Потеря уплотнительного кольца

Как заменить уплотнительное кольцо впускного коллектора

Водитель пожаловался на свечение лампочек на щитке приборов, и плохую работу двигателя. Поскольку он не смог завести автомобиль — остается только тянуть машину на СТО.

На щитке приборов светится индикатор низкого состояния электрической системы. При первом осмотре АКБ и проверке ее емкости (с отключением от автомобиля и подключением нагрузочной вилки на АКБ имеем емкость 140 ампер) — стало понятно, что она практически неисправна, и емкости хватало на одну заводку. Сначала, конечно, нужно заменить АКБ.

Удаляем ошибки, заводим и делаем заново опрос сканером. По двигателю выдает те же ошибки, которые были при первом сканировании (в данном случае использовался KTS — 540). Анализируя их, начинаем поиск неисправностей и идем по направлению ошибок (Р2112 — исполнительный механизм дроссельной заслонки остается закрытым, Р2118 — исполнительный механизм дроссельной заслонки — сигнал с ошибками, Р2173 — избыток массы воздуха, Р0300 — множественные перебои зажигания).

Установка нового уплотнителя на впускной коллектор

Фото 1. Впускной коллектор

Начинаем поиск подсоса воздуха — подсос слышно довольно стабильно. Поскольку впускной коллектор (фото 1) из пластика, то, соответственно, есть масса уплотнений резиновых сопрягаемых поверхностей (прокладки, воздушные и вакуумные трубки, и, конечно, для автомобиля выпуска после 2006 г — клапан EGR). Вот они начали напрягать нервную систему, поскольку оттуда и был слышен подсос воздуха. Снимаем коллектор и видим большую отливку вовпускном коллекторе — это вход с клапана EGR.

Здесь обнаруживаем место сильного подсоса воздуха. Отстегиваем трубки, откручиваем болты и снимем впускной коллектор. Наблюдаем отсутствие уплотнительной вставки, а отсюда и подсос воздуха. Скорее всего она была утеряна во время одной из проверок свечей или компрессии. Подобную вставку найти тяжело. Поэтому приходится придумывать выход из положения. Решение, пришедшее в этой ситуации, видно на фото 2 и 3 ниже.

Установили 8 тонких маслостойких колец и поставили последнее, девятое, упорное кольцо. После окончательной сборки кольца для дополнительного уплотнения были покрыты герметиком, достигнув, таким образом, необходимой плотности соединения. Конечно же, когда был снят впускной коллектор, проверка свечей зажигания не составила большого труда.

Свечи NGK Z FR5LP. При проверке свечей на стенде под давлением был выявлен дефект 4-х свечей из 6-ти (пропадании искры под давлением). Меняем комплект из 6 штук. Посколькувсе ошибки были по двигателю, то сняли и промыли дроссельный узел.

Почистили дроссель, заменили свечи и устранили подсос воздуха, завели — и машинка с благодарностью красиво и ровно завелась. Проверка на предмет ошибок показала их полное отсутствие. Пробная поездка — и клиент остался доволен. Соответственно, и мы довольны проделанной работой и ее оплатой.

Анализ повреждений уплотнительных колец

Требования к уплотнительным кольцам круглого сечения

В большинстве случаев тяжело определить, что вызвало повреждение и отказ уплотнительного кольца – ошибки в дизайне, нарушения при установке или несоблюдение условий эксплуатации. Иногда неисправность вызывается несколькими факторами, действующими одновременно.

Оптимальный срок службы может быть достигнут только при соблюдении необходимых условий эксплуатации, правильного выбора резиновой смеси, предварительным испытаниям и квалифицированным сборочным персоналом.

Из-за разнообразных сфер применений требования к уплотнительным кольцам круглого сечения могут включать:

  • стойкость к среде;
  • температурную стойкость;
  • стойкость к давлению;
  • абразивную стойкость;
  • компактность конструкции;
  • возможность замены.

