Na zużycie pierścieni tłokowych wpływa wiele czynników, które często są ze sobą powiązane. Ponadto rodzaj silnika i warunki użytkowania są różne, a zużycie pierścienia tłokowego jest również bardzo różne. Dlatego problemu nie można rozwiązać poprzez poprawę konstrukcji i materiału samego pierścienia tłokowego. Można rozpocząć następujące aspekty:

1. Wybierz materiały o dobrym dopasowaniu

Jeśli chodzi o zmniejszenie zużycia, jako materiał na pierścienie tłokowe musi przede wszystkim charakteryzować się dobrą odpornością na zużycie i magazynowaniem oleju. Ogólnie rzecz biorąc, musi być tak, że pierwszy pierścień gazowy zużywa się bardziej niż pozostałe pierścienie. Dlatego szczególnie konieczne jest stosowanie materiałów, które dobrze utrzymują film olejowy bez jego uszkodzenia. Jednym z powodów, dla których cenione jest żeliwo o strukturze grafitu, jest jego dobre magazynowanie oleju i odporność na zużycie.
W celu dalszej poprawy odporności pierścienia tłokowego na zużycie, do żeliwa można dodawać różne typy i zawartości pierwiastków stopowych. Na przykład pierścień żeliwny ze stopu chromowo-molibdenowo-miedziowego, powszechnie stosowany w silnikach, ma obecnie oczywiste zalety w zakresie odporności na zużycie i magazynowania oleju.
Krótko mówiąc, materiał zastosowany na pierścień tłokowy najlepiej tworzy w miarę odporną na zużycie strukturę z miękkiej osnowy i twardej fazy, tak aby pierścień tłokowy był łatwy do zużycia podczas początkowego docierania i trudny do zużycia po dotarciu. W.
Ponadto materiał cylindra dopasowany do pierścienia tłokowego ma również duży wpływ na zużycie pierścienia tłokowego. Generalnie zużycie jest najmniejsze, gdy różnica twardości ścieranego materiału wynosi zero. Wraz ze wzrostem różnicy twardości wzrasta również zużycie. Jednak przy wyborze materiałów najlepiej jest sprawić, aby pierścień tłokowy osiągnął granicę zużycia wcześniej niż cylinder, zakładając, że obie części mają najdłuższą żywotność. Dzieje się tak dlatego, że wymiana pierścienia tłokowego jest bardziej ekonomiczna i łatwiejsza niż wymiana tulei cylindrowej.
W przypadku zużycia ściernego oprócz twardości należy wziąć pod uwagę także sprężystość materiału pierścienia tłokowego. Materiały o dużej wytrzymałości są trudne w noszeniu i mają wysoką odporność na zużycie.

2. Poprawa kształtu konstrukcji

Przez dziesięciolecia wprowadzono wiele ulepszeń w konstrukcji pierścienia tłokowego w kraju i za granicą, a najbardziej znaczący jest efekt zmiany pierwszego pierścienia gazowego na pierścień powierzchniowy lufy. Ponieważ pierścień czołowy lufy ma szereg zalet pod względem zużycia, niezależnie od tego, czy pierścień czołowy lufy porusza się w górę, czy w dół, olej smarujący może unieść pierścień poprzez działanie klina olejowego, aby zapewnić dobre smarowanie. Ponadto pierścień powierzchniowy lufy może również uniknąć obciążenia krawędziowego. Obecnie pierścienie czołowe lufy są powszechnie stosowane jako pierwszy pierścień w ulepszonych silnikach wysokoprężnych, natomiast pierścienie czołowe lufy są częściej stosowane w innych typach silników wysokoprężnych.
Jeśli chodzi o pierścień olejowy, żeliwny pierścień olejowy ze sprężyną śrubową wewnętrznego usztywnienia, który jest obecnie powszechnie stosowany w kraju i za granicą, ma ogromne zalety. Sam pierścień olejowy jest bardzo elastyczny i doskonale dopasowuje się do odkształconej tulei cylindrowej, dzięki czemu może dobrze utrzymywać. Smarowanie zmniejsza zużycie.
Aby zmniejszyć zużycie pierścienia tłokowego, struktura przekroju grupy pierścieni tłokowych musi być odpowiednio dopasowana, aby zapewnić dobre uszczelnienie i film oleju smarującego.
Ponadto, aby zmniejszyć zużycie pierścienia tłokowego, należy rozsądnie zaprojektować konstrukcję tulei cylindrowej i tłoka. Na przykład tuleja cylindrowa silnika Steyr WD615 przyjmuje konstrukcję siatkową platformy. Podczas docierania powierzchnia styku tulei cylindrowej z pierścieniem tłokowym ulega zmniejszeniu. , Może utrzymać smarowanie płynne, a stopień zużycia jest bardzo mały. Co więcej, siatka pełni rolę zbiornika oleju i poprawia zdolność tulei cylindrowej do zatrzymywania oleju smarowego. Dlatego bardzo korzystne jest zmniejszenie zużycia pierścienia tłokowego i tulei cylindrowej. Obecnie silnik na ogół przyjmuje tego rodzaju kształt konstrukcji tulei cylindrowej. Aby zmniejszyć zużycie górnej i dolnej powierzchni czołowej pierścienia tłokowego, powierzchnie czołowe pierścienia tłokowego i rowek pierścienia powinny zachować odpowiedni luz, aby uniknąć nadmiernego obciążenia udarowego. Ponadto wbudowanie odpornych na zużycie tulei z żeliwa austenitycznego w górny rowek pierścienia tłoka może również zmniejszyć zużycie górnej i dolnej powierzchni czołowej, ale metoda ta nie musi być w pełni promowana, z wyjątkiem szczególnych okoliczności. Ponieważ jego rzemiosło jest trudniejsze do opanowania, koszt jest również wyższy.

3. Obróbka powierzchniowa

Metodą, która może znacznie zmniejszyć zużycie pierścienia tłokowego, jest wykonanie obróbki powierzchniowej. Obecnie stosowanych jest wiele metod obróbki powierzchni. Jeśli chodzi o ich funkcje, można je podsumować w trzech następujących kategoriach:
Poprawić twardość powierzchni, aby zmniejszyć zużycie ścierne. Oznacza to, że na powierzchni roboczej pierścienia tworzy się bardzo twarda warstwa metalu, w związku z czym nie jest łatwo osadzać się w powierzchni miękkiego żeliwa ściernego, co poprawia odporność pierścienia na zużycie. Obecnie najczęściej stosowane jest chromowanie z luźnymi otworami. Warstwa chromowana ma nie tylko wysoką twardość (HV800 ~ 1000), współczynnik tarcia jest bardzo mały, a warstwa chromu z luźnymi otworami ma dobrą strukturę magazynowania oleju, dzięki czemu może znacznie poprawić odporność na zużycie pierścienia tłokowego . Ponadto chromowanie ma w większości przypadków niski koszt, dobrą stabilność i dobrą wydajność. Dlatego wszystkie pierwsze pierścienie nowoczesnych silników samochodowych wykorzystują pierścienie chromowane, a prawie 100% pierścieni olejowych wykorzystuje pierścienie chromowane. Praktyka wykazała, że ​​po chromowaniu pierścienia tłokowego nie tylko jego zużycie własne jest niewielkie, ale także zużycie innych pierścieni tłokowych i tulei cylindrowych, które nie są chromowane.
W przypadku silników szybkoobrotowych lub udoskonalonych pierścień tłokowy powinien być chromowany nie tylko na powierzchni zewnętrznej, ale także na górnej i dolnej powierzchni końcowej, aby zmniejszyć zużycie powierzchni końcowej. Najlepiej jest chromować wszystkie zewnętrzne powierzchnie wszystkich grup pierścieni, aby zmniejszyć zużycie całej grupy pierścieni tłokowych.
Popraw zdolność magazynowania oleju i zdolność zapobiegania topieniu powierzchni roboczej pierścienia tłokowego, aby zapobiec topnieniu i zużyciu. W wysokich temperaturach film oleju smarowego na powierzchni roboczej pierścienia tłokowego ulega zniszczeniu i czasami powstaje tarcie suche. Jeśli na powierzchnię pierścienia tłokowego zostanie nałożona warstwa powłoki zawierającej olej magazynujący i środek zapobiegający zatapianiu, może to zmniejszyć zużycie statyczne i poprawić działanie pierścienia. Pociągnij pojemność cylindra. Natrysk molibdenu na pierścień tłokowy charakteryzuje się wyjątkowo wysoką odpornością na zużycie topliwe. Z jednej strony dlatego, że natryskiwana warstwa molibdenu stanowi porowatą powłokę struktury magazynującej olej; z drugiej strony temperatura topnienia molibdenu jest stosunkowo wysoka (2630°C) i nadal może on skutecznie pracować przy tarciu na sucho. W tym przypadku pierścień natryskiwany molibdenem ma wyższą odporność na spawanie niż pierścień chromowany. Jednakże odporność na zużycie molibdenowego pierścienia natryskowego jest gorsza niż pierścienia chromowanego. Ponadto koszt molibdenowego pierścienia natryskowego jest wyższy, a wytrzymałość konstrukcyjna jest trudna do ustabilizowania. Dlatego też, jeśli nie jest konieczne natryskiwanie molibdenem, najlepiej zastosować chromowanie.
Poprawić obróbkę powierzchni podczas wstępnego docierania. Ten rodzaj obróbki powierzchni polega na pokryciu powierzchni pierścienia tłokowego warstwą odpowiednio miękkiego i elastycznego, kruchego materiału, tak aby pierścień stykał się z wystającą częścią tulei cylindrowej i przyspieszał zużycie, skracając w ten sposób okres docierania i wprowadzenie pierścienia w stabilny stan pracy. . Obecnie coraz częściej stosuje się fosforanowanie. Na powierzchni pierścienia tłokowego tworzy się film fosforanujący o miękkiej i łatwej w noszeniu warstwie. Ponieważ obróbka fosforanowania wymaga prostego sprzętu, wygodnej obsługi, niskich kosztów i wysokiej wydajności, jest powszechnie stosowana w procesie pierścieni tłokowych małych silników. Ponadto cynowanie i obróbka utleniająca mogą również poprawić początkowe docieranie.
W obróbce powierzchni pierścieni tłokowych najczęściej stosowanymi metodami są chromowanie i natryskiwanie molibdenem. Dodatkowo, w zależności od typu silnika, konstrukcji, zastosowania i warunków pracy, stosuje się także inne metody obróbki powierzchni, takie jak azotowanie miękkie, obróbka wulkanizacyjna i wypełnianie tlenkiem żelazowo-żelazowym.