Классификация поршневых колец по назначению:
1) – Компрессионные (уплотнительные) поршневые кольца;
2) – Маслосъёмные (маслосбрасывающие) поршневые кольца.
Компрессионные поршневые кольца устанавливаются с целью предотвращения прорыва в картер газов во время протекания процессов сжатия и расширения. Помимо этого, они также предназначены для передачи тепла от поршня к цилиндру.
Маслосъёмные поршневые кольца используются для удаления с рабочей поверхности цилиндра излишка масла, а также для предотвращения попадания масла в камеру сгорания.
В свободном состоянии диаметр поршневого кольца в свободном состоянии больше, чем диаметр цилиндра, поэтому в процессе установки поршневое кольцо плотно прижимается к стенкам цилиндра. В канавке кольцо формирует лабиринтное уплотнение с малым зазором. Попадая из надпоршневого пространства в данный лабиринт, газы снижают свою скорость и давление и прижимают кольцо к стенке цилиндра [рис. 1, а)]. Разрез в поршневом кольце называется замком. Замок выполняется косым (под углом 30-45 градусов) либо прямым [рис. 1, б)]. Широкое распространение получили кольца с прямым замком. В рабочем состоянии кольца в цилиндре двигателя всегда должен быть определённый зазор в замке, чтобы поршневое кольцо в процессе нагревания не заклинивалось. Величина данного зазора при установке поршня в цилиндр (для различных двигателей) должна составлять 0,15-0,8 мм.
Рис. 1. Схема работы компрессионных поршневых колец.
а) – Схема уплотняющего действия поршневого кольца:
1) – Гильза цилиндра;
2) – Головка цилиндра;
3) – Поршень;
б) – Замок поршневого кольца:
1) – Косой замок;
2) – Прямой замок;
3) – Прямой замок со стопорным винтом;
в) – Торсионное кольцо в свободном состоянии;
г) – Торсионное кольцо в рабочем состоянии;
д) – Компрессионное кольцо с конической наружной поверхностью;
е) – Компрессионное кольцо, имеющее в поперечном сечении форму односторонней трапеции.
Чтобы поршневые кольца свободно пружинили, их в канавках на поршне также устанавливают по высоте с небольшим зазором (0,045-0,23). Как правило, зазоры в замках, а также по высоте у верхних поршневых колец больше, чем у нижних.
В процессе установки кольца на поршень замки следует располагать на равных расстояниях друг от друга (через 90-120 градусов), чтобы предотвратить образование сплошного канала для газов. Стопорные штифты, вставляемые в замки поршневых колец двухтактных двигателей, препятствуют прокручиванию колец, а также предотвращают касания концом кольца за кромку выпускного либо продувочного окна и их поломку.