Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11640:2016 (ISO 6627:2011) về Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng dầu tổ hợp

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 11640:2016

ISO 6627:2011

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - VÒNG GĂNG - VÒNG GĂNG DẦU TỔ HỢP

Internal combustion engines - Piston rings - Expander/segment oil-control rings

Lời nói đầu

TCVN 11640:2016 hoàn toàn tương đương với ISO 6626:2011.

TCVN 11640:2016 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 70 Động cơ đốt trong biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Lời giới thiệu

Bộ TCVN 11640 (ISO 6627) là bộ tiêu chuẩn nằm trong hệ thống tiêu chuẩn liên quan đến vòng găng cho động cơ đốt trong kiểu pit tông chuyển động tịnh tiến. Các bộ tiêu chuẩn khác là TCVN 5735 (ISO 6621), TCVN 11635 (ISO 6622), TCVN 11636 (ISO 6623), TCVN 11637 (ISO 6624), TCVN 11638 (ISO 6625) và TCVN 11640 (ISO 6627) (xem chi tiết trong thư mục tài liệu tham khảo).

Các đặc điểm chung và bảng kích thước trong tiêu chuẩn này bao gồm nhiều giá trị khác nhau và các nhà thiết kế khi lựa chọn một kiểu vòng găng cụ thể, phải lưu ý điều kiện hoạt động của vòng găng này.

Nhà thiết kế cũng phải tham khảo các đặc điểm và yêu cầu nêu trong TCVN 5735-3 (ISO 6621-3) và TCVN 5735-4 (ISO 6621-4) trước khi lựa chọn kiểu vòng găng.

ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG - VÒNG GĂNG - VÒNG GĂNG DẦU TỔ HỢP

Internal combustion engines - Piston rings - Expander/segment oil-control rings

1  Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định đặc điểm kích thước chính của các vòng găng dầu tổ hợp nhưng không quy định mô tả đầy đủ về sản phẩm (do kết cấu của phần giãn nở khác nhau tùy theo mỗi nhà sản xuất, việc thỏa thuận giữa nhà sản xuất và khách hàng sẽ quyết định các chi tiết kết cấu cụ thể).

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các vòng găng dầu tổ hợp có đường kính từ 40 mm đến 125 mm, dùng trong động cơ đốt trong kiểu pit tông chuyển động tịnh tiến trên các phương tiện giao thông đường bộ hoặc các ứng dụng khác. Tiêu chuẩn này cũng được sử dụng cho các vòng găng của các máy nénhoạt động trong điều kiện tương tự.

2  Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 5735-2 (ISO 6621-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Quy tắc đo kiểm tra.

TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 3: Yêu cầu đối với vật liệu.

TCVN 5735-4 (ISO 6621-4), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 4: Đặc tính kỹ thuật chung.

TCVN 11639 (ISO 6626), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng dầu có lò xo xoắn.

3  Ký hiệu và chữ viết tắt

Trong tiêu chuẩn này sử dụng các ký hiệu và các chữ viết tắt trong bảng 1.

Bảng 1 - Ký hiệu và chữ viết tắt

4  Kiểu vòng găng và ký hiệu

4.1  Kiểu vòng găng dầu tổ hợp

CHÚ DẪN:

1  Đệm định tâm (không bắt buộc).

Hình 1 - Kết cấu vòng găng dầu tổ hợp

4.2  Đặc điểm chung

Việc lắp ráp vòng găng dầu tổ hợp phải thực hiện theohình 2.

a) Lắp ráp vòng găng

CHÚ DẪN:

1 Phần tựa

2 Các đầu mút của lò xo giãn nở

3 Mặt lưng

4 Khe hở miệng của vòng thép và điểm cuối của lò xo giãn nở (cả ba chi tiết); góc giữa các khe hở này nên lớn hơn 30^0a

^a Với việc bố trí lắp ráp liên quan đến lực tiếp tuyến, xem ISO 6621-2.

^b Các kích thước góc phần tựa được cho tại Bảng 3.

CHÚ THÍCH: Đây là hình vẽ cho bốn kiểu vòng găng cho trong hình 1.

