Гильзы цилиндров для двигателей внутреннего сгорания

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.

Видео:Изготовление гильз для двигателяСкачать

Типы гильз цилиндра

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:

I
«Мокрые» гильзы

«Мокрые» гильзы. Конструкцией двигателя с водяным охлаждением предусмотрена полость в картере двигателя, так называемая «рубашка охлаждения». Гильза, соприкасающаяся своей 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.

II
«Сухие» гильзы

«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.

III
Гильзы для двигателей с воздушным охлаждением

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.

Видео:Установка гильзы блока двигателя Cummins ISXСкачать

Технологии рабочих поверхностей блоков цилиндров

Видео:Гильзы в блок двигателя Rotax 850 E-ETC от снегохода Ski DooСкачать

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.

Читайте также: Манжет в тормозном цилиндре тойота королла

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.

Видео:Износ гильзы, проверяю...Скачать

Покрытые никелем рабочие поверхности цилиндров

С целью достижения необходимой износостойкости рабочие поверхности цилиндров покрывались в прошлом в течение некоторого времени дисперсионным слоем никеля и карбида кремния : Ni-SiC), который наносился гальваническим способом на тонко обработанную рабочую поверхность цилиндра. В качестве названий марок стали известными оба понятия — Galnikal® и Nikasil®. Толщина никелевого слоя в среднем — от 10 до 50 |jm. В данный слой интегрированы для улучшения износостойкости твёрдые фазы из карбида кремния (7-10 объёмных %). Величина зерна интегрированного карбида кремния — 1-3 рм. В качестве основного материала блока цилиндров применимы выгодные алюминиевые сплавы, такие, как Silumin® (напр., AISi9Cu3). На изображении 2 виден разрез в увеличении под микроскопом покрытой никелем рабочей поверхности цилиндра.

Из-за неравномерной толщины никелевого слоя, возникающего при гальваническом покрытии, рабочие поверхности цилиндров после нанесения никелевого покрытия должны быть выглажены обычным хонингованием и структурированы. По сравнению с гильзой из серого чугуна никелевый слой сравнительно гладок и не имеет графитовых жил, в которых может отлагаться смазочное масло. Заключительная операция хонингования особенно важна для создания каналов распределения масла и оптимизации объёма масла, остающегося на рабочей поверхности цилиндра.

Никелевые покрытия требуют больших инвестиций в гальванические установки и устройства дезактивирования ядовитых веществ ванн предварительной подготовки.

Не в последнюю очередь также удаление образующихся никелевых шлаков негативно сказывается на стоимости производства. Покрытие никелем нашло применение, главным образом, в серийном производстве одноцилиндровых двигателей. Многоцилиндровые блоки, напротив, находят применение в серийном производстве только в единичных случаях. Были проблемы при изготовлении с пористостью чугуна на поверхности цилиндра, что имело следствием отделение слоя. Проблемы проявлялись в прошлом также при частой эксплуатации на коротких участках, во взаимосвязи с серосодержащим горючим. У двигателей, которые или вообще не достигали своей рабочей температуры, или достигали её редко, эксплуатация на коротких участках приводила к образованию конденсата, который, совместно с образующейся от сжигания серой, вёл к возникновению сернистой кислоты. Данные кислотосодержащие продукты сгорания вели к коррозии, к упомянутому отделению слоя и, в конечном счёте, к отказу от покрываемых никелем рабочих поверхностей цилиндров при серийном изготовлении двигателей для легковых автомобилей.

В противоположность к ALUSiL®-MeTOду, восстановление отверстий цилиндров в ходе среднего или капитального ремонта — включая новое никелевое покрытие — возможно только при высокой трудоёмкости и с большими трудностями. Из-за недостатка подходящих специальных предприятий это практически едва ли выполнимо. На изображении 1 показан алюминиевый ребристый цилиндр мотоциклетного двигателя с Galnikal®- покрытием.

