In ogni moderno motore a pistoni sono presenti parti che garantiscono la tenuta della camera di combustione e la lubrificazione dei cilindri: le fasce elastiche.Leggi tutto sulle fasce elastiche, i loro tipi esistenti, le caratteristiche di progettazione e funzionamento, nonché la corretta selezione e sostituzione delle fasce elastiche nell'articolo proposto.
Cosa sono le fasce elastiche?
Fasce elastiche - parti del gruppo cilindro-pistone (CPG) di un motore a combustione interna;anelli metallici staccabili montati sui pistoni per sigillare la camera di combustione, ridurre le perdite di olio motore e minimizzare la quantità di gas di scarico che entrano nel basamento.
Per il normale funzionamento di un motore a combustione interna a pistone, è di fondamentale importanza che nella camera di combustione alla fine della corsa di compressione (quando il pistone raggiunge il punto morto superiore) venga creata una pressione superiore a un certo livello minimo: questo parametro è chiamato compressione.Per i motori a benzina, la compressione è compresa tra 9 e 12 atmosfere, per le unità diesel questo parametro è 22-32 atmosfere.Per ottenere la compressione necessaria, è necessario garantire la tenuta della camera di combustione: questo problema viene risolto dalle fasce elastiche.
Le fasce elastiche svolgono diverse funzioni chiave:
● Sigillatura della camera di combustione: la dimensione dell'anello viene selezionata esattamente in base al diametro interno del cilindro, il che impedisce lo sfondamento dei gas dalla camera di combustione nel basamento;
● Riduzione delle forze di attrito: l'area di attrito degli anelli sulle pareti del cilindro è molto più piccola dell'area del pistone, il che riduce le perdite per attrito delle parti CPG;
● Compensazione della dilatazione termica dei materiali CPG - pistoni e cilindri sono realizzati in varie leghe con diversi coefficienti di dilatazione termica, l'introduzione di anelli impedisce l'inceppamento dei pistoni e cambiamenti di compressione quando la temperatura del motore aumenta e diminuisce;
● Lubrificazione delle pareti del cilindro e rimozione dell'olio in eccesso (che ne impedisce l'ingresso nelle camere di combustione e riduce la perdita di olio dovuta agli sprechi) - anelli dal design speciale assicurano la rimozione dell'olio in eccesso dalle pareti del cilindro formatosi durante il funzionamento del motore, ma lasciare il velo d'olio necessario a ridurre l'attrito;
● Raffreddamento delle pareti del pistone: parte del calore del pistone viene ceduto alle pareti del cilindro attraverso gli anelli.
È facile vedere che le fasce elastiche svolgono un ruolo cruciale nel funzionamento del CPG e nel funzionamento dell'intero propulsore.Eventuali malfunzionamenti e usure degli anelli si manifestano con una perdita di potenza del motore ed un generale deterioramento del suo funzionamento, pertanto tali parti devono essere sostituite.Ma prima di acquistare o ordinare nuovi anelli, dovresti comprendere i tipi esistenti di queste parti, il loro design e le caratteristiche di funzionamento.
Pistone e fasce elastiche
Tipi, design e principio di funzionamento delle fasce elastiche
Su un pistone sono installati due tipi di anelli:
● Compressione (superiore);
● Raschiaolio (inferiori).
Tutti gli anelli si trovano in scanalature trasversali (scanalature) di profilo rettangolare, avvicinate alla testa del pistone.Anelli di diversi tipi differiscono per design e scopo.
Gli anelli di compressione forniscono la tenuta della camera di combustione, su un pistone possono essere installati uno, due o tre anelli (uno sui motori a combustione interna a due tempi delle motociclette, due sulla maggior parte dei moderni motori a quattro tempi, tre su alcuni motori diesel), essi si trovano nella parte superiore del pistone.Strutturalmente, gli anelli di compressione sono molto semplici: si tratta di un anello staccabile in metallo, il cui taglio è realizzato sotto forma di un lucchetto semplice (diritto, obliquo) o complesso, su alcuni anelli nella serratura è presente una rientranza per un tappo.Il blocco ha un piccolo spazio (diversi micrometri), che serve a compensare l'espansione termica della parte durante il funzionamento del motore.
Gli anelli sono realizzati in acciaio o qualità speciali di ghisa, la loro superficie esterna (di lavoro) può avere un profilo diverso:
● Piano semplice - in questo caso l'anello ha una sezione trasversale rettangolare o una sezione a forma di quadrilatero irregolare;
● Raggio (a forma di botte) - la superficie esterna dell'anello è un arco di cerchio di ampio raggio;
● Con uno smusso: sulla superficie esterna viene realizzato uno smusso di piccola altezza;
● Anelli "minuti" - la superficie esterna ha una pendenza verso l'alto, l'angolo di inclinazione è di diverse decine di minuti d'arco, da cui gli anelli hanno preso il nome.
Il profilo piatto presenta anelli di compressione superiori, che sono costretti a lavorare a temperature e pressioni elevate in condizioni di lubrificazione insufficiente.Per ridurre l'usura, la superficie di lavoro del pezzo è cromata, fosfatata, stagnata o altrimenti trattata.Tale anello è completamente adiacente allo specchio del cilindro durante il funzionamento, garantendo tenuta e rimozione del calore dal pistone.
