Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Гильза цилиндра двигателя

Цилиндры и гильзы цилиндров поршневые

Продольные трещины гильз

Описание повреждения

Трещины большей частью проходят в вертикальном направлении. Это распространяется отчасти также на сухие гильзы изза относительно небольшой толщины стенки.

Оценка повреждения

Трещины гильз такого рода часто вызваны ненадлежащим обращением (ударные нагрузки). Даже если повреждение гильзы не сразу видно, микротрещина или насечка может в последующей работе двигателя привести к поломке и тем самым к выходу двигателя из строя. Как уже было описано выше, дефектный опорный поясок буртика или загрязнение между гильзой и блоком цилиндров также может вызвать такие повреждения. Если дефектный опорный поясок буртика является причиной продольных трещинах, то вместе с продольным трещинами часто наблюдаются также поперечные трещины.

Возможные причины повреждения

• ненадлежащее или неосторожное обращение с гильзами во время транспортировки или ремонта и связанные с этим трещины или насечки.

• гидравлические удары

• посторонние тела под контактными или уплотнительными поверхностями

• дефектные опоры буртиков (см. также пункт 3.10.1 «Буртик на гильзе цилиндра отломался»).

Отломавшийся буртик гильзы цилиндра

Описание повреждения

В гильзе цилиндра весь буртик гильзы полностью оторван (рис. 1). Трещина буртика начинается в углублении нижней кромки буртика гильзы и проходит под углом ок. 30° наверх.

Оценка повреждения

Такие повреждения вызваны изгибающими моментами, появляющимися при некачественной сборке (загрязнения и дефекты формы). Причины, приводящие к таким поломкам, различны. В большинстве случаев буртик гильзы цилиндра отжимается уже при затяжке головки блока цилиндром. В новых поколениях двигателей для грузовых автомобилей с системой впрыскивания «насос-форсунка» или «общий топливопровод высокого давления» нагрузка на блок двигателя все больше возрастает в связи с более высоким давлением горения В связи с конструктивным использованием в таких типах очень прочных стальных уплотнений головки блока цилиндров, после большого пробега может возникнуть перекос блок-картера в зоне опоры буртика гильзы. Деформацию опорной поверхности невозможно выявить чисто визуально без вспомогательных средств. Простым методом контроля перекоса является использование туши. Тушь наносится очень тонким слоем на опорную поверхность буртика гильзы на блок-картер. После этого вставляют новую гильзу без уплотнений и вжимают гильзу в свое седло. Затем снова снимают гильзу. Опорная поверхность гильзы должна быть равномерно покрыта тушью по всему периметру. Если части поверхности не вошли в контакт в краской, необходимо доработать седло гильзы. Эту доработку лучше всего проводить на стационарном сверлильном станке или на переносном устройстве для торцовки буртика гильзы (см. приложение с инструментом). Только таким образом обеспечена плоскопараллельность к поверхности картера (рис. 2)

Возможные причины повреждения

• Не использовались предписанные уплотнения (уплотнения других изготовителей имеют отчасти другую форму и другой диаметр).

• Не соблюдались предписанные изготовителем двигателя моменты затяжки и углы затяжки.

• Седло гильзы в блок-картере не было тщательно очищено от грязи.

• Прямоугольность и/или плоскопараллельность опоры буртика не были обеспечены (рис. 2 и рис. 5).

• Если буртик гильзы не выходит за уплотнительную поверхность цилиндра на предписанный размер (В) или если он входит даже немного вглубь (рис. 6), буртик при сборке недостаточно сильно прижимается к седлу гильзы. При работе двигателя это может вызвать также качающееся движение гильзы из-за качательного движения поршня. Постоянно действующие из-за этого усилия приводят к тому, что буртик гильзы отламывается. Если необходимо доработать опору буртика гильзы при ремонте двигателя, то можно или вложить компенсационные шайбы из стали или использовать гильзы более крупных размеров, чтобы обеспечить необходимый выступ гильзы относительно поверхности цилиндра. Гильзе более крупных размеров буртика* следует дать предпочтение по сравнению с компенсационными шайбами, потому что это ведет к технически большей стабильности.

Кавитации на гильзах цилиндра

Описание повреждения

Мокрая гильза цилиндра в зоне водяной рубашки имеет сильно выраженную кавитацию. Она доходит до такой степени, что уже появилась дыра во внутренней полости цилиндра.

Оценка повреждения

Кавитация появляется в основном в плоскости качания поршня (на нагруженной стороне или на ненагруженной стороне), она вызвана вибрациями стенки цилиндра. Высокочастотные вибрации вызваны давлением сжигания, боковыми усилиями поршня и перекладка поршня в нижней и верхней мертвой точке. Если охлаждающая вода не может больше повторять вибрации стенки цилиндра, водяная пленка кратковременно приподнимается с гильзы цилиндра. В возникшей изза этого зоны разряжения образовываются пузырьки пара, которые при обратном движении стенки цилиндра разрушаются (имплозия) с чрезвычайно высокой скоростью. Вытесненная пузырьками вода при имплозии ударяет о поверхность цилиндра. В результате энергии удара из поверхности цилиндра вылетают малейшие частицы. Со временем вследствие этого образовываются (вымываются) настоящие дырки. Особенность кавитации заключается в том, что происходит расширение дырок вовнутрь (рис. 3) и в результате образовываются полости в материале, откуда в конечном счете также взято название кавитации.

