Какие гильзы называют мокрыми
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Какие гильзы называют мокрыми

Гильзы цилиндров

Создание максимально легкого и мощного двигателя – первоочередная задача для инженеров всех автомобильных компаний, которую они с тем или иным успехом пытаются решить уже более ста лет. Настоящей революцией стало появление двигателей, полностью сделанных из алюминия. Однако применение этого материала поставило перед разработчиками новую задачу – как создать в алюминиевом блоке прочные цилиндры? Самым удачным решением стало применение гильз, активно применявшихся при создании двигателей для мотоциклов, у которых нет общего блока цилиндров.

Виды гильз и требования, которые к ним предъявляются

Гильза должна быть очень прочной и тугоплавкой, ведь в случае с алюминиевым блоком он играет лишь роль корпуса, в котором она держится. Противостоять теплу, давлению и износу ей приходится самостоятельно. Поэтому гильзы должны обладать высокой износостойкостью, высокой антикоррозийной устойчивостью, жаростойкостью и прочностью. В зависимости от конструкции двигателя гильзы делятся на «мокрые» и «сухие». суть этого термина напрямую связана с особенностями системы водяного охлаждения двигателя.

“Мокрые” гильзы получили наибольшее распространение, так как отлично решают задачу отвода тепла

«Мокрыми» называются гильзы, наружная поверхность которых омывается охлаждающей жидкостью, циркулирующей в системе каналов, пронизывающих толщу блока цилиндров. Эта система называемой «водяной рубашкой» и служит для равномерного отвода тепла от блока цилиндров. В районе установки гильз охлаждающая жидкость “выходит на поверхность”, чтобы напрямую омывать стенки гильзы. Поэтому такой тип гильз и называется мокрым. Блок цилиндров с «мокрыми» гильзами обеспечивает лучший отвод тепла, поэтому «мокрые» гильзы получили очень широкое распространение. Они применяются на легковых автомобилях Volvo, Renault, ГАЗ-24, Москвич и других.

Уплотнение между гильзой и блоком достигается путем установки медной прокладки между отлитым буртом гильзы и плоскостью блока

Ремонт двигателей, оснащенных «мокрыми» гильзами, крайне прост – в блок устанавливается новые пары гильза-поршень, не требующие доработки. Для капремонта даже нет необходимости снимать двигатель, и он может быть выполнен даже в полевых условиях.

«Сухие» гильзы запрессованы в тело цилиндра и не имеют прямого контакта с охлаждающей жидкостью. Некоторые производители предпочитают делать алюминиевые блоки с не сменными гильзами методом литья. В этом случае гильзы укрепляются в форме для отливки, которая позже заполняется расплавленным алюминием. Созданные таким образом блоки цилиндров по жесткости от обычных чугунных не отличаются. При необходимости ремонта гильзы растачиваются и хонингуются, как обычные цилиндры. Такую технологию используют для производства двигателей Volkswagen, Land Rover, Honda, Audi,Volvo и ряда других.

“Сухие” гильзы хуже отводят тепло, но их применение позволяет придать блоку цилиндров монолитную жесткость

Применение гильз снимает ограничение с количества капремонтов, которые способен выдержать блок. Теоретически этом можно делать неограниченное количество раз, хотя на деле это никому не нужно, так как кузов автомобиля, к сожалению, не вечен. Так, для обычного блока без гильз допустимо не более 3-4 предусмотренных изготовителем калибров ремонтных поршней. Это ограничивает количество возможных ремонтов. Когда же выполнен последний ремонт и цилиндр больше не подлежит расточке, то «выручают» гильзы, запрессовка которых вновь поднимает ресурс блока на несколько ремонтов.

Установка гильзы в цилиндр

Внутренняя поверхность цилиндра растачивается и тщательно шлифуется перед запрессовкой, такой же обработке подвергают и наружную поверхность гильзы для плотности посадки в цилиндр. Затем гильзы, имеющие, как правило, упорную кромку в верхней части, запрессовываются в расточенный цилиндр с натягом 0.03-0.04 мм.

Поршень и гильза цилиндра

«Мокрые» гильзы полностью “готовы к употреблению”. После запрессовки в блок цилиндров внутреннюю поверхность обрабатывать не нужно, на ней уже есть хон. Сухие гильзы, как правило, нужно растачивать после установки.

Гильзы растачивают и хонингуют строго под определенную группу поршней. Каждый поршень замеряется, и по его замерам идет расточка гильзы. После такой подгонки поршень маркируется по цилиндру и не подлежит установке в другие цилиндры. Кстати, при капремонте гильзованного двигателя рекомендуется покупать так называемые “ПОНы”, подобранные в заводских условиях комплекты из гильз, цилиндров и пальцев.

Как исключение можно упомянуть японскую компанию Isuzu, выпускающую двигатели, где в блоке установлены стальные тонкостенные гильзы с покрытием из пористого хрома, не требующие механической обработки.

В двигателях Isuzu гильзы устанавливаются в блок без натяга и удерживаются в теле за счет прижима притянутой болтами установленной поверх головки блока цилиндров.

Гильзы в двигателях с воздушным охлаждением

Для двигателей воздушного охлаждения гильзы цилиндров выполнены по образу мотоциклетных, с ребрами охлаждения. Так как цилиндры должны охлаждаться потоком воздуха, из них нельзя сформировать блок и они устанавливаются на двигатель в виде отдельных деталей.

Гильзы крепятся к картеру (через медные прокладки) посредством невысоких шпилек через специальный опорный фланец или же посредством анкерных шпилек, проходящих сквозь всю головку цилиндров. Головка устанавливается на эти шпильки и затягивается в обычном порядке, прижимая тем самым цилиндры к картеру и обеспечивая герметизацию.

Мотоциклетные двигатели с воздушным охлаждением и стали “донором”, давшим миру автомобильные гильзованные двигатели

Для двигателей с воздушным охлаждением гильзы цилиндров изготавливаются либо из одного вида металла (монометаллические), либо из двух металлов (биметаллические).