Gli anelli inferiori hanno spesso un profilo più complesso.Gli anelli del barilotto hanno una minore resistenza all'attrito pur mantenendo un grado di tenuta sufficiente.Gli anelli "minuti", a causa dell'inclinazione della superficie di lavoro, riducono le forze di attrito: quando il pistone si abbassa (durante la corsa di lavoro), l'anello scorre lungo lo specchio del cilindro con il suo bordo appuntito, e quando si sposta verso l'alto, l'anello si spremuto dallo specchio del cilindro a causa del cuneo d'olio risultante.
Gli anelli raschiaolio assicurano la corretta distribuzione del velo d'olio sulla superficie del cilindro e impediscono l'ingresso di olio nella camera di combustione (rimuoverlo dallo specchio del cilindro).Su un pistone viene utilizzato un solo anello, queste parti non si trovano sui pistoni dei motori a due tempi (poiché l'olio viene aggiunto direttamente alla benzina).Di solito, gli anelli raschiaolio hanno un design composito, che comprende gli anelli stessi e gli espansori.
Fasce elastiche e loro schema d'azione
Gli anelli raschiaolio sono:
● Monopezzo: un anello a forma di U rivolto verso la base del pistone.Alla base sono presenti una serie di fori tondi o allungati attraverso i quali viene effettuato lo scarico dell'olio;
● Composito: vengono utilizzati due anelli sottili (divisi), tra i quali è presente un elemento distanziatore.
Gli elementi distanziatori sono:
● Radiale: fornisce pressione agli anelli sulla parete del cilindro;
● Assiale: utilizzato solo in combinazione con anelli compositi, fornisce l'apertura degli anelli;
● Elementi distanziatori tangenziali combinati, forniscono l'espansione simultanea degli anelli e la loro pressione contro la parete del cilindro.
Gli elementi distanziatori sono molle a piastra (piatte) o a spirale incastrate tra o sotto gli anelli, nell'anello raschiaolio possono essere utilizzate solo una o due molle di vario tipo.
L'anello raschiaolio viene premuto contro la parete del cilindro e, grazie alla sua struttura, garantisce la rimozione del velo d'olio in eccesso.L'olio raccolto entra nella scanalatura attraverso i fori dell'anello, da dove defluisce nel basamento del motore attraverso i fori nella parete del pistone.Allo stesso tempo, parte dell'olio rimane sotto forma di un sottile film d'olio sulla parete del cilindro, riducendo l'attrito in tutto il CPG.
Come scegliere e sostituire le fasce elastiche
Durante il funzionamento del motore, le fasce elastiche sono soggette a notevoli carichi meccanici e termici, che portano alla loro progressiva usura e perdita di prestazioni.Man mano che gli anelli si consumano, cessano di svolgere le loro funzioni, il che porta ad una diminuzione della compressione, infiltrazioni di gas nel basamento e olio nella camera di combustione.Un altro problema serio è il "coking" degli anelli (inceppamenti dovuti all'accumulo di depositi carboniosi nelle scanalature del pistone).Di conseguenza, il motore perde potenza e risposta dell'acceleratore, lo scarico acquisisce una caratteristica tinta grigia o addirittura nera e il consumo di carburante e olio aumenta.Quando compaiono questi segni, è necessario diagnosticare il motore: controllare la compressione, ispezionare le candele e alcune altre parti.Se la compressione è troppo bassa, le candele sono schizzate d'olio e ci sono problemi con il funzionamento del propulsore, è necessario sostituire le fasce elastiche.
Per la sostituzione, è necessario scegliere solo anelli di tipo e numero di catalogo forniti per questo particolare motore.Va tenuto presente che dopo aver eseguito una revisione importante del motore con cilindri noiosi, è necessario utilizzare anelli di misura di riparazione adatti ai pistoni nuovi.
La sostituzione degli anelli deve essere eseguita secondo le istruzioni per la riparazione dell'unità di potenza.In generale questo lavoro richiede lo smontaggio del motore e l'incasso dei pistoni.I vecchi anelli vengono rimossi e le scanalature vengono accuratamente pulite.I nuovi anelli devono essere posizionati secondo le istruzioni dei segni "Top" o "Up" presenti su di essi.Durante l'installazione degli anelli, vengono controllati gli spazi tra la superficie laterale della parte e la parete della scanalatura nel pistone, nonché nella serratura dell'anello inserito nel cilindro.Tutti gli spazi liberi devono rientrare nei limiti stabiliti per il motore.Gli anelli si trovano sul pistone in modo che i loro blocchi non si trovino sulla stessa linea e non cadano sull'asse dei fori delle dita: è così che si forma un labirinto che impedisce la fuoriuscita di gas dalla camera di combustione.
Quando si monta un pistone con anelli nuovi nel cilindro, è necessario utilizzare un mandrino speciale che prema gli anelli contro il pistone.Dopo aver sostituito le fasce elastiche si consiglia di rodare il motore, non sopravvalutare la velocità per i primi 800-1000 km e caricare il motore a metà potenza, al termine del rodaggio è opportuno cambiare l'olio motore .
Con la giusta scelta e sostituzione delle fasce elastiche, il motore riacquisterà la sua potenza precedente e funzionerà con sicurezza in tutte le modalità.
Orario di pubblicazione: 13 luglio 2023