Возможные причины повреждения

• Не соблюден правильный зазор поршня (повторная установка уже работавших поршней

или цилиндры со слишком большими размерами)

• Некачественная или неточная посадка гильзы в корпусе.

• Отсутствует предписанная присадка для защиты от замерзания с защитой от коррозии или соответствующая присадка для охлаждающей воды. Средство защиты от коррозии содержит ингибиторы, предотвращающие пенообразование. Эти ингибиторы,однако, в течение времени теряют свой эффект. Поэтому необходимо заменять средство защиты от коррозии через каждые 2 года и предусматривать правильное соотношение смеси.

• Использование неподходящих средств охлаждения, как напр соленая вода (морская вода), агрессивная или содержащая кислоту вода или другие жидкости.

• недостаточное избыточное давление в системе охлаждения. Необходимое избыточное давление радиатора не обеспечено из-за неподходящих крышек радиатора (недостаточная герметизация из-за дефектного предохранительного клапана) или из-за негерметичности в системе охлаждения. При правильном избыточном давлении в системе охлаждения температура кипения охлаждающего средства выше, чем при атмосферном давлении. Избыточное давление в системе охлаждения не может устранить причину для образования паровых пузырьков, но во всяком случае это мешает образованию пузырьков.

• Слишком низкая рабочая температура двигателя: если двигатель в определенных условиях эксплуатации или из-за дефектов термостата не достигает обычной рабочей температуры, то в системе охлаждения не может образоваться избыточное давление из-за более низкого теплового расширения охлаждающего средства. Изза слишком низкой рабочей температуры поршни также не имеют правильного теплового расширения. Они работают при эксплуатации с повышенным поршневым зазором. И то, и другое способствует образованию пузырьков и тем самым кавитации.

Неравномерный износ цилиндра

Описание повреждения

Отверстия цилиндра имеют признаки неравномерного износа в виде отдельных блестящих полированных мест (рис. 2} Поршень не имеет признаков износа или мест истирания. Двигатель теряет масло в точках стыка, особенно, однако, на радиальных уплотнительных кольцах для вала. На рис. 1 четко видна коррозия на наружном периметре гильзы, которая после установки в цилиндр вызвала некруглость цилиндра

Оценка повреждения

Неравномерный зеркальный внешний вид поверхности скольжения на рабочих поверхностях цилиндра всегда является признаком перекоса цилиндра. Слишком мокрые или сухие гильзы цилиндров могут иметь перекос уже непосредственно после сборки. Поршневые кольца не могут безупречно герметизировать перекос цилиндра ни относительно масла, ни относительно газов сжигания. Масло проходит мимо поршневых колец, попадает в камеру сгорания и сжигается. В результате газов сжигания, протекающих в большом объеме мимо поршня, также повышается давление в блок-картере. Это избыточное давление приводит к потере масла в различных местах стыка двигателя, особенно на радиальных уплотнительных кольцах для вала. Кроме того, масло продавливается во впускной и выпускной коллекторы через направляющую клапана, всасывается двигателем и сжигается или выбрасывается.

Возможные причины повреждения

• неравномерная или неправильная затяжка болтов головки блока цилиндров

• неплоские торцевые поверхности блока цилиндров и головки блока цилиндров.

• нечистая или перекошенная резьба болтов головки блока цилиндров

• неподходящие или неправильные уплотнения головки блока цилиндров.

• дефектная опора буртика в картере, неправильный выступ буртика и перекос и/или износ нижней направляющей буртика могут быть причиной существенного перекоса цилиндра.

• слишком слабая или слишком прочная посадка буртика в картере (в сухих гильзах цилиндра).

• В базовых отверстиях картера в сухих втулках в эксплуатации часто появляются существенные неровности из-за контактной коррозии (коррозия в посадке, рис. 1). В таком случае базовое отверстие цилиндра должно быть тщательно очищено. Если эта очистка сама не обещает успеха, необходимо доработать базовые отверстия цилиндра и затем установить гильзы цилиндра с избыточным наружным размером. Эти очень тонкостенные гильзы должны прилегать к отверстию по всей длине и всему периметру. Если этого нет то, гильзы деформируются уже при вводе в базовое отверстие и тем более в работе двигателя. В сухих гильзах цилиндра различают исполнения «Pressfit» и «Slipfit». Гильзы «Pressfit» впрессовываются в блок цилиндров двигателя, после этого необходимо провести еще расточку и хонингование. Гильзы «Slipfit» полностью обработаны, они вводятся только в базовое отверстие. Из-за зазора, который остается в гильзах «Slipfit» между гильзой и базовым отверстием цилиндра, это исполнение в отличие от исполнения «Pressfit» скорее вызывает проблемы, связанные с перекосом и коррозией.

двигатели склонны к перекосу при монтаже головки блока цилиндров. Если расточка и хонингование в этих двигателях осуществляются обычным способом, то при последующей эксплуатации могут возникнуть проблемы в связи с перекосами.

Рекомендация:

в блоках цилиндров без гильз с цилиндрами,просверленными непосредственно в блок цилиндров, рекомендуется перед обработкой цилиндров навинтить на торцевую поверхность блока цилиндров нажимную пластину. Эта нажимная пластина имеет те же отверстия, что и блок цилиндров за исключением водяных каналов, ее толщина составляет несколько сантиметров. Благодаря навинчиванию и заданной затяжке с моментом затяжки болтов головки блока цилиндров создаются условия напряжений при обработке цилиндра, как будто установлена головка блока цилиндров. Перекосы в отверстиях цилиндров, которые могут возникнуть при затяжке болтов головки, создаются таким образом в определенном виде и учитываются при обработке. Это обеспечивает (при условии правильной обработки) максимальную круглость и цилиндричность отверстия цилиндра при последующей эксплуатации двигателя

Блестящие места в верхней зоне цилиндра

Описание повреждения

Рабочая поверхность цилиндра имеет в верхней части металлические места с глянцевым блеском, на которых уже исчезла хонинговальная структура (рис, 1 + 2). Сам поршень не имеет значительных следов износа. Двигатель имеет повышенный расход масла.

Оценка повреждения

Такие виды износа появляются тогда, когда при эксплуатации на жаровом поясе поршня образовывается твердый масляный нагар в результате несгоревшего масла и остатков горения (рис. 3). Этот нагар имеет абразивный эффект и в работе приводит к повышенному износу в верхней части цилиндра от движения поршня вверх и вниз и перекладка. Повышенный расход масла не вызывается самими местами блеска, потому что цилиндр в результате полирования не теряет существенно свою круглую форму и поршневые кольца и далее могут выполнять свою функцию уплотнения. Смазка цилиндра также не понижается, потому что несмотря на потерю хонинговальной структуры в открытых зернах графита поверхности цилиндра всетаки находится достаточное количество масла. При оценке такого повреждения важно, что в данном случае места блеска появились только в местах в цилиндре, которые в работе вступают в контакт с жаровым поясом с масляным нагаром. Если места блеска имеются также в других местах, по которым жаровой пояс не проходит, то причина скорее связана с перекосом цилиндра (пункт «3.10.4 Неравномерный износ цилиндров»), с переполнением топливом (пункт 3.11.3 Износ поршней, поршневых колец и цилиндров от переполнения топливом») или с попаданием загрязнений (пункт «3.11.2 Износ поршней, поршневых колец и цилиндров вследствие загрязнений»).

Возможные причины повреждения

• Попадание чрезмерно большого количества моторного масла в камеру сгорания из-за дефектов турбонагнетателя, недостаточное отделение масла в системе вентиляции двигателя, дефектов уплотнений стержней клапанов и т. д.

• Избыточное давление в блок-картере из-за большого количества газов, проникших в картер из камеры сгорания, или из-за дефектного клапана вентиляции картера.

• Недостаточная конечная обработка цилиндра и в результате этого повышенный выход масла в камеру сгорания (см. к этому также пункт 3.11.3 Износ поршневых колец вскоре после капитального ремонта двигателя).

• Использование неразрешенных к применению моторных масел или моторных масел низкого качества.

Трещина гильзы из-за гидравлического удара

Описание повреждения

Гильза имеет в верхней зоне большую трещину и задиры на рабочей поверхности (рис. 1 и 2). Соответствующий поршень также имеет задиры на стороне давления и на ненагруженной стороне. В днище поршня в той зоне, в которой на стержне имеются задиры, появилось углубление (рис. 3).

Оценка повреждения

Цилиндр повергался в работе гидравлическим ударам. Высокое давление жидкости разорвало гильзу и образовало углубление в днище поршня. В результате этого материал поршня выдавился наружу, что привело к резкому уменьшению зазора в этой зоне и к задирам на обеих сторонах поршня и на гильзе.

Больше невозможно установить, появился ли гидравлический удар при работе двигателя или во время его пуска.

Возможные причины повреждения

• непреднамеренное всасывание воды при переезде через воду, лужи или низкие воды или из-за попадания большого количества воды от брызг проезжающих впереди или мимо автомобилей.

• заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за негерметичности уплотнения головки цилиндра или трещин в конструктивных элементах.

• заполнение цилиндра топливом при неработающем двигателе из-за негерметичных форсунок. Остаточное давление в системе впрыскивания сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр. В этом и в предыдущем случае при пуске возникают описанные повреждения.

opelastra10.ru

ТИПЫ МАТЕРИАЛОВ ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ

www.autoezda.com

Конструкция ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ

Блок-картер автомобильных двигателей часто делают со вставными гильзами.

Жесткость блока цилиндров зависит от типа гильзы и ее установки. Различают сухие и мокрые гильзы.

Гильзы, непосредственно омываемые охлаждающей жидкостью, называют мокрыми, а гильзы, внешняя поверхность которых соприкасается с внутренней поверхностью цилиндра, называются сухими.

Мокрые гильзы, отличающиеся лучшим отводом теплоты, ставятся на форсированные двигатели. Блок-картеры с мокрыми гильзами по сравнению с блок-картерами с сухими гильзами обладают меньшей жесткостью.

Для повышения жесткости мокрых гильз их наружную поверхность иногда делают с кольцевыми ребрами. Применение вставных сухих гильз позволяет получить износостойкие поверхности прималыхзатратахдорогостоящихлегирующихматериалов.

К гильзам цилиндров предъявляются следующие требования: достаточная прочность стенок при действии на них сил газов, хорошая износостойкость зеркала цилиндра при длительной работе двигателя, высокие антифрикционные и антикоррозионные свойства, надежное уплотнение и свободное расширение в осевом направлении (для мокрых гильз).