Hình 2 - Lắp ráp vòng găng dầu tổ hợp

4.3  Ví dụ ký hiệu

Dưới đây là các ví dụ về ký hiệu vòng găng theo tiêu chuẩn này.

VÍ DỤ 1: Một vòng găng dầu tổ hợp kiểu ES1 (ES1) có đường kính danh nghĩa là d₁ = 90 mm (90) và chiều dày danh nghĩa toàn bộ vòng găng h₁ = 3 mm (3,0), với vòng thép làm từ thép nguyên chất phân lớp 68 (MC68), mặt lưng mạ crôm với chiều dày tối thiểu 0,05 mm (CR1), và với lò xo giãn nở làm từ thép austenite 16% Cr (min.) phân lớp 67 (MC67), và lực tiếp tuyến F_t theo loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa trung bình (PNM):

Vòng găng TCVN 11640 (ISO 6627) - ES1 - 90 x 3,0-MC68/CR1-MC67/PNM

VÍ DỤ 2: Một vòng găng dầu tổ hợp kiểu ES2 (ES2) có đường kính danh nghĩa là d₁ = 90 mm (90) và chiều dày danh nghĩa toàn bộ vòng găng h₁= 2,5 mm (2,5) với vòng găng làm từ thép mactenxit 11% Cr(min.) phân lớp 65 (MC65), mặt lưng và mặt bụng được thấm nitơ (NS020) với chiều dày tối thiểu 0,020 mm trên mặt lưng, với lò xo giãn nở làm từ thép austenite 16% Cr (min.) phân lớp 67 (MC67), bề mặt được thấm nitơ NX) và lực tiếp tuyến F_t theo loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa giảm (PNR):

Vòng găng TCVN 11640 (ISO 6627) - ES2 - 90 x 2.5-MC65/NS020-MC67/NXPNR

VÍ DỤ 3: Một vòng găng dầu tổ hợp kiểu ES3 (ES3) có đường kính danh nghĩa làd₁ = 90 mm (90) và chiều dày danh nghĩa toàn bộ vòng găng h₁ = 4,0 mm (4,0) với vòng thép làm từ thép nguyên chất phân lớp 68 (MC68), mặt lưng mạ crôm với chiều dày tối thiểu 0,05 mm (CR1) với phần viền tiếp xúc (h24) 0,30 mm, lò xo bộ giãn nở làm từ thép austenite 16% Cr (min.) phân lớp 67 (MC67), lực tiếp tuyến F_ttheo loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa cao (PNH):

Vòng găng TCVN 11640 (ISO 6627) - ES3 - 90 x 4,0-MC68/CR1-MC67/PNH

5  Đặc điểm chung

5.1  Lò xo giãn nở

5.1.1  Xem xét kết cấu

Để tối ưu hóa việc lắp ráp vòng găng dầu tổ hợp vào xy lanh động cơ, các điều sau về kết cấu vòng găng dầu tổ hợp nên được xem xét:

- Tổng độ uốn theo chu vi của lò xo giãn nở

- Độ sâu rãnh pit tông

- Các đặc tính của phần gần kề đường rãnh vòng găng

- Các bán kính góc lượn của đường rãnh

5.1.2  Trường hợp không xử lý bề mặt

Lò xo giãn nở không được xử lý bề mặt thường được sử dụng với vòng thép mạ crôm (xem 5.2.1).

5.1.3 Trường hợp mặt thấm Nitơ

Lò xo giãn nở được thấm Nitơ bề mặt thường được sử dụng với vòng thép thấm Nitơ (xem 5.2.2).

Bảng 2 - Lớp thấm Nitơ lò xo giãn nở

Kích thước tính bằng milimét

5.1.4  Góc vấu tựa

Lò xo giãn nở thường được thiết kế với vấu tựa có một góc nhỏ. Điều này giúp làm kín giữa cạnh vòng thép và mặt đường rãnh vòng găng trên pit tông (Xem hình 3). Bảng 3 thể hiện góc vấu tựa nên được sử dụng.

