Какой вид износа имеет гильзы двс

Какой вид износа имеет гильзы двс

Рабочая поверхность цилиндра работает в условиях переменных давлений и температур, а также подвергается воздействию агрессивной среды отработавших газов.

Самой уязвимой частью цилиндро-поршневой группы является уплотнение между поршнем и цилиндром. Даже небольшая часть (меньше 1%) высокотемпературных рабочих газов, прорвавшихся в поршневую канавку, способствует дожиганию копоти и сажи, которые снимаются со стенки цилиндра верхним поршневым кольцом. В результате образуется нагар. Происходит постепенное заполнения термодинамических зазоров и компрессионного кольца, которое теряет свою подвижность относительно поршня и цилиндра, пригорает к поршню, становится жестким, в результате чего на стенки цилиндра появляются задиры, которые приводят к заклиниванию поршня и поломке двигателя.[6] Основной причиной, вызывающей необходимость ремонта, является изнашивание поверхностей в процессе трения — скольжения и разными режимами смазки.

Основными дефектами гильз цилиндров являются: износ внутренней поверхности, продольные трещины, скол буртиков, кавитация, неравномерный износ, выработка хонинговальной структуры, трещины из-за гидравлического удара. Основными причинами появления данных дефектов является воздействие абразивных частиц, газовая коррозия, трение поршневых колец. Рассмотрим каждый дефект подробнее:

Продольные трещины гильз.

Трещины гильз такого рода часто вызваны ударными нагрузками. Такой дефект вызывает бурление охлаждающей жидкости или снижение ее уровня (рис.2.8).

Возможные причины повреждения:

* гидравлические удары, [4]

* посторонние тела под контактными или уплотнительными поверхностями,

* дефектные опоры буртиков

Рис. 2.8. Продольные трещины гильз

Скол буртика гильзы цилиндра.

У гильзы блока цилиндров оторван полностью верхний буртик (рис. 2.9). Такие повреждения вызваны изгибающими моментами, появляющимися при некачественной сборке.

В большинстве случаев буртик гильзы откалывается уже при затяжке головки блока цилиндров.

Возможные причины повреждения:

* Использовались «не заводские» прокладки (уплотнения других изготовителей имеют отчасти другую форму и другой диаметр).

* Не соблюдались предписанные изготовителем двигателя моменты затяжки.

* Не были обеспечены допуски геометрической формы опоры буртика.

Рис. 2.9. Скол буртика гильзы цилиндра

Кавитации на гильзах цилиндра.

Кавитация появляется в основном в плоскости качания поршня (на нагруженной или на ненагруженной стороне) и вызвана вибрациями стенки цилиндра. Высокочастотные вибрации возникают в момент детонационного горения и качением поршня в нижней и верхней мертвой точке. Со временем вследствие этого образовываются каверны (рис. 2.10). Для предотвращения кавитационного разрушения в гильзах двигателей протачивают специальную канавку, в которую вставляют антикавитационное кольцо прямоугольного сечения 3 (рис. 2.10.1).

Возможные причины повреждения:

* Не был соблюден зазор между поршнем и гильзой (повторная установка уже работавших поршней, изношенные гильзы).

Рис. 2.10. Кавитации на гильзах цилиндра

Рис. 2.10.1. Схема цилиндра с антикавитационным кольцом

* Некачественная или неточная посадка гильзы.

* Отсутствуют присадки в масле для защиты от замерзания и защитой от коррозии.

* Недостаточное или избыточное давление в системе охлаждения.

* Слишком низкая рабочая температура двигателя.[8]

Неравномерный износ гильзы.

Неравномерный зеркальный внешний вид поверхности скольжения на рабочих поверхностях гильзы всегда является признаком перекоса цилиндра (рис. 2.11).

Рис. 2.11. Неравномерный износ гильзы

Слишком мокрые или сухие гильзы цилиндров могут иметь перекос уже непосредственно после сборки. Поршневые кольца не совсем герметизируют перекос цилиндра ни относитееьно масла, ни относительно газов сжигания. Масло проходит мимо поршневых колец, попадает в камеру сгорания и сжигается. В результате газов сжигания повышается давление в блок-картере. Это избыточное давление приводит к потере масла в различных местах стыка двигателя, всасывается двигателем и сжигается или выбрасывается.

Возможные причины появления:

* Неравномерная или неправильная затяжка болтов головки блока цилиндров.

* Срыв резьбы болтов головки блока цилиндров.

* Неподходящие или неправильные прокладки головки блока цилиндров.

* Дефектная опора буртика в картере, неправильный выступ буртика.

Блестящие места в верхней зоне гильзы.

На рабочей поверхности гильзы в верхней части имеются места с глянцевым блеском, а сам поршень не имеет значительных следов износа. У двигателя наблюдается повышенный расход масла (рис. 2.12). Такие виды износа появляются тогда, когда при эксплуатации на жаростойком поясе поршня образовывается твердый масляный нагар в результате несгоревшего масла и остатков горения.

Рис. 2.12. Блестящие места в верхней зоне гильзы, нагар на поршне

Возможные причины появления:

* Попадание чрезмерно большого количества моторного масла в камеру сгорания из-за дефектов

маслосъемных колпачков стержней клапанов и т. д.

* Избыточное давление в блок-картере из-за большого количества газов, проникших в картер из камеры сгорания.

* Недостаточная конечная обработка гильзы и в результате этого повышенный выход масла.

* Использование моторных масел низкого качества.

Трещина гильзы из-за гидравлического удара.

На внутренней поверхности гильзы в верхней части имеется трещина и задиры на рабочей поверхности (рис. 2.13). На поршне также имеются задиры. В цилиндр в процессе работы попадала жидкость. Высокое давление жидкости разорвало гильзу и образовало углубление в днище поршня.[8] Возможные причины появления:

* Непреднамеренное всасывание воды при переезде через лужи.

Рис. 2.13. Трещина гильзы из-за гидравлического удара и повреждения поршня

* Заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за не герметичности уплотнения головки блока цилиндров.

* Заполнение цилиндра топливом при неработающем двигателе из-за не герметичности форсунок.

Условия работы и виды изнашивания гильз цилиндров

Исходя из функционального назначения, гильзы цилиндров относятся к главным элементам поршневых ДВС и являются наиболее ответственной деталью ЦПГ. Стенки внутренней полости гильзы служат направляющими для поршня при его перемещениях между крайними положениями и соприкасаются с пламенем и горячими газами, достигающими температуры 1500-2500C. Гильза цилиндра работает в условиях резкопеременных давлений в надпоршневой полости. Поршень при перемещении действует на гильзу с боковой силой N_б и в конце каждого хода, перекладываясь с ударом о стенку гильзы, меняет направление своего движения, причём в мёртвых точках скорость его равна нулю, а потом нарастает до максимума, составляющего в автомобильных двигателях до 25 м/с при номинальной частоте вращения коленчатого вала и снова уменьшается до нуля в смежной мёртвой точке. Такое неравномерное движение поршня и связанного с ним комплекта подвижных деталей порождает переменные по величине и направлению силы инерции P_j возвратно-движущихся масс, действующие вдоль оси цилиндра. Силы давления газов P_гв надпоршневой полости одинаково действуют как на поршень, так и на головку блока и стенки цилиндра, при этом всегда, имея равную себе величину и направление, эти силы взаимно уравновешиваются внутри системы.

Рис.Силы, действующие на детали ЦПГ.

На долю гильз цилиндров из-за воздействия высоких механических и тепловых нагрузок приходится значительная часть отказов двигателей. Основные составляющие эксплуатационного износа цилиндров автомобильных двигателей приводятся в табл..

От нормального теплового

От пониженного теплового

* — включая неустановившиеся режимы работы двигателя по оборотам и нагрузке

Износ пары трения гильза цилиндра – поршневое кольцо проявляется в сложном многообразии форм и зависит от большого количества одновременно действующих факторов: условий эксплуатации двигателя, наличия граничных условий смазки, агрессивности среды, качества очистки воздуха, топлива и смазочного материала, сочетания материалов элементов пары трения, их механических и теплофизических свойств, характера микрорельефа, качества их покрытия, условий приработки и т.д. Результаты многих исследований [] позволяют утверждать, что при возвратно–поступательном скольжении в паре происходят интенсивные пластические деформации, которые приводят к искажению кристаллической решётки металла и ускорению диффузионных процессов. Кроме того, наружная поверхность гильз подвергается явлениям коррозии и кавитации. Поэтому гильзы цилиндров должны обладать большой механической прочностью, повышенной жёсткостью и хорошо противостоять различным видам изнашивания.

Виды изнашивания

Рис..Виды изнашивания гильз цилиндров

Следует сказать, что любой из этих видов изнашивания может оказаться соответственно ведущим или сопутствующим в зависимости от условий и режимов работы двигателя при эксплуатации автомобиля.

Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей

Захаров, Ю. А. Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей / Ю. А. Захаров, Р. Р. Булатов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 5 (85). — С. 148-150. — URL: https://moluch.ru/archive/85/15984/ (дата обращения: 30.07.2023).

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.

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].

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.

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.

Дефекты гильзы в блоке цилиндров автомобильного двигателя

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.

Похожие публикации:

1. Dc12v что это
2. Что значит обэма
3. Чем смазывают
4. Куда заливать масло в дэу нексия

Какой вид износа имеет гильзы двс

Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей

Захаров, Ю. А. Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей / Ю. А. Захаров, Р. Р. Булатов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 5 (85). — С. 148-150. — URL: https://moluch.ru/archive/85/15984/ (дата обращения: 27.06.2022).

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.

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].

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.

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.

Ремонт блока и гильз цилиндров двигателя

Блок цилиндров является базовой деталью, которая служит для заданного расположения всех механизмов и деталей двигателя. У большинства дизелей блоки изготовлены из серого или специального легированного чугуна. Используют для изготовления этих деталей алюминиевый сплав AЛ-4 (двигатель 3M3-53).

Наиболее часто встречающимися дефектами блоков цилиндров являются:

• трещины и пробоины в стенках рубашки охлаждения
• износ гнезд под вкладыши коренных подшипников, нарушение соосности гнезд
• износ отверстий во втулках и отверстий под втулки распределительного вала или нарушение их соосности
• износ посадочных мест под гильзы, резьбовых отверстий и отверстий под толкатели
• коробление поверхностей
• трещины на перемычках между посадочными местами под гильзы цилиндров
• и др.

Блок выбраковывают при трещинах или обломах в гнездах под вкладыши коренных подшипников, в отверстиях под втулки распределительного вала, в масляных каналах и в местах, недоступных для их устранения, а также в случаях, когда обнаружено более двух трещин в перемычках между посадочными местами под гильзы или клапанными гнездами, более четырех трещин в рубашке охлаждения или более двух трещин, выходящих на обработанные поверхности.

Трещины и пробоины устраняют с помощью сварочных процессов, наложением заплат и закреплением их винтами или сваркой, наложением заплат с применением эпоксидных композиций. В местах, не испытывающих больших нагрузок, трещины заделывают стягивающими или уплотняющими фигурными вставками.

Изношенные резьбовые отверстия восстанавливают постановкой спиральных резьбовых вставок, нарезанием резьбы ремонтного (увеличенного) размера. Шпильки с изношенной резьбой выбраковывают: При наличии обломанных болтов и шпилек место облома зачищают заподлицо с поверхностью блока. В центре облома сверлят отверстие на всю длину обломанной части болта (шпильки). Затем забивают экстрактор соответствующего номера, на него надевают соответствующую гайку и вывинчивают обломанную часть из отверстия. При необходимости прогоняют резьбу метчиком.

Посадочные места (гнезда) под вкладыши коренных подшипников восстанавливают растачиванием под вкладыши ремонтного размера с увеличенным наружным диаметром на станке РД-14.

При отсутствии вкладышей ремонтного размера гнезда коренных подшипников восстанавливают путем фрезерования плоскостей разъема крышек коренных подшипников на 0,3-0,4 мм и последующего растачивания до номинального размера при условии сохранения допустимого расстояния от оси отверстия гнезд до верхней плоскости блока цилиндров. Перед фрезерованием плоскостей разъема комплект крышек устанавливают в специальное приспособление и фрезеруют сначала опорные поверхности под гайки. Затем переставляют крышки плоскостью разъема вверх и фрезеруют их. Паз под усик вкладыша углубляют фрезой.

Разработан технологический процесс и оборудование для восстановления изношенных гнезд коренных подшипников с диаметром более 95 мм электроконтактной приваркой стальной ленты с последующим растачиванием приваренного слоя до номинального размера.

При наличии повреждений отдельных гнезд коренных подшипников их восстанавливают газовой наплавкой латунью Л-63 с применением флюса, напаивают припоем ПМЦ-54. Перед наплавкой постели вкладыша в блоке растачивают на глубину 1,0-1,5 мм и подогревают до температуры 500-600°С. Наплавленный слой латуни легко обрабатывается, но его твердость ниже твердости чугуна. Отдельные изношенные гнезда восстанавливают эпоксидными композициями без последующей обработки. Изношенные поверхности шлифуют вручную, обезжиривают и наносят приготовленный состав слоем не менее 1 мм. Затем укладывают на все гнезда специальную скалку диаметром, равным номинальному размеру отверстий под коренные подшипники. Перед укладкой скалку смазывают минеральным маслом. Гнезда, не подлежащие восстановлению, служат для центрирования скалки. Зажимают скалку крышками и отверждают эпоксидный состав, после чего крышки и скалку снимают, а наплывы состава зачищают шабером.

При несоосности опор коренных подшипников не более 0,07 мм и отсутствии других дефектов коренные вкладыши устанавливают в опоры и растачивают по антифрикционному слою под размеры имеющихся коленчатых валов. Не допускается раскомплектовывать вкладыши после расточки.

Гнезда коренных подшипников в блоках автомобильных двигателей восстанавливают железнением в проточном электролите. Применяют специальные установки, позволяющие одновременно наращивать все гнезда подшипников.

Коробление поверхности прилегания головки цилиндров, превышающее 0,15 мм, устраняют шлифованием на плоскошлифовальном станке или вертикально-сверлильном при помощи специального приспособления. В ЦРМ хозяйств допускается устранять коробление шлифованием вручную кругом диаметром 300-450 мм в зависимости от размеров блока или пришабриванием.

Изношенные гнезда под втулки распределительного вала растачивают на горизонтально-расточных станках и запрессовывают новые втулки с последующей расточкой под номинальный или ремонтный размер шеек распределительного вала. Непараллельность оси отверстий под опоры распределительного вала с осью отверстий под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала допускается не более 0,1 мм по всей длине.

Износ нижнего посадочного пояска под гильзу цилиндров устраняют растачиванием на пояске новой уплотнительной канавки под резиновое кольцо номинального размера. Канавку формируют выше или ниже существующей. Торцовую поверхность гнезда блока цилиндров под бурт гильзы, имеющую разницу по глубине при промерах в двух взаимно перпендикулярных плоскостях более 0,05 мм, зенкеруют или протачивают. При сборке увеличение глубины выточки компенсируют постановкой металлического кольца под торец бурта гильзы.

После устранения всех неисправностей блок подвергают контролю, так как применение сварки и других способов устранения дефектов может вызвать искажение его основных геометрических параметров. Коробление поверхности прилегания головки цилиндров контролируют с помощью поверочной линейки ШП-1- 650 и набора щупов. Соосность гнезд под коренные подшипники проверяют при помощи гладких оправок, индикаторных и других приспособлений.

Биение торцов выточек под бурт гильзы цилиндров контролируют специальным индикаторным приспособлением. Непараллельность опорной поверхности выточек относительно верхней плоскости блока не должно превышать 0,03 мм.

Перпендикулярность осей посадочных поясков под гильзы цилиндров к оси отверстий под коренные подшипники проверяют приспособлениями 70-8704-1002, КИ-4862 и др.

После запрессовки гильз проверяют испытание блока на герметичность. Испытывают блоки на специальном гидравлическом стенде КИ-5372, создавая давление 0,4 МПа. Подтекание воды или запотевание указывает на неисправность блока.

Дефекты гильз цилиндров и их устранение

Гильзы цилиндров изготавливают из серого специального и легированного чугуна. Внутреннюю рабочую поверхность гильз закаливают токами высокой частоты на глубину 1,5 мм с последующим отпуском для получения твердости не ниже HRC 40-50. Ресурс двигателя в значительной мере определяется состоянием гильз цилиндров.

Основными дефектами гильз цилиндров являются следующие:

• износ внутренней рабочей поверхности, риски и задиры
• износ нижней опорной поверхности установочного бурта и посадочных поясков
• кавитационные разрушения наружной поверхности

Наибольший износ гильз блоков наблюдается на расстоянии 20-25 мм от верхней кромки в зоне остановки верхнего компрессионного кольца в в.м.т. Интенсивнее гильзы изнашиваются в плоскости качания шатуна. Неравномерный износ гильз цилиндров по образующей объясняется различными условиями трения.

Реже наблюдаются задиры на рабочей поверхности и кавитационный износ гильзы.

Величину износа, овальность, конусообразность определяют с помощью индикаторного нутромера. При износе гильз цилиндров и увеличении зазора в сопряжении цилиндр — поршень выше допустимого значения их растачивают и хонингуют на следующий ремонтный размер, после чего комплектуют с поршнями соответствующего диаметра. Допустимый без ремонта зазор между гильзой и юбкой поршня двигателей Д-160 — 0,59 мм, для СМД-60 и СМД-62 — 0,44 мм, для остальных дизелей — 0,4 мм, для ЗИЛ- 130 и 3M3-53 — 0,2 при допускаемой конусообразности и овальности не более 0,02 мм для гильз 3M3-53 и 0,09 мм всех остальных двигателей. При овальности 0,1 симметричные гильзы рекомендуется повернуть на 90° по отношению к прежнему положению.

Ремонтный размер гильз цилиндров большинства дизелей увеличен на 0,7 мм, а для А-01М, А-41 и дизелей ЯМЗ — на 0,5 мм. Для гильз и цилиндров двигателей ЗИЛ, ГАЗ и ЗМЗ предусмотрено три ремонтных размера с межремонтным интервалом 0,5 мм. Bee цилиндры или гильзы одного блока обрабатывают под один ремонтный размер.

Растачивают цилиндры и гильзы на вертикально-расточных станках. Блок для расточки цилиндров устанавливают на стол станка, а гильзы крепятся в специальных приспособлениях.

Перед растачиванием гильзы (цилиндра) замеряют наибольший диаметр в зоне работы верхних компрессионных колец и определяют возможность ее расточки на ремонтный размер Dpp:

Dрр > Dr = Dmax + 2а + 2b
где Dr — расчетный диаметр гильзы, мм; Dmax — наибольший замеренный диаметр изношенной гильзы, мм; а — припуск на заглубление резца (0,02-0,03 мм); b — припуск на хонингование (0,02-0,05 мм).

При растачивании цилиндров блока необходимо сохранить расстояние между осями цилиндров и перпендикулярность их осей к оси коленчатого вала. Для этого необходимо совместить оси растачиваемого цилиндра (гильзы) с осью шпинделя. Совмещение осей производят предварительно с помощью оправки с шариком, вставленной в шпиндель станка. При этом конец оправки должен находиться от оси шпинделя на расстоянии, равном половине диаметра растачиваемого цилиндра. Центрирование выполняют по верхнему пояску цилиндра блока поворотом шпинделя с оправкой. Оправку предварительно устанавливают на размер Н, определяемый по формуле:

H=(d2+ D)/2
где d2 — диаметр головки шпинделя, мм; D — диаметр цилиндра в верхней, неизношенной части, мм.

Для более точной установки блока или гильзы цилиндров относительно оси шпинделя применяют приспособление с индикатором часового типа. После центрирования блок или приспособление с гильзой закрепляют на столе станка.

Цилиндры растачивают резцами с твердыми пластинками ВК2 или со вставками из эльбора-Р. Перед растачиванием резец устанавливают на размер К, вычисленный по формуле:

К = (d2 + Dpр — b)/2
где Dpp — принятый стандартный ремонтный размер.

После растачивания с целью получения требуемой шероховатости цилиндры и гильзы хонингуют абразивными или алмазными брусками, закрепленными в специальной головке, на станках ЗБ-833, ЭГ-833 и др. При хонинговании головка совершает вращательное и возвратно-поступательное движение. В качестве охлаждающей жидкости применяют смесь керосина (80—90%) и машинного масла. Ход хонинговальной головки устанавливают таким, чтобы бруски выходили за верхний и нижний края цилиндра на 0,2-0,3 их длины.

Обычно хонингование ведут в два приема: предварительное (черновое) и окончательное (чистовое). Черновое хонингование ведут брусками зеленого карборунда на керамической связке зернистостью 10-16 или брусками из синтетических алмазов марки А250/200-М1. Припуск на чистовое хонингование оставляют 0,010-0,005 мм. Чистовое хонингование закаленных гильз ведут брусками ACM 28/20-МСВ, ACM 20/14-М1, шероховатость поверхности — Ra 0,32-0,16 мкм.

На некоторых ремонтных предприятиях вместо хонингования применяют раскатку шариковыми или роликовыми раскатниками. В этом случае припуск при растачивании на раскатку оставляют в пределах 0,05-0,06 мм.

Рис. Совмещение оси цилиндра и шпинделя станка с помощью шариковой оправки.

После окончательной механической обработки овальность и конусообразность цилиндров не должна превышать 0,02 мм.

Кавитационные разрушения наружных поверхностей гильз устраняют заделкой составами на основе эпоксидных смол.

Изношенные посадочные пояса гильз восстанавливают железнением или контактной приваркой ленты с последующей механической обработкой до номинального размера.

Предельно изношенные гильзы цилиндров можно восстанавливать до номинального размера постановкой стальной ленты (сталь У8А, У10А, 65Г) толщиной 0,5-0,7 мм. Ленту свертывают в приспособлении и запрессовывают в предварительно расточенную гильзу, а затем шлифуют до номинального размера. У моно-блоков цилиндры восстанавливают постановкой гильзы, изготовленной из марганцовистого чугуна. В расточенный блок гильзу запрессовывают с натягом 0,08-0,12 мм и обрабатывают до номинального размера.

Определение износа гильзы цилиндра

При осмотре рабочей поверхности гильз была видна и на ощупь чувствовалась ступенька от износа в верхней части гильзы, на границе работы поршневых колец. Спецы, конечно, на ощупь могут сказать величину этого износа, но я решил довериться измерительным инструментам.

Проверка износа гильз осуществлялась с помощью индикаторного нутромера. Предварительно нутромер был выставлен в «0» на величину 82 мм в микрометре, который также был проверен на эталонном стержне (мере), входящем в его комплект.

Далее измерены отклонения от «0», т.е. от 82 мм диаметров гильз на различной глубине по продольной и поперечной оси двигателя. Установил, что наибольший износ имеет 3-й цилиндр (-0,11 мм), наименьший — 4-й (-0,07). Первый и второй по -0,09-0,10 мм. Разумеется в нижней части гильзы износ минимальный, в максимальный износ как раз под буртиком в верхней части. По книжкам предельный допустимый износ: овальность 0,05 мм, конусообразность 0,07 мм. Для себя сделал вывод, что двигатель не убит, но достаточно изношен и требует замены гильз. Гильзы есть, но нужно разобраться с их происхождением.

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.

Дефекты блоков цилиндров и их устранение

Блок цилиндров является базовой деталью, которая служит для заданного расположения всех механизмов и деталей двигателя. У большинства дизелей блоки изготовлены из серого или специального легированного чугуна. Используют для изготовления этих деталей алюминиевый сплав AЛ-4 (двигатель 3M3-53).

Наиболее часто встречающимися дефектами блоков цилиндров являются:

• трещины и пробоины в стенках рубашки охлаждения
• износ гнезд под вкладыши коренных подшипников, нарушение соосности гнезд
• износ отверстий во втулках и отверстий под втулки распределительного вала или нарушение их соосности
• износ посадочных мест под гильзы, резьбовых отверстий и отверстий под толкатели
• коробление поверхностей
• трещины на перемычках между посадочными местами под гильзы цилиндров
• и др.

Блок выбраковывают при трещинах или обломах в гнездах под вкладыши коренных подшипников, в отверстиях под втулки распределительного вала, в масляных каналах и в местах, недоступных для их устранения, а также в случаях, когда обнаружено более двух трещин в перемычках между посадочными местами под гильзы или клапанными гнездами, более четырех трещин в рубашке охлаждения или более двух трещин, выходящих на обработанные поверхности.

Трещины и пробоины устраняют с помощью сварочных процессов, наложением заплат и закреплением их винтами или сваркой, наложением заплат с применением эпоксидных композиций. В местах, не испытывающих больших нагрузок, трещины заделывают стягивающими или уплотняющими фигурными вставками.

Изношенные резьбовые отверстия восстанавливают постановкой спиральных резьбовых вставок, нарезанием резьбы ремонтного (увеличенного) размера. Шпильки с изношенной резьбой выбраковывают: При наличии обломанных болтов и шпилек место облома зачищают заподлицо с поверхностью блока. В центре облома сверлят отверстие на всю длину обломанной части болта (шпильки). Затем забивают экстрактор соответствующего номера, на него надевают соответствующую гайку и вывинчивают обломанную часть из отверстия. При необходимости прогоняют резьбу метчиком.

Посадочные места (гнезда) под вкладыши коренных подшипников восстанавливают растачиванием под вкладыши ремонтного размера с увеличенным наружным диаметром на станке РД-14.

При отсутствии вкладышей ремонтного размера гнезда коренных подшипников восстанавливают путем фрезерования плоскостей разъема крышек коренных подшипников на 0,3-0,4 мм и последующего растачивания до номинального размера при условии сохранения допустимого расстояния от оси отверстия гнезд до верхней плоскости блока цилиндров. Перед фрезерованием плоскостей разъема комплект крышек устанавливают в специальное приспособление и фрезеруют сначала опорные поверхности под гайки. Затем переставляют крышки плоскостью разъема вверх и фрезеруют их. Паз под усик вкладыша углубляют фрезой.

Разработан технологический процесс и оборудование для восстановления изношенных гнезд коренных подшипников с диаметром более 95 мм электроконтактной приваркой стальной ленты с последующим растачиванием приваренного слоя до номинального размера.

При наличии повреждений отдельных гнезд коренных подшипников их восстанавливают газовой наплавкой латунью Л-63 с применением флюса, напаивают припоем ПМЦ-54. Перед наплавкой постели вкладыша в блоке растачивают на глубину 1,0-1,5 мм и подогревают до температуры 500-600°С. Наплавленный слой латуни легко обрабатывается, но его твердость ниже твердости чугуна. Отдельные изношенные гнезда восстанавливают эпоксидными композициями без последующей обработки. Изношенные поверхности шлифуют вручную, обезжиривают и наносят приготовленный состав слоем не менее 1 мм. Затем укладывают на все гнезда специальную скалку диаметром, равным номинальному размеру отверстий под коренные подшипники. Перед укладкой скалку смазывают минеральным маслом. Гнезда, не подлежащие восстановлению, служат для центрирования скалки. Зажимают скалку крышками и отверждают эпоксидный состав, после чего крышки и скалку снимают, а наплывы состава зачищают шабером.

При несоосности опор коренных подшипников не более 0,07 мм и отсутствии других дефектов коренные вкладыши устанавливают в опоры и растачивают по антифрикционному слою под размеры имеющихся коленчатых валов. Не допускается раскомплектовывать вкладыши после расточки.

Гнезда коренных подшипников в блоках автомобильных двигателей восстанавливают железнением в проточном электролите. Применяют специальные установки, позволяющие одновременно наращивать все гнезда подшипников.

Коробление поверхности прилегания головки цилиндров, превышающее 0,15 мм, устраняют шлифованием на плоскошлифовальном станке или вертикально-сверлильном при помощи специального приспособления. В ЦРМ хозяйств допускается устранять коробление шлифованием вручную кругом диаметром 300-450 мм в зависимости от размеров блока или пришабриванием.

Изношенные гнезда под втулки распределительного вала растачивают на горизонтально-расточных станках и запрессовывают новые втулки с последующей расточкой под номинальный или ремонтный размер шеек распределительного вала. Непараллельность оси отверстий под опоры распределительного вала с осью отверстий под вкладыши коренных подшипников коленчатого вала допускается не более 0,1 мм по всей длине.

Износ нижнего посадочного пояска под гильзу цилиндров устраняют растачиванием на пояске новой уплотнительной канавки под резиновое кольцо номинального размера. Канавку формируют выше или ниже существующей. Торцовую поверхность гнезда блока цилиндров под бурт гильзы, имеющую разницу по глубине при промерах в двух взаимно перпендикулярных плоскостях более 0,05 мм, зенкеруют или протачивают. При сборке увеличение глубины выточки компенсируют постановкой металлического кольца под торец бурта гильзы.

После устранения всех неисправностей блок подвергают контролю, так как применение сварки и других способов устранения дефектов может вызвать искажение его основных геометрических параметров. Коробление поверхности прилегания головки цилиндров контролируют с помощью поверочной линейки ШП-1- 650 и набора щупов. Соосность гнезд под коренные подшипники проверяют при помощи гладких оправок, индикаторных и других приспособлений.

Биение торцов выточек под бурт гильзы цилиндров контролируют специальным индикаторным приспособлением. Непараллельность опорной поверхности выточек относительно верхней плоскости блока не должно превышать 0,03 мм.

Перпендикулярность осей посадочных поясков под гильзы цилиндров к оси отверстий под коренные подшипники проверяют приспособлениями 70-8704-1002, КИ-4862 и др.

После запрессовки гильз проверяют испытание блока на герметичность. Испытывают блоки на специальном гидравлическом стенде КИ-5372, создавая давление 0,4 МПа. Подтекание воды или запотевание указывает на неисправность блока.

Дефекты гильз цилиндров и их устранение

Гильзы цилиндров изготавливают из серого специального и легированного чугуна. Внутреннюю рабочую поверхность гильз закаливают токами высокой частоты на глубину 1,5 мм с последующим отпуском для получения твердости не ниже HRC 40-50. Ресурс двигателя в значительной мере определяется состоянием гильз цилиндров.

Основными дефектами гильз цилиндров являются следующие:

• износ внутренней рабочей поверхности, риски и задиры
• износ нижней опорной поверхности установочного бурта и посадочных поясков
• кавитационные разрушения наружной поверхности

Наибольший износ гильз блоков наблюдается на расстоянии 20-25 мм от верхней кромки в зоне остановки верхнего компрессионного кольца в в.м.т. Интенсивнее гильзы изнашиваются в плоскости качания шатуна. Неравномерный износ гильз цилиндров по образующей объясняется различными условиями трения.

Реже наблюдаются задиры на рабочей поверхности и кавитационный износ гильзы.

Величину износа, овальность, конусообразность определяют с помощью индикаторного нутромера. При износе гильз цилиндров и увеличении зазора в сопряжении цилиндр — поршень выше допустимого значения их растачивают и хонингуют на следующий ремонтный размер, после чего комплектуют с поршнями соответствующего диаметра. Допустимый без ремонта зазор между гильзой и юбкой поршня двигателей Д-160 — 0,59 мм, для СМД-60 и СМД-62 — 0,44 мм, для остальных дизелей — 0,4 мм, для ЗИЛ- 130 и 3M3-53 — 0,2 при допускаемой конусообразности и овальности не более 0,02 мм для гильз 3M3-53 и 0,09 мм всех остальных двигателей. При овальности 0,1 симметричные гильзы рекомендуется повернуть на 90° по отношению к прежнему положению.

Ремонтный размер гильз цилиндров большинства дизелей увеличен на 0,7 мм, а для А-01М, А-41 и дизелей ЯМЗ — на 0,5 мм. Для гильз и цилиндров двигателей ЗИЛ, ГАЗ и ЗМЗ предусмотрено три ремонтных размера с межремонтным интервалом 0,5 мм. Bee цилиндры или гильзы одного блока обрабатывают под один ремонтный размер.

Растачивают цилиндры и гильзы на вертикально-расточных станках. Блок для расточки цилиндров устанавливают на стол станка, а гильзы крепятся в специальных приспособлениях.

Перед растачиванием гильзы (цилиндра) замеряют наибольший диаметр в зоне работы верхних компрессионных колец и определяют возможность ее расточки на ремонтный размер Dpp:

Dрр > Dr = Dmax + 2а + 2b
где Dr — расчетный диаметр гильзы, мм; Dmax — наибольший замеренный диаметр изношенной гильзы, мм; а — припуск на заглубление резца (0,02-0,03 мм); b — припуск на хонингование (0,02-0,05 мм).

При растачивании цилиндров блока необходимо сохранить расстояние между осями цилиндров и перпендикулярность их осей к оси коленчатого вала. Для этого необходимо совместить оси растачиваемого цилиндра (гильзы) с осью шпинделя. Совмещение осей производят предварительно с помощью оправки с шариком, вставленной в шпиндель станка. При этом конец оправки должен находиться от оси шпинделя на расстоянии, равном половине диаметра растачиваемого цилиндра. Центрирование выполняют по верхнему пояску цилиндра блока поворотом шпинделя с оправкой. Оправку предварительно устанавливают на размер Н, определяемый по формуле:

H=(d2+ D)/2
где d2 — диаметр головки шпинделя, мм; D — диаметр цилиндра в верхней, неизношенной части, мм.

Для более точной установки блока или гильзы цилиндров относительно оси шпинделя применяют приспособление с индикатором часового типа. После центрирования блок или приспособление с гильзой закрепляют на столе станка.

Цилиндры растачивают резцами с твердыми пластинками ВК2 или со вставками из эльбора-Р. Перед растачиванием резец устанавливают на размер К, вычисленный по формуле:

К = (d2 + Dpр — b)/2
где Dpp — принятый стандартный ремонтный размер.

После растачивания с целью получения требуемой шероховатости цилиндры и гильзы хонингуют абразивными или алмазными брусками, закрепленными в специальной головке, на станках ЗБ-833, ЭГ-833 и др. При хонинговании головка совершает вращательное и возвратно-поступательное движение. В качестве охлаждающей жидкости применяют смесь керосина (80—90%) и машинного масла. Ход хонинговальной головки устанавливают таким, чтобы бруски выходили за верхний и нижний края цилиндра на 0,2-0,3 их длины.

Обычно хонингование ведут в два приема: предварительное (черновое) и окончательное (чистовое). Черновое хонингование ведут брусками зеленого карборунда на керамической связке зернистостью 10-16 или брусками из синтетических алмазов марки А250/200-М1. Припуск на чистовое хонингование оставляют 0,010-0,005 мм. Чистовое хонингование закаленных гильз ведут брусками ACM 28/20-МСВ, ACM 20/14-М1, шероховатость поверхности — Ra 0,32-0,16 мкм.

На некоторых ремонтных предприятиях вместо хонингования применяют раскатку шариковыми или роликовыми раскатниками. В этом случае припуск при растачивании на раскатку оставляют в пределах 0,05-0,06 мм.

Рис. Совмещение оси цилиндра и шпинделя станка с помощью шариковой оправки.

После окончательной механической обработки овальность и конусообразность цилиндров не должна превышать 0,02 мм.

Кавитационные разрушения наружных поверхностей гильз устраняют заделкой составами на основе эпоксидных смол.

Изношенные посадочные пояса гильз восстанавливают железнением или контактной приваркой ленты с последующей механической обработкой до номинального размера.

Предельно изношенные гильзы цилиндров можно восстанавливать до номинального размера постановкой стальной ленты (сталь У8А, У10А, 65Г) толщиной 0,5-0,7 мм. Ленту свертывают в приспособлении и запрессовывают в предварительно расточенную гильзу, а затем шлифуют до номинального размера. У моно-блоков цилиндры восстанавливают постановкой гильзы, изготовленной из марганцовистого чугуна. В расточенный блок гильзу запрессовывают с натягом 0,08-0,12 мм и обрабатывают до номинального размера.

Похожие публикации:

1. X trike диски кто производитель отзывы
2. Амортизаторы ивеко еврокарго от какой машины подходят
3. Индезит холодильник как подключить без блока
4. Как правильно обкатывать землебур

Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей

Захаров, Ю. А. Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей / Ю. А. Захаров, Р. Р. Булатов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 5 (85). — С. 148-150. — URL: https://moluch.ru/archive/85/15984/ (дата обращения: 07.12.2023).

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.

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].

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.

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).

Основные термины (генерируются автоматически): износ, наружная поверхность, поршневое кольцо, посадочный поясок гильзы, внутреннее сгорание, гильза цилиндра, охлаждающая жидкость, верхняя часть, коленчатый вал, моторное масло.

Виды и причины износа деталей двигателя внутреннего сгорания (ДВС): цилиндр, поршень, шатун

Виды и причины износа цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Цилиндр – весьма ответственная часть двигателя внутреннего сгорания (ДВС), и его состояние в значительной мере определяет его мощность и исправную работу . У цилиндра естественный износ проявляется в качестве неравномерной выработки в зоне движения поршневых колец двигателя, цилиндрическая форма отверстия при этом искажается, принимая вид овала, где большая ось находится в плоскости качания шатуна (рис. 1).

Рис. 1. Схема действия сил при сжатии смеси и рабочем ходе в двигателе внутреннего сгорания.

Типичная картина износа цилиндра ДВС по его образующей показана на рис 2. Главные причины износа цилиндра – трение поршневых колец и газовая коррозия как результат действия продуктов горения на металлические стенки цилиндра. Внешним признаком износа цилиндра служит падение мощности двигателя внутреннего сгорания (ДВС), объясняемое пропуском газов через увеличивающиеся зазоры между поршнем и цилиндром. В результате неправильной сборки шатуна и поршня (перекоса поршня или погнутости шатуна) цилиндр изнашивается в плоскости, которая перпендикулярна плоскости качания шатуна, и приобретает овальную форму.

Рис. 2. Схема, поясняющая износ цилиндра двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Кроме указанных выше видов износа на рабочей поверхности цилиндра ДВС иногда образуются задиры от трения поршневых пальцев двигателя внутреннего сгорания. Глубина этих задиров будет тем меньше, чем быстрее будет обнаружено трение пальца о цилиндр. Осевое усилие, которое выдвигает палец и производит выработку рабочей поверхности цилиндра, является результатом неправильной обработки или сборки поршня с шатуном, заключающейся в непараллельности осей нижней и верхней головок шатуна, либо в неперпендикулярности оси отверстия для пальца в поршне к образующей поршня двигателя внутреннего сгорания.

Часто задиры цилиндров пальцами происходят вследствие того, что небрежно установлено стопорное кольцо. Кроме перечисленных в цилиндре могут встретиться следующие требующие ремонта дефекты в ДВС:
а) выработка клапанных гнезд;
б) износ втулки клапана;
в) трещины на наружных и внутренних стенках водяной рубашки;
г) износ или поломка шпилек.

Виды и причины износа поршня двигателя внутреннего сгорания

Износ поршня ДВС выражается в том, что юбка его приобретает овальную форму. Наибольший износ расположен в плоскости качания шатуна (см. рис. 1). При движении поршня кольца поочередно прижимаются к боковым поверхностям кольцевых канавок поршня, в результате чего ширина канавок увеличивается, а высота колец уменьшается. Износ колец по внешнему диаметру вызывает увеличение зазора в замке.

Виды и причины износа шатуна двигателя внутреннего сгорания и другие дефекты

Основной дефект, с которым чаще всего приходится сталкиваться при ремонте шатуна ДВС, – это разработка втулки нижней головки.

Шатун двигателя внутреннего сгорания – важнейшая его часть и очень капризная. Подшипник нижней головки шатуна ДВС делается из антифрикционного сплава (баббиты различных марок) и, будучи мягче стали шеек вала, сравнительно быстро изнашивается, вследствие чего возрастает зазор между шейкой вала и подшипником. Дальнейшее изнашивание может привести к полному разрушению двигателя внутреннего сгорания, так как увеличивающиеся удары подшипника о шейку вала достигают таких размеров, что материал подшипника быстро расколачивается, на шейке вала образуется значительный эллипс, все это в еще большей степени способствует увеличению зазора и, следовательно, ударов, которые могут достигнуть такой силы, что шатунные болты не выдержат и разорвутся. В результате неизбежна авария, приводящая в негодность двигатель внутреннего сгорания.

Другими дефектами шатуна ДВС, требующими ремонта, являются:
а) изгиб и скручивание шатуна;
б) разработка отверстий для болтов;
в) спиленность торцов и крышки нижней головки;
г) износ в верхней головке отверстия для втулки.

Быстрый износ подшипника в нижней головке шатуна двигателя внутреннего сгорания и другие дефекты в нем происходят обычно по следующим причинам:
а) недоброкачественная, а также недостаточная смазка;
б) плохое качество применяемого баббита;
в) плохая заливка шатуна и неудовлетворительная исследующая обработка его;
г) несвоевременная подтяжка ослабевающих при работе подшипников;
д) неумелая и небрежная техника подтяжки.

Установление предельных износов некоторых деталей двигателя внутреннего сгорания (ДВС)

Как уже указывалось, работа сочленения с зазором, превышающем определенный для данного случая предел, ведет к разрушению механизма. Особенно это сказывается на механизмах с возвратно-движущимися частями.

Формула (3) получена в предположении, что подшипник и вал несут постоянную нагрузку. Однако и в случае переменной нагрузки (лишь бы имело место жидкостное трение) общая картина остается той же. Как показывает исследование этого вопроса, различие состоит лишь в том, что среднее давление в масляном слое в случае ударной нагрузки будет несколько выше, чем при постоянной.

Рис. 3. Схема, поясняющая характер сопряжения шейки коленвала и подшипника во всех циклах работы двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

При установлении S_наив и S_макс для сопряжения шатунный подшипник-шейка коленвала необходимо иметь в виду, что шейка вала нагружена центробежными силами, в результате чего почти в течение всего цикла шейка опирается на подшипник одной и той же стороной (рис. 3).

Таким образом, данное сопряжение отличается от обычного тем, что в нем вал необходимо принять за неподвижную деталь, а подшипник – за вращающуюся и, следовательно, выражение S_наив и S_макс справедливо и для этого сопряжения. Для двигателя внутреннего сгорания Л 3/2 имеем: диаметр поршня d₁ = 65 мм, диаметр шейки коленчатого вала d₂ = 35 мм, n = 2200 об/мин, η = 0,001 кг∙сек/м 2 , K – среднему удельному давлению на 1 см 2 проекции шатунной шейки. Его можно подсчитать приближенно обычно практикуемым способом, приняв для двигателя внутреннего сгорания легкого топлива среднее давление на 1 см 2 площади поршня за полный цикл (с учетом давлений и сил инерции за все такты) равным 5 кг/см 2 .

Подсчитав полное давление на поршень и поделив полученное на площадь опорной поверхности подшипника, получим K. Если площадь дна поршня:

то полное давление на поршень будет:

Если принять, что опорной поверхностью является половина цилиндрической поверхности подшипника, длина которого составляет l = 34 мм, то площадь опорной поверхности будет равна:

По полученным данным определяем наивыгоднейший зазор:

*Считая, что детали обрабатывались обыкновенным шлифованием и шероховатость новых деталей составляла 0,01 мм.

Для определения максимально допустимого зазора в таком важном сочленении, как цилиндр-поршень ДВС, математических формул нет. В настоящее время предел износа сопряжения цилиндр–поршень устанавливают лишь экспериментально, связывая его с рабочими характеристиками двигателя внутреннего сгорания (мощность, удельный расход смазки, топлива и т. д.). Надежных опытных данных по этому вопросу пока также нет. Исследование износа автомобильных деталей показало, что предел допустимого износа наступает, когда зазор становится примерно в 1,5 раза больше максимально допустимого зазора. Имея значения наибольшего допустимого зазора между поршнем и цилиндром (табл. 1), можно определить максимально допустимый износ.

Как видно из табл. 1, зазоры неодинаковы по высоте поршня ДВС, что достигается ступенчатой обработкой последнего. Это необходимо для предупреждения заклинивания поршня в цилиндре от нагревания при работе, так как температура нагрева поршня по высоте неодинакова (рис. 4).

Поршень выбраковывается при овальности юбки, достигающей 0,15 мм, при увеличении ширины канавок до 0,1 мм при уменьшении высоты кольца на 0,05 мм.

Рис. 4. Температура нагрева различных поясов по высоте поршня двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

Похожие материалы:

• Ремонт и сборка кривошипно-шатунного механизма и поршневой группы двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Сборка, обкатка и контроль отремонтированного двигателя
• Виды и причины износа деталей сопряжения «вал – подшипник», работающих при жидкостном трении в кинопроекторах КПТ СССР. Ремонт валов и отверстий кинопроекторов СССР
• Виды и причины износа направляющих деталей кинопленки кинопроектора СССР. Ремонт роликов кинопроекторов КН и КПТ
• Виды и причины износа деталей мальтийского механизма кинопроекторов СССР. Ремонт мальтийских механизмов кинопроекторов КПТ, КН, Ксенон
• Классификация и основные виды износа деталей оборудования: аварийный и естественный износ металлических деталей