Видео:Школа моторемонтаMoto repairs school #22 Изготовление гильзы цилиндра The cylinder sleeveСкачать

Назначение гильз цилиндров двигателя

Основной деталью автомобильного двигателя автомобиля является блок цилиндров двигателя автомобиля. Рабочий цикл происходит в цилиндрах блока двигателя, и цилиндры являются направляющими для поршней. В целях повышения износостойкости и ремонтопригодности в блок двигателя запрессовываются гильзы цилиндров, что существенно упрощает ремонт гильз цилиндров.

Гильзы цилиндров дизельного двигателя бывают мокрого и сухого типа. В дизельном двигателе ЯМЗ гильзы цилиндров отливаются из легированного серого чугуна (согласно технических условий завода-изготовителя), обеспечивающих повышенную прочность.

Видео:Опрессовка блока цилиндров а/м УАЗ (УМЗ-421, гильзы цилиндров)Скачать

Устройство гильзы цилиндров:

1 — рабочая поверхность гильзы; 2 и 3 — верхний и нижний шлифованные пояски; 4 — канавки для резиновых уплотняющих колец; 5 — кольцевой поясок верхнего торца гильзы.

Гильза цилиндра двигателя

Кольцевой пояс, который обозначен на рисунке под номером 5, расположен в верхнем торце гильзы и немного выступает над плоскостью блока. К кольцевому пояску прижимается прокладка блока цилиндров, что не дает охлаждающей жидкости попадать внутрь.

Видео:гильза в цилиндр KTM 300 EXCСкачать

Как делают гильзы для двигателя

Материалом для гильз в большинстве случаев служит кислотоупорный высоколегированный чугун с аустенитной структурой (СЧ28-48иСЧ35-36),иногда применяют сталь 38ХМЮА.
Износ гильз, зависящий от твердости поверхности зеркала цилиндра, повышается с уменьшением твердости. Так, например, гильзы твердостью ИВ 140—160 изнашиваются в 2 раза быстрее, чем гильзы с твердостью ИВ 220—250 (при твердости поршневых колец ИВ 230—260).

Для повышения износостойкости зеркало цилиндров покрывают тонким слоем пористого хрома (толщиной 0,05—0,08 мм). Надежное покрытие слоем пористого хрома достигается при диаметре цилиндра до 2Е0 мм.

Стальные гильзы устанавливаются только на двигателях большой мощности (Д-12). Зеркало цилиндра отличается повышенной износостойкостью, так как внутреннюю поверхность гильзы азотируют. Твердый азотированный слой хорошо сопротивляется истиранию и обладает значительной коррозионной стойкостью при высокой температуре. При атом срок службы чугунных поршневых колец увеличивается, так как коэффициент трения колец по азотированной поверхности невелик.

Большое влияние на износ гильз и поршневых колец оказывает чистота обработки их поверхностей (0,35—0,45 мкм). Нанесение слоя пористого хрома на верхнее поршневое кольцо и указанная выше чистота обработки внутренней поверхности гильзы способствуют повышению износостойкости гильз и колец.

Долговечность гильз может быть увеличена следующим образом: 1) установкой в системе охлаждения термостата — в этом случае износ гильз сокращается в среднем в 2 раза; 2) применением вентиляции картера для удаления газов, проникающих в него из цилиндров; 3) использованием бумажных фильтров тонкой очистки; 4) применением двухступенчатой очистки воздуха; 5) установкой перед радиатором жалюзи, управляемых отдельным термостатом.

Видео:Как посадить мокрые гильзы в Блок ДВС. Пежо 405 .и аналогичные моторы.Скачать

Необходимость процедуры

В процессе работы элементы двигателя испытывает большую нагрузку. Ведь внутри них постоянно трутся поршни. Даже самая прочная сталь со временем истирается от этого. Внутренняя поверхность «родной» гильзы из круглой превращается в овальную. Это вызывает люфт поршневых колец, которые уже прилегают не так плотно. Отработавшиеся газы и топливная смесь проникают в картер. Мощность ДВС сразу же падает, увеличивается потребление масла.