Учитывая простую геометрию уплотнительных колец и разнообразие сфер применения, физико-механические и химические показатели являются основными факторами. В данном случае задача специалистов завода РТИ «КАУЧУК» — оказать консультативную поддержку в выборе подходящей резиновой смеси для функционирования уплотнения в заданных условиях.

Выдавливание в зазор под действием давления

Действие уплотнительного кольца происходит благодаря его упругим свойствам в сжатом состоянии без давления на границах уплотняемых поверхностей. При увеличении давления уплотнительные кольца ведут себя как несжимаемые жидкости и уплотнительное кольцо запрессовывается в зазор уплотнения.

Выдавливание уплотнительного кольца может возникнуть в следующих случаях:

  • динамическое уплотнение;
  • статическое уплотнение с пульсирующим давлением;
  • статическое уплотнение с высоким давлением;
  • слишком широкие зазоры.

Одна из причин – это экономия на обработке изделий, которая приводит к слишком большим допускам и вследствие этого слишком большим зазорам. Другая причина – изгибание крышек, фланцев и цилиндров, что приводит к растягиванию болтов под нагрузкой. В этом случае сопротивление резиновой смеси к растягиванию может быть недостаточной для быстрого восстановления или превышается стойкость эластомера и уплотнительное кольцо выталкивается в зазор.

Физические свойства могут ухудшаться в результате воздействия высоких температур и разбухания.

К выдавливанию уплотнительного фактора могут привести следующие факторы:

  • слишком мягкий материал уплотнительного кольца;
  • физическое или химическое воздействие;
  • неравномерность зазоров, вызванная несоосностью;
  • острые углы посадочной канавки уплотнительного кольца;
  • материал уплотнительного кольца, который размягчается при более высоких температурах.
Будет полезно  Плюсы и минусы оппозитного двигателя

Для предотвращения выдавливания уплотнительных колец можно применить следующие меры:

  • уменьшение допусков для уменьшения размера зазора;
  • установка опорного антиэкструзионного кольца;
  • увеличение твердости резиновой смеси уплотнительного кольца;
  • проверка совместимости среды применения;
  • ограничение применения допусков, которые ведут к несоосности;
  • изменение радиуса канавки (минимум на величину от 0,1 мм до 0,4 мм).

Выход из строя из-за остаточной деформации при сжатии

Остаточная деформация при сжатии, а также частичная или полная потеря упругой памяти эластомера, является еще одной причиной выхода из строя уплотнительного кольца. Главной причиной этого может быть резиновая смесь и условия эксплуатации уплотнительного кольца.

Упругость материала уплотнительного кольца зависит от типа каучука, рабочей температуры, сопротивления старению и химической стойкости резиновой смеси. Уплотнительная способность колец круглого сечения зависит от низкой остаточной деформации при сжатии.

Ухудшение упругих свойств в общем случае может объясняться потерей узлов поперечных связей между цепями молекулы или образованием новых узлов. Остаточная деформация при сжатии обычно обратима. При более высоких температурах упругость возвращается, и уплотняющая сила действует снова. Это дает точку отсчета для низкотемпературной гибкости эластомера.

Высокая остаточная деформация при сжатии и последующая потеря уплотнительного действия могут быть вызваны следующими причинами:

  • низкое качество резиновой смеси;
  • неправильная конструкция посадочной канавки;
  • повышение рабочей температуры выше установленных значений;
  • изменение условий рабочей среды.

Для предотвращения неисправностей данного типа возможны следующие решения:

  • выбор резиновой смеси, более подходящей для условий эксплуатации;
  • использование резиновой смеси более высокого качества с низкой остаточной деформацией при сжатии;
  • уменьшение температурного воздействия на уплотнение;
  • уменьшение трения для предотвращения нагрева;
  • проверка материала уплотнительного кольца;
  • использование посадочной канавки правильной конструкции.

Перекрученные уплотнительные кольца, спиральные дефекты

Эти повреждения считаются типичными. Внешне они характеризуются отметками спиральной формы или порезами на поверхности уплотнительного кольца, которые обычно ведут к разрушению уплотнения.

