בכל מנוע בוכנה מודרני ישנם חלקים המבטיחים את אטימות תא הבעירה ושימון הצילינדרים - טבעות בוכנה.קרא הכל על טבעות בוכנה, סוגיהן הקיימים, תכונות העיצוב והתפעול, כמו גם הבחירה וההחלפה הנכונה של הטבעות במאמר המוצע.
מהן טבעות בוכנה?
טבעות בוכנה - חלקים מקבוצת צילינדר-בוכנה (CPG) של מנוע בעירה פנימית;טבעות מתכת ניתנות להסרה המותקנות על בוכנות על מנת לאטום את תא הבעירה, להפחית את הפסדי שמן המנוע ולמזער את כמות גזי הפליטה הנכנסים לתא הארכובה.
לפעילות תקינה של מנוע בעירה פנימית בוכנה, חשוב מאוד שלחץ העולה על רמה מינימלית מסוימת יווצר בתא הבעירה בסוף מהלך הדחיסה (כאשר הבוכנה מגיעה למרכז המת העליון) - פרמטר זה נקרא דְחִיסָה.עבור מנועי בנזין, הדחיסה נעה בטווח של 9-12 אטמוספרות, עבור יחידות דיזל פרמטר זה הוא 22-32 אטמוספרות.כדי להשיג את הדחיסה הדרושה, יש צורך להבטיח את איטום תא הבעירה - בעיה זו נפתרת על ידי טבעות בוכנה.
טבעות בוכנה מבצעות מספר פונקציות מפתח:
● איטום תא הבעירה - גודל הטבעת נבחר בדיוק לפי הקוטר הפנימי של הצילינדר, מה שמונע פריצת גזים מתא הבעירה לתוך בית הארכובה;
● הפחתת כוחות החיכוך - שטח החיכוך של הטבעות על דפנות הצילינדר קטן בהרבה משטח הבוכנה, מה שמפחית את הפסדי החיכוך של חלקי ה-CPG;
● פיצוי על התפשטות תרמית של חומרי CPG - בוכנות וצילינדרים עשויים מסגסוגות שונות בעלות מקדמי התפשטות תרמית שונים, הכנסת טבעות מונעת חסימה של הבוכנות ושינויים בדחיסה כאשר טמפרטורת המנוע עולה ויורדת;
● שימון דפנות הצילינדר ופינוי עודפי שמן (המונעים את כניסתו לתאי הבעירה ומפחיתים את איבוד השמן עקב פסולת) - טבעות בעיצוב מיוחד מבטיחות סילוק עודפי שמן מדפנות הצילינדר הנוצרים בזמן פעולת המנוע, אך השאר את סרט השמן הדרוש כדי להפחית את החיכוך;
● קירור של דפנות הבוכנה - חלק מהחום מהבוכנה מוסר לדפנות הצילינדר דרך הטבעות.
קל לראות שלטבעות הבוכנה תפקיד מכריע בתפעול ה-CPG ובתפקוד כל יחידת הכוח.כל תקלה ובלאי של הטבעות מתבטאים באובדן כוח המנוע והידרדרות כללית בפעולתו, ולכן יש להחליף חלקים אלו.אבל לפני קנייה או הזמנת טבעות חדשות, כדאי להבין את הסוגים הקיימים של חלקים אלה, עיצובם ותכונות העבודה שלהם.
בוכנה וטבעות בוכנה
סוגים, עיצוב ועיקרון הפעולה של טבעות בוכנה
שני סוגים של טבעות מותקנים על בוכנה אחת:
● דחיסה (עליון);
● מגרדי שמן (תחתון).
כל הטבעות ממוקמות בחריצים רוחביים (חריצים) של פרופיל מלבני, קרוב יותר לראש הבוכנה.טבעות מסוגים שונים נבדלות בעיצוב ובמטרה.
