Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 53843-2010 "Двигатели автотранспортных средств. Кольца поршневые. Технические требования и методы испытаний" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 7 июля 2010 г. N 171-ст)

3.1 По назначению поршневые кольца подразделяют на:

- компрессионные с симметричным (рисунки 1, 2, 7, 8, 9, 11, 12, 13) и несимметричным (рисунки 3, 4, 5, 6, 10) поперечным сечением;

- маслосъемные с симметричным (рисунки 1, 2, 7, 8, 9, 11, 12, 13) и несимметричным (рисунки 3, 4, 5, 6, 10) поперечным сечением (рисунки 3, 4, 5, 6, 10).

3.2 Компрессионные кольца подразделяют на кольца:

- прямоугольного сечения (рисунок 1);

- прямоугольного сечения с бочкообразной рабочей поверхностью (рисунок 2);

"Рис. 1. Компрессионные кольца прямоугольного сечения"

"Рис. 2. Компрессионные кольца прямоугольного сечения с бочкообразной рабочей поверхностью"

- прямоугольного сечения с внутренней выточкой или фаской (рисунок 3);

- конические (рисунок 4);

- с наружной выточкой (рисунок 5);

- трапециевидные односторонние (рисунок 6);

- трапециевидные двухсторонние (рисунок 7).

"Рис. 3. Компрессионные кольца прямоугольного сечения с внутренней выточкой или фаской"

"Рис. 4. Компрессионные кольца конические"

"Рис. 5. Компрессионные кольца с наружной выточкой"

"Рис. 6. Компрессионные кольца трапециевидные односторонние"

"Рис. 7. Компрессионные кольца трапециевидные двухсторонние"

3.3 Маслосъемные кольца изготовляют:

- без фасок (рисунок 8);

- с встречными фасками (рисунок 9);

- с односторонними фасками (рисунок 10);

- с расходящимися фасками (рисунок 11);

- с двухсторонними фасками (рисунок 12).

3.3.1 Маслосъемные кольца могут быть снабжены витыми или пластинчатыми расширителями (рисунок 13) для повышения радиального давления.

 

"Рис. 8. Маслосъемные кольца без фасок"

 

"Рис. 9. Маслосъемные кольца с встречными фасками"

 

"Рис. 10. Маслосъемные кольца с односторонними фасками"

 

"Рис. 11. Маслосъемные кольца с расходящимися фасками"

 

"Рис. 12. Маслосъемные кольца с двухсторонними фасками"

 

"Рис. 13. Маслосъемные кольца с витыми или пластинчатыми расширителями для повышения радиального давления"

3.4 Основные размеры и параметры компрессионных и маслосъемных (с пружинным расширителем) поршневых колец устанавливают в соответствии с таблицей 1.

3.5 Номинальная высота маслосъемных колец должна быть: 3,0; 3,5; 4,0; 4,5; 5,0; 5,5; 6,0; 6,5 мм.

3.6 Высота h рабочих поясков маслосъемных колец должна быть от 0,65 до 1,20 мм для колец без фасок (рисунок 8); от 0,20 до 0,80 мм - для колец с фасками (рисунки 9 - 13).

Таблица 1

3.7 Номинальная высота прорезей с в маслосъемных кольцах должна быть не менее:

- 1,0 мм для колец высотой до 4,0 мм включительно;

- 1,2 мм для колец высотой более 4,0 до 5,0 мм включительно; - 1,3 мм для колец высотой более 5,0 мм.

3.8 Ремонтные увеличения диаметров поршневых колец должны соответствовать указанным в таблице 2.

Таблица 2

3.9 Основные типы составных стальных витых поршневых колец:

- компрессионные;

- маслосъемные.

3.10 Составные компрессионные кольца применяют только для ремонтов двигателей в эксплуатации при износе цилиндра (гильзы) более 0,15% от его (ее) диаметра.

Составное компрессионное кольцо, состоящее из трех или четырех кольцевых элементов тарельчатой формы, устанавливают взамен второго и третьего (если оно имеется) чугунных компрессионных колец: по два элемента в каждую канавку конусностью вверх (рисунок 14) и по одному или двум элементам конусностью вниз.

"Рис. 14. Установка составного компрессионного кольца"

3.11 Маслосъемные кольца могут быть: трехэлементные и четырехэлементные.

3.12 Маслосъемное трехэлементное кольцо состоит из двух плоских кольцевых элементов и двух-функционального расширителя (рисунок 15).

"Рис. 15. Маслосъемное трехэлементное кольцо"

3.13 Маслосъемное четырехэлементное кольцо состоит из двух плоских кольцевых элементов осевого и радиального расширителей (рисунок 16).

"Рис. 16. Маслосъемное четырехэлементное кольцо"

4.1 Поршневые кольца изготавливают в соответствии с требованиями настоящего стандарта и КД, утвержденной в установленном порядке.

4.2 Поршневые кольца изготавливают из серого низколегированного или высокопрочного чугунов или стали.

4.3 Предел прочности при изгибе должен быть не менее:

- () - для серого низколегированного чугуна;

- ()-для высокопрочного чугуна и стали.

Значение условного модуля упругости материала колец - по КД.

4.4 Твердость готовых колец должна быть:

- от 96 до 112 HRB (от 217 до 375 НВ) - из серого низколегированного чугуна;

- от 100 до 112 HRB (от 241 до 375 НВ) - из высокопрочного чугуна;

- от 40 до 50 HRC (от 70,5 до 76,0 HRA) - из стали.

Разность показаний твердости в одном кольце не должна превышать 4 HRB.

4.5 Микроструктура колец из серого низколегированного чугуна должна удовлетворять требованиям в соответствии с А.1 приложения А:

- графит - равномерно распределенный крабовидный и тонкопластинчатый завихренной и прямолинейной формы (шкала 1.1, Г1...Г4). Допускается наличие участков точечного графита розеточного и междендритного расположения (Г5, Г6), не превышающих 30% площади в любом поле зрения на шлифе;

- металлическая основа - сорбитообразный и тонкопластинчатый перлит и фосфидная эвтектика от отдельных равномерно распределенных включений до разорванной сетки (шкалы 1.3, ФЭ1.. .ФЭ4);

- сплошная сетка фосфидной эвтектики, а также цементит или ледебурит не допускаются. Феррит допускается в виде отдельных зерен не более 5% в любом поле зрения на шлифе (шкала 1.2, П1...П4).

Микроструктура колец из высокопрочного чугуна в литом состоянии и после низкотемпературного отжига для снятия внутренних напряжений должна удовлетворять требованиям в соответствии с А.2 приложения А:

- графит - шаровидный равномерно распределенный (шкала 2.1, ГШ1.. .ГШ3). Допускается наличие отдельных включений пластинчатого графита незавихренной формы не более 10% общей площади, занятой графитом в поле зрения на шлифе (ГШ4, ГШ5);

- металлическая основа - сорбитообразный и тонкопластинчатый перлит. Феррит допускается в виде оторочек вокруг включений графита не более 15% в любом поле зрения на шлифе (шкала 2.2, Ф1...Ф5);

- цементит или ледебурит допускаются в виде отдельных мелких включений не более 15% (шкала 2.3, Ц1...Ц4).

Микроструктуру и твердость поршневых колец из высокопрочного чугуна, подвергаемого специальной термической обработке для получения необходимых свойств при изготовлении колец из маслот с последующим нанесением износостойкого покрытия, устанавливают КД на конкретный типоразмер поршневых колец.

Микроструктура поршневых колец из стали должна соответствовать КД.

4.6 Кольцевые элементы компрессионных и маслосъемных составных поршневых колец изготавливают из ленты 2П-ВТ-ВШ-К по ГОСТ 21997, из стали марки У8А по ГОСТ 1435.

4.7 Расширители составных маслосъемных колец изготавливают:

- двухфункциональные - из ленты Т-С по ГОСТ 2283 из стали марки У8А по ГОСТ 1435;

- радиальные - из ленты ЗП-ВТ-ВШ-К по ГОСТ 21997 из стали марки У10А по ГОСТ 1435 или 70С2ХА по ГОСТ 14959;

- осевые - из ленты 1П-ПТ-К по ГОСТ 21997 из стали марки 65Г по ГОСТ 1050.

Примечание - Допускается для изготовления кольцевых элементов компрессионных, маслосъемных колец и расширителей применение лент других типов, физико-химические свойства и точность изготовления которых не ниже свойств лент, установленных настоящим стандартом.

4.8 Толщина ленты для изготовления кольцевых элементов маслосъемных и компрессионных колец, двухфункциональных, радиальных и осевых расширителей должна соответствовать таблице 3.

Таблица 3

В миллиметрах

4.9 Трещины, рыхлоты, черновины, следы засоренности инородными включениями, заусенцы, забоины и другие дефекты на кольцах не допускаются.

Раковины и вмятины не допускаются на участке в 30° от замка, а также друг против друга на торцах и на участках торцов против дренажных окон.

Не допускаются сколы или фаски на острых углах замка размером более 0,5 мм по внутренней поверхности и 0,3 мм - по наружной.

У компрессионных колец двигателей с принудительным зажиганием (далее - бензиновых двигателей) не допускаются мелкие раковины или вмятины на торцевых поверхностях кольца размером более 0,5 мм, раковины глубиной более 0,2 мм, вмятины более 0,1 мм в количестве более трех штук, расположенных менее чем на 10 мм друг от друга и менее чем на 0,5 мм от краев кольца.

У компрессионных колец двигателей с воспламенением от сжатия (далее - дизельные двигатели), изготовленных из высокопрочного чугуна, не допускаются мелкие раковины и вмятины на торцевых поверхностях размером более 0,5 мм и глубиной более 0,2 мм в количестве более двух штук, расположенных менее чем на 10 мм друг от друга и менее чем на 0,5 мм от краев кольца.

У маслосъемных колец бензиновых и дизельных двигателей не допускается наличие мелких раковин на торцевых поверхностях размером более 0,5 мм и глубиной более 0,2 мм в количестве более двух штук, расположенных менее чем на 10 мм друг от друга и менее чем на 0,5 мм от краев кольца.

Не допускаются риски от резца глубиной более 0,1 мм на внутренней поверхности кольца, обращенной к дну канавки поршня.

4.10 Рабочая поверхность верхнего компрессионного кольца, обращенная к стенке цилиндра, новых и капитально отремонтированных двигателей должна иметь износостойкое покрытие. Толщину, вид покрытия и размеры после покрытия указывают в КД.

Вид покрытия рабочей поверхности, обращенной к стенке цилиндра, вторых и других компрессионных и маслосъемных колец определяют в КД.

По требованию потребителя кольца, предназначенные для использования в качестве запасных частей при промежуточных (эксплуатационных) ремонтах без расточки цилиндров (гильз), допускается изготавливать без износостойкого покрытия.

4.11 Параметр шероховатости торцевых поверхностей кольца должен быть не более Ra = 0,63 мкм по ГОСТ 2789.

Не допускается наличие отдельных участков (более 20% общей поверхности) с параметром шероховатости более Ra = 0,80 мкм.

Параметр шероховатости верхней конической поверхности односторонних трапециевидных компрессионных колец должен быть не более Ra = 0,80 мкм по ГОСТ 2789. Не допускается на верхней конической торцевой поверхности односторонних трапециевидных компрессионных колец наличие отдельных участков (более 20% общей поверхности) с параметром шероховатости более Ra = 1,25 мкм.

Параметр шероховатости рабочей поверхности, обращенной к стенке цилиндра, для колец без износостойкого покрытия должен быть не более Rz = 20 мкм по ГОСТ 2789.

4.12 Кольца с износостойким покрытием должны иметь 100%-ное прилегание окружности к поверхности контрольного калибра, а без износостойкого покрытия - не менее 90% окружности кольца при обязательном прилегании на участке 15° с каждой стороны от замка.

Контакт может быть непрерывным или точечным (в виде пунктира).

4.13 Коробление торцевых поверхностей кольца в окружном направлении не должно превышать:

- 0,02 мм для колец прямоугольного поперечного сечения (в том числе с бочкообразной рабочей поверхностью) диаметром до 100 мм включительно и 0,03 мм - диаметром свыше 100 мм;

- 0,06 мм для колец с несимметричным профилем и маслосъемных диаметром до 100 мм включительно и 0,08 мм - диаметром свыше 100 мм.

4.14 Для колец четырехтактных двигателей при обжатии гибкой лентой разность диаметров, проходящих через замок кольца и перпендикулярно ему, устанавливают в КД на конкретные типоразмеры колец.

4.15 Распределение радиальных давлений по периметру готового кольца оценивают параметрами, указанными в КД.

4.16 Неравномерность радиальной толщины одного кольца должна быть не более:

- 0,12 мм у кольца с наружным диаметром до 100 мм включительно;

- 0,14 мм у колец с наружным диаметром более 100 мм.

4.17 После окончательной обработки кольца подвергают размагничиванию. Допустимая величина остаточного магнетизма должна соответствовать требованиям КД.

4.18 На поверхности поршневых колец не допускаются следы коррозии. Допускаются пятна и изменение цвета от моющих растворов.

4.19 Радиальная ширина кольцевых элементов компрессионных колец должна составлять от 4% до 5% от их номинального наружного диаметра.

4.20 Торцевая поверхность кольцевых элементов тарельчатой формы в свободном состоянии должна составлять с горизонтальной плоскостью угол от 4° до 5°30'.

Примечание - В одном месте (на дуге до 90°) допустимо снижение величины угла до 3°.

4.21 Ширина маслоотводных дренажных прорезей двухфункциональных расширителей должна быть не менее 1,2 мм.

4.22 Величина зазора между двухфункциональным расширителем и поверхностью цилиндра у трехэлементного составного маслосъемного кольца должна быть не менее 0,6 мм.

4.23 Величина зазора между двухфункциональным расширителем и дном канавки поршня должна быть не менее 0,3 мм.

4.24 Радиальный зазор должен быть не более 0,02 мм на суммарной дуге не более 120° при проверке в калибре номинального диаметра хромированных и нехромированных кольцевых элементов маслосъемных колец в сборе, с радиальным или двухфункциональным расширителем.

4.25 Радиальный зазор должен быть не более 0,02 мм на суммарной дуге не более 120° при проверке в калибре пакета компрессионных кольцевых элементов.

4.26 Радиальный зазор по концам кольцевых элементов маслосъемных и компрессионных колец должен быть не более 0,01 мм на дуге 15° с каждой стороны от замка.

4.27 Суммарный зазор по высоте маслосъемных колец в свободном состоянии установленных в приспособлении, имитирующим канавку поршня, должен быть в пределах от 0,08 до 0,25 мм.

4.28 Зазор в замке кольцевых элементов маслосъемных и компрессионных колец при замере в калибре номинального диаметра должен быть:

- для маслосъемных колец - от 0,3 до 1,0 мм;

- для компрессионных колец - от 0,6 до 1,5 мм.

4.29 Высота маслоотводных щелей в радиальных расширителях должна быть не менее:

- 1,0 мм - у расширителей высотой до 4,0 мм включительно;

- 1,2 мм - у расширителей высотой свыше 4,0 мм.

4.30 Минимальный контакт на концах кольцевых элементов (кроме замка) компрессионных и маслосъемных колец должен быть на дуге кольца не менее 2°.

4.31 Твердость кольцевых элементов маслосъемных и компрессионных колец, и расширителей должна соответствовать КД.

4.32 Надрывы, забоины и заусенцы на поверхности кольцевых элементов маслосъемных и компрессионных колец не допускаются.

4.33 Заусенцы после штамповки дренажных щелей допускаются: у двухфункциональных расширителей - направленные во внутреннюю сторону; у радиальных расширителей - направленные в наружную сторону. Величина заусенцев - по КД.

4.34 Наружные цилиндрические поверхности кольцевых элементов составных маслосъемных колец, предназначенных для комплектации вновь изготавливаемых двигателей и для капитальных ремонтов должны быть хромированы. Вид и размеры хромового покрытия, а также виды других покрытий должны соответствовать требованиям КД.

4.35 Сколы хрома, раковины и дендриты на наружной цилиндрической поверхности кольцевых элементов маслосъемных колец не допускаются.

4.36 Выполнение углов хромированных и нехромированных кольцевых элементов составных маслосъемных колец в замке должно соответствовать требованию КД.

4.37 Упругость маслосъемных колец в сборе должна быть от 2,5 до 8,0 кг; упругость тарельчатых компрессионных кольцевых элементов должна быть от 0,3 до 0,6 кг. Отклонение величины упругости от ее номинального значения не должно превышать _20%.

4.38 Составные витые стальные кольца должны быть размагничены. Допустимую величину остаточного магнетизма указывают в КД.

4.39 Ресурс стальных маслосъемных колец, поставляемых на комплектацию и капитальный ремонт, должен быть не менее ресурса двигателя.

Ресурс стальных компрессионных и маслосъемных колец, поставляемых для эксплуатационных ремонтов должен быть не менее 50 тыс. км.

4.40 Ресурс поршневых колец автомобильных двигателей должен быть не менее ресурса двигателя. Для двигателей МТС ресурс поршневых колец устанавливают в КД.

5.1 Изготовленные поршневые кольца (далее в разделе - изделия) до их отгрузки, передачи или продажи потребителю подлежат приемке с целью удостоверения их годности для использования в соответствии с требованиями, установленными в настоящем стандарте и в КД, договорах, контрактах (далее в разделе - нормативная и техническая документация).

5.2 Для контроля качества и приемки изготовленные изделия подвергают:

- приемке (контролю) службой технического контроля (СТК);

- периодическим испытаниям;

- типовым испытаниям (при внесении предлагаемых изменений в конструкцию выпускаемых изделий и (или) технологию их изготовления).

5.3 Приемка СТК и периодические испытания в совокупности должны обеспечивать достоверную проверку всех свойств выпускаемых изделий, подлежащих контролю на соответствие требованиям нормативной и технической документации.

5.4 Применяемые при испытаниях и контроле средства измерений и контроля должны быть поверены, а испытательное оборудование аттестовано в установленном порядке в соответствии с ГОСТ Р 8.568.

5.5 Результаты испытаний и контроля единиц изделия считают положительными, а единицы изделия - выдержавшими испытания, если они испытаны в объеме и последовательности, которые установлены для данной категории испытаний (контроля), а результаты подтверждают соответствие испытуемых единиц изделия заданным требованиям.

5.6 Результаты испытаний единиц изделия считают отрицательными, а единицы изделия - не выдержавшими испытания, если по результатам испытаний будет установлено несоответствие единицы изделия хотя бы одному требованию, установленному в нормативной и технической документации для проводимой категории испытаний.

5.7 Приемка изделий службой технического контроля

5.8 Правила проведения периодических испытаний

5.9 Правила проведения типовых испытаний

5.10 Отчетность о результатах испытаний

6.1 Дефекты по 4.9; 4.18; 4.32; 4.33 определяют наружным осмотром.

6.2 Испытания колец на упругость (4.3), прочность при изгибе (4.3), твердость (4.4), определение радиального зазора (4.12) и на коробление (4.13) - по ГОСТ 621.

6.3 Микроструктуру чугуна поршневых колец оценивают по графиту и металлической основе и сравнивают со шкалами в соответствии с приложением А.

Микроструктуру металла колец определяют металлографическим исследованием шлифов, взятых в двух сечениях кольца: у замка и против него.

