0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Проверка на износ «Поршня» и «Гильзы»

Содержание

Поршень двигателя: конструктивные элементы, признаки и причины их износа

  1. Конструкция поршня
  2. Причины износа поршня

Конструкция поршня

Поршень двигателя внутреннего сгорания представляет собой деталь цилиндрической формы, которая двигается внутри цилиндра и отвечает за преобразование энергии газов в энергию поступательного движения.

Стандартный поршень ДВС состоит из 3 основных элементов: днища, уплотняющей и направляющей частей.

Днище (или головка) служит для восприятия тепловой нагрузки и газовых сил, образующихся вследствие сгорания топливно-воздушной смеси.

Уплотняющая часть, состоящая из нескольких поршневых колец, отводит тепло от поршня к цилиндру и препятствует прорыву газов.

Направляющая часть (юбка) поддерживает положение поршня и передает боковое усилие на стенки цилиндра.

Далее каждая из этих частей будет рассмотрена более подробно.

Днище поршня

Днище поршня может иметь разную форму, что зависит от типа двигателя, особенностей смесеобразования и газообмена в цилиндре, расположения форсунок, свечей и клапанов.

Детали с выпуклым днищем обладают повышенной прочностью, однако они работают в камере сгорания линзовидной формы, что увеличивает теплоотдачу и механические потери.

Поршни с вогнутым днищем используются в дизельных моторах и бензиновых двигателях с высокой степенью сжатия. Они образуют компактную форму камеры сгорания, однако более склонны к образованию нагара.

Наиболее простыми и распространенными являются поршни с плоскими днищами. Ими оснащаются многие бензиновые двигатели, а также дизельные ДВС вихрекамерного и предкамерного типа.

Днище поршня принимает на себя основную термическую нагрузку, поэтому толщина поршня в этой части больше, чем в других. Чем днище толще, тем больше масса детали, но меньше ее нагрев.

Стандартная толщина днища поршня в обычных двигателях – 7-9 мм, в турбомоторах – 11 мм, в дизельных ДВС – 10-16 мм.

В целях увеличения прочности, снижения вероятности перегрева и прогорания некоторые виды поршней в области днища и канавки первого компрессионного кольца подвергаются твердому анодированию. В ходе этой операции верхний тонкий слой алюминия преобразуется в керамическое покрытие толщиной 8-12 мкм.

Уплотняющая часть

Уплотняющую часть поршня составляют поршневые кольца: в современных двигателях используется, как правило, три кольца – одно маслосъемное и два компрессионных.

Компрессионные кольца предотвращают попадание отработавших газов из камеры сгорания в картер двигателя. По форме они могут быть трапециевидными, коническими или бочкообразными. Некоторые виды таких колец имеют вырез. Наибольшие нагрузки воспринимает первое компрессионное кольцо, поэтому для увеличения ресурса данной детали, ее канавку укрепляют при помощи стальной вставки.

Маслосъемные кольца предназначены для удаления излишков масла и предупреждения их попадания в камеру сгорания. Для этих целей служат сквозные отверстия, расположенные по периметру кольца. Через них масло, удаленное со стенок цилиндра, поступает внутрь поршня, а затем попадает в поддон картера двигателя.

Некоторые виды маслосъемных колец оснащены пружинным расширителем.

Диаметр уплотняющей части поршня меньше, чем направляющей. Это связано с повышенным нагревом детали в районе колец. Жаровый пояс имеет еще меньший диаметр, что позволяет избежать задиров и заклинивания колец в канавках после термического расширения поршня.

Для уплотнения поршня наибольшее значение имеет материал и качество колец. Чугунные маслосъемные кольца намного надежнее и проще в установке, чем составные. При перегреве их упругость не снижается, поэтому не возникает таких проблем как выброс масла, пропуск газов в картер и пр.

Направляющая часть

Направляющую (тронковую) часть поршня называют юбкой. С внутренней стороны она имеет бобышки (приливы), в которых располагается отверстие под поршневой палец. Для фиксации пальца предусмотрены специальные канавки.