Овализация устраняется расточкой, гнёздам возвращают изначальную геометрию путём стачивания внутреннего диаметра специальным станком. Однако, если толщина полости слишком мала или есть повреждения, это не помогает. Приходится вставлять новую готовую гильзу цилиндра ДВС.

Обычно такое происходит после:

• длительной эксплуатации силового агрегата на грязном топливе;
• неправильно проведённого ремонта;
• несвоевременного прохождения ТО.

На внутренних полостях образуются каверны, неровности, задиры. Расточка возможна только при дефектах малой степени. Дальше помогает только установка вставок (диаметр гильзы цилиндра нужного размера) или общая замена гильзы блока цилиндров.

Применение съёмных втулок дало новую «жизнь» блоку ДВС. Его теперь стало возможно обновлять неограниченное количество раз. Без гильзы цилиндров автомобильного двигателя капитальный ремонт проводился бы только расточкой, которую допустимо делать не более 3-4 раз.

Видео:Выступ гильзы над блоком цилиндровСкачать

Отличие мокрой гильзы от сухой

Мокрые втулки непосредственно соприкасаются с антифризом, обеспечивая лучший отвод тепла. Большое распространение они получили на шведских Volvo, французских Renault, старых отечественных автомобилях, грузовиках, тракторах из-за того что просты в установке, ремонте. Такие элементы оснащаются уплотнительными манжетами во избежание прорыва газов в картер и систему охлаждения. Основное преимущество — не нужно даже снимать двигатель с шасси, когда наблюдается износ гильз цилиндров. Мокрые элементы получают из специального серого чугуна с легирующими добавками (хром, марганец, кремний).

Читайте также: Перфорированный цилиндр для выпечки

Сухие втулки запрессованы в тело БЦ, охлаждающей жидкостью не омываются. Используется почти на всех иномарках, оснащённых алюминиевым двигателем — Honda, Land Rover, Audi, Volkswagen. В гнёзда такого мотора заправляют сухие гильзы блока цилиндров, увеличивающие ресурс и повышающие ремонтопригодность. Наружную поверхность такого элемента разрешено шлифовать, что даёт возможность добиться оптимальной плотности прилегания.

простота ремонта, лучше отводят тепло

меньшая жёсткость картера двигателя

высокая жёсткость картера

Видео:Как делают блок двигателяСкачать

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.

Видео:Ремонт двигателя. Установка гильзы в блок цилиндров МАН.Скачать

Инструкция: гильзовка блока

Гильза блока цилиндров — это внутренняя оболочка или съёмная металлическая вставка, в которой уже непосредственно перемещается поршень двигателя. Ремонт необязательно проводится с обновлением всех втулок. Они прежде замеряются, после чего специалист выносит решение о замене гильзы цилиндров.

Процедура на мокрых втулках осуществляется так — старая деталь вытягивается, на её место ставится новая. Сухие детали меняются двумя способами: холодным и горячим. Метод термической обработки считается наиболее качественным, так как втулка обрабатывается антиконденсатным составом, а блок нагревается. Новая деталь предварительно окунается в жидкий азот, после чего вставляется в гнездо.

Для вытаскивания старых элементов желательно использовать съёмник гильз цилиндров.

Таким образом, процедура состоит из нескольких этапов:

• нагрев блока до 1500 градусов Цельсия;
• обработка вставки специальным составом, избавляющим от водяного конденсата при монтаже;
• охлаждение гильзы в жидком азоте;
• нанесение герметика внутрь гнезда;
• установка или запрессовка втулки, обычно с натягом 0,03-0,04 мм.

Обычно гильзовке сопутствует расточка и хонингование. Соблюдается правильная геометрия гнёзд под новые ремонтные втулки. Если поверхность гнезда не шлифуется, неправильный эллипс передастся впоследствии направляющей вставке. Это влечёт за собой повреждение поршней со всеми вытекающими последствиями. Шлифуют не только цилиндр, но и рабочую (внутреннюю) поверхность гильз. Это делается в целях плотной посадки детали в гнездо.

