на зазора, работейки само от единия край — никога не сменяйте страни. Поставете пръстена в намасленото цилиндрово гнездо, изравнете го с помощта на бутало или инструмент за изравняване на около един инч под равнището на блока и след това измерете с щупове. Обработвайте с леки ходове, често проверявайки при доближаване до желания зазор. Поддържайте края на пръстена перпендикулярно на шлайфовъчния диск, за да се избегне конусността, и винаги премахвайте заострените ръбове след достигане на окончателното измерване. Имайте предвид, че горните компресионни пръстени са по-твърди от вторите пръстени, затова коригирайте натиска при обработка съответно.

5. Какви са симптомите на неправилни зазори на буталните пръстени?

Твърде малки зазори причиняват драскотини по цилиндровите стени, оцветени бутални полици, счупени краища на пръстените и потенциално катастрофално заклиняване под натоварване. Твърде големи зазори водят до ниско свиване, прекомерно изтичане на газове, което се вижда от дишницата на картера, увеличено консумиране на масло и загуба на мощност, особено при високи обороти. Направете тест за компресия (целева стойност 150–200 PSI с вариация под 10% между цилиндрите) и тест за изтичане, за да диагностицирате проблеми с уплътнението на пръстените, преди те да доведат до скъпоструващи повреди.