Монометаллические цилиндры воздушного охлаждения выполняют в основном из чугуна, иногда из стали или из легких сплавов.

Биметаллические цилиндры также выполнены из чугуна или стали, а поверх корпуса отлиты алюминиевые ребра.

Недостатки блоков с гильзами воздушного охлаждения

Двигатели с гильзами воздушного охлаждения очень восприимчивы к температурному режиму и при перегреве «страдают» отпусканием резьбы шпилек крепления цилиндров в алюминиевом блоке. Это ведет к вытягиванию шпильки и разрушению резьбы, что ослабляет затяжку гильзы и вызывает разгерметизацию и потерю компрессии. Попытка подтяжки соединения заканчивается полным выходом посадочной резьбы шпильки из тела картера и последующим ремонтом. Иными словами, допускать перегрева алюминиевого двигателя не стоит ни при каких обстоятельствах.

Какие гильзы называют мокрыми

Цилиндр работает в условиях резко переменных давлений в надпоршневой полости. Стенки ее соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500…2500°С, а средняя скорость скольжения поршня по стенкам достигает 11…17 м/с. Кроме того, в этой зоне происходит перекладка поршня, сопровождаемая ударными нагрузками на стенки цилиндра. Под действием высокого радиального давления колец происходит разрыв масляной пленки на стенках цилиндра – резко повышается трение, что приводит к интенсивному изнашиванию цилиндра и колец.

Продукты неполного сгорания, в первую очередь оксиды азота, вместе с водяными парами образуют агрессивную среду, являющуюся причиной коррозионного изнашивания. Интенсивность коррозионного изнашивания увеличивается при эксплуатации двигателя с пониженным температурным режимом (320…330 К). Износ цилиндров, колец и поршней увеличивается при наличии в масле абразивных частиц, поступающих в цилиндр двигателя вместе с воздухом при его некачественной очистке в воздухоочистителе, с топливом и маслом при некачественной заправке и фильтрации. Темпы абразивного изнашивания на 60…80 % превосходят темпы коррозионного, поэтому необходимо применять специальные меры для пылезащиты двигателя. Металл цилиндров должен обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.

В соответствии с этими требованиями основным материалом для цилиндров служит перлитный серый чугун с небольшими добавками легирующих элементов (никель, хром и др.), а также высоколегированный чугун, сталь и алюминиевые сплавы с хромовыми и другими покрытиями внутренних стенок. Поверхности последних подвергают закалке ТВЧ и тщательно обрабатывают, получая после шлифовки зеркальную поверхность – зеркало цилиндра. В случае изготовления блока цилиндров совместно с гильзами из алюминиевого сплава на внутреннюю поверхность гильз производится плазменное напыление стали и молибдена (рис.1).

Высокая температура газов в надпоршневой полости и большое количество теплоты, выделяющейся при трении поршня и поршневых колец о зеркало цилиндра, вызывают интенсивный нагрев стенок, вследствие чего возникает необходимость в постоянном отводе от них теплоты. Достигают это непрерывным охлаждением стенок цилиндров жидкостью или воздухом. Даже кратковременное прекращение такого охлаждения приводит к аварии и выходу из строя двигателя. На прогретом двигателе температуру стенок поддерживают в пределах 100…150°С. Более высокую температуру имеют при этом стенки верхней зоны цилиндров, омываемые наиболее горячими газами. В двигателях с воздушным охлаждением отдельные участки верхней зоны цилиндров нагреваются до 170…180°С, а средняя температура их стенок всегда бывает выше, чем при жидкостном охлаждении. В зависимости от способа охлаждения конструкция цилиндров и всего двигателя приобретает свои характерные особенности.

Цилиндры двигателей воздушного охлаждения отливают индивидуально, а для увеличения теплоотвода наружную поверхность их снабжают ребрами треугольного и реже прямоугольного сечения (рис.2).

Следовательно, при воздушном охлаждении цилиндр, строго говоря, состоит из двух конструктивных элементов: гильзы, или, как ее называют иногда, втулки и оребрения. Размер ребер и межреберных промежутков выбирают из условий, чтобы оребрение оказывало возможно меньшее сопротивление потоку охлаждающего воздуха и в то же время было достаточно развитым и обеспечивало нужную интенсивность теплоотвода. В существующих конструкциях площадь поверхности оребрения цилиндра примерно в 10 раз превышает площадь его зеркала в зоне оребрения.

В ДВС с воздушным охлаждением применяют как монолитные, так и комбинированные цилиндры. Первые из них отливают из чугуна, реже делают стальными, а в малых двигателях применяют также алюминиевые сплавы с хромированной поверхностью зеркала. Ребра отливают вместе с гильзой и механически не обрабатывают или нарезают на станках. Известен также способ навивки ребер из тонкой ленты (с развальцовыванием ее у основания). Чаще используют первый, наиболее простой и экономически выгодный метод. Комбинированные цилиндры представляют собой алюминиевую оребренную основу с запрессованной в нее, например, чугунной гильзой (рис.3). В таких цилиндрах высокая износостойкость сочетается с хорошим теплоотводом, так как теплопроводность алюминиевых сплавов в три-четыре раза выше теплопроводности чугуна.

Цилиндры двигателей с жидкостным охлаждением в отличие от рассмотренных оребренных изготовляют с полостью под охлаждающую жидкость, что значительно усложняет их конструкцию. Внутренние стенки образуют гильзу цилиндра, а внешние, более тонкие, стенки – его рубашку. Стенки рубашки охватывают гильзовую часть цилиндра так, что между ними образуется полость для циркуляции охлаждающей жидкости. Из соображений облегчения ремонта и увеличения срока службы цилиндров с жидкостным охлаждением их часто изготовляют комбинированными, со вставками на всю длину зеркала цилиндра и с легкосъемными гильзами. В 50…60-х годах прошлого века широко применяли также короткие вставки (около 50 мм длины), изготовлявшиеся из аустенитного износостойкого чугуна нирезист. Их запрессовывали в верхнюю наиболее изнашиваемую зону цилиндра и обрабатывали совместно с зеркалом цилиндра (гильзы). Срок службы цилиндров с такими вставками увеличивался в 2,5…3 раза. В настоящее время в связи с резким улучшением качества горюче-смазочных материалов и совершенствованием фильтров для воздуха и масла дорогостоящие нирезистовые вставки утратили свое значение. Вставки, запрессовываемые на всю длину цилиндра не соприкасаются с охлаждающей жидкостью, вследствие чего их называют сухими гильзами (рис.4).