В динамическом применении уплотнений этот дефект может возникнуть из-за изменения степени сжатия поперечного сечения уплотнительного кольца вследствие потери круглости или несоосности уплотняемых компонентов. Следовательно, части уплотнительного кольца будут скользить, в то время как другие будут вращаться. Это ведет к образованию спиральных отметок или порезов из-за перекручивания уплотнительного кольца.

В статических уплотнениях уплотнительное кольцо обычно закручивается во время его установки в канавку. Из-за
неблагоприятного отношения между поперечным сечением и внутренним диаметром (большой диаметр и малое поперечное сечение) уплотнительное кольцо вращается в области сборки внутри канавки.

Данный вид повреждений может быть вызван следующим:

  • некруглые компоненты сборки;
  • несоосные компоненты сборки; очень грубые поверхности;
  • отсутствие смазки или плохая смазка;
  • слишком мягкий материал уплотнительного кольца;
  • недостаточная скорость хода поршня;
  • нарушения при сборке (уплотнительное кольцо установлено в перевернутом состоянии);
  • неблагоприятное соотношение поперечного сечения к внутреннему диаметру.

Чтобы избежать повреждения данного вида можно сделать следующее:

  • уменьшение отклонения от круглости или несоосности деталей устройства;
  • уменьшение деформации диаметра поперечного сечения;
  • обеспечение наличия смазывающих материалов;
  • улучшенная обработка поверхности;
  • использование уплотнительного кольца из более твердой резиновой смеси;
  • выбор большего соотношения поперечного сечения к внутреннему диаметру;
  • аккуратная сборка с использованием смазочного материала

Взрывная декомпрессия

Все каучуки обладают определенной степенью проницаемости газа. Поэтому газ под давлением будет проникать в уплотнительное кольцо, и, чем выше давление, тем больше газа проникнет в уплотнительный материал. Если давление быстро упадет, то газ внутри уплотнительного кольца, быстро расширится и произойдет формирование вздутий на поверхности уплотнения с последующим разрывом. Это называется взрывной декомпрессией.

Взрывная декомпрессия зависит от следующих факторов – давление, время декомпрессии, тип газа, тип резиновой смеси и поперечное сечение уплотнительного кольца. Для возникновения взрывной декомпрессии давление обычно должно превышать 30 бар. Наличие угарного газа приведет к разрушению поверхности уплотнения в больших случаях, чем, например, азота.

Для предотвращения взрывной декомпрессии можно использовать уплотнительные кольца с меньшим поперечным сечением, что приведет к уменьшению контактной поверхности. С повышением твердости резиновой смеси уменьшается вероятность наступления взрывной декомпрессии.

Меры по предотвращению разрушения уплотнительного кольца взрывной декомпрессией:

  • увеличение времени декомпрессии для более медленного выхода газа, проникшего в уплотнение;
  • уменьшение поперечного сечения;
  • выбор резиновой смеси для уплотнительного кольца с хорошей стойкостью к взрывной декомпрессии.

Истирание

Уплотнительные кольца, используемые в динамических уплотнениях, подвержены трению и, следовательно, истиранию.

В контексте этого должна быть принята во внимание следующая взаимосвязь:

  • трение пропорционально сжатию поверхности;
  • истирание пропорционально трению;
  • рост температуры уплотнения пропорционален трению.
Будет полезно  Обзор генератора chery (amulet, tiggo и kimo), ремонт щеток и других компонентов, замена ремня

Вместе с рабочей средой должны рассматриваться индивидуальные параметры для достижения оптимальных условий.

В статических уплотнениях повреждение от истирания может возникнуть в сочетании с очень большим пульсирующим давлением. Пульсирующее давление заставляет уплотнительное кольцо перемещаться внутри канавки, что, в случае плохой обработки поверхности, ведет к большему истиранию. Проблема может быть решена уменьшением шероховатости поверхности.