6.4 Проверку теплового зазора проводят при нахождении колец в калибре, диаметр которого равен номинальному диаметру цилиндра.

6.5 Допускается проверять поршневые кольца диаметром 38 мм на просвет в цилиндре после проведения технологической обкатки двигателя.

6.6 Контроль по 4.24-4.26, 4.30 осуществляют следующим образом.

Определение радиального зазора между кольцом и гладким кольцевым калибром с внутренним диаметром, равным номинальному диаметру контролируемого кольца, контролируют визуально на просвет методом сравнивания с образцом просвета согласно схеме, указанной на рисунке 17.

"Рис. 17. Схема метода сравнивания с образцом просвета"

Зона контакта кольца с калибром должна осуществляться источником рассеянного света мощностью 25 Вт. Контакт считается полным, если при контроле радиальный зазор по периметру не обнаружен или, если в области с необходимым плотным прилеганием имеются просветы, прерываемые множеством несущих точек, расстояние которых между собой по дуге кольца не более 2°.

Контроль контакта компрессионного кольца с калибром проводят, устанавливая приспособление, имитирующее канавку поршня, с составным компрессионным кольцом. Замки кольцевых элементов при контроле должны быть смещены на (120_5)° друг относительно друга при трех кольцевых элементах и на (90_5)° друг относительно друга при четырех кольцевых элементах.

Контроль контакта кольцевых элементов маслосъемного кольца с калибром проводят в комплекте с расширителем или приспособлением, имитирующим его действие. При этом на кольцевой элемент должно быть приложено давление, соответствующее половине величины упругости радиального или двухфункционального расширителя, указанной в КД.

Проверку кольцевых элементов проводят по одному. Допускается, по согласованию с потребителем, контроль контакта с калибром маслосъемного кольца проводить, устанавливая приспособление, имитирующее канавку поршня, с составным маслосъемным кольцом в сборе в калибр. Замки кольцевых элементов должны быть смещены на ()° друг относительно друга. Высота приспособления для составного компрессионного и маслосъемного колец должна быть равна двойной высоте h компрессионного или маслосъемного кольца в сборе (рисунок 18)

6.7 Проверку зазора в стыке замка кольцевого элемента в рабочем состоянии проводят в калибре, диаметр которого равен номинальному диаметру цилиндра.

6.8 Контроль по 4.37 осуществляют в приспособлении, имитирующим канавку поршня.

Упругость (тангенциальная сила Q) кольца характеризуется величиной сил при его нагружении до зазора S, определенного по 6.7. Тангенциальная сила Q определяется при сжатии кольца гибкой лентой толщиной не более 0,15 мм согласно схеме, указанной на рисунке 19.

"Рис. 19. Схема определения тангенциальной силы при сжатии кольца гибкой лентой"

При измерении упругости тарельчатого кольцевого элемента должны быть приняты меры для недопущения его изгиба.

При контроле упругости трехэлементного или четырехэлементного кольца их расширители следует смазать трансформаторным маслом, и, подвергая кольцо небольшой вибрации, сжимать его до зазора в замке, равного S. За значение упругости кольца принимают среднее арифметическое результатов трех измерений.

6.9 Погрешность средств измерения должна быть не более 0,003 мм при контроле величины радиального зазора и 2° при контроле величины дуги радиального зазора, а также не более 0,04Q при определении тангенциальной силы и не более 30% от поля допуска на изготовление при определении зазора в стыке замка кольцевого элемента.

6.10 Контроль твердости кольцевых элементов компрессионных и маслосъемных колец, а также и расширителей проводят в соответствии с КД.

6.11 Выполнение линейных угловых измерений составных витых стальных поршневых колец и их элементов - по ГОСТ 8.050, ГОСТ 8.051.

7.1 Предприятие-изготовитель гарантирует соответствие поршневых колец требованиям настоящего стандарта при условии соблюдения правил эксплуатации, транспортирования и хранения.

7.2 Гарантийный срок эксплуатации поршневых колец должен быть равен гарантийному сроку эксплуатации двигателей, для которых они предназначены.