Чугунные монолитные кольца

Чугунные монолитные кольца с витым цилиндрическим пружинным расширителем браслетного типа  характеризуются высокой гибкостью и обеспечивают равномерное распределение давления по высоте кольца. Внутреннюю поверхность кольца выполняют в виде полуокружности или V-образной формы. В первом случае пружина быстрее прирабатывается, однако она может закрывать часть площади дренажных окон. Этот тип кольца используют практически на всех автомобильных дизелях и примерно на трети конструкций двигателей с искровым зажиганием.

Система из двух колец скребкового типа  устанавливаемых в одну канавку (верхнее кольцо при этом имеет дренажные прорези), характеризуется независимой работой колец, что улучшает их функционирование при движении поршня с некоторым перекосом.

Стальные составные {сборные) хромированные маслосъемные кольца имеют две кольцевые опорные пластины и расширители (осевой и радиальный или тангенциальный) и используются в основном на двигателях с искровым зажиганием. Расширители за счет собственной упругости позволяют повысить давление кольца на стенку при минимальной его радиальной толщине.

Качественное выполнение функций поршневой группой достигается не только конструкцией отдельных колец, но и правильным сочетанием их в комплекте. Например, если верхнее компрессионное кольцо имеет прямоугольное сечение с бочкообразной рабочей поверхностью, то нижнее должно быть скребковым, торсионным или «минутным».

У высокофорсированных дизелей сложно обеспечить температуру в зоне канавки первого компрессионного кольца ниже температуры коксования масла. Поэтому в качестве первого компрессионного используют кольцо с двусторонней трапецией (до 75 % всех моделей), а нижнее — прямоугольного сечения (до 40%), скребкового (до 35 %) или в виде двусторонней трапеции (до 25 %). В процессе эксплуатации кольцо теряет свою упругость неравномерно по его окружности. В первую очередь это происходит в зоне замка из-за его локального отжига. Кольцо здесь плохо контактирует с холодной стенкой цилиндра и процесс отжига с потерей упругости резко ускоряется. Поэтому эпюра давления кольца по его периметру на зеркало цилиндра неравномерная. Большие удельные давления предусматриваются в зоне замка, что снижает потерю упругости кольца и увеличивает период его эксплуатации.

Форма замка компрессионного кольца может быть прямоугольной, косой и ступенчатой. Наиболее проста в изготовлении прямоугольная форма замка, но она обладает наихудшими газоуплотняющими свойствами.

Материалом для поршневых колец в основном служит специальный серый высокопрочный чугун, который обладает высокими стабильными показателями прочности и упругости при рабочей температуре в течение всего срока службы кольца, высокой износостойкостью в условиях граничного трения, хорошими антифрикционными свойствами, способностью достаточно быстро и эффективно прирабатываться к поверхности цилиндра. Легирующие добавки Cr, Ni, Mo, W способствуют повышению термостойкости колец. Технология изготовления поршневых колец должна обеспечивать такую форму кольца в свободном состоянии, которая создавала бы необходимую эпюру давления в его рабочем состоянии. Современные кольца отливают индивидуально с минимальными припусками на механическую обработку и затем обрабатывают по копиру. После закалки и отпуска в них вырезают замок. Окончательно шлифуют поверхности кольца после напыления износостойкого материала.