Введення
Про надійність і довговічності машини судять зазвичай по стабільності робочих характеристик, закладених в ній при виготовленні. В умовах експлуатації стабільність робочих характеристик двигуна може порушуватися внаслідок багатьох причин, що викликають несправності його механізмів і систем. Несправності можуть виникнути в результаті порушення регулювань, які усуваються в процесі експлуатації, або внаслідок природного зносу деталей сполучень, не устранімим простий регулюванням.
Довговічність, як правило, визначається природним зносом деталей, що сполучаються, в основному зносостійкістю таких сполучень, як гільза циліндра - поршень, поршневі кільце - канавка поршня, поршневий палець - бабишка поршня, поршневий палець - втулка шатуна, шийки колінчастого валу - підшипники, клапан - гніздо клапана в головці циліндрів.
Підтримання коефіцієнта технічної готовності на високому рівні в значній мірі визначається ступенем задоволення їх потреб у запасних частинах.
Забезпечення потреб підприємств по експлуатації та ремонту техніки в запасних частинах здійснюється за рахунок виготовлення та відновлення деталей. У цих умовах велика увага повинна приділятися економному використанню матеріальних засобів, розвитку робіт з відновлення деталей. При цьому в 5 - 8 разів скорочується обсяг технологічних операцій у порівнянні з виготовленням нових однойменних виробів. Вартість відновлення, як правило, на 30 - 50% нижче витрат на виробництво нових аналогічних виробів.
На різних типах підприємств розроблено та удосконалено технологічні процеси і обладнання, які дозволяють відновлювати багато деталей автомобілів прогресивними методами, що забезпечують їх післяремонтного ресурси на рівні, близькому до доремонтного.
Науково-дослідні та навчальні інститути проводять різні дослідження в галузі вдосконалення організації ремонту і відновлення деталей.
З'єднання гільза циліндра - поршень є одним із з'єднань, що піддаються найбільшому зносу в двигунах внутрішнього згоряння. Тому розробка технології ремонту гільз є важливим завданням для поліпшення якості ремонту двигунів.
1. Особливості конструкції гільз циліндрів
Блок циліндрів або блок-картер є остовом двигуна. На ньому і всередині нього розташовані основні механізми і деталі систем двигуна. Блок циліндрів - це складна відливка коробчатої форми. Він може бути відлитий з легованого сірого чавуну (двигуни автомобілів ЗІЛ-130, МАЗ-5335, КамАЗ-5320) або з алюмінієвого сплаву (двигуни автомобілів ГАЗ-53А, ГАЗ-24 В«ВолгаВ», ГАЗ-3102 В«ВолгаВ», ГАЗ-53-12 та ін.) Після лиття блок циліндрів піддають штучному старінню, що зменшує його викривлення в процесі експлуатації і забезпечує збереження правильної геометричної форми.
Поверхня блоку циліндрів використовується в якості робочої тільки в деяких автомобільних і тракторних двигунах з невеликим діаметром циліндра. У більшості сучасних двигунів рідинного охолодження циліндр, де переміщається поршень, виконується у вигляді мокрою гільзи, що омивається зовні охолоджувальною рідиною, або у вигляді сухої гільзи, установлюваної по всій довжині циліндра або у верхній його частині, де спостерігається максимальний знос (рис. 1.1).
а) б) в) г)
Рис. 1.1. Гільзи блоку циліндрів
а, б- мокрі; в, г - сухі
Гільза займає серед теплонапружених деталей двигуна особливе місце як за виконуваних функцій, так і по висунутим до неї вимогам. Забезпечення тільки однієї міцності гільзи, незважаючи
на всю важливість цієї вимоги, недостатньо для тривалої та надійної роботи двигуна. [3]
Сухі гільзи товщиною 2-4 мм (рис. 1.1, в, г) запресовують або встановлюють із зазором 0,01-0,04 мм. Невелика товщина сухих гільз обумовлює при їх застосуванні економію якісних матеріалів, проте підвищений термічний опір контактної поверхні між гільзою і блоком погіршує тепловідвід від циліндра в охолоджуючу рідину. Внаслідок цього в форсованих двигунах, як правило, застосовують мокрі гільзи-втулки, забезпечують кращу теплопередачу і легко замінні в разі пошкодження. Крім того, при їх використанні спрощується лиття блоку циліндрів. Однак жорсткість блоку зменшується, з'являється додаткова можливість для розвитку кавітаційних явищ в порожнини охолодження в результаті підвищених вібрацій мокрих гільз.
Залежно від способу установки в блоці циліндрів можна виділити гільзи, що спираються буртом на верхню плиту блоку, і так звані підвісні, коли гільза, поєднана з кришкою циліндра відносно тонкими шпильками, утворює з останньої вузол, який закріплюється в корпусі основними силовими шпильками.
Перший вид гільз найбільш поширений і застосовується в двигунах усіх типів. Конструкція гільзи повинна забезпечити, з одного боку, невисокий рівень напружень від монтажних зусиль і газової навантаження, а з іншого - помірний рівень температур і температурних напружень.
В автомобільних і тракторних дизелях застосовують мокрі гільзи, відливаються з чавуну, з верхнім опорним фланцем (див. рис. 1.1, а, б та рис. 1.2). Опорна площа фланця, обмежена діаметрами D 1 і D 2 , становить 8-15% площі поршня. При цьому тиск від сил затягування шпильок, що кріплять головку циліндра до блоку, на кільцевій поверхні ( D t - D 2 ) не повинно перевищувати 380-420 МПа для чавунних і 140-180 МПа для алюмінієвих блоків. Зі збільшенням різниці D 2 - D 1 підвищується напруга вигину у верхньому поясі. Висота h фланця складає 7-10% діаметра циліндра D .
а) б) в)
Рис. 1.2. Способи обпирання гільзи циліндра в блоці:
а - верхнім опорним поясом; б, в- нижнім опорним поясом
Для підвищення герметичності газового стику на фланці втулки виконують кільцевої буртик шириною 2-5 мм, що виступає над площиною блоку на величину S, що досягає 0,15 мм і залежну від типу ущільнюючої прокладки і діаметра циліндра. Основне зусилля припадає на зону виступаючого буртика, де контактний тиск досягає 145-200 МПа і часто нерівномірно розподілено по колу. В результаті цього спотворюється форма робочої поверхні циліндра і знижується працездатність циліндро-поршневої групи, збільшується витрата масла. [1]
У деяких карбюраторних двигунах, де менше зусилля, діючі на втулку, її опорний фланець іноді значно зміщують від верхньої площині блоку (рис. 1.2, б, в ) . При цьому зменшується температура верхній частині втулки і відповідно поршневих кілець.
Внутрішню поверхню циліндра, усередині якої переміщається поршень, називають дзеркалом циліндра. Цю поверхню піддають гарту з нагріванням струмами високої частоти для підвищення зносостійкості і довговічності і ретельно обробляють для зменшення тертя при русі в циліндрі поршня з кільцями. Гільзи в блок циліндрів встановлюють так, щоб охолоджуюча рідина не проникала в них і в піддон, а гази не проривалися з циліндра. Передбачена можливість зміни довжини гільз в залежності від температури двигуна. Для фіксації вертикального положення гільзи мають спеціальний бурт для упору в блок циліндрів і настановні пояса. Мокрі гільзи в нижній частині ущільнюють гумовими кільцями, розміщеними в канавках блоку циліндрів (двигуни автомобіля КамАЗ-5320), в канавках гільз (двигуни автомобілів МАЗ-5335, ЗІЛ-130 та ін), або мідними кільцевими прокладками, установлюваними між блоком і опорною поверхнею нижнього поясу гільзи (рис. 1.1, г ). Для правильної установки в блоці і збереження форми при робо...