טבעות דחיסה מספקות איטום של תא הבעירה, ניתן להתקין טבעות אחת, שתיים או שלוש על בוכנה אחת (אחת על מנועי בעירה פנימית שתי פעימות של אופנועים, שתיים ברוב מנועי ארבע פעימות מודרניים, שלוש על כמה מנועי דיזל), הם ממוקמים בחלק העליון של הבוכנה.מבחינה מבנית, טבעות דחיסה הן פשוטות מאוד: מדובר בטבעת מתכתית הניתנת להסרה, שגזרתה עשויה בצורת מנעול פשוט (ישר, אלכסוני) או מורכב, בחלק מהטבעות במנעול יש שקע למעצר.למנעול יש פער קטן (מספר מיקרומטרים), המשמש כפיצוי על ההתרחבות התרמית של החלק במהלך פעולת המנוע.
הטבעות עשויות מפלדה או דרגות מיוחדות של ברזל יצוק, למשטח החיצוני (העבודה) שלהן יכול להיות פרופיל שונה:
● שטוח פשוט - במקרה זה, לטבעת יש חתך מלבני או חתך בצורה של מרובע לא סדיר;
● רדיוס (בצורת חבית) - המשטח החיצוני של הטבעת הוא קשת של מעגל ברדיוס גדול;
● עם chamfer - chamfer בגובה קטן עשוי על פני השטח החיצוניים;
● טבעות "דקה" - למשטח החיצוני יש שיפוע למעלה, זווית הנטייה היא כמה עשרות דקות של קשת, שבגללן קיבלו הטבעות את שמן.
לפרופיל השטוח יש טבעות דחיסה עליונות, הנאלצות לעבוד בטמפרטורות ולחצים גבוהים בתנאים של סיכה לא מספקת.כדי להפחית בלאי, משטח העבודה של החלק מצופה כרום, פוספט, מצופה בדיל או מטופל אחר.טבעת כזו צמודה לחלוטין למראה הצילינדר במהלך הפעולה, ומספקת איטום והסרת חום מהבוכנה.
לטבעות התחתונות יש לרוב פרופיל מורכב יותר.לטבעות חבית יש פחות התנגדות לחיכוך תוך שמירה על מידה מספקת של איטום.טבעות "דקה", עקב נטיית משטח העבודה, מפחיתות את כוחות החיכוך: כאשר הבוכנה נעה למטה (במהלך העבודה), הטבעת מחליקה לאורך מראת הצילינדר עם הקצה המחודד שלה, וכאשר נעה כלפי מעלה, הטבעת היא נסחט מתוך מראת הצילינדר עקב טריז השמן שנוצר.
טבעות מגרדת שמן מבטיחות פיזור נכון של סרט השמן על פני הגליל ומונעות כניסת שמן לתא הבעירה (הסר אותו ממראה הצילינדר).רק טבעת אחת משמשת על בוכנה אחת, חלקים אלה אינם נמצאים על בוכנות של מנועי שתי פעימות (שכן שמן מתווסף ישירות לבנזין).בדרך כלל, לטבעות מגרדת שמן יש עיצוב מורכב, הכולל את הטבעות עצמן ומרחיבים.
טבעות בוכנה וסכמת הפעולה שלהן
טבעות מגרדת שמן הן:
● מקשה אחת - טבעת בצורת U הפונה אל הבסיס אל הבוכנה.בבסיס יש סדרה של חורים עגולים או מוארכים שדרכם מתבצעת ניקוז שמן;
● קומפוזיט - משתמשים בשתי טבעות דקות (מפוצלות), ביניהן יש אלמנט מרווח.
אלמנטים מרווחים הם:
● רדיאלי - לספק לחץ של הטבעות לדופן הגליל;
● צירי - משמש רק בשילוב עם טבעות מורכבות, מספקות ביטול טבעות;
● Tangential - אלמנטים מרווחים משולבים, מספקים התרחבות סימולטנית של הטבעות והלחץ שלהן כנגד דופן הצילינדר.
אלמנטי המרווח הינם קפיצי פלטה (שטוחים) או מפותלים המוטבעים בין או מתחת לטבעות, ניתן להשתמש רק בקפיץ אחד או שניים מסוגים שונים בטבעת מגרדת השמן.
טבעת מגרדת השמן נלחצת אל דופן הצילינדר ובשל עיצובה מבטיחה הסרת סרט שמן עודף.השמן שנאסף נכנס לחריץ דרך החורים בטבעת, ומשם הוא מתנקז לתוך בית הארכובה של המנוע דרך חורים בדופן הבוכנה.יחד עם זאת, חלק מהשמן נשאר בצורת סרט שמן דק על דופן הצילינדר, מה שמפחית את החיכוך לאורך ה-CPG.
כיצד לבחור ולהחליף טבעות בוכנה
במהלך פעולת המנוע, טבעות הבוכנה נתונות לעומסים מכניים ותרמיים משמעותיים, מה שמוביל לבלאי הדרגתי ולאובדן ביצועים שלהן.כשהטבעות נשחקות, הן מפסיקות לבצע את תפקידיהן, מה שמוביל לירידה בדחיסה, חלחול של גזים לתא הארכובה ושמן לתא הבעירה.כמו כן, בעיה רצינית היא ה"קוקינג" של הטבעות (שיבוש עקב הצטברות משקעי פחמן בחריצים של הבוכנה).כתוצאה מכך המנוע מאבד כוח ותגובת המצערת, הפליטה מקבל גוון אפור או אפילו שחור אופייני וצריכת הדלק והשמן עולה.כאשר מופיעים סימנים אלה, יש צורך לאבחן את המנוע - לבדוק את הדחיסה, לבדוק את הנרות וכמה חלקים אחרים.אם הדחיסה נמוכה מדי, הנרות מותזים בשמן ויש בעיות בתפעול יחידת הכוח, אז יש להחליף את טבעות הבוכנה.
להחלפה, עליך לבחור טבעות רק מאותם סוגים ומספרים קטלוגיים הניתנים עבור המנוע המסוים הזה.יש לזכור כי לאחר ביצוע שיפוץ גדול של המנוע עם צילינדרים משעממים, יש צורך להשתמש בטבעות בגודל תיקון המתאימות לבוכנות חדשות.
החלפת טבעות חייבת להתבצע בהתאם להוראות לתיקון יחידת הכוח.באופן כללי, עבודה זו מצריכה פירוק המנוע והשקעת הבוכנות.טבעות ישנות מוסרות ומנקים היטב את החריצים.יש למקם טבעות חדשות בהתאם להוראות הסימנים "טופ" או "מעלה" עליהן.בעת התקנת הטבעות, נבדקים הפערים בין משטח הצד של החלק לדופן החריץ בבוכנה, כמו גם במנעול הטבעת המוכנסת לצילינדר.כל המרווחים חייבים להיות בגבולות שנקבעו עבור המנוע.הטבעות ממוקמות על הבוכנה כך שהנעילות שלהן לא מונחות על אותו קו ולא נופלות על ציר חורי האצבעות - כך נוצר מבוך שמונע פריצת גזים מתא הבעירה.
בעת הרכבה של בוכנה עם טבעות חדשות בצילינדר, יש להשתמש בציר מיוחד הלוחץ את הטבעות אל הבוכנה.לאחר החלפת טבעות הבוכנה, מומלץ להפעיל את המנוע - אין להפריז את המהירות ב-800-1000 הק"מ הראשונים ולהעמיס את המנוע בחצי הספק, בתום הפריצה יש להחליף שמן מנוע. .
עם בחירה נכונה והחלפת טבעות בוכנה, המנוע יחזור לכוחו הקודם ויעבוד בביטחון בכל המצבים.
זמן פרסום: 13-7-2023