Сухие гильзы устанавливаются или по всей длине цилиндра или только в верхней его части, где наблюдается максимальный износ. Иногда сухие гильзы вставляют по всей длине цилиндра свободно, с небольшим зазором. Так, в двигателях ЯАЗ зазор между гильзой и цилиндром достигает 0,05 мм. При работе двигателя вследствие неодинаковости температур гильзы и стенок блока цилиндров зазор исчезает.

Сухие запрессованные гильзы, устанавливаемые по всей длине цилиндра, могут не иметь опорных кольцевых буртиков.

Для предохранения гильзы от осевого сдвига при заедании поршня следует применять упругие предохранительные опорные кольца 1. Зазор sдает возможность свободно перемещаться гильзе при тепловой деформации.

Мокрые гильзы лучше охлаждаются и их легко заменять в случае повреждения без снятия двигателя с шасси. Для того чтобы гильза сохраняла геометрическую форму, на ней имеются два направляющих пояса (вверху и внизу), при этом диаметр нижнего пояса несколько меньше диаметра верхнего. Опорные плоскости мокрой гильзы располагаются в кольцевых приливах блока цилиндров, жесткость которых должна быть такой, чтобы при затяжке шпилек как можно меньше нарушалась геометрическая форма гильзы.

Опорные плоскости гильзы могут быть расположены в верхней, части блока в кольцевом приливе торцовой стенки , в кольцевом приливе, находящемся от торцовой плоскости на расстоянии 1/3—1/2 диаметра цилиндра , и в приливе, расположенном в нижней части блока.

При более низком расположении опорной плоскости гильзы по отношению к головке цилиндров улучшаются условия охлаждения верхней части гильзы и понижается температура поршневых колец. Стык гильзы с головкой цилиндров может быть уплотнен с помощью кольцевой канавки 1 (178, б), проточенной в головке цилиндров, что дает возмоншость уменьшить толщину верхней части гильзы и тем самым несколько понизить ее температуру. Площадь опорной кольцевой поверхности фланца мокрой чугунной гильзы — г(DI — D2)не превышает 15% площади поршня .Опорные приливы могутбытьразличной формы.

Несмотря на отмеченные выше преимущества, применение сменных гильз усложняет конструкцию двигателя и увеличивает его массу и стоимость.

maestria.ru

Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей

Техническое состояние гильз цилиндров во много определяет тягово-экономические показатели двигателя и его ресурс. Различают несколько основных эксплуатационных дефектов гильз ДВС, классификация и причины возникновения, которых, а также способы устранения рассмотрены в данной статье.

Ключевые слова: гильза цилиндра, двигатель внутреннего сгорания, эксплуатационный дефект, расход топлива, компрессия, износ, трещины.

Гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания представляет собой цилиндрическую вставку, формирующую рабочий объем двигателя и определяющая положение поршня при его движении. От технического состояния гильз цилиндра ДВС зависят такие параметры как мощность, расход топлива, компрессия, расход масла и так далее [1–3].

Основные дефекты гильз цилиндров ДВС, образующиеся при эксплуатации: трещины, износ наружной поверхности, излом бурта, износ посадочных поясков, износ внутренней (рабочей) поверхности.

1.                  Трещины.

Трещины на поверхности гильз цилиндров могут возникать от перегрева ввиду превышения предельно допустимой нагрузки на двигатель, неполноценной работы системы охлаждения, под воздействием ударных нагрузок, из-за «размораживания» охлаждающей жидкости двигателя или при нарушении технологии ремонта (перетяжка болтов, перекосы при запрессовке и так далее) [4–6].

В результате чрезмерного нагрева, а иногда и от резкого охлаждения в гильзах появляться микротрещины, которые под действием температуры и ударных нагрузок могут привести к физическому разрушению гильзы, что в конечном итоге вызовет потерю работоспособности цилиндропоршневой группы и двигателя в целом.

При дефектации трещины в гильзах можно обнаружить с помощью рентгенографического исследования, с помощью ориентирования металлических опилок вдоль трещины под воздействием магнитных полей или путем применения смазок и жидкостей, имеющих высокую проникающую способность. При обнаружении трещин гильзы не подлежат ремонту или восстановлению и выбраковываются [4, 7].

2.                  Износ наружной поверхности.

Как правило, большая часть наружной поверхности находиться в непосредственном контакте с охлаждающей жидкостью, в связи с этим, основными причинами повреждения этой поверхности гильз является квитанционное изнашивание и коррозионные процессы. Величина повреждений наружной поверхности может быть значительно снижена путем применения специализированных охлаждающих жидкостей (антифризов), имеющих в своем составе антикоррозионные, противопенные и другие присадки [2, 5–8].

Наличие дефектов наружной поверхности гильз может приводить к протечкам охлаждающей жидкости в картер двигателя и взаимодействия с моторным маслом, в результате чего образуется масляная эмульсия, не способная полноценно выполнять свою работу. Либо возможно загрязнение охлаждающей жидкости моторным маслом.

Устранение таких дефектов возможно путем нанесения полимерных композиций на изношенные поверхности [1–3, 7–8].

3.                  Излом бурта.

Основными причинами излома бурта гильзы являются: наличие посторонних частиц при запрессовке; неровности и перекосы в области седла буртика в блоке цилиндров; неподходящая по высоте и размерам прокладка головки блока цилиндров; нарушения технологии обработки при ремонте и восстановлении.

Иногда головка блока цилиндров имеет канавку по всему периметру, в которую входит противопожарный борт, причем головка и гильза цилиндра не должны соприкасаться. Если вследствие перекоса или повреждения головка блока требует выравнивания, канавка должна быть пропорционально увеличена. В противном случае есть опасность того, что усилие будет направлены не на прокладку, как должно быть, а на противопожарный борт гильзы цилиндра.

Если данный дефект гильзы не будет вовремя обнаружен, то после пуска двигателя сломанная гильза сдвинется в направлении коленчатого вала, и как только место излома окажется на высоте первого поршневого кольца, поршневое кольцо выскочит выше места излома. При обратном ходе поршня он вдавит гильзу цилиндра. Вращающийся коленчатый вал разобьет гильзу, поршень и шатун также будут повреждены.

Устранить такой дефект можно с помощью пластической деформации, наплавки или приварки стальной ленты с последующей механической обработкой.

4.                  Износ посадочных поясков гильзы.

Износ посадочных поясков частично связан с кавитационным изнашиванием. Признаком дефекта гильз являются глубокие раковины на поверхности поясков, что является следствием явления кавитации или коррозии.

В процессе работы возникает вибрация гильзы, что также вызывает износ посадочных поясков гильзы.

В реальных условиях эксплуатации двигателей возможно появление овальности посадочных поясков гильзы, вызванное кавитационным разрушением или отложением накипи в зазорах посадочных поясков гильзы в блоке.

Устранить подобный дефект можно также с помощью пластической деформации, наплавки или приварки стальной ленты с последующей механической обработкой.

5.                  Износ внутренней поверхности цилиндров.

Во время работы двигателя зеркало цилиндров подвергается абразивному и механическому изнашиванию вследствие проникновения в двигатель пыли. Много пыли попадает в цилиндры с воздухом через впускной трубопровод, если имеются неплотности в месте его крепления, или с топливом и маслом при их небрежном хранении.

Механическое изнашивание зеркала гильзы цилиндра больше в верхней части, чем в нижней, так как в верхней части давление значительно выше. Когда в конце такта сжатия в цилиндре сгорает рабочая смесь, то резко повышается давление образовавшихся горячих газов, и первое компрессионное кольцо сильно прижимается к зеркалу цилиндра.

В ВМТ скорость поршня снижается до нуля, масляная пленка выгорает, и первое поршневое кольцо вступает непосредственно в контакт с зеркалом цилиндра. При движении поршня вниз (в первый момент) происходит интенсивное изнашивание зеркала цилиндра и поршневого кольца.

Кроме износа по длине также наблюдается износ в направлении, перпендикулярном оси коленчатого вала, т. е. овализация гильз. Овализация гильз цилиндров вызывается как неравномерностью изнашивания, так и остаточными деформациями, возникающими от сил давления газов и бокового усилия поршня. Наибольшая овальность гильзы происходит в верхнем поясе в зоне расположения верхнего поршневого кольца при положении поршня в верхней мертвой точке.

Устранить износ внутренней поверхности гильзы можно с помощью растачивания, хонингования, шлифования, наплавки, осаждением гальванопокрытий, металлизацией [8].

Таким образом, гильзы цилиндров двигателей внутреннего сгорания при работе испытывают большие нагрузки, они подвержены пяти основным эксплуатационным дефектам, каждый из которых имеет свои причины для появления и может быть устранён тем или иным способом, применяемым в авторемонтном производстве.

Литература:

1.         Захаров, Ю. А. Анализ способов восстановления корпусных деталей транспортно-технологических машин и комплексов [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Молодой ученый. — 2014. — № 19. — С. 202–204.

2.         Захаров, Ю. А. Основные дефекты корпусных деталей автомобилей и способы их устранения, применяемые в авторемонтном производстве [Электронный ресурс] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремзин, Г. А. Мусатов // Инженерный вестник Дона: электронный научный журнал. № 4, 2014. URL: www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_48_Zaharov.pdf_b512b82f57.pdf

3.         Захаров, Ю. А. Упрочнение деталей автомобилей типа «вал» и «ось» [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Молодой ученый. — 2014. — № 20. — С. 141–143.

4.         Захаров, Ю. А. Основные способы упрочнения рабочей поверхности гильз цилиндров двигателей автомобилей [Текст] / Ю. А. Захаров, Л. А. Рыбакова // Молодой ученый. — 2015. — № 2. — С. 157–160.

5.         Голубев, И. Г. Мониторинг технологических процессов восстановления деталей [Текст] / И. Г. Голубев, В. В. Быков, А. Н. Батищев, В. В. Серебровский, И. А. Спицын, Ю. А. Захаров // Технический сервис в лесном комплексе / Сб. материалов. науч.-практ. конф. — Москва: МГУЛ, 2000.– С.31.

6.         Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур [Текст] / Ю. А. Захаров, Е. Г. Рылякин, И. Н. Семов [и др.] // Молодой ученый. — 2014. — № 17. — С. 56–58.

7.         Захаров, Ю. А. Устройство для гальваномеханического осаждения покрытий на внутренние цилиндрические поверхности деталей автомобилей [Электронный ресурс] / Ю. А. Захаров, И. А. Спицын, Е. В. Ремизов, Г. А. Мусатов // Инженерный вестник Дона: электронный научный журнал. № 4, 2014. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2676 (дата обращения 12.01.2015).

8.         Захаров, Ю. А. Устройство для восстановления внутренних цилиндрических поверхностей деталей мобильной техники гальваномеханическим осаждением покрытий [Электронный ресурс] / Ю. А. Захаров, И. А. Спицын, Г. А. Мусатов // Инженерный вестник Дона: электронный научный журнал. № 1, 2015. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2015/2752 (дата обращения 04.02.2015).

moluch.ru

Гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в поршневых машинах. В сквозных радиальных отверстиях стенки гильзы установлены с гарантированным натягом стержни из цветного металла или сплава заподлицо с внутренней поверхностью гильзы. Стержни расположены рядами по образующим гильзы в шахматном порядке друг относительно друга, при этом боковины обращенных внутрь гильзы окончаний нижних стержней перекрываются боковинами вышележащих. Технический результат - равномерность распределения натираемого поршневыми кольцами цветного металла или сплава по рабочей поверхности гильзы при относительной простоте ее конструкции и увеличении отвода тепла из камеры сгорания в рубашку охлаждения за счет открытых в последнюю стержней из цветного металла или сплава. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в поршневых машинах.

Известна гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания, внутренняя поверхность которой подвергнута хонингованию на финишной операции, снижающей трение поршневых колец о стенку гильзы цилиндра [1].

К недостаткам данного устройства следует отнести возникновение сухого или близкого к сухому трения рабочих поверхностей поршневых колец и гильзы, проявляющихся в процессе эксплуатации в виде блестящих площадок ("натертостей") вдоль образующих гильзы между точками, соответствующими нижнему и верхнему положениям поршневых колец.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания, имеющая на рабочей поверхности две встречно выполненные винтовые канавки (правая и левая резьба), величина шага которых не превышает расстояния между верхним компрессионным и нижним маслосъемным кольцами, при этом канавки заполнены цветным металлом заподлицо с внутренней поверхностью гильзы [2]. Заделанный (заплавленный) в стенку известной гильзы цветной металл снижает трение поршневых колец о ее стенку за счет натирания цветного металла поршневыми кольцами на рабочую поверхность гильзы. При этом форма и размеры канавок обусловливают равномерность распределения натираемого цветного металла или сплава по рабочей поверхности гильзы.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, а именно сложность операции наплавки цветного металла в винтовые канавки, находящиеся в неудобном для сварных работ месте, внутри гильзы.

Задачами изобретения являются упрощение конструкции гильзы и снижение теплонапряженности цилиндропоршневой группы.

Задачи решаются следующей совокупностью признаков изобретения. Предлагаемая гильза, как и известная, содержит заделанные в стенку гильзы заподлицо с ее внутренней поверхностью элементы цветного металла или сплава. В отличие от известной в предлагаемой гильзе элементы цветного металла или сплава выполнены в виде стержней, установленных с гарантированным натягом в сквозных радиальных отверстиях стенки гильзы, при этом стержни расположены рядами по образующим гильзы, причем друг относительно друга в шахматном порядке, обеспечивающем перекрытие боковин обращенных внутрь гильзы окончаний нижних стержней боковинами вышележащих.

Техническими результатами изобретения являются равномерное распределение натираемого цветного металла или сплава по рабочей поверхности гильзы при относительной простоте ее конструкции и увеличение отвода тепла из камеры сгорания в рубашку охлаждения.

Технические результаты имеют причинно-следственную связь с признаками изобретения.

Получение равномерного слоя цветного металла или сплава на рабочей поверхности гильзы обусловлено расположением стержней, при котором слой цветного металла или сплава равномерно разносится как вдоль гильзы, за счет рядов стержней по ее образующим, так и по окружностям гильзы, за счет шахматного расположения стержней с перекрытием их боковин, при этом упрощается конструкция гильзы отсутствием операции наплавления внутри гильзы цветного металла или сплава.

Улучшенный теплоотвод из камеры сгорания обеспечивается за счет открытых в рубашку охлаждения стержней из цветного металла или сплава, обладающих большей теплопроводностью относительно основного металла гильзы. Что снижает теплонапряженность цилиндропоршневой группы.

В частном варианте исполнения периферийные окончания стержней имеют относительно наружной поверхности гильзы выступы с ребристой поверхностью. Такое исполнение увеличивает отвод тепла через стержни.

На чертеже упрощенно изображена предлагаемая гильза.

Гильза устроена следующим образом.

В стенке 1 гильзы выполнены сквозные отверстия 2, образующие на внутренней ее поверхности 3 регулярный макрорельеф. То есть по поверхности 3 гильзы отверстия 2 распределены в определенной последовательности, а именно рядами по образующим гильзы, причем в шахматном порядке друг относительно друга, образуя перекрытия боковин 4 нижних отверстий боковинами 5 вышележащих. В отверстиях 2 установлены с гарантированным натягом стержни 5, выполненные из цветного металла или сплава. При этом обращенные внутрь гильзы торцы 7 стержней 6 образованы заподлицо с внутренней поверхностью 3 гильзы, а периферийные окончания стержней имеют относительно наружной поверхности гильзы выступы 8 с ребристой поверхностью, образованной, например, проточками треугольного профиля.

Гильза работает следующим образом.

В процессе прохождения поршневых колец торец 7 стержня 6 участвует в формировании слоя цветного металла (сплава) на поверхности 3 гильзы за счет пластической деформации материала, образующего стержень. Часть цветного металла (сплава), снятого с торца 7 стержня 6, перемешивается в процессе трения с маслом, выносится из зоны трения и попадает на другие трибосопряжения: коленчатый вал с подшипниками, масляный насос и пр. Пополнение масла цветным металлом (сплавом) и его нанесение на поверхность 3 гильзы сопровождает весь период эксплуатации цилиндропоршневой группы двигателя. При этом за счет более высокой теплопроводности материала стержней 6 относительно основного металла гильзы происходит улучшенный теплоотвод через открытые в рубашку охлаждения стержни.

Достоинством предлагаемой гильзы является сравнительная простота ее конструкции и улучшенный теплоотвод из камеры сгорания в рубашку охлаждения.

Источники информации

1. Надежность и ремонт машин / Под ред. В.В.Курчаткина. - М.: Колос, 2000 г, с.338 рис.4.16.

2. Патент РФ №2186234, кл. F02F 1/20, бюл. №21 от 27.07.2002 (прототип).

1. Гильза цилиндра двигателя внутреннего сгорания, содержащая заделанные в стенку гильзы заподлицо с ее внутренней поверхностью элементы цветного металла или сплава, отличающаяся тем, что элементы цветного металла или сплава выполнены в виде стержней, установленных с гарантированным натягом в сквозных радиальных отверстиях стенки гильзы, при этом стержни расположены рядами по образующим гильзы, причем друг относительно друга в шахматном порядке, обеспечивающем перекрытие боковин обращенных внутрь гильзы окончаний нижних стержней боковинами вышележащих.

2. Гильза по п.1, отличающаяся тем, что периферийные окончания стержней имеют относительно наружной поверхности гильзы выступы с ребристой поверхностью.

www.findpatent.ru

Дефекты гильзы в блоке цилиндров двигателя: износ, излом бурта, трещины

Повреждение поршневой группы автомобильного двигателя — крайне неприятная проблема, для решения которой довольно часто требуется капитальный ремонт. Одним из компонентов, который может повредиться в данной группе, является гильза блока цилиндров. Она постоянно работает в агрессивной температурной среде из-за детонации топлива, что при проявлении малейших дефектов приведет к ее выходу из строя. В рамках данной статьи рассмотрим, какие проблемы могут произойти с гильзой блока цилиндров, и как их можно предупредить и устранить.

Распространенные дефекты гильзы блока цилиндров

Можно назвать 4 основных дефекта, присущих гильзе блока цилиндров поршневой группы:

• Повышенный износ внешней поверхности детали;
• Возникновение трещин на площади гильзы;
• Излом (или другое механическое повреждение) бурта гильзы блока цилиндров;
• Повреждение зеркала (внутренней поверхности) гильзы.

Каждый из этих дефектов ведет к проблемам в работе двигателя и потенциальному его выходу из строя.

Износ внешней поверхности гильзы блока цилиндров

Пожалуй, самая распространенная проблема с данной деталью из всех означенных выше. В процессе работы практически всей внешней площадью гильза блока цилиндров соприкасается с охлаждающей жидкостью. Это вызывает возникновение процесса кавитации, который происходит по причине образования в жидкости мелких пузыриков, которые “взрываются” у поверхности гильзы при ее вибрации. Тем самым на внешней поверхности гильзы блока цилиндров возникает износ.

Опасна данная ситуация тем, что мельчайшие повреждения внешней поверхности детали могут вести к образованию коррозии в микротрещинах. Со временем эти трещины разрастаются, и гильза не может сдерживать в полной мере охлаждающую жидкость. Через нее жидкость попадает в картер двигателя, и в масле двигателя возникает эмульсия.

Устранить износ внешней поверхности гильзы блока цилиндров возможно путем извлечения детали и наложения на участки с трещинами полимерных композитов. Но стоит отметить, что подобный ремонт далеко не всегда экономически целесообразен, поскольку данная работа довольно трудозатратная, а эффект от подобных действий низкий, и через некоторое время гильзу придется заменить.

Чтобы сократить износ внешней площади гильзы, рекомендуется использовать качественные охлаждающие жидкости, которые рекомендуются производителями для конкретного мотора.

Трещины в гильзе блока цилиндров

Рассмотренная выше проблема вызывает образование микротрещин на поверхности гильзы. Но могут и более серьезные повреждения возникнуть на детали, если мотор эксплуатируется в агрессивном режиме или с нарушением правил эксплуатации. Например, к образованию трещин на гильзе приведут:

• Использование низкокачественного топлива, либо топлива, которое не рекомендуется производителем двигателя;
• Агрессивный старт на повышенных оборотах;
• Частое движение автомобиля при повышенных оборотах;
• Движение на непрогретом двигателе;
• Использование низкокачественного моторного масла;
• Некачественно выполненные ремонтные работы, связанные с двигателем.

Помимо факторов, которые зависят от водителя автомобиля, также стоит отметить, что образование трещин в гильзах возможно по причине производственного брака.

Есть ряд симптомов, которые указывают на наличие трещин на гильзах блока цилиндров:

• Снижение мощности автомобильного двигателя;
• Образование эмульсии в моторном масле и расширительном бачке;
• Неправильный температурный режим при отсутствии проблем с термостатом;
• Запах выхлопных газов из расширительного бачка.