Ремонтная гильза цилиндра двигателя должна отвечать следующим требованиям:

• их конусность и эллипсность не должна превышать 0,02 мм;
• разность толщины между отдельными втулками быть не более 0,01 мм;
• поверхность соответствовать 8-10 классу точности.

Если готовых гильз нет, они делаются в специальных заготовках. Как правило, для этого используют специальный антифрикционный чугун, полученный центробежным литьём. Такой способ даёт оптимальный результат по соотношению цена/качество. Что-то одно должно быть мягче или твёрже в паре трения.

Видео:ЗАДИРОВ в цилиндрах НЕ БУДЕТ если делать так...Скачать

Механическая обработка БЛОКА ЦИЛИНДРОВ

Общий вид блока цилиндров

Опорная поверхность коленчатого вала БЦ («постель» коленчатого вала блока цилиндров) служит для монтажа вкладышей и коленчатого вала с сохранением требуемого масленого зазора.

Опорная нижняя плоскость блока цилиндров служит для установки поддона картера.

Опорная верхняя плоскость БЦ служит для установки головки блока цилиндров.

Цилиндры блока цилиндров служат для превращения возвратно-поступательного движения поршней и выполнения работы по передаче энергии взрыва топливно-воздушной смеси в камере сгорания, через шатуны во вращательное движение коленчатого вала.

Цилиндры БЦ могут быть цельнолитыми — «сухая гильза», где охлаждающая жидкость на прямую не контактирует со стенкой гильзы, или вставными — «мокрая гильза», где охлаждающая жидкость на прямую контактирует со стенкой гильзы.

Вокруг цилиндров БЦ расположены полости для циркуляции охлаждающей жидкости (тосол, антифриз) системы охлаждения — «водяная рубашка» блока цилиндров. Также в БЦ расположены масленые каналы, по которым в места смазки под давлением, создаваемым масленым насосом, подается моторное масло, обеспечивающее нормальную работу трущихся пар подшипников скольжения всего двигателя внутреннего сгорания.

БЦ изготавливают из чугуна или алюминиевого сплава. Долгое время единственным материалом для изготовления блоков цилиндров служил чугун. Этот материал относительно недорог, обладает высокой прочностью, износостойкостью, жесткостью, имеет хорошие литейные качества. Существенными недостатками чугуна являются его большой удельный вес и низкая теплопроводность.

Алюминиевые сплавы — это лёгкий (малый удельный вес) конструкционный материал, корозиционно устойчив, имеет хорошую обрабатываемость. По сравнению с чугуном, имеет в 3 раза выше коэффициент теплопроводности, в результате двигатель внутреннего сгорания нагревается быстрее и равномернее. Совокупность этих факторов дает возможность повышать КПД и экономичность двигателей внутреннего сгорания.

Алюминиевый сплав значительно уступает чугуну в жесткости и износостойкости. По этому блок цилиндров из алюминиевого сплава должен иметь особые конструктивные элементы повышающие его жесткость, а в качестве цилиндров обычно служат чугунные гильзы, которые заливаются в алюминиевый блок в процессе его изготовления. Цилиндры блоков из алюминиевых сплавов имеют так же современные покрытия. Поверхность цилиндров, из алюминиевого сплава, насыщают поверхностный слой кристаллами карбида кремния (Материал — алюсил, силумал), эта технологическая новинка имеет свою технологию перехода в ремонтный размер. Цилиндры из такого материала ремонтно пригодны. Также на цилиндры из алюминиевого сплава, наносят другими различными технологиями, износостойкие покрытия, которые имеют небольшую толщину слоя и в связи с этим не поддаются ремонту. Такие цилиндры имеют сложную схему ремонта при наличии конструктивных возможностей, а именно наличие достаточного расстояния между цилиндрами для установки гильз из чугуна.

В процессе работы, цилиндры БЦ подвергаются износу.

Износ цилиндров БЦ является следствием комплексного воздействия на стенки многочисленных физических, химических и других быстротекущих процессов, которые по характеру проявления разделяются на три основных вида износа:

— эрозионный — возникающий вследствие трения поршневых колец об цилиндр БЦ, схватывания и других разрушающих процессов при непосредственном контакте металлических трущихся поверхностей;

— коррозионный— возникающий при всякого рода окислительных процессах на поверхностях трения;

— абразивный — вызывающий разрушение поверхностей трения при наличии между ними твердых абразивных частиц, в том числе и от продуктов износа механизмов двигателя внутреннего сгорания.

Изношенные детали двигателя внутреннего сгорания подлежат замене или ремонту. Ремонт с последующей механической обработкой, которая включает в себя: расточка цилиндров под хонинговальную операцию, расточка цилиндров под установку гильз цилиндров БЦ ( стандартных или нестандартных гильз), хонингование цилиндров БЦ, механическую обработку плоскости БЦ.

Расточка цилиндров БЦ под установку гильз.

Расточка цилиндров выполняется на расточных станках COMEC, производство Италия.

При расточке гильз цилиндров есть два способа базирования блока цилиндров:

• — БЦ устанавливается на параллели, где механическая обработка выполняется от плоскости картера БЦ, а геометрия расположения цилиндров обеспечивается уникальными конструктивными возможностями оборудования. Этот способ имеет особенность — выполнять расточную операцию можно только на блоках цилиндров имеющих минимальные остаточные деформации плоскостей БЦ.

Установка БЦ на параллели

• — БЦ устанавливается на приспособление типа «скалка», где механическая обработка выполняется от оси коленчатого вала, что позволяет максимально точно сохранять перпендикулярность осей цилиндров к оси коленчатого вала. Этот способ является идеальным вариантом при расточной операции цилиндров БЦ, а для V — образных БЦ обработка от оси коленчатого вала является единственно возможным вариантом.

Читайте также: Побежал главный тормозной цилиндр

Установка БЦ на приспособление типа «скалка»

Подготовка посадочного места гильзы цилиндра под под установку гильзы выполняется в зависимости от способа установки гильзы (см.пункт 3). Шероховатость поверхности цилиндров после расточки Ra=0,63мкм (шероховатость поверхности шлифовальной операции), обеспечивается специальными сменными режущими пластинами с радиусом при вершине 0,80мм;

Установка гильз цилиндров.

Выполняется установка чугунных гильз цилиндров, как стандартных, так и не стандартных установочных размеров в блоки цилиндров которые выполнены, как из алюминиевого сплава, так и из чугуна.

Используется 3 метода установки гильз цилиндров:

• — установка гильзы с упором сверху (гильза с буртом);
• — установка гильзы с упором снизу (гильза без бурта);
• — установка «висячей гильзы» (гильза без бурта), прочность посадки гильзы обеспечивается величиной перекрытия размеров.

Установка гильз цилиндров в БЦ выполняется посредством охлаждения гильзы цилиндра в емкости с жидким азотом до температуры -180°С и нагрева БЦ до температуры 100…120°С. Для обеcпечения надежности установки гильзы разность температур между БЦ и гильзой должна составлять около 200°С. В результате охлаждения гильзы цилиндра диаметр уменьшается примерно на 0.1мм, а установочное отверстие гильзы, в результате нагрева, увеличивается до 0,25мм, в результате чего, при установке гильз образуется зазор в 0,35мм, что позволяет без усилий установить гильзу цилиндров в в заранее подготовленное посадочное место БЦ

Установка гильз цилиндров

Расточка цилиндров БЦ под хонингование.

Расточка цилиндров выполняется с припуском под хонингование 0.08…0.10мм, этого припуска достаточно для удаления деформированного поверхностного слоя материала гильзы с неравномерной твердостью, сформированного при расточной операции, а также исправления погрешностей формы цилиндров.

Хонингование цилиндров БЦ.

Окончательная, финишная механическая обработка рабочей поверхности гильзы цилиндра осуществляется посредством хонингования на оборудовании фирмы COMEC производства Италия.