Читать еще:  Неустойчивая работа двигателя

Сухие гильзы не ослабляют общую жесткость цилиндра, но несколько усложняют его конструкцию и удорожают производство, поэтому в двигателях автомобилей с жидкостным охлаждением их используют сравнительно редко. При ремонтах двигателя, связанных с расточкой цилиндров, сухие гильзы сохраняют до тех пор, пока их ремонтный размер находится в допускаемых пределах.

Легкосъемные гильзы устанавливают в цилиндры свободно с гарантированным зазором (≈ 0,08 мм). Это большое их достоинство. В случае износа их легко заменяют новыми или другими, заранее отремонтированными. Легкосъемные гильзы непосредственно омываются охлаждающей жидкостью, циркулирующей в рубашке охлаждения, в связи с чем их называют мокрыми гильзами (рис.5).

Они имеют, как правило, опорный пояс или фланец и один или два установочных пояса с наружной стороны гильзы. С помощью установочных хорошо обрабатываемых поясов гильзу центрируют в соответствующих гнездах цилиндра, а опорный фланец фиксирует их положение по высоте цилиндра. Нижний установочный пояс гильз уплотняют с помощью резиновых или медных колец. Резиновые кольца чаще всего круглые, примерно 4-миллиметровые в количестве 2…3 шт. ставят с натягом обычно на нижнем утолщенном установочном поясе гильзы в специально сделанные для этой цели проточки (рис. 6,а).

1 – блок-картер; 2 – рубашка охлаждения; 3 – вставка; 4 – гильза цилиндра; 5 – уплотнительные кольца (резиновые или медные, устанавливаемые под бурт); 6 – антикавитационное кольцо; 7 – медная прокладка

Если резиновые кольца не ставят на гильзу, то ее нижний установочный пояс изготовляют без утолщения (рис. 6,б). Глубину проточек делают меньше сечения резинового кольца, поэтому последние несколько выступают из канавок, а при установке гильзы в гнездо деформируются и надежно уплотняют стык. При использовании резиновых колец прямоугольного сечения нижний установочный пояс снабжают буртиком. Уплотнительное кольцо надевают с натягом непосредственно на нижний установочный пояс гильзы, а в центрирующем гнезде цилиндра делают соответствующий уступ, к которому резиновое кольцо плотно прижимается буртиком гильзы (рис. 6,в). Применение медного уплотнительного кольца показано на рис. 6,г. Легкосъемные гильзы при этом имеют только один удлиненный нижний установочный пояс, к которому вплотную примыкает опорный фланец гильзы. Между этим опорным фланцем и уступом в центрирующем гнезде цилиндра и зажимают уплотнительное кольцо. Это же кольцо используется для регулирования положения гильзы по высоте. В верхней зоне цилиндра такая гильза совсем не соприкасается со стенками рубашки охлаждения, а имеет только небольшое утолщение, которое улучшает уплотнение, ее газового стыка, достигаемого с помощью прокладки, которую устанавливают между цилиндром и его головкой. Однако данная конструкция гильзы приводит к некоторому короблению ее при затяжке головки цилиндров.

Для обеспечения уплотнения газового стыка верхняя торцовая плоскость гильзы выступает над плоскостью блока на 0,05…0,15 мм.

В дизелях под действием значительных динамических нагрузок при перекладке поршня стенки гильзы могут совершать колебания в радиальном направлении. Так как стенки гильзы окружены жидкостью, то в ней может начаться кавитация, что приводит к износу, а иногда и разрушению внешней поверхности гильзы и блока.

Для предотвращения кавитационного разрушения на гильзах некоторых двигателей протачивают специальную канавку, в которую вставляют антикавитационное кольцо 6 (рис.6,а) прямоугольного сечения. Оно расположено между гильзой и отверстием в блоке цилиндров и, кроме того, через него нижний пояс гильзы опирается на кромку отверстия блока. В сборе с гильзой кольцо устанавливают в блок с натягом, что уменьшает амплитуду колебаний гильзы цилиндров.

В бензиновых двигателях, вследствие меньших максимальных нагрузок и более плавной перекладки поршня, явления кавитации практически не наблюдается.

Назначение гильз, требования к гильзам цилиндров.

Курсовая работа

по дисциплине: «Материаловедение и технология материалов»

«Методы упрочнения стаканов цилиндров двигателей внутреннего сгорания»

Оглавление

Введение

Сталь №1

1.3 Химический состав в %

1.4 Режим термообработки

1.5 Выбор температуры нагрева и охлаждающей среды, вид отпуска

1.6 Изменение в структуре при нагреве и охлаждении

1.7 Сталь при работе в условиях до 600 °C

Свойства стали

Методы изучения механических свойств

Вывод

1.11 Список литературы

Вступление

Назначение гильз, требования к гильзам цилиндров.

Стенки цилиндра двигателя образуют совместно с поршнем, кольцами и поверхностью камеры сгорания пространство переменного объема, в котором совершаются все рабочие процессы двигателя внутреннего сгорания. Стенка цилиндра должна быть тщательно обработана и образовывает с поршневыми кольцами пару скольжения.

Цилиндры и гильзы цилиндров нагружаются силами давления газов, боковой нагрузкой от поршня и температурной нагрузкой. Переменная по величине и направлению боковая нагрузка вызывает изгиб и вибрацию цилиндра и ослабляет его крепление к картеру. Стенки цилиндра под действием возникающих при движении поршня сил трения подвергаются, кроме того, износу.