Нижняя кромка юбки снабжена буртиком для последующей механической обработки и подгонки поршня. Буртик растачивается с внутренней стороны в том случае, если поршень слишком тяжелый. В местах расположения отверстий под поршневой палец с наружной части юбки вырезаются специальные углубления. Эти зоны не взаимодействуют со стенками цилиндра, образуя так называемые «холодильники».

Чтобы поршень свободно перемещался в цилиндре, между юбкой и стенками гильзы предусмотрен зазор, величина которого зависит от линейного расширения металла пары «поршень-цилиндр» при нормальной работе ДВС.

Перегрев грозит чрезмерным расширением поршня, образованием на нем задиров и заклиниванием. Однако решать проблему выставлением большого зазора не рекомендуется – это не только снижает уплотняющие свойства поршня, но и грозит выходом двигателя из строя.

Поверхности юбки воспринимают силы бокового давления, в процессе движения поршня испытывают повышенное трение и нагрев. Именно поэтому многие автопроизводители еще на этапе производства поршней наносят на юбки антифрикционное покрытие (АФП), что позволяет не только защитить детали от усиленного износа, но и облегчить приработку на новом двигателе.

Существуют АФП, которые можно наносить не только в заводских условиях, но и в обычных мастерских, гаражах и прочих помещениях, не оборудованных специальными приспособлениями.

Одним из таких материалов является антифрикционное твердосмазочное покрытие MODENGY Для деталей ДВС.

Аэрозольная упаковка делает процесс нанесения этого состава простым и удобным. Полимеризация АФП возможна как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Опыт использования покрытия показал, что оно эффективно снижает трение, предотвращает скачкообразное движение и задиры, сохраняет работоспособность двигателя даже в режиме масляного голодания.

Материал устойчив к длительному воздействию моторного масла и при правильной предварительной подготовке поверхностей не теряет своих свойств на протяжении долгого времени.

MODENGY Для деталей ДВС доступно в наборе со Специальным очистителем-активатором MODENGY, который не только очищает и обезжиривает, но и гарантирует отличную адгезию покрытия.

Причины износа поршня

Поршень, как и любой другой рабочий элемент двигателя, подвержен механическим повреждениям и износу.

Ежедневная эксплуатация автомобиля способствует выработке ресурса деталей, на что указывает:

  • Повышенный расход масла
  • Синий дым из выхлопной трубы
  • Нагар на свечах зажигания
  • Нестабильная работа ДВС на холостых оборотах (вибрация рычага КПП)
  • Увеличение расхода топлива в 2 и более раз
  • Снижение мощности двигателя и т.д.

Все это свидетельствует о некорректной работе двигателя, в частности, поршневой группы. Далее отметим, какие проблемы для нее наиболее актуальны.

Задиры и нагар на днище поршня

Появляются вследствие перегрева поршня из-за нарушения процесса сгорания, деформации и/или засорения масляной форсунки, несоответствия размера детали рекомендованным, неисправности системы охлаждения, уменьшения зазора в верхней части рабочей поверхности.

Следы от ударов на днище поршня

Свидетельствуют о слишком большом выступе поршня, неверной посадке клапана, слишком малом зазоре в клапанном приводе, отложениях масляного нагара на днище поршня, неподходящем уплотнении ГБЦ, некорректно выставленным фазам газораспределения.

Наплавления и расплавление металла на поверхностях

Указывают на неравномерный впрыск топлива, позднее зажигание, недостаточное сжатие смеси, неверный момент начала впрыска и его количество, неисправность впрыскивающих форсунок.

Трещины на днище поршня и в полости камеры сгорания

Говорят о недостаточной компрессии в цилиндрах, плохом охлаждении поршня, некорректном впрыске смеси. Трещины могут появиться при установке поршней в неподходящей к ним по форме полости камеры сгорания.

Повреждения поршневые колец

Возникают вследствие неправильной установки поршней, избытке топлива в камере сгорания, вибрации самих поршневых колец, сильном осевом износе кольцевой канавки.

