Мокрые и сухие гильзы – 2 метода гильзовки блока цилиндров: особенности ремонтных работ

Конструкции гильз цилиндров

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 образует 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, Land 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.

Источник: motorzona.ru

Восстановление двигателя: Спасительные гильзы — Автоцентр.ua

В Украине эксплуатируется огромный парк подержанных иномарок, двигатели которых пережили не один капремонт. Те из них, что уже исчерпали ремонтный ресурс, в большинстве случаев могут быть восстановлены методом гильзования. О нем и поговорим.

В Украине эксплуатируется огромный парк подержанных иномарок, двигатели которых пережили не один капремонт. Те из них, что уже исчерпали ремонтный ресурс, в большинстве случаев могут быть восстановлены методом гильзования. О нем и поговорим.

Изношенный цилиндр можно восстановить путем установки ремонтной втулки (гильзы). Данный способ применяют и тогда, когда в цилиндре образовались глубокие задиры или пробоины, при наличии которых традиционные расточка и хонингование неэффективны.

Ремонт методом гильзования обходится дешевле покупки нового мотора.

Для восстановления двигателей с чугунными блоками применяют втулки из износостойких легированных чугунов, а с цельноалюминиевыми, как правило, – специальные алюминиевые гильзы. Основные технологические приемы ремонта блоков из разных материалов схожи и отличаются лишь в деталях.

Сухие и мокрые

По способу установки различают «сухие» и «мокрые» гильзы. «Сухие» непосредственно не контактируют с охлаждающей жидкостью и держатся в блоке за счет сил трения (устанавливаются в предварительно расточенные гнезда изношенных цилиндров с натягом). Они монтируются термическим способом или запрессовываются «на холодную».

Гильзы второго типа омываются охлаждающей жидкостью и могут вставляться в блок (удаляться из него) вручную. Это упрощает процедуру ремонта мотора и позволяет осуществить его даже в «полевых» условиях.

Расточка

Восстановление блока начинается с расточки изношенных цилиндров под гильзы.

От качества этой операции в дальнейшем зависит ресурс восстанавливаемого двигателя.

При растачивании блока следует, кроме нужного размера, добиться правильной геометрии и необходимой степени чистоты поверхности гнезд, иначе возникшие при обработке искажения цилиндрической формы (конусность, бочкообразность и т. д.) после гильзования автоматически передадутся гильзе. Для устранения нежелательных отклонений при дальнейшей обработке (хонинговании) придется снимать значительный слой металла, что уменьшит механическую прочность гильзы (толщина ее стенок, как правило, не превышает 1,7–2,0 мм).

Кроме того, после установки гильзы в некачественное гнездо между блоком и стенкой гильзы могут образоваться воздушные пазухи, ухудшающие отвод тепла от поршня.

Вот почему при использовании станков невысокого класса точности геометрию расточенных гнезд перед гильзованием приходится исправлять хонингованием.

Внимание! Обработку чугунных блоков не следует производить на станках с магнитным столом. Неизбежное при этом намагничивание частей блока приводит к «прилипанию» металлической стружки, что впоследствии ускоряет износ мотора.

Гильзование

Существует два метода монтажа «сухих» гильз в блоке – с предварительной термообработкой и запрессовкой «на холодную».

В первом случае гильзу устанавливают с натягом 50– 80 мкм, обеспечив разность температур деталей. Для этого блок нагревают «мягким» пламенем газовой горелки до 120–150 градусов, выжидают 15–20 минут для равномерного распределения тепла в теле блока, а затем вставляют в него охлажденные в жидком азоте гильзы. После выравнивания температур блока и гильз последние намертво «схватываются» с блоком. Гильзу следует вставлять на место аккуратно, но быстро. При заминке она может на полпути «прихватиться» к блоку, и ее придется высверливать.

Перед установкой охлажденных гильз в гнезда последние обрабатывают специальным составом для удаления водяного конденсата. Обычное масло использовать нельзя. Его остатки в работающем двигателе превратятся в смолу, которая, являясь теплоизолятором, будет способствовать перегреву цилиндров.

Устанавливать «сухие» гильзы «на холодную» ремонтники-профессионалы не рекомендуют. Во-первых, это возможно лишь при небольших натягах (до 0,05 мм), во-вторых, гильзу приходится делать толще (2,5–4 мм), иначе ее покоробит при запрессовке.

При дальнейшей обработке для устранения неизбежных нарушений геометрии гильзы придется увеличивать слой снимаемого металла. Кроме того, при рабочей температуре мотора возможна деформация гильз из-за остаточных внутренних напряжений, возникших при запрессовке.