Если имеют место быть перечисленные симптомы, рекомендуется прекратить эксплуатацию такого автомобиля и направиться на СТО, где специалисты смогут провести диагностику и определить наличие или отсутствие трещин на гильзах.

Для диагностики трещин гильзы блока цилиндров используются методы:

• Рентгенография — исследование двигателя при помощи специального оборудования;
• Внедрение красящих химических растворов с целью обнаружения наличия трещин.

Если в гильзе блока цилиндров образовались трещины, она не подлежит ремонту, и потребуется замена детали.

Излом бурта гильзы блока цилиндров

Внутри блока цилиндра автомобильного двигателя располагается небольшое округлое углубление, которое фиксирует в данном блоке гильзу. Это углубление принято называть “седлом бурта”. При повреждении седла гильза перестанет прилегать целиком по площади седла.

Обратите внимание: В блоке цилиндров сверху располагается прокладка головки блока цилиндров. Она должна обязательно прилегать к верхней части седла буртика максимально плотно. Максимальное усилие на седло буртика передается через болты и прокладку, и при креплении прокладки болтами нужно исключить вероятность ее горизонтального движения.

Возникнуть излом бурта гильзы блока цилиндров может по ряду причин:

• Неправильно подобраны детали. Например, высота и размер прокладки головки блока цилиндров не соответствует нужным размерам;
• Попадание мусора. Если между гильзой блока цилиндра и буртом окажется мусор высокой твердости, например, куски старой прокладки или песок, это приведет к излому бурта;
• Перекос в области седла бурта гильзы;
• Неправильно проведенные ремонтные или восстановительные работы с гильзой блока цилиндров.

Специалисты станции технического обслуживания при сборе мотора после капитального ремонта или в других случаях должны соблюдать строгие правила, которые позволят избежать излома бурта:

• Не допускать попадания различного мусора, то есть проводить работы на чистой поверхности;
• Правильно подобрать прокладку головки блока цилиндров, ориентируясь на рекомендации производителя двигателя;
• Правильно подобрать кольца, устанавливаемые под гильзы. При этом нужно перед установкой проверить их на дефекты;
• Руководствоваться информацией из книги по техническому обслуживанию автомобиля при затяжке болтов головки блока цилиндров.

Если возникло повреждение бурта головки блока цилиндров, устранить проблему с дефектом гильзы возможно путем наваривания металла, но чаще всего целесообразна замена гильзы.

Повреждение зеркала гильзы блока цилиндров

Внутри гильзы блока цилиндров также могут возникнуть различного рода дефекты. Чаще всего это образование царапин и задир, из-за которых снижается герметичность прилегания поршневых колец, что ведет к снижению компрессии двигателя.

Чаще всего такая проблема возникает на автомобилях, которые регулярно движутся по запыленным дорогам, особенно если установлен низкокачественный воздушный фильтр. Также попасть посторонние предметы внутрь гильзы блока цилиндров могут через негерметичное соединение воздуховодов или с различными жидкостями — топливо, моторное масло.

Для восстановления гладкости зеркала гильзы блока цилиндров используется метод хромирования. Если повреждения массовые, потребуется замена гильзы.

okeydrive.ru

MAHLE Aftermarket Europe | Гильзы цилиндров непревзойденного качества

Конструкционные материалы: только лучшее для безопасности человека, двигателя и окружающей среды

В качестве основного материала для производства гильз цилиндров компания MAHLE использует легированный чугун и алюминий. Чугун сплавляется с фосфором, а для дополнительного облагораживания используется пластинчатый графит. В качестве дополнительных присадок в сплаве могут применяться хром, никель, молибден или марганец. Они придают поверхности особую прочность и сокращают износ деталей, например, путем образования бейнита и тончайшего перлита.

Различные типы гильз цилиндров требуют применения специальных материалов. Например, существуют гильзы, которые отливаются непосредственно в алюминиевом моторном блоке при его изготовлении. Также есть гильзы, которые запрессовываются в отверстия моторного блока. Другие гильзы монтируют вместе с прокладками в картер, где они омываются охлаждающей жидкостью. Кроме того, MAHLE выпускает еще и ребристые цилиндры для двигателей с воздушным охлаждением.

В зависимости от сферы применения при изготовлении гильз всегда применяется такой сплав, который оптимальным образом подходит для конкретных условий эксплуатации. Композитный материал расплавляется в больших котлах для центробежного литья, а затем охлаждается по четко определенной технологии. После этого заготовки поступают на первый токарный станок, а на последующем производственном этапе будущие гильзы отжигаются несколько часов при температуре 600 °C. Это способствует снятию напряжений в материале и гомогенизации всей структуры. Другие производители, которые поставляют более дешевые изделия, экономят на дорогостоящем процессе отжига, но компания MAHLE не хочет рисковать появлением деформаций в гильзах. Кстати: крупногабаритным гильзам цилиндра, которые, например, применяются в огромных двигателях морских судов-контейнеровозов, после центробежного литья на отжиг требуется несколько дней.

www.mahle-aftermarket.com

• 
  Скания 730
• 
  Скания р
• 
  Грузовая лебедка
• 
  Грунтовое покрытие
• 
  Управляемость автомобиля
• 
  Виды строительно монтажных работ
• 
  Сила резания
• 
  Порядок цилиндров
• 
  Привод стартера
• 
  Клапанный механизм
• 
  Классификация подъемников