Радиальный износ поршня

Наблюдается из-за избыточного количества топлива в камере сгорания. Такая проблема является следствием сбоев в процессе приготовления смеси, нарушения процесса сгорания, недостаточного давлении сжатия. Осевой износ возникает в результате загрязнения поршня во время приработки ДВС.

Износ юбки поршня

Повреждения на юбке могут возникать по нескольким причинам. Ассиметричное пятно контакта на боковой поверхности тронка обычно вызвано скручиванием и/или деформацией шатуна, неправильно просверленными отверстиями цилиндра, большим люфтом шатунного подшипника, наклонно просверленными отверстиями в головках шатунов.

Задиры образуются из-за слишком тесной посадки поршней, ошибок при монтаже шатуна горячим прессованием, недостаточной смазки при первом запуске двигателя.

Поверхности трения юбки поршней истираются также из-за попадания топлива в масло, неисправного пускового устройства холодного двигателя, недостаточного сжатия, перебоев в зажигании и работе ДВС на переобогащенной воздушно-топливной смеси.

Кавитация гильз

Кавитация – основная причина выхода гильз из строя. Это явление вызвано недостатком охлаждения, слишком низкой или высокой температурой, применением неподходящей охлаждающей жидкости, неправильной и/или неточной посадки гильз цилиндров, использованием неподходящих уплотнительных колец с круглым сечением.

Масляный нагар на днище цилиндра

Такие отложения возникают вследствие избыточного содержания масла в камере сгорания. Это вызвано, в свою очередь, неисправностью деталей, прорывом газов с проникновением масла во всасывающий тракт, недостаточным отделением масляного тумана от картерных газов.

Читать еще:  Провал при добавлении газа

Диагностика износа цилиндропоршневой двигателя вакуумным методом

Для оценки текущего состояния (степени износа «железа») цилиндропоршневой группы (ЦПГ) бензинового или дизельного двигателя в наше время применяют четыре метода «механической» диагностики:

1. Оценка состояния ЦПГ по расходу картерных газов. Этот метод имеет недостаточную точность, обусловленную влиянием утечек газов через сальниковые уплотнения. Свести к минимуму влияние утечек возможно лишь при принудительном отсасывании газов из картера для обеспечения в нем атмосферного давления при измерении расхода, что весьма трудоемко. На показания индикатора влияет также уровень вибрации ДВС.
Кроме того, данный метод не позволяет выявить отдельный неисправный цилиндр и, тем более, определить первопричины снижения работоспособности ЦПГ, а к утечкам через клапан вообще нечувствителен. По этим причинам устройство КИ-13761 вполне справедливо было названо индикатором.

2. Диагностика ЦПГ при помощи пневмотестера, позволяет оценить величину утечек из камеры сгорания при полностью закрытых клапанах
.

Этот метод позволяет выявлять конкретный неисправный цилиндр. Поршень проверяемого цилиндра, выставляется при медленном прокручивании коленвала на рабочий такт сжатия или расширения (при перекрытых клапанах). В цилиндр подается сжатый воздух и по разнице показаниях на манометрах (на входе в камеру сгорания и в самой камере сгорания) оценивается пневмоплотность цилиндра. Данный метод может быть реализован только в стационарных условиях при наличии источника сжатого воздуха (компрессора).
Недостатки метода: необходимо выставить поршень хотя бы в две позиции — на середине и в конце такта сжатия. Технически проделать эту операцию довольно сложно, особенно если двигатель оснащен АКПП. Во-вторых, при проверке последних цилиндров мы получим худшие результаты, в следствие утечки к моменту проверки части масла в картер. В-третьих, достоверно можно оценить только утечки в клапанах по повышенной интенсивности падения давления и наличию «свиста» во впускном или выпускном коллекторах. О состоянии колец или износе гильзы этот метод достоверно не указывает.

3. Замер компрессии
.

Это самый популярный метод диагностики среди автомехаников. Положительные качества его очевидны — простота, доступность, универсальность. Однако этот метод позволяет лишь определить наличие или отсутствие компрессии в цилиндре. Одним замером практически невозможно определить откуда происходят утечки давления связано это с не герметичностью клапанов или виноваты компрессионные кольца. Приходится производить два замера компрессии по цилиндру с закрытой и полностью открытой дроссельной заслонкой или добавлять 3-5 мл масла для усиления масляного клина в сопряжении компрессионное кольцо — гильза. Кроме того, на показатели компрессии влияют пусковые обороты коленчатого вала и температура. При разряженном аккумуляторе потеря компрессии составляет в среднем 1-2 атмосферы. Помимо этого, на показатели компрессии изношенной ЦПГ сильно влияет излишнее количество масла или топлива и цилиндре, сопротивление во впускном патрубке, температура масла паразитный объем переходного устройства и т.д. В самом щадящем варианте методическая погрешность оценки ЦПГ по давлению сжатия (компрессия) составляет не менее 30%.

Четвертый способ диагностики состояния цилиндропоршневой группы двигателя: оценка степени износа вакуумным методом при помощи прибора АГЦ. Этот метод наиболее информативен, а сама диагностика проста как и замер компрессии, да и производится так же. Диагностика сводится к замеру двух параметров вакуума в каждом цилиндре двигателя, что позволяет точно разделить утечки через клапана и кольца и достоверно определить текущее состояние поэлементно деталей ЦПГ: герметичность клапанов, износ гильзы и состояние поршневых колец (нормальное, закоксовка, залегание или поломка).

Диагностирование состояния элементов ЦПГ при помощи Анализатора Герметичности Цилиндров (АГЦ, АГЦ-2)

1. Полный вакуум (-Р1) и остаточный вакуум (-Р2)
Величину максимального разряжения в цилиндре, которое способна создать ЦПГ, называют полным (полезным) вакуумом (-Р1). Эта величина показывает утечки из камеры сгорания через клапана, прогоревшее днище поршня или прокладку ГБЦ. Благодаря эффекту масляного клина, величина полного вакуума при удовлетворительном состоянии гильзы цилиндра и герметичности клапанов не бывает ниже определенного значения (-Р1min) для каждого типа ДВС и практически не зависит от состояния поршневых колец. Поэтому в зависимости от величины полного вакуума (-Р1) мы можем сделать вывод о состоянии гильзы цилиндра (эллипсность, наличие задиров).
Величину потерь давления рабочего тела через в цилиндре ДВС при максимальном давлении в цилиндре называют остаточным (паразитным) вакуумом (-Р2). Эта величина показывает утечки через поршневые кольца. При удовлетворительном состоянии гильзы цилиндра и герметичности клапанов величина остаточного вакуума характеризует состояние поршневых колец — степень износа, залегание (закоксовка), поломку перемычек на поршне, поломку колец. Пневмоплотность закрытия клапанов, а также наличие трещин в днище поршня, в головке блока ДВС в большей мере влияет на значение величины соотношения Р1/Р2, соответственно в случае пониженного значения величины Р1/Р2 от номинально допустимых, можно выявить неполадки, связанные с клапанами, трещинами в деталях. Причем степень расхождения с номинальными значениями Р1/Р2 позволяет разделить не герметичность клапанов или же трещины в деталях.

Преимущества вакуумного метода диагностики перед существующими методиками диагностирования состояния ЦПГ.

На основе представленных нормативных значений рассчитаем информативность и методическую погрешность метода на примере бензинового ДВС. Итак, диапазон изменения параметра 0,84-0,17=0,67 (кгс/см2), соответственно информативность 067/0,84=80%. Абсолютная методическая погрешность находится в пределах 0,04 (кгс/см2), а относительная 0,04/0,67=6%. В сравнении с методической погрешностью (30%) и информативностью (

20%) компрессометра вакуумный метод выглядит гораздо предпочтительней, т.к. позволяет не только «распознавать» неисправность , но и прогнозировать остаточный ресурс.
Основные преимущества перед существующими методами диагностики:

  • Простота. Не требуется длительной диагностики и дорогостоящего оборудования.
  • Доступность. Сравнительно низкая стоимость плюс отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании делают АГЦ (АПЦ/АГЦ-2) доступным для любого автомеханика.
  • Достоверность. Методика основана на естественных условиях работы элементов ЦПГ и поэтому снижается влияние субъективных оценок и косвенных признаков.
  • Надежность. Простота конструкции и отсутствие сложных систем анализа снижает количество отказов и ошибок.

Данная методика разработана ГОСНИТИ (Государственный научно-исследовательский институт ремонта и эксплуатации автотракторной техники). Нашими специалистами были усовершенствованы и дополнены диаграммы состояния нормативных показателей Р1 и Р2 для разных марок автомобильного топлива.

2.1. Замеры величин (-Р1) и (-Р2).

Замер полного вакуума (-Р1). При движении поршня вверх на такте сжатия (Рис. 1) рабочее тело через редукционный клапан практически полностью выталкивается из камеры сгорания в атмосферу. Далее после ВМТ поршень начинает двигаться вниз, редукционный клапан закрывается, и в цилиндре создается разряжение. Посредством вакуумного клапана фиксируется максимальное значение разряжения, которое способна создать ЦПГ двигателя в данном цилиндре. Значение величины полного вакуума (-Р1) фиксируется на вакуумметре.

Замер остаточного вакуума (-Р2). Если при движении поршня вверх (Рис. 2) на такте сжатия надпоршневое пространство будет перекрыто, т.е. в камере сгорания будет нагнетаться максимальное давление, то часть рабочего тела через поршневые кольца будет проникать в картер двигателя, соответственно масса рабочего тела в начале такта сжатия в конце такта рабочего хода будет уменьшаться на величину утечек dm через поршневые кольца. Эта величина на рис.2 обозначена как h. Соответственно, не доходя h до НМТ в цилиндре будет возникать разряжение, которое фиксируется вакуумным клапаном и величина которого снимается с показания вакуумметра.

Во время замера (-Р2) прибором АГЦ необходимо, перед тем, как начать вращение КВ, нажать на кнопку сброса и держать 2-3 сек. после начала вращения КВ. Отпустив кнопку сброса, отследить значение (-Р2). Это необходимо делать потому, что во время остановки двигателя до подключения АГЦ к цилиндру поршень может находиться выше НМТ на такте сжатия, т.е. начал движение вверх, или при движении вниз на рабочем ходе не опустился до НМТ. Если не открывать клапан сброса в этих ситуациях, то вакуумный клапан зафиксирует часть значения полного вакуума (-Р1), что как правило, значительно больше по величине, чем значение остаточного вакуума (-Р2). Более того, в процессе замера (-Р2) рекомендуется несколько раз подряд сбросить показания нажатием кнопки сброса для подтверждения значения (-Р2), зафиксированного на вакуумметре, в процессе вращения КВ.

2.2. Анализ состояния ЦПГ по величинам значений (-Р1) и (-Р2).

Как было отмечено выше, минимальное значение полного вакуума при плотно закрытых клапанах не зависит от состояния поршневых колец благодаря эффекту «масляного клина». В свою очередь, величина (-Р2) при плотно закрытых клапанах отражает количество утечек через поршневые кольца, т.е. характеризует пневмоплотность поршневых колец. Пневмоплотность закрытия клапанов, а также наличие трещин, влияет на величину (-Р1) и (-Р2) одновременно. Экспериментальные исследования, подкрепленные большим статистическим материалом, позволили обосновать основные нормативные значения показателей (-Р1) и (-Р2) для дизельных и бензиновых двигателей.

Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 02.03.2015 2015-03-02

Статья просмотрена: 17928 раз

Библиографическое описание:

Захаров Ю. А., Булатов Р. Р. Основные эксплуатационные дефекты гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания автомобилей // Молодой ученый. — 2015. — №5. — С. 148-150. — URL https://moluch.ru/archive/85/15984/ (дата обращения: 01.04.2020).

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.

Читать еще:  Что такое паркетный внедорожник. Чем отличается кроссовер от внедорожника? Сравнительный анализ Чем отличается кроссовер от внедорожника и паркетника

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

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.

Читать еще:  Частые вопросы — Laurel Club. Эксплуатация и Обслуживание Nissan Laurel Ниссан лаурель 35 проблемы

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.

Рис. Установка вылета резца.

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.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector