Rola tłoka i korbowodu w silniku wysokoprężnym
Tłok i korbowód tworzą układ, który zamienia ciśnienie spalania na ruch obrotowy wału korbowego. W dieslu maszyny budowlanej ciśnienie w cylindrze sięga kilkunastu MPa. Denko tłoka styka się bezpośrednio z płomieniem, a cały zespół pracuje tysiące godzin pod dużym obciążeniem, często w pyle i przy długiej pracy na wolnych obrotach.
Tłok uszczelnia komorę spalania, przenosi siłę nacisku gazów na korbowód i oddaje ciepło do cylindra oraz oleju. Korbowód przekazuje tę siłę na wał i zamienia ruch posuwisty na obrotowy. Zużycie jednego elementu prawie zawsze odbija się na pozostałych, dlatego przy remoncie ocenia się cały zespół: tłok, pierścienie, sworzeń, korbowód, panewki i cylinder.
Budowa tłoka silnika diesla
Tłoki w silnikach maszyn budowlanych odlewa się najczęściej ze stopu aluminium z krzemem. W silnikach o dużym obciążeniu spotyka się też tłoki stalowe lub dwuczęściowe. Typowy tłok składa się z kilku stref:
- Denko z komorą spalania – w silnikach z wtryskiem bezpośrednim komora jest wykonana w tłoku (najczęściej w kształcie omegi). To ona kształtuje zawirowanie powietrza i spalanie dawki paliwa.
- Strefa pierścieni – trzy rowki: dwa na pierścienie uszczelniające i jeden na zgarniający. Rowek pierwszego pierścienia jest zwykle wzmocniony wtopioną wkładką żeliwną, bo pracuje w najwyższej temperaturze.
- Płaszcz tłoka – część prowadząca, która przenosi siły boczne na gładź. Ma lekko owalny i beczkowaty kształt oraz często powłokę przeciwcierną (np. grafitową).
- Piasty sworznia – otwory na sworzeń tłokowy, zabezpieczony pierścieniami osadczymi.
- Kanał chłodzący – pierścieniowa galeria pod strefą pierścieni, do której olej podają dysze w bloku.
Dysze chłodzenia tłoków wtryskują olej od spodu w kanał chłodzący. Zatkana, wykrzywiona lub źle osadzona dysza to częsta przyczyna przegrzania i pęknięcia denka. Przy każdym remoncie warto sprawdzić drożność dysz i ich ustawienie.
Pierścienie tłokowe – uszczelniające i zgarniający
Pierwszy pierścień uszczelniający w dieslach ma zwykle przekrój trapezowy. Dzięki temu ruch boczny tłoka ogranicza zakoksowanie rowka. Drugi pierścień (często stożkowy lub z podcięciem) uszczelnia dodatkowo i pomaga zgarniać olej. Trzeci, zgarniający, ma sprężynę rozprężną i szczeliny, przez które nadmiar oleju z gładzi wraca do miski.
Objawy zużycia pierścieni
- wyraźne przedmuchy z odmy, olej wypychany przez bagnet lub korek wlewu,
- rosnące zużycie oleju bez widocznych wycieków,
- niebieski dym, zwłaszcza po rozruchu i przy gwałtownym dodaniu gazu,
- spadek kompresji na jednym lub kilku cylindrach, trudniejszy rozruch i mniejsza moc.
Niebieski dym może mieć też inne źródła, np. turbosprężarkę albo uszczelniacze zaworowe. Przed rozbieraniem silnika warto więc przejść diagnostykę opisaną w poradniku Dlaczego maszyna dymi na niebiesko?. Pomiar ciśnienia sprężania, test szczelności cylindrów i oględziny endoskopem przez otwór wtryskiwacza zwykle jasno pokazują, czy problem leży w pierścieniach i gładzi.
Korbowód – budowa, tulejka i panewki
Korbowód to kuta stalowa belka o przekroju dwuteowym, złożona z trzech części:
- główka – z wciśniętą tulejką (najczęściej brązową), w której obraca się sworzeń tłokowy. Do tulejki prowadzi otwór lub kanał smarujący, a w części silników kanał wzdłuż trzonu podaje olej z wału,
- trzon – przenosi siły ściskające i rozciągające,
- stopa z pokrywą – obejmuje czop korbowy wału przez dwie panewki korbowodowe.
Pokrywa stopy może być oddzielona przez cięcie i obróbkę albo przez łamanie (pęknięcie kontrolowane). W korbowodach łamanych nierówna powierzchnia podziału sama centruje pokrywę. Pokrywy nie wolno zamieniać, obracać ani szlifować płaszczyzny podziału. W dużych dieslach często stosuje się skośny podział stopy, żeby korbowód przeszedł przez cylinder przy montażu od góry. Śruby korbowodowe są zazwyczaj rozciągliwe i jednorazowe, a dokręca się je momentem i kątem według instrukcji producenta. Stan panewek i czopów omawiamy szerzej w artykule Wał korbowy i panewki – budowa, uszkodzenia i regeneracja.