CHÚ DẪN:

1 Mặt phẳng tham chiếu

Hình 3 - Góc vấu tựa của lò xo giãn nở

Bảng 3 - Góc vấu tựa θ

Kích thước tính bằng độ

5.1.5 Kích thước của lò xo giãn nở - vòng đệm

Không có giá trị quy định cho các kích thước a₈, a₉, a₁₄, h₉ và h₁₃ (xem Hình 2), vì các kích thước này phụ thuộc vào kết cấu lò xo giãn nở và được quy định bởi nhà sản xuất.

5.2 Đặc điểm của vòng thép

5.2.1  Mặt lưng mạ Crôm

Các đặc điểm thông thường của vòng thép mạ crôm được cho trong hình 4, với chiều dày lớp mạ crôm nêu trong bảng 4.

Hình 4 - Vòng thép mạ Crôm

Bảng 4 - Độ dày lớp mạ Crôm

Kích thước tính bằng milimét

5.2.2  Bề mặt thấm Nitơ từ mã NS010 đến mã NS050

Các đặc điểm thông thường của vòng găng thấm nitơ được cho trong hình 5. Chiều dày lớp thấm Nitơ (NS010 đến NS050) được xác định tùy theo sự tương quan với mặt lưng, mặt bụng và các mặt đáy của vòng thép (Xem bảng 5).

Hình 5 - Vòng thép thấm nitơ

Bảng 5 - Độ dày lớp thấm Nitơ

Kích thước tính bằng milimét

5.2.3 Kích thước vòng thép

Chiều dày danh nghĩa của vòng thép (h₁₂) được tính theo chiều dày tại trungđiểm theo chiều rộng của vòng thép. Chiều dày của vòng thép ở gần đường kính trong (h₁₀) và gần đường kính ngoài (h₁₁) thể hiện trên Hình 6 và các giá trị thường dùng được cho trong Bảng 7.

Hình 6 - Chiều dày vòng thép

Bảng 6 - Chiều dày thường dụng của vòng găng và vòng thép

Kích thước tính bằng milimét

Bảng 7 - Chiều dày và chiều rộng thông thường của vòng thép

Kích thước tính bằng milimét

Bảng 8 - Chiều dày của vòng găng và chiều rộng thông thường của vòng thép

Kích thước tính bằng milimét

Bảng 9 - Chiều dày của vòng thép theo phương pháp xử lý bề mặt

Kích thước tính bằng milimét

Chiều rộng của vòng thép được thay đổi tùy theo kết cấu của lò xo giãn nở. Tỷ lệ d₁/a₁ thường nằm trong khoảng 45 và 20.

Dung sai thông thường cho chiều rộng (a₁) của vòng thép thấm Nitơ là ± 0,05 mm, và vòng thép mạ crôm CR1, CR2 là ± 0,08 mm.

Với mặt tiếp xúc xếp chồng, h₂₄cần tối thiểu là 0,05 mm.

5.3  Lắp ráp lò xo giãn nở/vòng thép

Chiều dày danh nghĩa của vòng găng dầu tổ hợp (h₁,) được cho trong Bảng 10 với lực tiếp tuyến riêng phần (F_tc).

Chiều rộng của vòng găng dầu tổ hợp (a₁) phụ thuộc vào kết cấu của tổ hợp (lò xo giãn nở và vòng thép) và được xác định bởi nhà sản xuất.

6  Kích thước

Bảng 10 - Kích thước của vòng găng dầu tổ hợp

Kích thước tính bằng milimét

Bảng 10(Tiếp theo)

Kích thước tính bằng milimét

Bảng 10 (Kết thúc)

Kích thước tính bằng milimét

7  Vật liệu

7.1  Lò xo giãn nở

Lò xo giãn nở phải làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 67 hoặc 68, tùy theo sự thỏa thuận giữa nhà sản xuất và khách hàng.

Lò xo giãn nở được thấm Nitơ cần phải làm bằng thép, theoTCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 67.

7.2 Vòng găng thép

Vòng thép mạ Crôm cần được làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 68. Vòng thép thấm Nitơ phải làm bằng thép, theo TCVN 5735-3 (ISO 6621-3), phân lớp 65 hoặc 66.

8  Lực tiếp tuyến và áp suất tiếp xúc danh nghĩa

8.1  Lực tiếp tuyến

8.1.1  Lực tiếp tuyến, F_t

Lực tiếp tuyến, F_t, của một vòng găng dầu tổ hợp được xác định bằng lực sinh ra bởi việc nén lò xo giãn nở và lực tiếp tuyến của các vòng thép. Lực này có thể được tính theo công thức:

F_t = 1/2d₁x 2h₁₂xp_o

Xem bảng 1 và hình 2.

CHÚ THÍCH: Lực tiếp tuyến của các vòng thép góp phần vào lực tiếp tuyến F_t của vòng găng là không đáng kể

8.1.2  Lực tiếp tuyến riêng phần, F_tc

F_tc là một lực tiếp tuyến riêng phần cần có để duy trì vòng găng dầu tổ hợp ở một đơn vị áp suất tiếp xúc đơn vị 1 N/mm² (p_ou). Lực này có thể được tính theo công thức:

F_t = 1/2d₁x 2h₁₂xp_ou

Lực tiếp tuyến riêng phần được cho trong Bảng 10.

8.1.3 Lực tiếp tuyến thực tế, F_t

Lực tiếp tuyến thực tế của một vòng găng dầu tổ hợp có thể được tính toán dựa trên giá trị F_tc và áp suất tiếp xúc danh nghĩa cần thiết p_o theo công thức sau:

F_t = p_o/p_ou x F_tc

Với p_o/p_ou là hệ số nhân áp suất (xem Bảng 11).

8.2 Kiểu áp suất tiếp xúc danh nghĩa

Lực tiếp tuyến (F_t) với một đơn vị áp suất xác định được tính theo hệ số nhân trong Bảng 11, bảng này đồng thời đưa ra ý nghĩa của các loại áp suất phân loại theo TCVN 11639 (ISO 6626).

Áp suất tiếp xúc danh nghĩa p_o được định nghĩa là áp suất tiếp xúc danh nghĩa cần thiết, với điều kiện 100% tiếp xúc dọc theo chiều dày danh nghĩa của vòng thép (h₁₂).

Bảng 11- Loại áp suất tiếp xúc danh nghĩa

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 5906 (ISO 1101), Đặc tính hình học của sản phẩm (GPS) - Dung sai hình học - Dung sai hình dạng, hướng, vị trí và độ đảo.

[2] TCVN 5735-1 (ISO 6621-1), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 1: Từ vựng

[3] TCVN 5735-5 (ISO 6621-5), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 5: Yêu cầu chất lượng

[4] TCVN 11635-1 (ISO 6622-1), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 1: Vòng găng tiết diện hình chữ nhật làm bằng gang đúc

[5] TCVN 11635-2 (ISO 6622-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Vòng găng tiết diện hình chữ nhật chiều dày nhỏ

[6] TCVN 11636 (ISO 6623), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng tiết diện lưỡi cạo làm bằng gang đúc

[7] TCVN 11637-1 (ISO 6624-1), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 1: Vòng găng tiết diện hình chêm làm bằng gang đúc

[8] TCVN 11637-2 (ISO 6624-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Vòng găng tiết diện nửa hình chêm làm bằng gang đúc

[9] TCVN 11637-3 (ISO 6624-3), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 3: Vòng găng tiết diện hình chêm làm bằng thép

[10] TCVN 11637-4 (ISO 6624-4), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 4: Vòng găng tiết diện nửa hình chêm làm bằng thép

[11] TCVN 11638 (ISO 6625), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Vòng găng dầu

[12] TCVN 11639-2 (ISO 6626-2), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 2: Vòng găng dầu lò xo xoắn có chiều dày nhỏ làm bằng gang đúc

[13] TCVN 11639-3 (ISO 6626-3), Động cơ đốt trong - Vòng găng - Phần 3: Vòng găng dầu có lò xo xoắn làm bằng thép.