Особливості будови гільз циліндрів
Гільзи циліндрів бувають сухі та мокрі (якщо вони омиваються охолоджуючою рідиною), матеріал - сірий перлітної структури чавун; мокрі гільзи повинні мати два направляючі центруючі пояси: верхній та нижній, утримуючий буртик, а також ущільнення. Гільзи виготовляють з сірого перлітного чавуна, рідше сталь і алюмінієві сплави ( малопотужні двигуни).
Мокрі гільзи забезпечують хороший тепловідвід і можуть бути легко замінені при ремонті. Вони найчастіше використовуються в дизельних двигунах з діаметром циліндра більше 120 мм, але іноді застосовується в двигунах з меншим діаметром циліндра.
Сухі гільзи простіше у виготовленні. Двигуни, забезпечені сухими гільзами, мають гарну ремонтопридатністю. У випадку зношування гільзу можна легко замінити без розточування циліндрів. Сухі гільзи також можна використовувати при ремонті двигуна, в якому раніше гільзи не застосовувалися.
Гільзи циліндрів для двигунів з повітряним охолодженням. У двигунах повітряного охолодження конструкція ребер і необхідність створення охолоджуючих повітряних потоків не дозволяють застосовувати блок-картерний тип відливу. У цих двигунах застосовують окремо відлиті циліндри з повітряними ребрами, розташованими найчастіше перпендикулярно осі циліндра. Ці гільзи циліндра кріпляться до верхньої частини картера короткими шпильками через опорний фланець (несучі циліндри) або за допомогою анкерних (несучих) шпильок. Гільзи циліндрів двигунів повітряного охолодження виготовляють як з одного (монометалева), так і з двох (біметалічні) металів. Монометалева циліндри роблять з чавуну, рідше із сталі або легких сплавів. З біметалевих циліндрів набули поширення чавунні чи сталеві циліндри з залитими (або навитими) алюмінієвими ребрами. Широке поширення двигуни з повітряним охолодженням отримали серед виробників важкої будівельної техніки. Яскравим прикладом є всесвітньо відомий виробник індустріальних двигунів німецька фірма DEUTZ.
а б в
Рисунок 13.8 – Типи гільз циліндрів
а – мокра гільза, б – суха гільза, в – гільза з повітряним охолодженням.
У більшості сучасних двигунів легкових автомобілів циліндри виконуються безпосередньо шляхом розточування в блоці циліндрів. У випадку, коли блок алюмінієвий, на стінки циліндрів наносять спеціальні покриття, а до сполучених деталей (поршням і кілець) пред'являються особливі вимоги.
Особливості конструкції
Сухі гільзи товщиною 2-4 мм запресовують або встановлюють з зазором 0,01-0,04 мм. Невелика товщина сухих гільз обумовлює економію якісних матеріалів, проте, підвищений термічний опір контактної поверхні між гільзою і блоком погіршує тепловідвід від циліндра в охолоджуючу рідину.
Мокрі гільзи також забезпечуються кільцями ущільнювачів, виготовленими з тепло-, масло-, і водостійкої гуми, і встановленими в канавках на зовнішній поверхні гільзи. Для правильної установки в блоці і збереження форми при роботі гільзи можуть центрувати за двома і більше поясів.
Як правило, гільзи виготовляються з верхнім опорним фланцем, що служить для фіксації в блоці.
В даний час остаточна обробка робочої поверхні гільз проводиться методом плато-вершинного хонінговання. Одержуваний при цьому мікрорельєф на поверхні гільз являє собою чергуються западини (масляні кишені) і виступи (плато). Такий рельєф забезпечує утримання необхідної кількості масла в зоні контакту поверхонь, що труться.
Більшість гільз виготовляються з сірого чавуну, що володіє гарною зносостійкістю при відносно низькій вартості. Заготівлю найчастіше отримують методом відцентрового лиття. При цьому виходить високоякісна гільза, з низькою пористістю і високими механічними властивостями.
Матеріали гільзи блоку
У деяких випадках гільзи виробляються методами порошкової металургії. При цьому виходять міцні, точні і недорогі гільзи, але структура матеріалу при цьому гірше, ніж у гільз, отриманих методом відцентрового лиття.
Іноді гільзи циліндрів виготовляють із високолегованої сталі.
Покриття гільзи
При виборі покриттів гільзи необхідно враховувати кілька факторів, таких як покриття поршневих кілець і їх форма, відносна швидкість тертьових деталей, експлуатаційні умови двигуна, а також спосіб остаточної обробки гільзи.
Для забезпечення кращої здатності утримувати змащення після чистових операцій поверхню гільзи піддають фосфатування, при якому на робочій поверхні утворюється мікрорельєф.
Поряд з цим широко застосовується покриття пористим хромом, що сприяє підвищенню зносостійкості. При цьому не повинні застосовуватися кільця, вкриті хромом, тому що це може стати причиною серйозного пошкодження гільзи.
Для підвищення зносостійкості, особливо для форсованих двигунів, іноді робочу поверхню гільз насичують карбідом кремнію. Часто застосовують також загартовані гільзи.
Для зміцнення гільз застосовують різні методи термообробки: цементацію, азотування, гартування СВЧ, пористе хромування. Материал гільз циліндрів: СЧ15; СЧ24 (перлітної структури), стальні з присадкою алюмінію 35ХЮА; 35ХМНЮА; 38ХМЮА з наступною термообробкою для зміцнення поверхонь тертя.
Для ущільнення газового стику між блоком циліндрів і головкою застосовують прокладки, найчастіше вони металоазбестові, тобто складаються з двох листів азбестокартону, накладених на сталеву сітку або сталевий перфорований лист.
При застосуванні змінних гільз спрощується виготовлення блок-картера, з'являється можливість застосування для гільз більш зносостійких матеріалів, знижуються трудомісткість і витрати при ремонті двигуна, так як в цьому випадку при виході з ладу одного циліндра немає необхідності піддавати ремонту весь блок.
В результаті безпосереднього контакту зовнішньої поверхні гільзи з охолоджувальною рідиною поліпшується тепловідвід, стабілізується температурний режим поршня і циліндра, знижується теплова напруженість і підвищується довговічність сполучення.
Гільзи вільно вставляють у гнізда блока і ущільнюють знизу мідними або гумовими прокладками (кільцями), а зверху — прокладкою головки циліндрів.
Під час встановлення гільз у блоки циліндрів двигунів ЗМЗ-53 і ГАЗ-24. добирають комплект мідних ущільнювальних кілець так, щоб гільза виступала над площиною рознімання блока на 0,02—0,1 мм;. цим досягається надійне ущільнення гільз при встановленні головок циліндрів.
У V-подібних двигунах, внаслідок кріплення на одній шатунної шийці двох шатунів, циліндри правого і лівого рядів (по ходу автомобіля) зміщені. До прикладу, у двигунів ЗМЗ-53-11 лівий ряд зміщений вперед на 24 мм, у двигуна ЗІЛ-508.10 - на 29 мм, у двигунів КамАЗ-740.10 - на 29,5 мм.