Хонингование

После гильзования цилиндры хонингуют под размер конкретных поршней. Одновременно устраняются дефекты (эллипсность, конусность, бочкообразность и т. д.), возникающие после установки гильзы. Рабочей поверхности придается определенный профиль – сетка рисок глубиной около 0,01 мм, прорезанных в поверхности и нанесенных под углом 20–60 градусов. Сетка необходима, чтобы масляная пленка лучше удерживалась на поверхности цилиндра, что уменьшает трение в паре поршень – цилиндр.

Завершает обработку гильзы крацевание – операция, при которой с канавок хонинговочной сетки устраняются острые кромки (заусенцы), выступающие внутрь гильзы. Крацевание осуществляется нейлоновыми щетками, насыщенными карбидом кремния. При этом диаметр цилиндра увеличивается не более чем на 2 микрона.

Технология установки гильз в расточенный блок термическим способом

Особенности «алюминия»

Цельноалюминиевые блоки восстнавливают, как правило, используя специальные гильзы. Так, в цилиндры из алюминиевого сплава локасила могут быть запрессованы алюминиевые гильзы с высоким содержанием кремния (20–27 %). Цилиндры блоков из сплава галникала изнутри покрыты никелем, вследствие чего их расточка не допускается и ремонтных поршней не существует. В такие блоки устанавливаются алюминиевые гильзы с последующей расточкой под стандартные поршни. В цельноалюминиевые блоки могут устанавливаться и чугунные гильзы. Такой способ ремонта обеспечивает неплохие результаты и обходится дешевле.

Суровые требования

Наружная поверхность гильзы должна быть отшлифована до 8–10 класса чистоты поверхности. Конусность и эллипсность гильзы не должны превышать 0,02 мм, разность толщины стенок – не более 0,1 мм. Готовые гильзы подбирают по каталогу так, чтобы припуск диаметра на последующую расточку под поршень был в пределах 0,3–0,5 мм, а минимальная толщина стенки после запрессовки и расточки оказалась не менее 1,5 мм (для новой гильзы она составляет 1,8–2,0 мм).

Стоимость* работ по гильзованию, грн.

Диагностика блока 30 Гильзование алюминиевого блока (за 1 цилиндр) 195 Гильзование чугунного блока (за 1 цилиндр) 65 Хонингование сухой гильзы (цилиндра) (за 1 шт.) 55 Хонингование мокрой гильзы (за 1 шт.) 75 Хонингование гильз алюминиевого блока, (за 1 цилиндр) 330 Хонингование чугунного блока, (за 1 цилиндр) 55 Дефектоскопия блока цилиндров 110 * В Киеве

Владимир Корницкий
Фото Владислава Бойко

Редакция благодарит СП «В.М.С.» за помощь в подготовке материала

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Гильза цилиндра восстановление и установка гильзы цилиндра

Внутренние поверхности гильз и цилиндров двигателей внутреннего сгорания во время их работы» находятся под воздействием высоких температур и значительных давлений. На эти поверхности оказывают корродирующее действие нагретые газы, образующиеся при сгорании рабочей смеси.

Гильзы автомобильных двигателей можно разделить на две группы — сухие и мокрые.

Сухие гильзы, установленные в блок двигателя, прилегают всей наружной поверхностью к стенкам блока. Наружная поверхность сухой гильзы должна быть точно и чисто обработана для обеспечения плотной посадки в блок с полным прилеганием к его стенкам для лучшего отвода тепла в водяную рубашку. Стенки сухих гильз делают тонкими (толщиной 3-5 мм). Эти гильзы чаще применяют в двигателях с тяжелыми условиями работы — в автомобильных дизелях и быстроходных карбюраторных двигателях с повышенными степенями сжатия. Сухие гильзы бывают двух типов: легкосменные (фиг. 258,а), устанавливаемые по скользящей посадке, и постоянные, запрессованные в блоки цилиндров.

Обычно постоянные сухие гильзы делают небольшой длины, достаточной для того, чтобы перекрыть только рабочую часть цилиндра, на которую воздействуют верхние поршневые кольца. Такие укороченные гильзы называют вставками.

Мокрые гильзы всегда легкосменные. Они непосредственно омываются охлаждающей водой, так как их наружная поверхность является внутренней стенкой водяной рубашки блока цилиндров. Мокрые гильзы устанавливают в блоки по специальным посадочным пояскам обычно по скользящей посадке. Эти гильзы имеют бурты, определяющие их расположение в осевом направлении в блоке цилиндров. Стенки мокрых гильз воспринимают рабочие давления газов, поэтому они должны быть более прочными, чем сухие гильзы Стенки мокрых гильз делают толщиной 6-8 мм.

При точных фасонных заготовках мокрых гильз на их наружной поверхности обычно обрабатывают только посадочные пояски; остальная часть этой поверхности, соприкасающаяся с водой, остается необработанной. Иногда применяют однократное обтачивание поверхностей между поясками для повышения теплопроводности наружной стенки, удаляя литейную корку.

Наружные поверхности конических заготовок, получаемых при центробежной отливке во вращающиеся неразъемные изложницы, обтачивают полностью, придавая нужную форму заготовке.

На фиг. 259 показана мокрая гильза автомобильного двигателя со вставкой К

В таких случаях мокрые гильзы изготовляют из серых чугунов (например, марки СЧ 24-44 или СЧ 21-40), а вставку делают из высоколегированных никелем (до 10%) и медью или хромоаустенитовых чугунов.

Различают закаливаемые и незакаливаемые гильзы цилиндров. Первые изготовляют из чугунов со сравнительно невысоким содержанием легирующих компонентов 2. Незакаливаемые гильзы чаще всего делают из высоколегированных хромистых, хромомолибденовых и аустенитовых никелевых чугунов. Сложность закалки тонкостенных гильз, значительные деформации предварительно обработанных гильз при термической обработке и трудности окончательной их механической обработки заставляют отказываться от применения закаленных гильз 3.

На мотоциклах ставят двигатели с воздушным охлаждением, поэтому их цилиндры выполняют в виде тонкостенной отливки с ребрами.

У четырехтактных двигателей с нижним расположением клапанов клапанная коробка отливается как одно целое с цилиндром (фиг. 260). Цилиндры двухтактных двигателей обычно имеют в средней части отлитые выпускные, продувочные и впускные окна, а также газовые каналы (фиг. 261).

Часто по рабочим чертежам не требуется обработка кромок окон. Однако, для того чтобы точно выдержать время-сечение каналов
1 Такие мокрые гильзы с вставками применяют главным образом в двигателях е алюминиевыми блоками цилиндров.
2 Примерный состав чугуна закаливаемой сухой гильзы: 3,2-3,5% С; 0,6-0,8% Мп; 0,03-0,080% Ті; 2,2-2,4% Si; 0,15-0,4% Си; 0,3-0,6% Сг; 0,3-0,7% Ni.
3 Большинство английских и американских заводов применяют незакаливаемые гильзы.

Питания и очистки цилиндра, а также фазы распределения, эти окна приходится обрабатывать (расфрезеровывать) 1.

В нижней части цилиндров имеются горловина и фланец с четырьмя отверстиями под шпильки или болты крепления. Шейка горловины и привалочная плоскость фланца являются сборочными базами, определяющими положение цилиндра в картере двигателя.

Цилиндры мотоциклетных двигателей обычно изготовляют из специальных чугунов, отличающихся повышенной износоустойчивостью и жаропрочностью (так называемый цилиндровый чугун). Основными легирующими компонентами этих чугунов являются: 1,8- 2,5% Si, 0,6-1,2% Ni и — 0,5-0,9% Мп.

В последнее время для мотоциклетных и мотороллерных двигателей получили применение цилиндры, отлитые из алюминиевых сплавов.

Высокая теплопроводность алюминия способствует повышению степени сжатия двигателя (особенно у двигателей с воздушным охлаждением), увеличению термического коэффициента полезного действия и снижению температуры масла в двигателе.

Вследствие отличной обрабатываемости алюминиевых сплавов и возможности получать очень точные заготовки, отлитые в кокиль, изготовление алюминиевых цилиндров оказывается более дешевым, чем чугунных, несмотря на более высокую стоимость исходного материала.

Износоустойчивость стенок алюминиевых цилиндров может быть повышена следующими тремя основными способами:

1. Заливкой чугунных гильз. Литье ведут в кокиль и гильзы устанавливают в форму перед заливкой алюминиевым сплавом. Такую комбинированную заготовку затем термически обрабатывают при ббО01, что способствует большей взаимной диффузии металлов в контактном слое и образованию в нем AlFe2. При этой конструкции можно применять почти чистый алюминий, обеспечивая высокую теплоотдачу стенок и ребер цилиндра.
2. Хромированием зеркала цилиндра. В этом случае внутреннюю поверхность цилиндра, отлитого из легированного алюминиевого сплава, покрывают слоем твердого пористого хрома (толщина слоя 50-70 ж/с).
3. Освинцовыванием зеркала цилиндра. В этом случае цилиндры отливают из силуминового сплава.

Точность расположения отсечных кромок окон по высоте и ширине окон задается обычно в пределах ±0,2-0,25 мм.

Восстановление двигателя: Спасительные гильзы — Автоцентр.ua

В Украине эксплуатируется огромный парк подержанных иномарок, двигатели которых пережили не один капремонт. Те из них, что уже исчерпали ремонтный ресурс, в большинстве случаев могут быть восстановлены методом гильзования. О нем и поговорим.

В Украине эксплуатируется огромный парк подержанных иномарок, двигатели которых пережили не один капремонт. Те из них, что уже исчерпали ремонтный ресурс, в большинстве случаев могут быть восстановлены методом гильзования. О нем и поговорим.

Изношенный цилиндр можно восстановить путем установки ремонтной втулки (гильзы). Данный способ применяют и тогда, когда в цилиндре образовались глубокие задиры или пробоины, при наличии которых традиционные расточка и хонингование неэффективны.

Ремонт методом гильзования обходится дешевле покупки нового мотора.

Для восстановления двигателей с чугунными блоками применяют втулки из износостойких легированных чугунов, а с цельноалюминиевыми, как правило, – специальные алюминиевые гильзы. Основные технологические приемы ремонта блоков из разных материалов схожи и отличаются лишь в деталях.

Сухие и мокрые

По способу установки различают «сухие» и «мокрые» гильзы. «Сухие» непосредственно не контактируют с охлаждающей жидкостью и держатся в блоке за счет сил трения (устанавливаются в предварительно расточенные гнезда изношенных цилиндров с натягом). Они монтируются термическим способом или запрессовываются «на холодную».

Гильзы второго типа омываются охлаждающей жидкостью и могут вставляться в блок (удаляться из него) вручную. Это упрощает процедуру ремонта мотора и позволяет осуществить его даже в «полевых» условиях.

Расточка

Восстановление блока начинается с расточки изношенных цилиндров под гильзы.

От качества этой операции в дальнейшем зависит ресурс восстанавливаемого двигателя.

При растачивании блока следует, кроме нужного размера, добиться правильной геометрии и необходимой степени чистоты поверхности гнезд, иначе возникшие при обработке искажения цилиндрической формы (конусность, бочкообразность и т. д.) после гильзования автоматически передадутся гильзе. Для устранения нежелательных отклонений при дальнейшей обработке (хонинговании) придется снимать значительный слой металла, что уменьшит механическую прочность гильзы (толщина ее стенок, как правило, не превышает 1,7–2,0 мм).

Кроме того, после установки гильзы в некачественное гнездо между блоком и стенкой гильзы могут образоваться воздушные пазухи, ухудшающие отвод тепла от поршня.

Вот почему при использовании станков невысокого класса точности геометрию расточенных гнезд перед гильзованием приходится исправлять хонингованием.

Внимание! Обработку чугунных блоков не следует производить на станках с магнитным столом. Неизбежное при этом намагничивание частей блока приводит к «прилипанию» металлической стружки, что впоследствии ускоряет износ мотора.

Гильзование

Существует два метода монтажа «сухих» гильз в блоке – с предварительной термообработкой и запрессовкой «на холодную».

В первом случае гильзу устанавливают с натягом 50– 80 мкм, обеспечив разность температур деталей. Для этого блок нагревают «мягким» пламенем газовой горелки до 120–150 градусов, выжидают 15–20 минут для равномерного распределения тепла в теле блока, а затем вставляют в него охлажденные в жидком азоте гильзы. После выравнивания температур блока и гильз последние намертво «схватываются» с блоком. Гильзу следует вставлять на место аккуратно, но быстро. При заминке она может на полпути «прихватиться» к блоку, и ее придется высверливать.

Перед установкой охлажденных гильз в гнезда последние обрабатывают специальным составом для удаления водяного конденсата. Обычное масло использовать нельзя. Его остатки в работающем двигателе превратятся в смолу, которая, являясь теплоизолятором, будет способствовать перегреву цилиндров.

Устанавливать «сухие» гильзы «на холодную» ремонтники-профессионалы не рекомендуют. Во-первых, это возможно лишь при небольших натягах (до 0,05 мм), во-вторых, гильзу приходится делать толще (2,5–4 мм), иначе ее покоробит при запрессовке.

При дальнейшей обработке для устранения неизбежных нарушений геометрии гильзы придется увеличивать слой снимаемого металла. Кроме того, при рабочей температуре мотора возможна деформация гильз из-за остаточных внутренних напряжений, возникших при запрессовке.

Хонингование

После гильзования цилиндры хонингуют под размер конкретных поршней. Одновременно устраняются дефекты (эллипсность, конусность, бочкообразность и т. д.), возникающие после установки гильзы. Рабочей поверхности придается определенный профиль – сетка рисок глубиной около 0,01 мм, прорезанных в поверхности и нанесенных под углом 20–60 градусов. Сетка необходима, чтобы масляная пленка лучше удерживалась на поверхности цилиндра, что уменьшает трение в паре поршень – цилиндр.

Завершает обработку гильзы крацевание – операция, при которой с канавок хонинговочной сетки устраняются острые кромки (заусенцы), выступающие внутрь гильзы. Крацевание осуществляется нейлоновыми щетками, насыщенными карбидом кремния. При этом диаметр цилиндра увеличивается не более чем на 2 микрона.

Технология установки гильз в расточенный блок термическим способом

Особенности «алюминия»

Цельноалюминиевые блоки восстнавливают, как правило, используя специальные гильзы. Так, в цилиндры из алюминиевого сплава локасила могут быть запрессованы алюминиевые гильзы с высоким содержанием кремния (20–27 %). Цилиндры блоков из сплава галникала изнутри покрыты никелем, вследствие чего их расточка не допускается и ремонтных поршней не существует. В такие блоки устанавливаются алюминиевые гильзы с последующей расточкой под стандартные поршни. В цельноалюминиевые блоки могут устанавливаться и чугунные гильзы. Такой способ ремонта обеспечивает неплохие результаты и обходится дешевле.

Суровые требования

Наружная поверхность гильзы должна быть отшлифована до 8–10 класса чистоты поверхности. Конусность и эллипсность гильзы не должны превышать 0,02 мм, разность толщины стенок – не более 0,1 мм. Готовые гильзы подбирают по каталогу так, чтобы припуск диаметра на последующую расточку под поршень был в пределах 0,3–0,5 мм, а минимальная толщина стенки после запрессовки и расточки оказалась не менее 1,5 мм (для новой гильзы она составляет 1,8–2,0 мм).

Стоимость* работ по гильзованию, грн.

Диагностика блока 30 Гильзование алюминиевого блока (за 1 цилиндр) 195 Гильзование чугунного блока (за 1 цилиндр) 65 Хонингование сухой гильзы (цилиндра) (за 1 шт.) 55 Хонингование мокрой гильзы (за 1 шт.) 75 Хонингование гильз алюминиевого блока, (за 1 цилиндр) 330 Хонингование чугунного блока, (за 1 цилиндр) 55 Дефектоскопия блока цилиндров 110 * В Киеве

Владимир Корницкий
Фото Владислава Бойко

Редакция благодарит СП «В.М.С.» за помощь в подготовке материала

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Цилиндры и гильзы цилиндров поршневые

Продольные трещины гильз

Описание повреждения

Трещины большей частью проходят в вертикальном направлении. Это распространяется отчасти также на сухие гильзы изза относительно небольшой толщины стенки.

Оценка повреждения

Трещины гильз такого рода часто вызваны ненадлежащим обращением (ударные нагрузки). Даже если повреждение гильзы не сразу видно, микротрещина или насечка может в последующей работе двигателя привести к поломке и тем самым к выходу двигателя из строя. Как уже было описано выше, дефектный опорный поясок буртика или загрязнение между гильзой и блоком цилиндров также может вызвать такие повреждения. Если дефектный опорный поясок буртика является причиной продольных трещинах, то вместе с продольным трещинами часто наблюдаются также поперечные трещины.

Возможные причины повреждения

• ненадлежащее или неосторожное обращение с гильзами во время транспортировки или ремонта и связанные с этим трещины или насечки.

• гидравлические удары

• посторонние тела под контактными или уплотнительными поверхностями

• дефектные опоры буртиков (см. также пункт 3.10.1 «Буртик на гильзе цилиндра отломался»).

Отломавшийся буртик гильзы цилиндра

рис. 1

Описание повреждения

В гильзе цилиндра весь буртик гильзы полностью оторван (рис. 1). Трещина буртика начинается в углублении нижней кромки буртика гильзы и проходит под углом ок. 30° наверх.

Оценка повреждения

Такие повреждения вызваны изгибающими моментами, появляющимися при некачественной сборке (загрязнения и дефекты формы). Причины, приводящие к таким поломкам, различны. В большинстве случаев буртик гильзы цилиндра отжимается уже при затяжке головки блока цилиндром. В новых поколениях двигателей для грузовых автомобилей с системой впрыскивания «насос-форсунка» или «общий топливопровод высокого давления» нагрузка на блок двигателя все больше возрастает в связи с более высоким давлением горения В связи с конструктивным использованием в таких типах очень прочных стальных уплотнений головки блока цилиндров, после большого пробега может возникнуть перекос блок-картера в зоне опоры буртика гильзы. Деформацию опорной поверхности невозможно выявить чисто визуально без вспомогательных средств. Простым методом контроля перекоса является использование туши. Тушь наносится очень тонким слоем на опорную поверхность буртика гильзы на блок-картер. После этого вставляют новую гильзу без уплотнений и вжимают гильзу в свое седло. Затем снова снимают гильзу. Опорная поверхность гильзы должна быть равномерно покрыта тушью по всему периметру. Если части поверхности не вошли в контакт в краской, необходимо доработать седло гильзы. Эту доработку лучше всего проводить на стационарном сверлильном станке или на переносном устройстве для торцовки буртика гильзы (см. приложение с инструментом). Только таким образом обеспечена плоскопараллельность к поверхности картера (рис. 2)

рис. 2

Возможные причины повреждения

• Не использовались предписанные уплотнения (уплотнения других изготовителей имеют отчасти другую форму и другой диаметр).

• Не соблюдались предписанные изготовителем двигателя моменты затяжки и углы затяжки.

• Седло гильзы в блок-картере не было тщательно очищено от грязи.

• Прямоугольность и/или плоскопараллельность опоры буртика не были обеспечены (рис. 2 и рис. 5).

• Если буртик гильзы не выходит за уплотнительную поверхность цилиндра на предписанный размер (В) или если он входит даже немного вглубь (рис. 6), буртик при сборке недостаточно сильно прижимается к седлу гильзы. При работе двигателя это может вызвать также качающееся движение гильзы из-за качательного движения поршня. Постоянно действующие из-за этого усилия приводят к тому, что буртик гильзы отламывается. Если необходимо доработать опору буртика гильзы при ремонте двигателя, то можно или вложить компенсационные шайбы из стали или использовать гильзы более крупных размеров, чтобы обеспечить необходимый выступ гильзы относительно поверхности цилиндра. Гильзе более крупных размеров буртика* следует дать предпочтение по сравнению с компенсационными шайбами, потому что это ведет к технически большей стабильности.

рис. 3

рис. 4

рис. 5

рис. 6

Кавитации на гильзах цилиндра

Описание повреждения

Мокрая гильза цилиндра в зоне водяной рубашки имеет сильно выраженную кавитацию. Она доходит до такой степени, что уже появилась дыра во внутренней полости цилиндра.

Оценка повреждения

Кавитация появляется в основном в плоскости качания поршня (на нагруженной стороне или на ненагруженной стороне), она вызвана вибрациями стенки цилиндра. Высокочастотные вибрации вызваны давлением сжигания, боковыми усилиями поршня и перекладка поршня в нижней и верхней мертвой точке. Если охлаждающая вода не может больше повторять вибрации стенки цилиндра, водяная пленка кратковременно приподнимается с гильзы цилиндра. В возникшей изза этого зоны разряжения образовываются пузырьки пара, которые при обратном движении стенки цилиндра разрушаются (имплозия) с чрезвычайно высокой скоростью. Вытесненная пузырьками вода при имплозии ударяет о поверхность цилиндра. В результате энергии удара из поверхности цилиндра вылетают малейшие частицы. Со временем вследствие этого образовываются (вымываются) настоящие дырки. Особенность кавитации заключается в том, что происходит расширение дырок вовнутрь (рис. 3) и в результате образовываются полости в материале, откуда в конечном счете также взято название кавитации.

Возможные причины повреждения

• Не соблюден правильный зазор поршня (повторная установка уже работавших поршней

или цилиндры со слишком большими размерами)

• Некачественная или неточная посадка гильзы в корпусе.

• Отсутствует предписанная присадка для защиты от замерзания с защитой от коррозии или соответствующая присадка для охлаждающей воды. Средство защиты от коррозии содержит ингибиторы, предотвращающие пенообразование. Эти ингибиторы,однако, в течение времени теряют свой эффект. Поэтому необходимо заменять средство защиты от коррозии через каждые 2 года и предусматривать правильное соотношение смеси.

• Использование неподходящих средств охлаждения, как напр соленая вода (морская вода), агрессивная или содержащая кислоту вода или другие жидкости.

• недостаточное избыточное давление в системе охлаждения. Необходимое избыточное давление радиатора не обеспечено из-за неподходящих крышек радиатора (недостаточная герметизация из-за дефектного предохранительного клапана) или из-за негерметичности в системе охлаждения. При правильном избыточном давлении в системе охлаждения температура кипения охлаждающего средства выше, чем при атмосферном давлении. Избыточное давление в системе охлаждения не может устранить причину для образования паровых пузырьков, но во всяком случае это мешает образованию пузырьков.

• Слишком низкая рабочая температура двигателя: если двигатель в определенных условиях эксплуатации или из-за дефектов термостата не достигает обычной рабочей температуры, то в системе охлаждения не может образоваться избыточное давление из-за более низкого теплового расширения охлаждающего средства. Изза слишком низкой рабочей температуры поршни также не имеют правильного теплового расширения. Они работают при эксплуатации с повышенным поршневым зазором. И то, и другое способствует образованию пузырьков и тем самым кавитации.

Неравномерный износ цилиндра

Описание повреждения

Отверстия цилиндра имеют признаки неравномерного износа в виде отдельных блестящих полированных мест (рис. 2} Поршень не имеет признаков износа или мест истирания. Двигатель теряет масло в точках стыка, особенно, однако, на радиальных уплотнительных кольцах для вала. На рис. 1 четко видна коррозия на наружном периметре гильзы, которая после установки в цилиндр вызвала некруглость цилиндра

рис. 2

Оценка повреждения

Неравномерный зеркальный внешний вид поверхности скольжения на рабочих поверхностях цилиндра всегда является признаком перекоса цилиндра. Слишком мокрые или сухие гильзы цилиндров могут иметь перекос уже непосредственно после сборки. Поршневые кольца не могут безупречно герметизировать перекос цилиндра ни относительно масла, ни относительно газов сжигания. Масло проходит мимо поршневых колец, попадает в камеру сгорания и сжигается. В результате газов сжигания, протекающих в большом объеме мимо поршня, также повышается давление в блок-картере. Это избыточное давление приводит к потере масла в различных местах стыка двигателя, особенно на радиальных уплотнительных кольцах для вала. Кроме того, масло продавливается во впускной и выпускной коллекторы через направляющую клапана, всасывается двигателем и сжигается или выбрасывается.

Возможные причины повреждения

• неравномерная или неправильная затяжка болтов головки блока цилиндров

• неплоские торцевые поверхности блока цилиндров и головки блока цилиндров.

• нечистая или перекошенная резьба болтов головки блока цилиндров

• неподходящие или неправильные уплотнения головки блока цилиндров.

• дефектная опора буртика в картере, неправильный выступ буртика и перекос и/или износ нижней направляющей буртика могут быть причиной существенного перекоса цилиндра.

• слишком слабая или слишком прочная посадка буртика в картере (в сухих гильзах цилиндра).

• В базовых отверстиях картера в сухих втулках в эксплуатации часто появляются существенные неровности из-за контактной коррозии (коррозия в посадке, рис. 1). В таком случае базовое отверстие цилиндра должно быть тщательно очищено. Если эта очистка сама не обещает успеха, необходимо доработать базовые отверстия цилиндра и затем установить гильзы цилиндра с избыточным наружным размером. Эти очень тонкостенные гильзы должны прилегать к отверстию по всей длине и всему периметру. Если этого нет то, гильзы деформируются уже при вводе в базовое отверстие и тем более в работе двигателя. В сухих гильзах цилиндра различают исполнения «Pressfit» и «Slipfit». Гильзы «Pressfit» впрессовываются в блок цилиндров двигателя, после этого необходимо провести еще расточку и хонингование. Гильзы «Slipfit» полностью обработаны, они вводятся только в базовое отверстие. Из-за зазора, который остается в гильзах «Slipfit» между гильзой и базовым отверстием цилиндра, это исполнение в отличие от исполнения «Pressfit» скорее вызывает проблемы, связанные с перекосом и коррозией.

двигатели склонны к перекосу при монтаже головки блока цилиндров. Если расточка и хонингование в этих двигателях осуществляются обычным способом, то при последующей эксплуатации могут возникнуть проблемы в связи с перекосами.

Рекомендация:

в блоках цилиндров без гильз с цилиндрами,просверленными непосредственно в блок цилиндров, рекомендуется перед обработкой цилиндров навинтить на торцевую поверхность блока цилиндров нажимную пластину. Эта нажимная пластина имеет те же отверстия, что и блок цилиндров за исключением водяных каналов, ее толщина составляет несколько сантиметров. Благодаря навинчиванию и заданной затяжке с моментом затяжки болтов головки блока цилиндров создаются условия напряжений при обработке цилиндра, как будто установлена головка блока цилиндров. Перекосы в отверстиях цилиндров, которые могут возникнуть при затяжке болтов головки, создаются таким образом в определенном виде и учитываются при обработке. Это обеспечивает (при условии правильной обработки) максимальную круглость и цилиндричность отверстия цилиндра при последующей эксплуатации двигателя

Блестящие места в верхней зоне цилиндра

Описание повреждения

Рабочая поверхность цилиндра имеет в верхней части металлические места с глянцевым блеском, на которых уже исчезла хонинговальная структура (рис, 1 + 2). Сам поршень не имеет значительных следов износа. Двигатель имеет повышенный расход масла.

Оценка повреждения

Такие виды износа появляются тогда, когда при эксплуатации на жаровом поясе поршня образовывается твердый масляный нагар в результате несгоревшего масла и остатков горения (рис. 3). Этот нагар имеет абразивный эффект и в работе приводит к повышенному износу в верхней части цилиндра от движения поршня вверх и вниз и перекладка. Повышенный расход масла не вызывается самими местами блеска, потому что цилиндр в результате полирования не теряет существенно свою круглую форму и поршневые кольца и далее могут выполнять свою функцию уплотнения. Смазка цилиндра также не понижается, потому что несмотря на потерю хонинговальной структуры в открытых зернах графита поверхности цилиндра всетаки находится достаточное количество масла. При оценке такого повреждения важно, что в данном случае места блеска появились только в местах в цилиндре, которые в работе вступают в контакт с жаровым поясом с масляным нагаром. Если места блеска имеются также в других местах, по которым жаровой пояс не проходит, то причина скорее связана с перекосом цилиндра (пункт «3.10.4 Неравномерный износ цилиндров»), с переполнением топливом (пункт 3.11.3 Износ поршней, поршневых колец и цилиндров от переполнения топливом») или с попаданием загрязнений (пункт «3.11.2 Износ поршней, поршневых колец и цилиндров вследствие загрязнений»).

Возможные причины повреждения

• Попадание чрезмерно большого количества моторного масла в камеру сгорания из-за дефектов турбонагнетателя, недостаточное отделение масла в системе вентиляции двигателя, дефектов уплотнений стержней клапанов и т. д.

• Избыточное давление в блок-картере из-за большого количества газов, проникших в картер из камеры сгорания, или из-за дефектного клапана вентиляции картера.

• Недостаточная конечная обработка цилиндра и в результате этого повышенный выход масла в камеру сгорания (см. к этому также пункт 3.11.3 Износ поршневых колец вскоре после капитального ремонта двигателя).

• Использование неразрешенных к применению моторных масел или моторных масел низкого качества.

Трещина гильзы из-за гидравлического удара

Описание повреждения

Гильза имеет в верхней зоне большую трещину и задиры на рабочей поверхности (рис. 1 и 2). Соответствующий поршень также имеет задиры на стороне давления и на ненагруженной стороне. В днище поршня в той зоне, в которой на стержне имеются задиры, появилось углубление (рис. 3).

Оценка повреждения

Цилиндр повергался в работе гидравлическим ударам. Высокое давление жидкости разорвало гильзу и образовало углубление в днище поршня. В результате этого материал поршня выдавился наружу, что привело к резкому уменьшению зазора в этой зоне и к задирам на обеих сторонах поршня и на гильзе.

Больше невозможно установить, появился ли гидравлический удар при работе двигателя или во время его пуска.

Возможные причины повреждения

• непреднамеренное всасывание воды при переезде через воду, лужи или низкие воды или из-за попадания большого количества воды от брызг проезжающих впереди или мимо автомобилей.

• заполнение цилиндра водой при неработающем двигателе из-за негерметичности уплотнения головки цилиндра или трещин в конструктивных элементах.

• заполнение цилиндра топливом при неработающем двигателе из-за негерметичных форсунок. Остаточное давление в системе впрыскивания сбрасывается через негерметичную форсунку в цилиндр. В этом и в предыдущем случае при пуске возникают описанные повреждения.