يعد كسر حلقة المكبس أحد أوضاع الفشل الشائعة لحلقات المكبس. عادةً ما تكون حلقات الضغط الأولى والثانية أكثر عرضة للكسر، وغالبًا ما تحدث الكسور بالقرب من فجوة الحلقة. قد تنكسر حلقة المكبس إلى عدة أجزاء، أو تتحطم إلى أجزاء، أو حتى تختفي. تعمل حلقات المكبس المكسورة على تسريع تآكل الأسطوانة. في محركات الديزل ثنائية الشوط-، قد تنفخ الحلقات المكسورة في أنبوب العادم أو صندوق الهواء المنظف، ويمكن أن تدخل أيضًا إلى جانب توربين الشاحن التوربيني، مما يؤدي إلى إتلاف شفرات التوربين والتسبب في حوادث خطيرة.

فيما يلي الأسباب التسعة الرئيسية لكسر حلقة المكبس:

الأسباب الشائعة لكسر حلقة المكبس

وبصرف النظر عن عيوب المواد وسوء جودة التصنيع، فإن الأسباب الرئيسية هي عدم كفاية الصيانة أثناء التشغيل وضعف جودة التجميع.

• 1. عدم كفاية إزالة فجوة الحلقة
  عندما تكون فجوة الحلقة أصغر من خلوص التجميع المحدد، يتمدد المعدن الموجود في الفجوة بسبب الحرارة أثناء التشغيل دون وجود مساحة كافية. يؤدي هذا إلى ضغط أطراف الفجوة على بعضها البعض، مما يؤدي إلى إجهاد الانحناء ويؤدي إلى الكسر بالقرب من الفجوة.
• 2. رواسب الكربون في الأخاديد الحلقية
  يمكن أن يؤدي سوء الاحتراق أو ارتفاع درجة حرارة جدار الأسطوانة أو الأكسدة أو حرق زيت التشحيم إلى تراكم شديد للكربون في الأسطوانة. رواسب الكربون الثقيلة تقيد حركة الحلقة. عندما تقوم الحلقة وجدار الأسطوانة بكشط جزيئات الزيت والمعادن، فإن هذه تمتزج، وتحت غازات الاحتراق المتسربة، تشكل رواسب كربون صلبة موضعية على السطح السفلي للأخدود الحلقي. مع وجود الكربون الصلب في الأسفل وضغط الغاز الدوري في الأعلى، تعاني حلقة المكبس من إجهاد الانحناء والكسر.
• 3. بطانة الأسطوانة ريدج
  تتسبب الحركة النسبية على المدى الطويل- بين مجموعة المكبس وبطانة الأسطوانة في التآكل، وتشكل نتوءًا في الجزء العلوي من البطانة. عندما يصل المكبس إلى أعلى مركز ميت (TDC)، تؤثر حلقة المكبس الأولى على هذه الحافة ويمكن أن تنكسر من الصدمة.
• 4. التآكل المفرط لأخاديد الحلقة
  يؤدي التآكل الزائد على السطح السفلي للأخدود الحلقي إلى إنشاء شكل جانبي مدبب (على شكل جرس). بالقرب من TDC، يدفع ضغط الغاز الحلقة نحو هذا السطح المائل، مما يتسبب في تشوه ملتوي. يؤدي هذا الضغط المتكرر إلى كسر الكلال للحلقة البالية بشكل مفرط.
• 5. تمزق الحلقة على المنافذ
  في محركات الديزل ثنائية الشوط-، غالبًا ما تنكسر حلقات المكبس بسبب اصطدامها بمنافذ التفريغ أو العادم. تتمتع منطقة فجوة الحلقة بأعلى مستوى من التوتر وتشهد تمددًا حراريًا كبيرًا. المعدن الموجود بين المنافذ الموجودة على بطانة الأسطوانة يكون أيضًا عرضة للتشوه الحراري. إذا التصقت فجوة الحلقة قليلاً بحافة المنفذ أثناء حركة المكبس، فقد تنكسر الحلقة.
• 6. التمدد الشعاعي وتعب الانكماش
  عندما يكون شد الحلقة غير كافٍ أو تكون بطانة الأسطوانة متآكلة بشكل مفرط، لا تستطيع حلقة المكبس الحفاظ على إحكام الإغلاق على جدار الأسطوانة. يتسرب الغاز ذو الضغط العالي-إلى الأخدود، مما يدفع الحلقة إلى الداخل. عندما ينخفض ​​المكبس وينخفض ​​ضغط الأسطوانة، تنبثق الحلقة مرة أخرى. تؤدي هذه الحركة الشعاعية المتكررة إلى كسر التعب.
• 7. الكسر بسبب التآكل المفرط وعدم كفاية القوة
  تعتبر مواد حلقة المكبس الشائعة مثل الحديد الزهر الرمادي وسبائك الحديد الزهر وحديد الزهر المرن هشة. يمكن أن تؤدي عيوب الصب مثل المسامية الداخلية أو الشقوق أو العزل إلى إنشاء نقاط ضعف أو مركزات إجهاد. أثناء التشغيل، يمكن أن يؤدي ذلك إلى حدوث كسر بسبب الارتطام أو التعب.
• 8. تآكل شديد في بطانة الأسطوانة وتشكل الخطوات
  الخطوة-مثل ارتداء الأشكال (الأكتاف) في مواضع المركز الميت العلوي والسفلي. يمكن أن يؤدي التآكل الكبير في المحامل الكبيرة لقضيب التوصيل أو إصلاحات المحامل الكبيرة/الصغيرة إلى تغيير مواضع المركز الميت الأصلية. في ظل قوى القصور الذاتي، يؤدي هذا إلى قوى تصادم يمكنها كسر الحلقة.
• 9. مشاكل توافق زيت التشحيم والوقود
  تحتوي بعض أنواع الوقود على نسبة عالية من الكبريت. أثناء الاحتراق، فإنها تنتج المزيد من ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكبريت. تتسبب هذه الغازات، عند درجات الحرارة المرتفعة، في تآكل الغاز مباشرة على المعادن، وتصلب رواسب الكربون وبقايا الصمغ، وزيادة تآكل البطانات والحلقات. إذا كان المحرك يعمل دون استخدام زيت الأسطوانة المناسب المخصص للوقود، أو إذا تم استخدام زيت المحرك العام كبديل، فإن قدرة الزيت على تحييد الأحماض المتكونة أثناء الاحتراق تقل. يؤدي هذا إلى تآكل حمضي شديد للمكبس والحلقات، مما يؤدي في كثير من الأحيان إلى كسر حلقة المكبس.