Хонингование цилиндров БЦ — это финишная обработка резанием, которая осуществляется алмазными брусками, которые помещены в специальных держателях для инструмента и крепятся в хонинговальной головке.

При хонинговании совмещаются вращательное и возвратно-поступательное движения инструмента, благодаря чему создается характерная сетка (хонинговальная сетка), как следствие перемещения алмазных зерен по винтовой линии.

Хонингование дает возможность эффективно исправлять погрешности формы и поверхности цилиндров БЦ, таких как: конусность, седлообразность, бочкообразность, волнистость.

Нарушения геометрии цилиндров БЦ

При выполнении операции на оборудовании фирмы Rottler HP6A производства США мы получаем уникальные результаты: размер цилиндра, на установленной производителем длине цилиндра, выдерживается с точностью 0,005мм.

Шероховатость поверхности после хонингования выдерживается строго от вида топлива:

• — для бензиновых двигателей Rz=3…6мкм, Ra=0,6…1,0мкм;
• — для дизельных двигателей Rz=4…8мкм, Ra=0,8…1,2мкм;

Шероховатость можно измерять с помощью специального инструмента — профилографа, которые помимо значений шероховатости Rz, Ra дает возможность посмотреть и напечатать диаграмму шероховатости поверхностей дефектуемого цилиндра. Помимо размера, геометрии, шероховатости цилиндра, важный параметр который контролируется — это угол хонинговальной сетки. Угол хонинговальной сетки находится в пределах 30..80° что соответствует рекомендациям ведущих производителей ДВС (Kolbenschmidt, Mahle) Мы выдерживаем и параметры угла задаваемые Заказчиками. Проверка угла осуществляется при помощи пленки-трафарета для измерения угла хонингования.

Финишный переход обработки цилиндра хонингованием это — кранцевание (плосковершинное хонингование). Это операция которая создаёт опорную поверхность для поршня и колец, снимая острые вершины микронеровностей, позволяет получить процент вскрытого шарообразного, пластинчатого графита, на поверхности чугунного цилиндра (гильзы цилиндра), не ниже — 20%, что соответствует качеству мировых лидеров производителей двигателей внутреннего сгорания.

Механическая обработка цилиндров (гильз цилиндров) выполненных из чугуна включает в себя восстановление следующих параметров:

• — Размер цилиндра (по осям X-Y) с допуском +0,005мм;
• — Геометрию цилиндра ( по осям) с допуском +0,005мм;
• — Шероховатость поверхности;
• — Угол хонинговальной сетки;
• — Процент вскрытого шарообразного, пластинчатого графита; Параметр выведен и проверен исследованием: — возможности оборудования; — качество инструмента; — качество специальной СОЖ (смазывающе-охлаждающей жидкости);

Схема измерений диаметра цилиндра

Механическая обработка плоскости БЦ.

Механическая обработка плоскости БЦ выполняется на станках COMEC. Для специальной и карьерной техники работы выполняются на обрабатывающем центре.

Обработка выполняется резцом — твердосплавной пластиной которая закреплена на планшайбе. Главное движение — вращение режущего инструмента происходит параллельно плоскости разъема БЦ и подача идет вдоль плоскости БЦ обеспечивает точность выполнения не плоскостности до 0,010мм и шероховатость под любые виды прокладок заявленные Производителями ДВС.

Шероховатость поверхностей после обработки соответствует рекомендациям ведущих производителей прокладок и уплотнений, таких как: GOETZE, Elring, Payen.

• Механическая обработка головки блока цилиндров (ГБЦ)
• Механическая обработка коленвала
• Механическая обработка клапанов, шатунов и других деталей

Видео:Зачем на стенках цилиндров нового двигателя наносят царапины. Хонингование, что этоСкачать

Разница между чугунным и алюминиевым БЦ

Следует понимать разницу между чугунным и алюминиевым БЦ. Обычная цельная деталь КШМ двигателя, отлитая из чугуна, проблем с гильзованием не имеет. Хотя штатно в таких моторах стальные втулки устанавливаются редко, это успешно проводится вне правил заводского регламента.

Алюминиевые двигатели чаще снабжаются гильзой с завода. Они реже встречаются цельнолитыми. Но штатные втулки для литейного алюминиевого корпуса стоят дорого. Примерная цена гильзы цилиндров — 150 долларов. Это не столь заметно, когда нужно отремонтировать одно гнездо, но получается экономически нецелесообразным при полном восстановление гильз цилиндров.

Единственный оправданный способ — установка чугунных направляющих. Это успешно практикуется мотористами на территории стран бывшего СССР. Главное условие — обеспечить правильный натяг между втулкой и блоком. Перед установкой деталей также крайне важно провести грамотные комплексные замеры, подобрать тепловые зазоры и обеспечить необходимый отвод тепла.

Видео:Цилиндры / гильзы двигателя Kia Hyundai расточка или гильзовкаСкачать

Нюансы проведения

Гильзование — процесс крайне сложный. Здесь важно просчитывать заранее и учитывать важные тонкости.

1. Если были установлены втулки только в один или два гнезда, то нарушается геометрия в соседних гнёздах. Чтобы минимизировать процент ошибок, используется свободная посадка холодной гильзы в предварительно нагретый блок.
2. Сухие гильзы шлифуют под определённую поршневую группу, хонингуют и после установки в гнёзда. Каждый поршень замеряется, после чего втулки обрабатываются. или подгонка крайне полезна для поршней, которые идеально срабатываются с полостью. Однако после этого такой элемент не подлежит установке в другие гнёзда.
3. Не нуждаются в обработке втулки, покрытые пористым хромом. Например, в двигателях японской компании Isuzu. Здесь используют стальные тонкостенные втулки. Они устанавливаются без натяга и прижимаются болтами, установленными поверх БЦ.
4. Если до гильзовки цилиндры были покрыты никасилом, то использовать в загильзованном ДВС нельзя! В этом случае подбираются кольца от мотора с чугунными гнёздами или поршни дорабатываются.

Отдельно стоит обратить внимание на вставки для моторов, использующих воздушное охлаждение. Устанавливаются цилиндры здесь по отдельности, так как сформировать блок невозможно — элементы должны охлаждаться. Поэтому и гильзы для них выполнены по примеру мотоциклетных, снабжены рёбрами охлаждения.

К картеру втулки фиксируются через медные прокладки и анкерные шпильки, проходящие сквозь головку БЦ или блока цилиндров. Сама ГБЦ ложится на эти шпильки, затягивается стандартно. Таким образом, цилиндры воздушного ДВС надёжно прижимаются, обеспечивается герметизация. Что касается материала вставок для систем воздушного охлаждения, то это монометалл или биметалл. Сами цилиндры бывают чугунными, стальными или сплавными.

Видео:А разве так можно расточить блок цилиндров своими руками.Скачать

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.

Видео:Вот так надо гильзовать двигатели с алюминиевым блоком.Скачать

Никасиловое покрытие

Цилиндры, покрытые никасилом или галникалом, расточке не подвергают (галникал — аналог никасила). Такие блоки производятся немецкими компаниями Kolbenschmidt и Mahle для автомобилей БМВ с двигателями M52B20, M52B23, M52B28 и других. А ещё некоторые силовые установки автомобилей Ford, Honda, Toyota, Mazda, Opel. Преимущество технологии — снижение веса, более стабильный температурный режим.

Вообще, принято считать, что ремонт гильзы цилиндра «одноразового» двигателя невозможен. Лишь менять шорт-блок или мотор, блок в сборе. С другой стороны BMW спокойно перешёл на чугунные залитые гильзы. Его примеру последовали и другие производители.

🔥 Видео

Зачем Это Надо? Как Омеднять Цилиндр Двигателя в Домашних УсловияхСкачать

Восстановление (гильзовка) блока цилиндров. Часть 2: Установка гильзСкачать

Что такое хонингование цилиндров двигателя? Особенности, как делается и для чего нужно?Скачать

Гильза блока цилиндра для двигателя Yanmar 4TN84LСкачать