Typowe uszkodzenia tłoka i ich przyczyny
- Zatarcie płaszcza – przegrzanie silnika, brak lub rozcieńczenie oleju (np. paliwem), za mały luz montażowy, przeciążenie zimnego silnika.
- Wypalenie denka lub krawędzi komory – lejący lub źle rozpylający wtryskiwacz, zbyt wczesny wtrysk, nadmierna dawka paliwa.
- Pęknięcia denka – przeciążenie cieplne, niesprawne dysze chłodzenia tłoków.
- Zużycie ścierne strefy pierścieni – pył zasysany przez nieszczelny dolot lub uszkodzony filtr powietrza.
- Zakoksowane, zapieczone pierścienie i wyszklona gładź – długa praca na wolnych obrotach bez obciążenia.
- Wygięty korbowód – zassanie wody lub płynu chłodzącego do cylindra (uderzenie hydrauliczne).
Sama wymiana tłoka bez usunięcia przyczyny kończy się powtórką awarii. Przy wypalonym denku trzeba sprawdzić wtryskiwacze i pompę, przy zatarciu układ chłodzenia i smarowania, a przy zużyciu ściernym szczelność dolotu.
Wymiar STD i nadwymiary – jak dobrać tłok
Oznaczenie STD to średnica nominalna przewidziana przez producenta. Nadwymiary, najczęściej 0,25 i 0,50 mm, stosuje się w silnikach, w których cylinder wykonany jest bezpośrednio w bloku: po roztoczeniu i honowaniu cylindra montuje się większy tłok z dopasowanymi pierścieniami. W silnikach z tulejami wymiennymi (mokrymi lub suchymi) zazwyczaj wymienia się tuleję, a przy tulejowaniu bloku cylinder wraca do wymiaru nominalnego. W obu tych przypadkach stosuje się tłok STD.
Przed zamówieniem i montażem warto sprawdzić:
- średnicę, owalizację i stożkowatość cylindra oraz luz tłok–cylinder,
- luz na zamku pierścieni w cylindrze i luz pierścieni w rowkach,
- wystawanie tłoka ponad płaszczyznę bloku – w wielu silnikach od niego zależy grubość uszczelki pod głowicę,
- numer katalogowy tłoka i wersję silnika (komora spalania i wysokość kompresyjna różnią się między odmianami),
- stan korbowodów: prostoliniowość, równoległość osi, owalizację stopy i luz tulejki.
Części i remont kapitalny w WIBAKO
W sklepie WIBAKO znajdziesz tłoki do silników maszyn budowlanych, m.in. tłok STD ⌀101 mm Kolbenschmidt czy tłok Deutz 1013/2013, a także pierścienie, tuleje, korbowody i panewki. Przegląd dostępnych grup części opisuje artykuł Części do silników maszyn budowlanych. Najpewniej dobiera się tłok po numerze silnika lub numerze katalogowym części. W razie wątpliwości skontaktuj się z nami, podając typ i numer silnika.
Jeśli zużycie obejmuje cały zespół tłokowo-korbowy, wykonujemy naprawę i remont kapitalny silników spalinowych: od demontażu i pomiarów, przez obróbkę i kompletowanie części, po złożenie silnika. Przy montażu części kupionych w WIBAKO roboczogodzina wynosi 190 zł netto. Zakres prac i termin ustalamy indywidualnie po diagnozie.
Najczęstsze pytania
Co łączy tłok z wałem korbowym?
Tłok łączy się z wałem korbowym przez korbowód. Główka korbowodu osadzona jest na sworzniu tłokowym (zwykle przez brązową tulejkę), a stopa obejmuje czop wału przez panewki korbowodowe.
Czym różni się tłok STD od tłoka w nadwymiarze 0,50?
Tłok STD ma średnicę nominalną, przewidzianą przez producenta silnika. Tłok w nadwymiarze 0,50 jest większy o 0,50 mm i stosuje się go w cylindrze roztoczonym i wyhonowanym do tego wymiaru. Po tulejowaniu cylinder wraca do wymiaru nominalnego, więc montuje się tłok STD.
Jakie są objawy zużytych pierścieni tłokowych?
Typowe objawy to zwiększone przedmuchy ze skrzyni korbowej, ubytek oleju, niebieski dym (szczególnie po rozruchu i przy dodaniu gazu) oraz spadek kompresji i mocy. Potwierdza się to pomiarem ciśnienia sprężania, testem szczelności cylindrów albo pomiarem przedmuchów.
Czy można wymienić same pierścienie bez wymiany tłoków i tulei?
Tylko wtedy, gdy pomiary cylindra i rowków pierścieni tłoka mieszczą się w tolerancjach producenta, a gładź ma zachowaną strukturę honowania. Nowe pierścienie na owalnej lub wyszklonej gładzi szybko przestają uszczelniać.
Co to jest płaszcz tłoka?
Płaszcz to dolna, prowadząca część tłoka, która przenosi siły boczne na ściankę cylindra. Ma lekko owalny i beczkowaty kształt oraz często powłokę przeciwcierną, dlatego jego ślady zużycia dobrze pokazują, czy tłok pracował prawidłowo.