Ошибки при установке

Для обеспечения правильной работы уплотнительных колец в течение всего срока службы во время установки следует придерживаться определенных инструкций для предотвращения повреждения уплотнений. Повреждения при установке могут возникнуть в следующих ситуациях:

  • протягивание уплотнительных колец над острыми краями и резьбами;
  • прокладывание камер и отверстий через клапанные блоки;
  • использование уплотнительных колец с завышенными размерами в поршнях/цилиндрах;
  • использование уплотнительных колец с уменьшенными размерами в уплотнениях штока (установка растянутых уплотнительных колец, «Эффект Джоуля»);
  • перекручивание, срезание или обрезка уплотнительного кольца во время сборки;
  • сборки без смазки;
  • загрязнения.

Для предотвращения повреждений при установке можно предпринять следующие меры:

  • стачивание всех острых углов, использование установочных муфт или заклеивание резьбы скотчем;
  • выполнением входной фаски с углом от 15° до 20°;
  • поддержание чистоты во время установки;
  • использование сборочной смазки;
  • проверка размера уплотнительного кольца перед сборкой;
  • аккуратная сборка с помощью профессионалов.

Проблемы при уплотнении и повреждения колец

Вибрация поршневого кольца

Вибрация поршневого кольца приводит к потере мощности и высокому расходу масла. Но что такое вибрация поршневого кольца? Какие существуют виды вибрации поршневого кольца? Каковы причины осевой и радиальной вибраций поршневого кольца? Здесь вы найдете много полезной информации.

Вибрация поршневого кольца может возникать особенно на бензиновых двигателях при средней нагрузке и высокой частоте вращения коленчатого вала. Под вибрацией понимают как отделение кольца от нижней поверхности прилегания, так и утрату уплотняющей функции кольца из-за отсутствия его радиального прилегания к стенке цилиндра (уменьшение давления кольца). И то, и другое приводит к снижению мощности и высокому расходу масла, так как уплотнительная функция кольца нарушается или перестает выполняться вовсе.

ОСЕВАЯ ВИБРАЦИЯ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА

Осевая вибрация поршневого кольца начинается, как правило, на стыковых концах и передается от них к остальной части кольца. Из-за своего открытого положения стыковые концы склонны отделяться от нижней опорной поверхности, особенно при неблагоприятных условиях эксплуатации. От вибрирующих стыковых концов колебание передается в виде волны к остальной части поршневого кольца.

ВНИМАНИЕ!

По причине меньших сил инерции, более плоские кольца менее склонны к вибрации. Повышенное давление прижима, действующее на стыковые концы, препятствует возникновению вибрации.

Причины возникновения осевой вибрации поршневого кольца

Рис. 1. Вибрация поршневого кольца в результате механического контакта поршня и головки блока цилиндров

  • Слишком большой зазор кольца по высоте
  • Снижение упругости кольца (износ) и вследствие этого ухудшение усилия его прижима в области стыковых концов, особенно у поршневых колец с грушевидным распределением радиального давления
  • Механический контакт поршня с головкой блока цилиндров, возникший из-за допущенных при ремонте ошибок, особенно у дизельных двигателей (Рис. 1)
  • Детонационное сгорание, вызванное неправильной работой системы управления двигателем (смесеобразование, зажигание) и/или низким качеством топлива (слишком низкое октановое число, примеси дизельного топлива)
  • Изношенные кольцевые канавки
  • Слишком малое пространство для газов на дне канавки из-за oтложений масляного нагара (причина: слишком высокая температура сгорания) и/или некачественное моторное масло

РАДИАЛЬНАЯ ВИБРАЦИЯ ПОРШНЕВОГО КОЛЬЦА

Рис. 2. Давление газов на рабочую поверхность кольца

В результате увеличения давления газов на рабочую поверхность кольца в процессе сгорания (Рис. 2), соотношение сил на короткое время нарушается,
поршневое кольцо отделяется от pабочей поверхности цилиндра и больше не обеспечивает надлежащего уплотнения. Постоянное повторение этого процесса вызывает вибрацию поршневого кольца.

