Кои главни пръстени предлагат издръжливо запечатване за двигатели?

Прокладки MLS: Прецизно запечатване за двигатели с висок буст и високи обороти

Многослойна стоманена конструкция и еластичен отговор при термично циклиране

Многопластовите стоманени прокладки на главата са изработени от няколко слоя неръждаема стомана със специални гумени покрития, които помагат всичко да остане плътно затворено, дори когато температурите станат много високи. Това, което ги прави толкова ефективни, е способността им да се възстановяват след температурни колебания, възникващи при двигатели, работещи с високо налягане или просто високи обороти в продължение на дълги периоди. Тези множество слоеве всъщност компенсират естественото огъване, което се случва в главите на двигателя, предотвратявайки изтичане на компресията и издържайки огромното налягане в камерата за горене, понякога над 2500 паунда на квадратен инч. Повечето големи производители на двигатели изискват повърхностна обработка около 50 Ra или по-добра както на главата на цилиндъра, така и на блока на двигателя, където се поставя прокладката. Правилната инсталация също има значение. Следването на правилната последователност на затегчване е задължително, като много професионалисти проверяват това с мерни устройства за разтягане, за да се уверят, че никоя част няма да бъде подложена на прекомерно напрежение, което може да повреди работата на прокладката в бъдеще.

Изпъкнали уплътнителни ръбове и броня на камерата за горене за цилиндровата цялост

Концентричните издатини около цилиндровите отвори всъщност образуват микроскопични уплътняващи зони, които значително увеличават повърхностното налягане — до около 3 пъти в сравнение с плоските прокладки. Тези армировъчни пръстени по същество задържат цялото налягане от горенето вътре, където му е мястото, предотвратявайки разпространението на пламъка и деформацията на стените на отвора, дори когато двигателите работят при над 100 psi налягане. Според сериозни анализи чрез метода на крайните елементи, тези малки издатини намаляват топлинното напрежение върху съседните болтове на главата с около 18 процента, което означава по-добра фиксираща сила с течение на времето. Повечето опитни механици ще кажат на всекиго, който иска да чуе, да не комбинира многослойни стоманени (MLS) прокладки с допълнителни о-пръстени, защото ако пазовете не са идеално подравнени, предположете какво се случва? Утечки започват точно там. При турбозаредени или компресорни конфигурации тази вградена армировка прави цялата разлика. Уплътняването на цилиндъра остава изключително добро след стотици термични цикли по време на реални динамометрични тестове, доказвайки своята стойност далеч зад рамките на теорията.

Медни главни пръстени: Максимална якост за приложения с екстремна мощност

Якост на опън и устойчивост на пълзене при продължителни високи температури на горене

Медта издържа изключително добре при много високи температури, което я прави идеална за двигатели с мощност над 1500 конски сили. Металът притежава впечатляващ предел на якост на опън от около 210 MPa дори при 500 градуса по Целзий, което означава, че може да поема рязките налягане в цилиндрите, без да се деформира. Освен това медта се деформира значително по-малко с времето при постоянни високи температури благодарение на естествената си устойчивост към пълзене. Композитните пръстени често се разграждат при контакт с киселини от горенето, докато медта остава стабилна срещу тези агресивни химикали, което я прави идеална за състезателни двигатели, използващи метанол или смеси от нитрометан. При термични циклични тестове инженерите установяват, че пръстените от мед запазват формата си значително по-добре в сравнение с тези с полимерно покритие. След 200 часа при изгарящи 1000 градуса по Целзий, медните пръстени показват само около 32% вариация в дебелината, докато техните пластмасови аналогове се променят повече, което означава, че медните осигуряват по-дълготрайно плътно затваряне между ремонти на двигателя.

Уплътнение с О-образен пръстен и армиращ пръстен от жица за намаляване на деформацията на цилиндровата втулка

Гнездата за приемане, които са прецизно изработени, работят заедно с пръстени от неръждаема стомана, за да намалят огъването на цилиндровата втулка, когато условията станат наистина напрегнати при високо натоварване. При затегчане по време на процеса на затегчане с момент, жицата излиза напълно около една четвърт от собствения си диаметър и се компресира в гнездо, което всъщност е с 150% по-широко от самата жица. Това създава налягане отстрани, което помага да се противодейства на мощните сили от горенето. За да работи правилно тази система за армиране, повърхностите трябва да са изключително гладки (Ra трябва да е под 10 микродюйма) и след машинната обработка трябва да се извършват проверки, за да се гарантира, че няма теч на охлаждаща течност или масло. Медта има един недостатък обаче, когато става въпрос за уплътняване на течности. Затова много двигатели за драгсейлинг изобщо пропускат каналите за охлаждане, тъй като медта е толкова добра в задържането на газовете точно където трябва.

Сравнение на издръжливостта на главната прокладка: Данни за реална производителност

резултати от 500-часов тест на динамометър: MLS срещу медно запечатване, дълготрайност при 30–1500 к.с.