Гильзы цилиндров должны быть прочными, жесткими, износостойкими, обеспечивать, возможно, меньшие потери на трение поршня о поверхность цилиндра. Внешняя и внутренняя поверхность гильз должна обладать антикоррозионной устойчивостью. Конструкция гильз должна также обеспечивать надежность уплотнений в местах стыков гильз с головкой и блоком цилиндров.

Гильзы цилиндров могут, являются как самостоятельной конструкционной единицей двигателя («мокрые» и гильзы двигателей воздушного охлаждения), так и являться элементом ремонтной технологии, предусмотренной заводом изготовителем (например: «сухие» гильзы для двигателей, где цилиндры выполнены заодно с блок-картером).
В автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получили чугунные гильзы.

По конструкции гильзы цилиндра современных автомобильных и тракторных двигателей можно разделить на три основные группы:

1. «Мокрые» гильзы цилиндров.

2. «Сухие» гильзы цилиндров.

3. Гильзы для двигателей с воздушным охлаждением.

«Мокрые» гильзы. Конструкцией двигателя с водяным охлаждением предусмотрена полость в картере двигателя, так называемая «рубашка охлаждения». Гильза, соприкасающаяся свой поверхностью с охлаждающей жидкостью находящейся в «рубашке охлаждения» называется «Мокрой». «Мокрые» гильзы цилиндров обеспечивают лучший отвод тепла, но картер двигателя с такими гильзами обладает меньшей жесткостью. Большое распространение эти гильзы получили на грузовых и тракторных двигателях в силу своей высокой ремонтопригодности.

Как правило, выпускаемые производителями «мокрые» гильзы не требуют перед установкой, какой либо доработки. Изношенные «мокрые» гильзы в большинстве случаев не ремонтируют, а заменяют новыми без снятия двигателя с шасси. Для предотвращения прорыва газов в охлаждающую жидкость и просачивания этой жидкости в цилиндр и картер двигателя «мокрые» гильзы комплектуются уплотнительными прокладками. Внутренняя поверхность гильз тщательно обрабатывается (хонингуется)для того что бы обеспечить наличие требуемой масляной пленки для смазки поршневых колец. Двигатели с «мокрыми» гильзами устанавливаются почти на все современные коммерческие автомобили.

«Сухие» гильзы. Гильзы, не имеющие соприкосновения с охлаждающей жидкостью, называются «сухими» гильзами. Конструкцией некоторых двигателей предусмотрена заливка при изготовлении в блок картер гильз изготовленных из износостойкого материала, создавая тем самым оптимальные условия для работы цилиндропоршневой группы. Например, некоторые модели двигатели HONDA, Lend Rover,Volkswagen , AUDI,VOLVO и многих других производителей имеют алюминиевый блок цилиндров (для уменьшения веса силового агрегата) и залитые в него «сухие» гильзы (для увеличения ресурса и повышения ремонтопригодности).
Но самое широкое распространение «сухие» гильзы получили в сфере капитального ремонта двигателя.

Не «загильзованный» блок цилиндров современного двигателя имеет несколько, предусмотренных технологией, расточек с последующей установкой в него ремонтных поршней. Установка «сухих» гильз позволяет не менять блок двигателя даже после износа цилиндра расточенного в последний ремонтный размер.

Производители гильз выпускают так называемые, заготовки гильз, то есть гильзы имеющие запас по длине и внешнему диаметру, которые после токарной обработки запрессовываются с натягом в блок цилиндров. Такие гильзы как правило не имеют обработки внутренней поверхности. Они растачиваются и хонингуются только после установки гильзы в блок цилиндров.

Поверхность блока цилиндров под установку тоже повергается тщательной обработке: расточке и в некоторых случаях хонингованию. Гильза с упором устанавливается в блок под давлением, с натягом (в среднем 0,03-0,04 мм), для гильз, не имеющих упора натяг больше. Наружная поверхность «сухих» ремонтных гильз, как правило, подвергается шлифовке, для увеличения плотности прилегания к блоку цилиндров.
Гильзы могут фиксироваться при установке верхним буртом, нижним буртом или вообще могут устанавливаться без упора.

Некоторые японские производители, например ISUZU, изготавливают двигатели с тонкостенными стальными гильзами, имеющими покрытие из пористого хрома железом.

Такие гильзы не подвергаются механической обработке и устанавливаются в блок цилиндров без натяга, с небольшим усилием и удерживаются в блоке за счет прижатия широкого бурта гильзы головкой блока.

Блок картер с сухими гильзами имеет повышенную жесткость по сравнению с блоком, с установленными «мокрыми» гильзами.

Гильзы цилиндров для двигателей с воздушным охлаждением. В двигателях воздушного охлаждения конструкция оребрения и необходимость создания охлаждающих воздушных потоков не позволяют применять блок-картерный тип отливки. В этих двигателях применяют отдельно отлитые цилиндры с воздушными ребрами, расположенными чаще всего перпендикулярно оси цилиндра.

Эти гильзы цилиндра крепятся к верхней части картера короткими шпильками через опорный фланец (несущие цилиндры) или при помощи анкерных (несущих) шпилек.

Гильзы цилиндров двигателей воздушного охлаждения изготавливают как из одного (монометаллические), так и из двух (биметаллические) металлов.

Монометаллические цилиндры делают из чугуна, реже из стали или легких сплавов. Из биметаллических цилиндров получили распространение чугунные или стальные цилиндры с залитыми (или навитыми) алюминиевыми ребрами.

Широкое распространение двигатели с воздушным охлаждением получили среди производителей тяжелой строительной техники. Ярким примером является всемирно известный производитель индустриальных двигателей немецкая фирма DEUTZ.

Сравнение сталей

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Для студентов недели бывают четные, нечетные и зачетные. 9902 – | 7688 – или читать все.

Зачем нужна гильзовка блока цилиндров

Статья о гильзовке блока цилиндров мотора автомобиля — для чего нужна гильзовка, ее виды и проведение работы. В конце статьи — видео про гильзовку.

Содержание статьи:

  • Что называют гильзой двигателя
  • Эволюция гильзовки на этапе производства двигателя
  • Капитальный ремонт мотора
  • При чём здесь гильзовка
  • Применение гильзовки в процессе ремонта двигателя
  • Замена «мокрых» гильз
  • Замена «сухих» гильз
  • Видео о гильзовке

Гильзовка цилиндрового блока – это с технологической точки зрения достаточно непростой процесс, в ходе которого в цилиндровый блок устанавливаются гильзы (внутренние оболочки). Данные манипуляции могут производиться как на этапе сборки нового двигателя, так и в процессе выполнения ремонтных работ. Рассмотрим оба случая подробней.

Читать еще:  Средство для очистки двигателя

Что называют гильзой двигателя

Гильза цилиндрового блока – это цилиндр из металла, представляющий собой внутреннюю оболочку (вставку) блока цилиндра. Различают два типа гильз, применяемых в автомобильных двигателях:

  • «сухие» гильзы – те, которые монтируются в блок цилиндров непосредственно на этапе изготовления нового мотора, и каналы для подачи хладагента в области расположения этой гильзы не предусмотрены;
  • «мокрые» гильзы – те, которые со своей внешней стороны соприкасаются с хладагентом, который циркулирует между гильзой и телом блока.

Соответственно, гильзовка – это процесс установки гильз в цилиндры двигателя.

Гильзовка цилиндрового блока может производиться в следующих случаях:

  • на этапе производства двигателя;
  • на этапе ремонта двигателя.

Эволюция гильзовки на этапе производства двигателя

Основной причиной, по которой инженеры-конструкторы пришли к решению гильзовать двигатель, была настоятельная потребность снизить его вес. Это стало возможным в тот момент, когда для производства блока цилиндров стали применять не чугун, а алюминий.

Чугун для производства двигателя хорош своей недорогой себестоимостью и высокой прочностью, но его «минусы» слишком существенны:

  • он втрое тяжелей, чем алюминий;
  • чугун подвержен коррозийным процессам;
  • низкая теплопроводность чугуна требует большего количества охлаждающей жидкости для поддержания нормальных условий эксплуатации.

Впервые алюминиевые гильзованные двигатели появились в тридцатых годах прошлого века. Устанавливались такие двигатели в основном на спортивные модели машин. В них в алюминиевый цилиндровый блок вставлялись чугунные гильзы «мокрого» типа.

В начале семидесятых годов на смену «мокрым» гильзам пришли «сухие». Это произошло благодаря появлению новых технологий запрессовки гильз из чугуна в мягкий алюминий. Но идеального результата всё равно не получилось – различные коэффициенты расширения металлов вследствие нагрева узла до рабочих температур приводили к появлению зазора между цилиндром и гильзой. С другой стороны, вес блока был существенно снижен, и это на фоне повышения жёсткости цилиндра.

Далее технология производства снова изменилась — от запрессовки гильз отказались, заменив её обратной операции: отливки блока вокруг самих гильз. Это открыло эпоху «одноразовых» моторов: согласно технической документации, извлечь вмонтированные таким образом гильзы для замены не представляется возможным, то есть, цилиндровый блок таких моделей официально считается непригодным для проведения ремонтных работ.

Капитальный ремонт мотора

В ходе работы двигателя стенки цилиндров получают большую нагрузку от постоянно трущихся поршней. Даже такая прочная сталь, которая идёт на изготовление цилиндров, неизбежно истирается от такого обращения.

Характер нагрузки на стенки таков, что со временем цилиндры из круглых становятся овальными. Как следствие – поршневые кольца прилегают уже неплотно, формирующиеся отработавшие газы и частично горючая смесь поступают в картер. Следствие – высокое потребление масла, общее понижение мощности мотора.

«Лечится» овализация цилиндров их расточкой, в ходе которой цилиндры возвращают к их изначальной геометрии, стачивая изнутри «лишнее» с помощью специализированных станков. В расточенный цилиндр устанавливается поршень увеличенного диаметра, и технология работы таким образом восстанавливается.

Иногда расточка применяется не для ремонта, а для того, чтобы повысить мощность мотора. В этом случае действия производятся аналогичные, с той разницей, что изначально обрабатываемые цилиндры имеют нужное круглое сечение, задача – просто увеличить их внутренний радиус. Большие по диаметру цилиндры могут засасывать больше воздушно-топливного состава, соответственно, это даст большее давление на поршень и большую мощность.

При чём здесь гильзовка

Зачастую возникает ситуация, при которой расточить цилиндры двигателя не представляется возможным. Это может случиться, если толщина цилиндра слишком мала или цилиндр имеет глубокие каверны, которые также исключают расточку без риска повреждения целостности узла.

В этом случае изначальную форму цилиндру можно вернуть, поместив в него гильзу круглого сечения. Конечно, такая гильзовка не позволит увеличить мощность агрегата, но она может стать решением в случае проведения ремонтных работ.

Вставленная таким образом в цилиндр гильза будет принимать на себя удар поршня. Со временем она также придёт в негодность, и её можно будет, в свою очередь, заменить. Правда, здесь следует отметить, что к этому моменту по статистике уже будет требоваться замена не только гильзы, но и самого поршня и колец.

Применение гильзовки в процессе ремонта двигателя

Гильза цилиндра, как и любая другая деталь, изнашивается и может приходить в негодность. В этом случае проводимый ремонт требует серьёзных навыков и знаний. Ремонт может быть:

  • плановый;
  • преждевременный.

Необходимость гильзовки может быть вызвана следующими обстоятельствами:

  • длительная эксплуатация мотора на некачественном топливе;
  • несвоевременное прохождение технического осмотра;
  • плохо проведённый ремонт, повлекший за собой выход поршневого пальца.

Все описанные ситуации приводят к тому, что на стенках цилиндров образуются каверны, ссадины и неровности. Когда цилиндр поражён в малой степени, возможна его расточка. В случае, когда каверны слишком глубокие, расточка уже не подойдёт, и нужно применять гильзовку. В этом случае в цилиндры могут быть установлены ремонтные гильзы.

Как правило, для гильзовки чугунного агрегата используются гильзы из чугуна. В случае алюминиевого блока также возможна гильзовка, но здесь применяют либо чугунные гильзы из тонкостенного чугуна либо гильзы из сплава чугуна и ряда особых присадок.

Замена «мокрых» гильз

Если блок содержит «мокрые» гильзы, процесс ремонта выглядит понятно: старую гильзу вытягивают из цилиндра и на её место вставляют новую.

Как правило, производитель мотора предусматривает сменные гильзы для своего агрегата. Некоторые производители заявляют, что в ходе проведения ремонта менять следует не все гильзы блока, а только те, которые пришли в негодность или установлены в цилиндрах с диагностированными изъянами.

Другие утверждают, что менять можно только те гильзы, которые признаны негодными. Решение о замене определяется по результатам измерений нутрометра.

Замена «сухих» гильз

В случае блока с «сухими» гильзами замена может быть проведена двумя способами:

  • холодным способом;
  • с применением термической обработки.

Метод горячей гильзовки считается наиболее качественным. В ходе такой замены втулку обрабатывают антиконденсатным составом, блок нагревают, после чего в гнездо цилиндра помещают гильзу, предварительно охлаждённую в жидком азоте.

Работы по замене гильзы отличаются высокой сложностью ещё и по причине требуемой высокой точности: для качественной диагностики поверхность гильзы замеряется с десятой степенью точности. От того, как точно будут произведены измерения, зависит правильный подбор гильзы на замену.

Видео о гильзовке:

2 метода гильзовки блока цилиндров: особенности ремонтных работ

Стандартно расточка блока цилиндров является оптимальным вариантом для ремонта, однако при определённых обстоятельствах её стоит заменить гильзовкой. В каких случаях гильзовка блока цилиндров более целесообразна и что собой представляет данная процедура? Как выполнить гильзовку с учётом типа гильз?

Часто производитель авто предусматривает расточку блока цилиндров под больший размер поршня в ремонтных целях. Но не всегда такой ремонт возможен. К категории исключений стоит отнести трещины, задиры и глубокие царапины в цилиндре после разрушения поршня, а также его избыточный износ, отсутствие комплекта, необходимого для ремонта или их высокая стоимость. В случае с определёнными двигателями такой ремонт вовсе не предусмотрен. Гильзовка блока цилиндров является альтернативным вариантом ремонта в упомянутых ситуациях.

Что такое гильза блока цилиндров двигателя?

Гильза представлена в виде съёмной вставки в блок цилиндров двигателя. Иными словами – это своеобразные стенки блока цилиндра, поскольку поршень движется именно в ней. Рабочий объём цилиндра напрямую зависит от объёма гильзы. Гильзование блока цилиндра – это установка гильзы в цилиндр. Такие ремонтные работы можно смело отнести к категории сложных. В данном случае успех зависит не только от подготовительных работ, но также от наличия специального оборудования.

Независимо от типа втулок блока они должны соответствовать следующим требованиям:

  • материал, из которого они изготовлены, должен быть прочным;
  • стойкость к температурным и механическим нагрузкам;
  • стойкость к коррозионным процессам.

Если гильзы устанавливаются с уплотнителем, то в месте стыковки втулки с блоком цилиндров необходимо обеспечить требуемые параметры. При выборе гильз обращайте внимание на такие факторы, как толщина стенок, а также конусность и эллипсность изделий. Некоторые гильзы не предусматривают наличие допуска под дополнительную расточку после установки в блок – данный нюанс также необходимо брать во внимание.

Разновидности гильз

Классификация гильз предполагает их распределение на мокрые, сухие и с воздушным охлаждением.

В случае с мокрыми гильзами наблюдается соприкосновение её поверхности с охлаждающей жидкостью, которая находится в полости двигателя с водяным охлаждением. Отвод тепла при использовании такой гильзы намного лучше, но недостатком является меньшая жёсткость картера двигателя. Ключевое достоинство представлено высоким уровнем ремонтопригодности, поэтому такие гильзы наиболее распространены на двигателях для тракторов и грузовиков. Перед установкой нет необходимости что-либо дорабатывать, а изношенные гильзы сразу заменяются и чаще всего ремонту не подвергают. При осуществлении замены мокрых гильз двигатель даже не снимают с шасси.

Сухие гильзы с охлаждающей жидкостью не соприкасаются. Использование износостойких материалов при их изготовлении позволяет создать оптимальные условия для работы группы цилиндров и поршней. В случае с сухими ремонтными гильзами допускается шлифовка наружной поверхности, чтобы добиться оптимальной плотности прилегания. Фиксация возможна при монтаже нижним, верхним буртом или без упора. Жёсткость блока картера с сухими гильзами более высокая, если сравнивать с мокрыми.

Гильзы, устанавливаемые в двигателях с воздушным охлаждением, представлены отдельно отлитыми цилиндрами с воздушными рёбрами, расположение которых является перпендикулярным относительно оси цилиндра. Фиксация осуществляется с помощью короткий шпилёк через опорный фланец на верхней части картера. Также используются несущие, то есть анкерные шпильки.

Такие гильзы могут быть би- или монометаллическими. Для их изготовления используется несколько сплавов или один металл. При изготовлении биметаллических элементов наиболее востребованными вариантами являются цилиндры из стали или чугуна с рёбрами из алюминия, которые могут быть навиты или залиты. Для изготовления цилиндров из одного металла часто используется чугун. Лёгкие сплавы и сталь имеют меньшее распространение. Двигатели с воздушным охлаждением устанавливаются преимущественно на тяжёлую строительную технику. В качестве примера стоит привести производителя немецких двигателей индустриальной направленности – компанию DEUTZ.

Технология гильзовки

Гильзование блока цилиндра можно провести на любом моторе. Возможна изначальная заводская гильзовка блока цилиндров, при которой стоит использовать мокрую гильзу, а изношенные втулки заменяются на новые. Такой вид ремонта нельзя назвать сложным, поскольку доступна ручная замена путем подбора готовых гильз. В одновременной замене втулок сразу во всех цилиндрах чаще всего нет никакой необходимости, а чтобы в этом убедиться, необходимо воспользоваться нутромером. Данный инструмент позволит провести диагностику каждой гильзы в блоке и заменить только изношенные.

Читать еще:  На панели приборов горит

При выборе технологии ремонта стоит ориентироваться на вид гильз, а выбирать придётся между горячим гильзованием и запрессовкой. Помните, что чугунные гильзы подходят для блоков из того же материала, а гильзовка алюминиевого блока цилиндров осуществляется только путем установки гильзы из сплавов этого металла.

Предварительные работы выглядят следующим образом:

  1. Необходимо провести расточку цилиндра, если речь не идёт о цилиндре из галникала. На данном этапе очень важно выдержать необходимую форму паза.
  2. Хонингование пазов является следующим шагом, по завершению которого можно приступать непосредственно к гильзованию.

Метод горячего гильзования

Горячее гильзование блока цилиндра подходит для работы с сухими гильзами и предполагает реализацию следующих этапов:

  1. Нагревание блока цилиндров до 150 градусов.
  2. Охлаждение гильзы с помощью жидкого азота и её дальнейшая обработка специальным средством, благодаря которому установка холодной втулки в горячий блок не вызовет образование конденсата.
  3. Установка втулки в посадочное гнездо.

В плане качества такой метод считается наиболее подходящим, поскольку посадка получается плотной, а в зоне соприкосновения гильзы с блоком достигается необходимое натяжение. Под тяжестью собственного веса втулка без труда попадает в гнездо, в крайних случаях необходимо легко постучать молотком.

Метод запрессовки

Запрессовка актуальна в тех ситуациях, когда перед установкой втулок алюминиевый блок не растачивался. Ключевое отличие заключается в предварительном нанесении герметика в посадочное гнездо, далее втулка подвергается запрессовке в блок.

Мастера категорически против установки сухих гильз таким методом, поскольку допустимое значение натяга не должно превышать 0,05 мм. Процесс запрессовки с высокой долей вероятности может исказить форму гильзы, поэтому её толщина часто достигает 4 мм. Данный метод также может спровоцировать искажение гильзы непосредственно во время работы двигателя, поскольку внутри может присутствовать остаточное напряжение.

Выводы

Подводя итоги, стоит отметить, что эксплуатация двигателя при качественно загильзованном блоке цилиндров и соблюдении всех технологических этапов достигает 150 тысяч км. Дополнительным условием является правильная эксплуатация двигателя и его регулярное обслуживание.

Какие гильзы называют мокрыми

Цилиндр работает в условиях резко переменных давлений в надпоршневой полости. Стенки ее соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500…2500°С, а средняя скорость скольжения поршня по стенкам достигает 11…17 м/с. Кроме того, в этой зоне происходит перекладка поршня, сопровождаемая ударными нагрузками на стенки цилиндра. Под действием высокого радиального давления колец происходит разрыв масляной пленки на стенках цилиндра – резко повышается трение, что приводит к интенсивному изнашиванию цилиндра и колец.

Продукты неполного сгорания, в первую очередь оксиды азота, вместе с водяными парами образуют агрессивную среду, являющуюся причиной коррозионного изнашивания. Интенсивность коррозионного изнашивания увеличивается при эксплуатации двигателя с пониженным температурным режимом (320…330 К). Износ цилиндров, колец и поршней увеличивается при наличии в масле абразивных частиц, поступающих в цилиндр двигателя вместе с воздухом при его некачественной очистке в воздухоочистителе, с топливом и маслом при некачественной заправке и фильтрации. Темпы абразивного изнашивания на 60…80 % превосходят темпы коррозионного, поэтому необходимо применять специальные меры для пылезащиты двигателя. Металл цилиндров должен обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.

В соответствии с этими требованиями основным материалом для цилиндров служит перлитный серый чугун с небольшими добавками легирующих элементов (никель, хром и др.), а также высоколегированный чугун, сталь и алюминиевые сплавы с хромовыми и другими покрытиями внутренних стенок. Поверхности последних подвергают закалке ТВЧ и тщательно обрабатывают, получая после шлифовки зеркальную поверхность – зеркало цилиндра. В случае изготовления блока цилиндров совместно с гильзами из алюминиевого сплава на внутреннюю поверхность гильз производится плазменное напыление стали и молибдена (рис.1).

Высокая температура газов в надпоршневой полости и большое количество теплоты, выделяющейся при трении поршня и поршневых колец о зеркало цилиндра, вызывают интенсивный нагрев стенок, вследствие чего возникает необходимость в постоянном отводе от них теплоты. Достигают это непрерывным охлаждением стенок цилиндров жидкостью или воздухом. Даже кратковременное прекращение такого охлаждения приводит к аварии и выходу из строя двигателя. На прогретом двигателе температуру стенок поддерживают в пределах 100…150°С. Более высокую температуру имеют при этом стенки верхней зоны цилиндров, омываемые наиболее горячими газами. В двигателях с воздушным охлаждением отдельные участки верхней зоны цилиндров нагреваются до 170…180°С, а средняя температура их стенок всегда бывает выше, чем при жидкостном охлаждении. В зависимости от способа охлаждения конструкция цилиндров и всего двигателя приобретает свои характерные особенности.

Цилиндры двигателей воздушного охлаждения отливают индивидуально, а для увеличения теплоотвода наружную поверхность их снабжают ребрами треугольного и реже прямоугольного сечения (рис.2).

Следовательно, при воздушном охлаждении цилиндр, строго говоря, состоит из двух конструктивных элементов: гильзы, или, как ее называют иногда, втулки и оребрения. Размер ребер и межреберных промежутков выбирают из условий, чтобы оребрение оказывало возможно меньшее сопротивление потоку охлаждающего воздуха и в то же время было достаточно развитым и обеспечивало нужную интенсивность теплоотвода. В существующих конструкциях площадь поверхности оребрения цилиндра примерно в 10 раз превышает площадь его зеркала в зоне оребрения.

В ДВС с воздушным охлаждением применяют как монолитные, так и комбинированные цилиндры. Первые из них отливают из чугуна, реже делают стальными, а в малых двигателях применяют также алюминиевые сплавы с хромированной поверхностью зеркала. Ребра отливают вместе с гильзой и механически не обрабатывают или нарезают на станках. Известен также способ навивки ребер из тонкой ленты (с развальцовыванием ее у основания). Чаще используют первый, наиболее простой и экономически выгодный метод. Комбинированные цилиндры представляют собой алюминиевую оребренную основу с запрессованной в нее, например, чугунной гильзой (рис.3). В таких цилиндрах высокая износостойкость сочетается с хорошим теплоотводом, так как теплопроводность алюминиевых сплавов в три-четыре раза выше теплопроводности чугуна.

Цилиндры двигателей с жидкостным охлаждением в отличие от рассмотренных оребренных изготовляют с полостью под охлаждающую жидкость, что значительно усложняет их конструкцию. Внутренние стенки образуют гильзу цилиндра, а внешние, более тонкие, стенки – его рубашку. Стенки рубашки охватывают гильзовую часть цилиндра так, что между ними образуется полость для циркуляции охлаждающей жидкости. Из соображений облегчения ремонта и увеличения срока службы цилиндров с жидкостным охлаждением их часто изготовляют комбинированными, со вставками на всю длину зеркала цилиндра и с легкосъемными гильзами. В 50…60-х годах прошлого века широко применяли также короткие вставки (около 50 мм длины), изготовлявшиеся из аустенитного износостойкого чугуна нирезист. Их запрессовывали в верхнюю наиболее изнашиваемую зону цилиндра и обрабатывали совместно с зеркалом цилиндра (гильзы). Срок службы цилиндров с такими вставками увеличивался в 2,5…3 раза. В настоящее время в связи с резким улучшением качества горюче-смазочных материалов и совершенствованием фильтров для воздуха и масла дорогостоящие нирезистовые вставки утратили свое значение. Вставки, запрессовываемые на всю длину цилиндра не соприкасаются с охлаждающей жидкостью, вследствие чего их называют сухими гильзами (рис.4).

Сухие гильзы не ослабляют общую жесткость цилиндра, но несколько усложняют его конструкцию и удорожают производство, поэтому в двигателях автомобилей с жидкостным охлаждением их используют сравнительно редко. При ремонтах двигателя, связанных с расточкой цилиндров, сухие гильзы сохраняют до тех пор, пока их ремонтный размер находится в допускаемых пределах.

Легкосъемные гильзы устанавливают в цилиндры свободно с гарантированным зазором (≈ 0,08 мм). Это большое их достоинство. В случае износа их легко заменяют новыми или другими, заранее отремонтированными. Легкосъемные гильзы непосредственно омываются охлаждающей жидкостью, циркулирующей в рубашке охлаждения, в связи с чем их называют мокрыми гильзами (рис.5).

Они имеют, как правило, опорный пояс или фланец и один или два установочных пояса с наружной стороны гильзы. С помощью установочных хорошо обрабатываемых поясов гильзу центрируют в соответствующих гнездах цилиндра, а опорный фланец фиксирует их положение по высоте цилиндра. Нижний установочный пояс гильз уплотняют с помощью резиновых или медных колец. Резиновые кольца чаще всего круглые, примерно 4-миллиметровые в количестве 2…3 шт. ставят с натягом обычно на нижнем утолщенном установочном поясе гильзы в специально сделанные для этой цели проточки (рис. 6,а).

1 – блок-картер; 2 – рубашка охлаждения; 3 – вставка; 4 – гильза цилиндра; 5 – уплотнительные кольца (резиновые или медные, устанавливаемые под бурт); 6 – антикавитационное кольцо; 7 – медная прокладка

Если резиновые кольца не ставят на гильзу, то ее нижний установочный пояс изготовляют без утолщения (рис. 6,б). Глубину проточек делают меньше сечения резинового кольца, поэтому последние несколько выступают из канавок, а при установке гильзы в гнездо деформируются и надежно уплотняют стык. При использовании резиновых колец прямоугольного сечения нижний установочный пояс снабжают буртиком. Уплотнительное кольцо надевают с натягом непосредственно на нижний установочный пояс гильзы, а в центрирующем гнезде цилиндра делают соответствующий уступ, к которому резиновое кольцо плотно прижимается буртиком гильзы (рис. 6,в). Применение медного уплотнительного кольца показано на рис. 6,г. Легкосъемные гильзы при этом имеют только один удлиненный нижний установочный пояс, к которому вплотную примыкает опорный фланец гильзы. Между этим опорным фланцем и уступом в центрирующем гнезде цилиндра и зажимают уплотнительное кольцо. Это же кольцо используется для регулирования положения гильзы по высоте. В верхней зоне цилиндра такая гильза совсем не соприкасается со стенками рубашки охлаждения, а имеет только небольшое утолщение, которое улучшает уплотнение, ее газового стыка, достигаемого с помощью прокладки, которую устанавливают между цилиндром и его головкой. Однако данная конструкция гильзы приводит к некоторому короблению ее при затяжке головки цилиндров.

Для обеспечения уплотнения газового стыка верхняя торцовая плоскость гильзы выступает над плоскостью блока на 0,05…0,15 мм.

В дизелях под действием значительных динамических нагрузок при перекладке поршня стенки гильзы могут совершать колебания в радиальном направлении. Так как стенки гильзы окружены жидкостью, то в ней может начаться кавитация, что приводит к износу, а иногда и разрушению внешней поверхности гильзы и блока.

Для предотвращения кавитационного разрушения на гильзах некоторых двигателей протачивают специальную канавку, в которую вставляют антикавитационное кольцо 6 (рис.6,а) прямоугольного сечения. Оно расположено между гильзой и отверстием в блоке цилиндров и, кроме того, через него нижний пояс гильзы опирается на кромку отверстия блока. В сборе с гильзой кольцо устанавливают в блок с натягом, что уменьшает амплитуду колебаний гильзы цилиндров.

В бензиновых двигателях, вследствие меньших максимальных нагрузок и более плавной перекладки поршня, явления кавитации практически не наблюдается.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector