гильзы цилиндров | коленчатый вал | изготовление поршней

гильзы блока цилиндров

Гильзы блока цилиндров являются наиболее ответственными деталями цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания. Внутренняя поверхность гильзы совместно с головкой поршня образует камеру сгорания, а также служит направляющей при движении поршня.

Гильзы цилиндров имеют полость охлаждения - рубашку (охлаждающие ребра), обеспечивающие интенсивный теплоотвод от внутренней рабочей поверхности для поддержания необходимого теплового баланса деталей ЦПГ.

Гильзы цилиндров, среди теплонапряжённых деталей двигателя занимают особое место, как по выполняемым функциям, так и по предъявляемым к ней требованиям. Обеспечение только одной прочности втулки, несмотря на всю важность этого требования, недостаточно для длительной и надёжной работы двигателя.

гильзы цилиндров. применение

Повсеместное применение гильз цилиндров, практически во всей сельхозтехнике, тракторах, комбайнах, грузовых, легковых автомобилях делает ее незаменимой запчастью при ремонтах двигателей внутреннего сгорания. Для любого хозяйства вопрос подготовки техники к сезонным работам возникает каждый год. Нет ничего вечного.

Ломается все, и старенькие ЗИЛы и ГАЗоны, отработавшие по пару десятилетий, и импортные "бэушные" комбайны, приобретенные по хорошей цене, потом отремонтированные, и новые тракторы, постоянно работающие в напряженном режиме.

гильзы цилиндров. типы

Поверхность блока цилиндров используется в качестве рабочей, только в некоторых двигателях с небольшим диаметром. У большинства современных двигателей жидкостного охлаждения применяется так называемая мокрая гильза.

В мокрой гильзе наружная поверхность - рубашка имеет непосредственный контакт с охлаждающей жидкостью.

В некоторых двигателях малой и средней мощности применяется так называемая сухая гильза, её наружная поверхность непосредственно не имеет контакта с охлаждающей жидкостью.

Сухие гильзы толщиной стенки около 2-4мм запрессовывают или устанавливают в блок цилиндра с зазором 0,01-0,04мм. Небольшая толщина сухих гильз обуславливает экономию качественных материалов, однако, повышенное термическое сопротивление контактной поверхности между гильзой и блоком ухудшает теплоотвод от цилиндров в охлаждающую жидкость. Вследствие этого, в форсированных двигателях, как правило, применяют мокрые втулки, которые обеспечивают более эффективную теплопередачу и легкозаменяемые в случае износа.

В зависимости от назначения и типа двигателя, конструкции мокрых гильз имеют ряд особенностей. В автомобильных и тракторных дизелях применяют мокрые гильзы с верхним опорным фланцем. При этом усилие затяжки головки блока часто неравномерно распределено по окружности, в результате чего искажается форма рабочей поверхности цилиндра и снижается работоспособность цилиндропоршневой группы, а также увеличивается расход масла.

В карбюраторных двигателях усилия затяжки меньше и опорный фланец втулки иногда значительно смещён от верхней части блока, при этом уменьшается температура верхней части втулки и, соответственно, поршневых колец.

Для правильной установки в блоке и сохранения формы, гильзы центрируют по двум направляющим пояскам. Диаметр верхнего пояска несколько больше, чем нижнего, в котором для обеспечения удлинения втулки при работе предусматривается зазор 0,05-0,13мм. Полости охлаждения уплотняют специальными резиновыми кольцами, которые устанавливаются в канавки блока цилиндров или канавки гильзы на нижнем направляющем пояске. Как правило, устанавливают два или три кольца, одно из которых имеет прямоугольное сечение. В последнем случае прямоугольное кольцо большей высоты препятствует изнашиванию и кавитации в зоне нижнего направляющего пояска.

гильзы цилиндров. производство

Гильзы цилиндров. Материал

Для изготовления гильз цилиндров использует метод центробежного литья и специальные марки износостойкого серого перлитного чугуна, который обладает комплексом важных технических характеристик. Эти высокоуглеродистые сплавы с добавками хрома, никеля, молибдена, меди и других легирующих элементов обладают высокими антифрикционными свойствами, что во многом обусловлено наличием графита в их структуре. В процессе приработки поверхности зеркала цилиндра графит выходит в зону трения,препятствуя жесткому контакту сопряженных поверхностей. Существенно влияют на износостойкость чугуна структура металлической основы (матрицы), которая должна состоять в основном из перлита, а так же величина, распределение и количество графитовых включений.

При работе на топливе низкого качества (с высоким содержанием серы), а так же в условиях повышенной запылённости, гильзы цилиндров форсированных двигателей закаливают (поверхностная или объёмная закалка) для получения твёрдости рабочей поверхности не менее 42 HRC. В этом случае структура материала состоит из мелкоигольчатого мартенсита, обеспечивающего высокую износостойкость рабочей поверхности при высоких удельных давлениях.

гильзы цилиндров. способ получения заготовок

Наилучшим для производства отливок гильз из чугуна во всем мире признан центробежный способ литья. Более того, в спецификациях на материалы, разработанных мировыми лидерами по производству гильз из Германии, Италии, Великобритании, США, этот способ указан единственно возможным для обеспечения требований, предъявляемых к гильзе.

Для производства гильз требуется организация высокотехнологичных видов производства, в том числе литейного, механического и термического.

Гильзы, производимые методом центробежного литья, наиболее полно подходят для удовлетворения требований по химическому составу и структуре материала. Метод центробежного литья обеспечивает получение 95- 100% перлита в структуре материала. Такие гильзы характеризуются плотной структурой материала, требуемым расположением зерен графита, что в дальнейшем предотвращает интенсивный износ рабочей поверхности при эксплуатации. Последующая термическая обработка исключает изменения размеров гильзы в процессе работы в двигателе.Поэтому предприятия производят более 90% гильз используя этот метод. Особое внимание уделяют хонингованию внутренней поверхности гильз.

Технология платовершинного хонингования позволяет получить не менее 40% вскрытия графита, при этом, погрешность формы рабочей поверхности гильзы не превышает 5 мкм.

Хонингование, а точнее технология платовершинного хонингования, абразивный инструмент, уникальная оснастка, зарубежный опыт производства гильз цилиндров, применение современного высокоточного оборудования позволяют обеспечить:

быструю приработку пары (кольцо-зеркало цилиндра),
формирования нужной толщины масленого слоя в поверхностях трения,
минимальный угар масла,
требуемый режим работы двигателя,
существенно поднять моторесурс ЦПГ.

гильзы цилиндров. качество

Требования к качеству гильз цилиндров во всем мире давно сформулированы. Инженерная теория полностью описана, а практика многократно воспроизвела в жизни все особенности конструкции и свойств такой детали как гильза цилиндров. Все это нашло отражение в чертежах таких известных в мире производителей, как Daimler-Chrysler, MAN, Volvo, Renault и др.

Гильзы, изготовленные по чертежам известных фирм, имеют ходимость до 1 млн. км, что выше ресурса остальных изнашиваемых деталей двигателя. Таким образом, качественной гильзой является та, которая изготовлена по такому чертежу или по аналогии с ним.

Качественные гильзы цилиндров изготавливаются из специальных легированных серых чугунов. В спецификациях на материал с точностью до 0,001% оговорено предельное содержание в чугуне углерода, кремния, фосфора, марганца, серы, никеля, хрома, меди, молибдена, ванадия, олова, бора.

Химический состав, структура материала, точность изготовления гильз, микрорельеф рабочей поверхности являются базовыми критериями, которые определяют общую надежность двигателя, триботехнические показатели пары трения поршневое кольцо-гильза, а также позволяют создать условия для полного сгорания топлива, повышения эффективности тепловых циклов и увеличения КПД двигателя.

Исходя из этого, точность размеров отдельных элементов гильзы составляет не более 5мкм, что является характерным для деталей точного машиностроения и приборостроения.

Некоторые параметры гильз изготавливаются по специальным технологиям и, соответственно, для оценки их специфического качества требуются специальные высокоточные средства контроля и серьезная инженерная подготовка.

гильзы цилиндров. внешний вид

Товарный вид продукции косвенно свидетельствует об уровне используемых технологий и организации производства. Гильзы должны иметь наружные поверхности с металлическим блеском. Рубашка гильзы с непосредственным охлаждением имеет окисную пленку черного цвета. Она свидетельствует о проведенной термообработке и является дополнительной защитой от коррозии. Фаски четкие, острые кромки притуплены. На рабочей поверх-ности непременно должны быть видны следы хонингования - сетка пересекаю-щихся под углом 40°-60° рисок. Четкая и равномерная сетка хонингования является косвенным подтверждением высокой степени цилиндричности поверхности.

рабочая поверхность гильзы цилиндров

Отклонение от цилиндричности внутренней рабочей поверхности должно находиться в пределах 0,005 мм, поэтому конотопская гильза специально обрабо-тана методом платовершинного хонингования для наилучшей прирабатываемостью, максимальной износостойкости, наи-большей эффективности работы пары "гильза - кольцо"

гильзы цилиндров. геометрия и точность поверхностей

Обеспечение требуемых формы и взаимного расположения поверхностей гильзы (цилиндричность отверстия, соосность, перпендикулярность, параллельность, радиальное и торцевое биения наружных и внутренней поверхностей) является одним из основных условий долговечности работы ЦПГ. Величины отклонения формы и взаимного расположения поверхностей влияют на степень сопряжения деталей, равномерность натягов, зазоров и, следовательно, износостойкость ЦПГ. В конструкции гильз точность размеров, допусков формы и расположения поверхностей отдельных элементов составляет 0,005 - 0,02 мм. Чтобы достичь таких результатов используют современное механообрабатывающее и лабораторно- измерительное оборудование фирм Gildemeister, Gehring, Nagel, EMCO, BAIRD.

гильзы цилиндров. маркировка

Непосредственно на гильзы все ответственные изготовители наносят четкую маркировку, которая сохраняется в течение всего периода эксплуатации. По ней можно определить предприятие-производителя, обозначение гильзы. Некачественная маркировка или отсутствие таковой должно насторожить потенциаль-ного потребителя.

гильзы цилиндров. консервация и упаковка

Не все гильзы, упакованные в красочные и дорогие упаковки, являются эталонами качества. Однако необходимо отметить, что все качественные гильзы защищены специальными смазками или завернуты в антикоррозийную бумагу. Добротная упаковка обеспечивает предотвращение забоин при транспортировке. На ней четко обозначена фирма-изготовитель, информация о типе гильзы, количестве, дате производства, манипуляционные знаки.