След като изтестваме материали за главни пръстени в продължение на 500 часа на динамометър, започваме да виждаме къде всъщност се проявяват техните ограничения. За двигатели с мощност под 500 конски сили, както многослойните стоманени (MLS), така и медните пръстени издържат доста добре, като почти всички оцеляват при около 98%. Когато обаче става дума за сериозни натоварвания между 500 и 1000 конски сили, MLS ясно взема преднина. Тези многослойни стоманени пръстени продължават да работят правилно в 89% от случаите, докато медните започват да се повреждат много по-бързо – само при 72%, основно поради топлината, която ги размеква (както е отбелязано в SAE Materials Journal миналата година). След като се премине границата от 1000 конски сили, нещата стават особено интересни. MLS успява да остане неповреден в около 76% от случаите благодарение на способността си да се възстановява след механично напрежение, докато медта просто вече не може да издържи. Повечето медни образци напълно се повреждат след само 320 часа тестове, като повреди настъпват в 83% от тези опити. Анализът на тези данни ясно показва защо повечето сервизи препоръчват MLS при високомощни конфигурации, при които температурните колебания надвишават 200 градуса по Целзий по време на работа.

Анализ на режима на повреда при турбоподгрявани LS и RB26 двигатели (SAE & Cometic стандарти)

Анализът на 120 турбонадути двигателя, които са излезли от строя, разкрива някои интересни слабости, специфични за различните материали. Плъстовете за глава от мед най-често се повреждат поради проблеми с компресионната деформация, което представлява около две трети от всички повреди при медни плъстове. Също така наблюдаваме ерозия на огнените пръстени при LS двигатели, когато те развиват над 800 конски сили. При MLS плъстовете положението е различно. Повечето повреди се дължат на микрониво изтриване – приблизително в 41 процента от случаите, като допълнително се срещат и проблеми с изтичане на горивни газове, особено чести при RB26 конфигурациите. Наистина важно обаче е колко гладки са повърхностите. Двигателите, при които стойността Ra остава под 20 микродюйма, служат приблизително с 37 процента по-дълго, независимо от използвания материал. Не трябва да забравяме и равнинността на фланеца. Запазването ѝ в рамките на отклонение от 0,003 инча прави голяма разлика. В комбинация с правилната последователност на затягане, тези фактори обясняват около половината от причините, поради които някои плъстове за глава издържат значително по-дълго от други при тежки експлоатационни условия.

Критични фактори при монтажа, които определят продължителността на уплътнението на главата

Финишна обработка на повърхността, запазване на моментното натоварване и съвместимост на материала на главата/блокчето

Получаването на правилните повърхности е абсолютно съществено, ако искаме прокладките на главата да издържат. Повечето производители на двигатели целят приблизително 30 до 60 Ra финиш както върху блока, така и върху главата на цилиндъра, където те се срещат. Твърде грубата повърхност създава горещи петна, които могат да разрушат всичко, но ако е твърде гладка, прокладката също няма да се закрепи правилно. Не забравяйте и за запазване на моментния завой. Следвайте стриктно последователността на производителя при затегчване на болтовете, особено при използване на модерни фиксатори, затягани чрез момент и ъгъл. Добре качество ъгъломер за момент има огромно значение тук. Алуминиевите глави се разширяват много по-бързо от чугунените блокове при нагряване, поради което се нуждаем от специални прокладки, проектирани да поемат тази разлика в разширението. Комбинирането на различни метали води до проблеми с корозията, нещо, което става особено сериозно при мотори на метанол поради pH проблеми. Преди монтиране проверете двойно спецификациите за стъпване на гильозите. Дори миниатюрни разлики между 0,003 и 0,006 инча ще доведат до ранни повреди в около четири от пет дизелови конфигурации според някои нови изследвания. Помнете тези основни принципи — подготовката на повърхностите, постоянна сила на стегане и съответстващи скорости на разширение — това е което разделя успешните конструкции от катастрофални повреди под налягане.

ЧЗВ

От какво са направени MLS прокладките за глава?

MLS прокладките за глава са изработени от няколко слоя неръждаема стомана и са покрити със специален каучук, за да осигурят ефективно запечатване дори при високи температури.

Какви са предимствата на медните прокладки за глава?

Медните прокладки за глава притежават висока якост на опън и устойчивост на пълзене, което ги прави подходящи за двигатели с мощност над 1 500 конски сили, които работят при екстремни температури на горене.

Как повлиява финишната обработка на повърхнината върху живота на прокладката за глава?

Правилната финишна обработка на повърхнината помага на прокладката да се фиксира ефективно. Монтажорите на двигатели обикновено целят финиш между 30 и 60 Ra, за да постигнат баланс между залепване и избягване на горещи точки.

Защо медните прокладки за глава се повреждат в двигателите с високо напрежение?

Медните прокладки за глава често се повреждат поради проблеми с компресионната деформация и омекване при висока температура, което води до по-високи проценти на повреди в сравнение с MLS прокладките в условия на високо напрежение.