Причины возникновения радиальной вибрации поршневого кольца

Отделение поршневого кольца от pабочей поверхности цилиндра

Идентификационные признаки отказов уплотнений на примере колец круглого сечения

Повреждения при монтаже

Описание. На уплотнении или элементах уплотнения видны небольшие срезы, вырывы, надрезы.
Действующие факторы. Острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках. Ошибка в выборе размера эластомерного уплотнения. Эластомер с низкой твердостью/модульностью. Загрязнение поверхности уплотнения, стружка.
Рекомендуется устранить все острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках.
Применить под уплотнение канавку более рациональной конструкции. Применить эластомер с
более высокой твердостью/модулем. Применить эластомер с антифрикционной объемной модификацией. Выполнить канавку под кольцо более рациональной конструкции. Использовать
уплотнение с правильными геометрическими размерами.

Газовыделение/экстракция ингредиентов

Описание. Диагностика этого вида отказа уплотнения часто затруднена. Уплотнение может выглядеть просто как уплотнение с недостаточным поперечным сечением.
Действующие факторы. Неправильно выбранные эластомер или технология вулканизации уплотнения. Высокий вакуум. Низкая твердость/модульность или использование низкомолекулярного пластификатора.
Рекомендуется исключить наличие пластификатора в резиновой смеси. Все уплотнения должны быть подвергнуты соответствующей второй стадии вулканизации с целью минимизации газовыделения.

Будет полезно  Какие перемены ждут автомобилистов в этом году

Недопустимая деформация сжатия

Описание. На уплотнении видны вдавленные поверхности (соответствующие контактным
зонам) и на вдавленных поверхностях могут наблюдаться круговые трещины.
Действующие факторы. Неоптимальная конструкция канавок ошибка при расчете термического расширения эластомера или его объемного химического набухания, или же недопустимая деформация сжатия.
Рекомендуется перепроверить конструктивные размеры канавок с учетом материала для химических свойств и тепловых параметров уплотняемой среды.

Деградация в плазме

Описание. На уплотнении часто обнаруживается обесцвечивание, возможна эрозия эластомера
в местах экспозиции/выдержки в зоне плазмы, а также некоторая припудренность поверхности.
Действующие факторы. Химическая реакционная способность плазмы. Бомбардировка поверхности ионами. Электронная бомбардировка электронами (перегрев). Неоптимальная конструкция канавок. Несовместимость материала уплотнения с воздействием плазмы.
Рекомендуется устранить воздействие плазмы.

Спиральное скручивание

Описание. На уплотнении круглого сечения видны спиралеобразные вдавливания или
ложбины.

Действующие факторы. Технологические трудности монтажа или значительная деформация при сборке (статическое уплотнение). Низкая скорость поступательного перемещения. Эластомер с низкой твердостью/модулем. Нестабильная шероховатость поверхности
кольца круглого сечения (включая избыточное выступание линии облоя). Избыточная ширина канавки под кольцо. Нестабильная шероховатость или грубая обработка контактной поверхности канавки. Неправильная смазка.
Рекомендуется уточнить технологию монтажа эластомерного уплотнения. Применить
эластомер с более высокой твердостью/модулем. Применить эластомер с объемной антифрикционной модификацией. Выполнить канавку под кольцо более рациональной конструкции. Шероховатость поверхностей канавки выдерживать Ra.

Тепловая деградация эластомера

Описание. На уплотнении видны радиальные трещины, располагающиеся на поверхностях с максимальным воздействием температуры. Однако в ряде случаев, в результате воздействия избыточных температур эластомеры могут иметь зоны размягчения в виде блестящих поверхностей.
Действующие факторы. Температурные свойства эластомеров. Циклические выходы
уплотнения на температуры, превышающие допустимые, или циклические нагружения, вызывающие гистерезисные тепловыделения.
Рекомендуется заменить эластомер на другой материал с более высокой термической
стабильностью. Оценить возможность охлаждения уплотняемых поверхностей.

Абразивное изнашивание

Описание. На уплотнении или на части уплотнения видна поверхность со следами износа, параллельными или эквидистантными направлению движения или вращения контактной поверхности.
Действующие факторы. Грубые контактные поверхности. Температуры, превышающие допустимые. Рабочая среда с абразивными частицами. Недопустимая динамика взаимного перемещения уплотняемых деталей. Неудовлетворительная гладкость поверхности уплотнения.
Рекомендуется уменьшить шероховатость поверхностей канавок и контактной поверхности. Рассмотреть возможность применения эластомеров с антифрикционной объемной модификацией. Исключить абразив в уплотняемой среде.

Остаточная деформация сжатия (ОДС)

Описание. Уплотнение выглядит сплющенным в поперечном сечении, приплюснутые стороны соответствуют форме контактирующих поверхностей уплотнения.
Действующие факторы. Несовместимость с химической средой и/или с тепловыми условиями применения и перенапряжение сжатия. Незавершенная вулканизация эластомерного уплотнения. Применение эластомера с высоким ОДС. Избыточное объемное набухание эластомера в агрессивной химической среде.
Рекомендуется применить эластомер с низким ОДС. Для каждого уплотнения необходимо
применять правильные геометрические размеры канавки или гнезда.

Химическая деградация

Описание. На поверхностях уплотнения обнаруживаются множественные следы деградации
эластомера, включая вздутия, трещины, пузыри и обесцвечивания. В ряде случаев деградация обнаруживается только при физикохимических испытаниях.
Действующие факторы. Несовместимость с химической средой и/или с тепловыми условиями применения.
Рекомендуется выбрать химически стойкий эластомер.

Загрязнение

Описание. На поверхностях уплотнения или элементах уплотнения обнаруживается посторонний материал, вдавленный в сечение уплотнения, вырывы.
Действующие факторы. Технологическое загрязнение среды. Эластомер подвергнут реакционному воздействию или деградирует (например, под воздействием температуры).
Рекомендуется исключить уровень загрязнения эластомера при производстве и при упаковке уплотнений.

Скоростная декомпрессия (кессонное разрушение)

Описание. На поверхностях уплотнения или элементах уплотнения обнаруживаются пузыри,
трещины, вырывы. Газ адсорбируется в эластомере при высоком давлении и быстро выходит при понижении давления. Адсорбированный газ создает пузыри и разрыхляет поверхность эластомера
при быстром падении давления окружающей среды.
Действующие факторы. Быстропротекающие изменения давления. Эластомер с низкой
твердостью/модульностью.
Рекомендуется применить эластомер с более высокой твердостью/модулем. Снизить скорость сброса давления.

Выдавливание (экструзия) в зазор

Описание. На уплотнении или элементах уплотнения образуются бахромистые кромки
(обычно на стороне низкого давления), которые выглядят сплющенными.
Действующие факторы. Избыточные зазоры. Избыточное давление. Эластомер с низкой
твердостью/модульностью. Перенаполнение объема канавок для размещения уплотнения.
Неравномерный размер зазоров. Острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках. Ошибка в выборе размера эластомерного уплотнения.
Рекомендуется уменьшить зазоры. Применить эластомер с более высокой твердостью/модулем, устранить все острые кромки или углы на монтажных деталях или канавках. Применить
канавку под уплотнение более рациональной конструкции. Использовать уплотнение с поддерживающими антиэкструзионными кольцами.

Источники:

http://kauchuk.com.ua/o-ring-failure-analysis/

http://www.ms-motorservice.com/ru/tekhnipedija/post/problemy-pri-uplotnenii-i-povrezhdenija-kolec-1/

http://sibkraspolimer.ru/formovie-izdeliya/identifikatsionnye-priznaki-otkazov-uplotnenij-na-primere-kolets-kruglogo-secheniya.html

http://www.drive2.ru/b/463793796878959407/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector