Toyota-navi.ru

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

Что такое гильза и ее применение в двигателях

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.

Кривошипно-шатунный механизм

Гильзы цилиндров

Гильза цилиндра является направляющей втулкой движущегося поршня и образует вместе с головкой цилиндра полость, в которой осуществляется рабочий цикл.
Это одна из наиболее нагруженных деталей двигателя – гильза цилиндра испытывает и высокие температурные нагрузки, и колоссальное давление со стороны сгорающей смеси топлива и газов, и воздействие изнашивающих сил трения, а также противостоит интенсивным коррозионным воздействиям.

Поршень, перемещаясь внутри гильзы возвратно-поступательно, оказывает на ее рабочую поверхность значительное давление. В верхней части гильзы из-за изменения направления движения поршня происходит разрыв масляной пленки и возникает граничное трение.
Кроме того, верхний пояс гильзы в результате воздействия продуктов сгорания высокой температуры подвергается электрохимической коррозии. В результате переменного давления со стороны рабочей полости цилиндра стенки гильзы, особенно при недостаточной толщине, могут совершать колебания в радиальном направлении. Это сопровождается изнашиванием и даже разрушением как самой гильзы, так и стенок блока.

С учетом вышеизложенного к гильзам цилиндров предъявляются следующие требования:

  • большая жесткость и высокая прочность стенок и посадочных поясков;
  • высокая износостойкость;
  • полная герметизация стыков и сопряжений;
  • простота конструкции и технологичность.

Для плотного прилегания поршня и поршневых колец к цилиндру и уменьшения сил трения между ними внутреннюю полость цилиндров обрабатывают с большой степенью точности и высоким значением шероховатости, поэтому она называется зеркалом цилиндра.

В качестве материала для изготовления гильзы цилиндра чаще всего используется серый чугун, который хорошо удерживает масляную пленку, отличается высокой износоустойчивостью и коррозийной стойкостью, а также имеет относительно низкую стоимость. Для повышения износостойкости чугуна в его сплав добавляют хром, молибден, фосфор, ванадий, медь.

На рисунке 1 представлены гильзы различной конструкции.

Применение гильз упрощает требования к изготовлению самого блока цилиндров. Кроме того, при выходе из строя одного из цилиндров не требуется замена всего блок-картера.

«Сухие» гильзы изготавливаются двух видов: с верхним опорным буртиком (рис. 1, б) и без него. Толщина стенок «сухих» гильз от 2 до 4 мм. «Сухие» гильзы могут также выполняться в виде короткой вставки в верхней части цилиндра, которая подвержена наибольшему изнашиванию и максимально напряжена. Такие вставки изготовляют из кислотоупорного высоколегированного чугуна, обладающего высокой износостойкостью.

При установке «мокрых» гильзы ее бурт (рис. 1, в) выступает над привалочной плоскостью блока на 0,05…0,15 мм. Это позволяет эффективно уплотнять ее, зажимая бурт через прокладку между блоком и головкой блока цилиндров.

Герметизация рубашки охлаждения в кольцевых канавках нижнего направляющего пояса осуществляется специальными уплотняющими кольцами из резины или каучука, либо медными прокладками. Эти же прокладки используются для регулировки положения гильзы по высоте.

Необходимая жесткость гильзы достигается выбором толщины ее стенок (5…8 мм), а также плотной посадкой гильзы в зоне ее центрирующих поясков в верхней и нижней плоскостях.

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.

Читать еще:  Что будет если температура двигателя поднимается до 130

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.

    Выбор, определение размеров новых гильз

    Перед тем, как подбирать съёмные вставки, изучают строение блока определённого двигателя. На данный момент БЦ бывают всего двух типов — линейные (рядные) и V-образные. Кроме того, они выходят с разным количеством рядов и расположений клапанов (верхнее, нижнее). Толщина стенок и другие особенности тоже имеют значение.

    Внутренний диаметр гнезда замеряют микрометрическим нутрометром. Затем втулки подбираются, согласно таблице. Вот на гильзы цилиндров размеры, которые указываются в паспорте самими изготовителями.

    Автомобиль и модель двигателя

    Номинальный ремонтный размер

    1 ремонтный размер

    2 ремонтный размер

    3 ремонтный размер

    Жигули, Ваз-2103, -2107

    Жигули, Нива, Ваз-2106, -2121

    Лада, Ваз-21083, -09, -10

    Chrysler, AMC 242

    Зачем и когда моторы начали гильзовать

    Итак, гильзованный мотор появился для того, чтобы добиться снижения веса двигателя. Если просто, снизить вес стало возможным благодаря тому, что при изготовлении блока цилиндров начал использоваться алюминий, а не чугун.

    Дело в том, что чугун даже с учетом его прочности и дешевизны в три раза тяжелее алюминия, также отличается склонностью к образованию коррозии, имеет меньшую теплопроводность. В результате чугунные блоки требуют лучшего охлаждения, в систему необходимо заливать большее количество антифриза и т.д.

    Далее к середине 50-х аналогичная конструкция стала использоваться не только в автоспорте, но и на конвейере. Однако в те годы полностью вытеснить чугун не удалось по причине технологической сложности процедуры гильзования, а также с учетом сниженной жесткости блока, высоких нагрузок на гильзы, быстрому прогару прокладки БЦ даже при незначительных перегревах.

    К началу 1970-х стала активно использоваться практика установки в блок из алюминия «сухой» гильзы. Такая гильза вставлена в блок, при этом каналы для антифриза в данной области отсутствуют. При этом запрессовка разогретой чугунной гильзы в более мягкий алюминий является сложным процессом.

    Еще алюминий и чугун имеют разный коэффициент температурного расширения, в результате чего возможно появление зазора между блоком и самой гильзой после выхода ДВС на рабочие температуры. Однако плюсом стала жесткость такого цилиндра. При этом показатель жесткости был не лучше, чем у чугуна, зато достигалось существенное снижение веса блока.

    Читать еще:  Что можно залить в двигатель что испортить его

    Прочность была повышена, однако такие гильзы нельзя выпрессовать из блока для замены, подбора ремонтного размера и т.д. Другими словами, официально гильзованный по данной технологии блок стал непригодным для ремонта, то есть началась эра одноразовых моторов. Затем многие производители и вовсе отказались от чугунных гильз в алюминиевом блоке цилиндров.

    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.

    Что включает гильзовка блока?

    Восстановление работоспособности блока цилиндров методом гильзовки применимо для любого мотора. Некоторые двигатели выходят с завода с уже гильзованными блоками цилиндров. Такие БЦ обычно выпускаются с «мокрыми» гильзами, поэтому при ремонте нужно просто заменить дефектную втулку. Если сравнивать этот ремонт с другими видами гильзовки, то он относится к достаточно простым: подбираются нужные ремонтные гильзы, установка может выполняться вручную. Как правило, замене подлежат только изношенные гильзы, потому что нет необходимости менять все втулки. Предварительно состояние гильз проверяют с помощью нутромера, после этого принимается решение о замене.

    Сложнее выполнить эту операцию в негильзованных БЦ, в которых предусмотрена установка «сухих» гильз. Для чугунных блоков используют гильзы, изготовленные из легированного чугуна, а для алюминиевых — из сплавов алюминия. При этом втулки могут изготавливать по различной технологии ― необходимые добавки включаются в состав сплава для производства гильзы или на стенки цилиндров наносится покрытие с требуемыми свойствами.

    Предварительно мастер возвращает правильную геометрию посадочным гнездам под втулки. Для этого перед запрессовкой втулок выполняется расточка цилиндров. Важно помнить, что при выполнении этой операции нельзя допускать каких-либо отклонений. Например, появившийся в посадочном гнезде эллипс приведет к появлению этого дефекта на поверхности втулки. Без устранения первоначального дефекта невозможно обеспечить нормальную работу поршней и колец в загильзованном цилиндре.

    Для установки «сухих» гильз применяют метод горячего гильзования:

    • блок цилиндров нагревают до 150°С;
    • гильзу опускают в жидкий азот для охлаждения;
    • потом она обрабатывается средством, которое не позволит возникнуть конденсату при установке охлажденной гильзы в нагретый БЦ;
    • гильза устанавливается в посадочное гнездо.

    При таком способе гильзовки обеспечивается необходимая плотность посадки втулки и нужный натяг в месте соприкосновения блока цилиндров и гильзы. Установка гильзы выполняется достаточно просто ― втулка устанавливается в посадочном гнезде под собственным весом. В некоторых случаях нужно слегка постучать по втулке молотком.

    Метод запрессовки применяют при установке гильз в алюминиевый БЦ без предварительной расточки. Предварительно для этого в посадочное гнездо до запрессовки гильзы в блок наносится герметик.

    При условии правильного выполнения всех действий и достижения требуемых параметров отремонтированный двигатель с загильзованным БЦ обеспечит возможность эксплуатации мотора еще не менее 100.000 км пробега. Важно только помнить, что такой пробег возможен лишь при условии своевременного технического обслуживания и эксплуатации ДВС.

    Читать еще:  В каком положении должна быть стрелка температуры двигателя

    Гильзы цилиндров (сухие и мокрые).

    Внутреннюю тщательно отполированную поверхность 2 (рис. 1, а) цилиндра называют зеркалом цилиндра. Точная обработка этой поверхности (ее овальность и конусность должны быть не более 0,02 мм) обеспечивает легкость движения поршня и плотное прилегание его к цилиндру.

    Блок-картеры выполняются со вставными гильзами из легированных чугунов, обладающих большой износостойкостью и высокими механическими качествами. Применение вставных гильз позволяет увеличить срок службы блок-картера (путем замены изношенных гильз новыми) и упрощает его отливку.

    Гильзы называются мокрыми (рис. 1, б), если они омываются охлаждающей жидкостью с наружной стороны, или сухими (рис. 1, в), если они установлены в предварительно расточенный цилиндр блок-картера. Мокрые гильзы цилиндров применяются в большинстве автотракторных двигателей: А-41 (рис. 42), Д-240 (рис. 1, а ) , 24Д (рис. 1, г). Сухие гильзы применяются при ремонте цилиндров. Толщина стенок мокрых гильз составляет 6—8 мм, а сухих—2—4 мм.

    Наибольший износ наблюдается в верхней части цилиндра, находящейся под воздействием высоких температур и коррозионного влияния отработавших газов. Для уменьшения износа в верхнюю часть цилиндров двигателей ГАЗ-52 и гильзы 7 (рис. 1, г) цилиндров двигателей 24Д, ГАЗ-53 и ЗИЛ-130 запрессованы короткие вставки 10, изготовленные из антикоррозионного (кислотоупорного) чугуна.

    Цилиндры двигателей с воздушным охлаждением (Д-21А1 и Д-37Е) крепятся на шпильках к картеру и гильз не имеют.

    У многих двигателей для повышения износостойкости внутреннюю поверхность гильз подвергают закалке на глубину 1,5—3 мм с нагревом токами высокой частоты.

    Мокрую гильзу в гнездо блок-картера 8 (рис. 44, б и г) устанавливают так, чтобы предотвратить утечку жидкости из водяной рубашки в гильзу и поддон картера. Кроме того, гильзе должна быть обеспечена возможность изменения длины при нагревании и охлаждении. На рисунке 1, б показана установка мокрой гильзы цилиндра в блок-картер двигателя Д-240. Нижним пояском буртик 4 опирается на основание

    Цилиндрической выемки в верхней плоскости блок-картера 8. На нижнем поясе блок-картера сделана кольцевая канавка, в которую закладывают уплотняющее резиновое кольцо 9. Это кольцо несколько выступает над поверхностью пояса блок-картера. При установке гильзы в блок-картер резиновое кольцо обжимается и, заполняя все пространство кольцевой канавки, создает надежное уплотнение между гильзой и блок-картером. Торец гильзы несколько выступает над верхней плоскостью блок-картера, что обеспечивает лучшее обжатие прокладки 6 и создает надежное уплотнение от прорыва газов из цилиндра. На верхней плоскости торца гильзы имеется узкий выступающий поясок.

    Усилия от затяжки шпилек головки цилиндров передаются через этот поясок на основание цилиндрической выемки блок-картера, в результате чего уменьшается деформация гильзы. После установки гильзы цилиндрические поверхности ее буртика 4 и выемки на верхней плоскости блок-картера не должны соприкасаться.

    В двигателе 24Д (рис. 1, г) гильза цилиндра не имеет верхнего опорного буртика, а между основанием нижнего выступа блок-картера

    И опорной поверхностью нижнего буртика гильзы цилиндра устанавливается медная кольцевая прокладка 11.

    Рис. 1. Гильзы цилиндров:

    А — гильза цилиндра двигателя Д-240: б — установка мокрой гильзы цилиндра двигателя Д-240 в блок-картер; в — установка сухой гильзы цилиндра в блок-картере; г — установка мокрой гильзы цилиндра двигателя 24Д в блок-картер; 1 и 3 — установочные пояса гильзы; 2 — зеркало гильзы цилиндра; 4 —буртик; 5 — водяная рубашка блок-картера; 6 — прокладка головки цилиндров: 7— гильза цилиндра; 8— блок-картер; 9 — уплотняющее резиновое кольцо; 10 — вставка; 11 — уплотняющая медная прокладка.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector