Кольца поршневые ЗМЗ: в ответе за компрессию заволжских двигателей

Во всех двигателях ЗМЗ поршни комплектуются металлическими кольцами, применение которых обеспечивает необходимые характеристики силового агрегата. Все о поршневых кольцах ЗМЗ, их функциях, существующих типах и характеристиках, а также о верном подборе и замене колец — читайте в предложенной статье.

Назначение и функции поршневых колец ЗМЗ

Поршневые кольца ЗМЗ — металлические кольца поршней двигателей Заволжского моторного завода, обеспечивающие необходимую степень компрессии в камере сгорания, и предотвращающие оседание излишков масла на стенках цилиндра.

Ранние и актуальные модели силовых агрегатов ЗМЗ имеют традиционную конструкцию цилиндропоршневой группы (ЦПГ), в которой герметизация камеры сгорания обеспечивается специальными компонентами — поршневыми кольцами. Данные детали выполняют несколько функций:

• Уплотнение камеры сгорания с целью создания необходимой компрессии и предотвращения прорыва газов в картер двигателя;
• Устранение трения поршня о стенки цилиндра;
• Распределение масла на стенках цилиндра в виде тонкой пленки и удаление излишков масла, попадающих на стенки цилиндра из картера двигателя и головки шатуна.

Поршневые кольца вносят существенный вклад в обеспечение нормальной работы двигателя, создавая условия для достижения номинальных мощностных характеристик, снижая угар масла, предотвращая снижение экологических показателей (не позволяя маслу попадать в камеру сгорания), и продлевая ресурс деталей ЦПГ. Со временем кольца изнашиваются, теряют упругость или разрушаются и требуют замены, либо их приходится менять при капитальном ремонте двигателя. Чтобы сделать грамотный ремонт, необходимо иметь основную информацию о типах колец для двигателей ЗМЗ, их конструкции и характеристиках.

Типы, конструкция и особенности поршневых колец ЗМЗ

На ранних и актуальных моделях двигателей ЗМЗ поршни комплектуются тремя кольцами:

• Верхнее компрессионное;
• Нижнее компрессионное;
• Маслосъемное.

Кольца на поршне располагаются в указанном порядке, чем обеспечивается надежная герметизация камеры сгорания и смазка стенок цилиндра с одновременным удалением излишков масла при движении поршня вниз. Кольца в зависимости от типа и назначения имеют различную конструкцию.

Верхнее компрессионное кольцо. Цельное, имеет обтекаемый профиль внешней стороны (контактирующей со стенками цилиндра), образуемый двумя плоскими или радиусными фасками. С внутренней стороны выполняется одна (на ЗМЗ-405) или две (на ЗМЗ-402, 406 и других моторах) фаски, обеспечивающие правильное положение кольца при движении поршня вверх и вниз. Также существуют кольца и без фасок с внутренней стороны (на ЗМЗ-4025, 4026). На кольце выполняется Z-образный замок. Кольцо изготавливается из высокопрочного чугуна (ВЧ) или высоколегированной стали, имеет покрытие хромом или хромов и фосфором.

Нижнее компрессионное кольцо. Цельное, имеет профиль с заостренной нижней внешней гранью, внешняя поверхность обычно отклонена от вертикальной плоскости внутрь. На внутренней поверхности выполняется две фаски, на кольце обязательно присутствует Z-образный замок. Кольца изготавливаются из высокопрочного (ВЧ) или серого (СЧ) чугуна, имеют фосфорное покрытие для упрочнения поверхности.

Маслосъемное кольцо. На различных двигателях ЗМЗ находят применение маслосъемные кольца трех конструктивных типов:

• Цельные с расширителем в виде свернутой в кольцо пружины (на большинстве актуальных моделей, в том числе ЗМЗ-402, 405, 406 и других). В кольце предусмотрены прорези для отвода излишков масла через каналы в поршне;
• Составное из трех деталей — двух кольцевых дисков и расположенного между ними радиально-осевого расширителя (на некоторых модификациях ЗМЗ-406);
• Составные из четырех деталей — двух кольцевых дисков, одного радиального и одного осевого расширителя (на некоторых модификациях ЗМЗ-402, ЗМЗ-53, 511, 513).

Маслосъемные кольца изготавливаются из серого чугуна (СЧ) и имеют хромовое и фосфорное покрытие, расширители изготавливаются из стали.

Следует заметить, что даже на одной модификации двигателя могут применяться различные по конструкции кольца, однако они в любом случае имеют указанные выше характерные особенности — расположение фасок, наличие заостренной нижней кромки у второго компрессионного кольца, и т.д.

Номенклатура, размеры и применяемость поршневых колец ЗМЗ

Для двигателей ЗМЗ предлагается широкая номенклатура поршневых колец, отличающихся размерами и применяемостью:

• 53-1000100 — для ЗМЗ-53, 511, 513, 5234, 5244, диаметр 92 мм, с составным маслосъемным кольцом;
• 402.1000100-51 — для ЗМЗ-402, 406, 511, 513, диаметр 92,0 мм;
• 402.1000100-52 — то же, диаметр 92,5 мм (первый ремонтный размер)
• 402.1000100-353 — то же, диаметр 93 мм (второй ремонтный размер);
• 405.1000100 — для ЗМЗ-405, 409, диаметр 95,5 мм;
• 405-1000100-АР — то же, диаметр 96,0 мм (первый ремонтный размер);
• 405.1000100-БР — то же, диаметр 96,5 мм (второй ремонтный размер);
• 40524-1000100 — для ЗМЗ-40524,40904 Евро-3, диаметр 95,5 мм;
• 40524-1000100-10-АР — то де, диаметр 96,0 мм (первый ремонтный размер);
• 40524.1000100-10-БР — то же, диаметр 96,5 мм (второй ремонтный размер);
• 406.1000100 — для ЗМЗ-402, 406, 511, 513, диаметр 92,0 мм;
• 406.1000100-АР — то же, диаметр 92,5 мм (первый ремонтный размер);
• 406.1000100-01-БР — то же, диаметр 93,0 мм (второй ремонтный размер);
• 409.1004060 — для ЗМЗ-405, 409, диаметр 96 мм;
• 410.1000100 — для ЗМЗ-410, диаметр 100,0 мм;
• 410.1000100-АР — то же, диаметр 100,5 мм (первый ремонтный размер);
• 410-1000100-БР — то же, диаметр 101,0 мм (второй ремонтный размер);
• 511-1000110 — для ЗМЗ-53, 511, 513, 5234, 5244, диаметр 92 мм;
• 514.1000100 — для ЗМЗ-514, диаметр 87,0 мм.

Для двигателей ЗМЗ одни и те же кольца выпускаются трех типов — номинального размера, первого и второго ремонтного размеров. Диаметры колец отличаются на 0,5 мм, что позволяет подбирать детали при установке ремонтных поршней и гильз (либо после расточки гильз до предусмотренных производителем ремонтных размеров).

На все кольца наносится маркировка с указанием диаметра и положения на поршне. Маркировка располагается на верхней грани кольца, обычно с двух сторон от его замка.

Кольца поставляются в полном комплекте для одного двигателя, но при необходимости можно купить только три кольца для одного поршня. Сегодня поршневые кольца для моторов ЗМЗ выпускаются различными предприятиями, в том числе ОАО "ЗМЗ", "Мотордеталь", KENO, Mahle и другими. Также сам завод применяет кольца чешского производства "Бузулук".

Правильный подбор и замена поршневых колец ЗМЗ

Поршневые кольца работают в сложном температурном режиме и подвергаются высоким нагрузкам переменного характера, что приводит к их интенсивному износу и поломкам. Выработавшие свой ресурс кольца не могут обеспечить необходимую степень компрессии, что отражается на работе силового агрегата — он теряет мощность и приемистость, появляются сложности на переходных режимах и т.д. Такие кольца подлежат замене.

Также кольца необходимо менять и при капитальном ремонте ЦПГ двигателя, в ходе которого устанавливаются поршни ремонтного размера или производится расточка цилиндров. В этом случае старые кольца, даже если они имеют приемлемое состояние, уже не подойдут по размерам, поэтому для обеспечения компрессии требуются кольца увеличенного диаметра.

На замену следует брать кольца, соответствующие модели двигателя и размеру поршней. При простой замене колец можно использовать детали номинального размера, при капитальном ремонте необходимо устанавливать кольца наиболее близкого ремонтного размера — первого или второго. При несоответствии размеров кольца либо не позволят поршню войти в цилиндр, либо недостаточно сомкнутся (то есть, зазор в замковой части будет выходить за допустимые пределы) и не обеспечат достаточной компрессии.

Замену деталей необходимо выполнять в соответствии с инструкцией по ремонту силового агрегата. Для демонтажа и монтажа колец рекомендуется прибегать к специальному съемнику в вид клещей, а для установки полностью собранного поршня в цилиндр следует применять оправку для поршневых колец. Перед установкой новых колец обязательно нужно очистить канавки на поршне и каналы в них от нагара и лаковых отложений, это лучше всего тоже делать специальным приспособлением. Кольца нужно устанавливать в соответствии с их рабочим положением в канавке, монтаж детали вверх ногами недопустим! Также нужно правильно располагать замки колец — они не должны располагаться друг над другом, нужно разводить их на 180 градусов.

При монтаже кольца нельзя чрезмерно раздвигать и сгибать, так как это может привести к их поломке. По тем же причинам нужно избегать падения этих деталей на пол или, наоборот, падение на них тяжелых твердых предметов.

При монтаже колец, особенно ремонтных, следует с помощью щупов проверять зазоры между кольцами и стенками их каналов, и в замке при сжатых кольцах — значения этих зазоров должны соответствовать указанным в инструкции. Если зазоры слишком большие, то кольца подобраны неправильно и их придется заменить на детали следующего ремонтного размера.

Если поршневые кольца для двигателя ЗМЗ подобраны и установлены правильно, то силовой агрегат приобретет утерянные характеристики и будет надежно работать на всех режимах.