Цилиндр двигателя внутреннего сгорания ремонт

Ремонт блока цилиндров двигателя: пошаговая инструкция с описанием, устройство, принцип работы, советы мастеров

Блок – это основная часть практически любого двигателя внутреннего сгорания. Именно к блоку цилиндров (далее по тексту БЦ) крепятся все прочие детали, начиная от коленвала и заканчивая головкой. Изготавливают БЦ сейчас преимущественно из алюминия, а ранее, в более старых моделях авто, они были чугунными. Поломки блоков цилиндров – отнюдь не редкость. Поэтому начинающим автовладельцам будет интересно узнать о том, как ремонтировать данный узел. Давайте узнаем о типичных поломках, а также о способах и технологиях ремонта блока цилиндров двигателя. Эта информация будет интересна для каждого, кто владеет автомобилем.

Краткое устройство

Непосредственно внутри блока имеются сквозные отверстия со шлифованными стенками – внутри этих отверстий двигаются поршни. В нижней части БЦ сделана постель, на которой через подшипники закреплены концы коленвала. Там же сделана специальная поверхность для закрепления поддона.

На верхней части блока имеется тоже идеально ровная шлифованная поверхность. К ней при помощи болтов прикрепляется головка. То, что многие сегодня называют цилиндрами, образуется из блока и головки. Сбоку на БЦ имеются кронштейны для крепежа двигателя к кузову автомобиля.

Внутри цилиндра могут быть установлены гильзы. Они широко применяются в алюминиевых блоках. Каждая деталь, которая крепится к мотору, оснащена уплотнительными прокладками, которые не допускают возможные утечки двигателя. Благодаря данным элементам антифриз не смешивается с маслом и наоборот. Прокладки всегда должны быть целыми, иначе это плохо влияет на работу ДВС.

Типичные неисправности

Прежде чем заниматься темой ремонта блока цилиндров двигателя, необходимо ознакомиться с наиболее частыми неполадками данного узла. Какие-то неполадки можно устранить своими силами в гаражных условиях, для устранения других понадобится специальное оборудование.

В процессе работы двигателя в блоке цилиндров ДВС могут образоваться следующие виды дефектов. Это естественный износ стенок цилиндра, задиры и риски на стенках. Также нередко образуются трещины как цилиндров, так и водяной рубашки или ГБЦ. Подвергаются износу и клапанные седла. Также на них могут образоваться трещины или раковины. Ломаются шпильки, а также болты, крепящие головку блока цилиндров к самому блоку.

Есть и менее серьезные проблемы – это накипь в рубашке системы охлаждения, а также нагар в ГБЦ. Из-за коррозионных процессов, работы блока в условиях повышенных температур, трения поршней и коленвала о стенки цилиндра они со временем приобретают эллипсность в плоскости, где качается шатун. Также образуется конусность по длине цилиндров.

Причины износа

Когда топливо сгорает в камере сгорания, газы попадают в канавки поршневых колец и сильно отжимают их к зеркалу цилиндра. Сила давления по мере того, как поршень движется вниз, становится меньше. Поэтому цилиндры изнашиваются в верхней части больше, чем в нижней. Что касается смазки, то в верхней части цилиндров она хуже из-за воздействия высоких температур. Сила, которая действует на поршень в двигателе при его рабочем ходе, делится на две важные составляющие.

Первая часть этой силы направлена вдоль шатунов. Вторая часть направлена перпендикулярно оси цилиндров. Она прижимает поршни к левой стороне стенки. Когда сжатие передается от коленвала к шатуну, то сила также разлагается на две части – одна работает вдоль шатунов и сжимает топливную смесь, а вторая жмет поршень к правой стенке цилиндров. Боковые силы работают также на тактах впуска и выпуска, однако в значительно меньшей мере.

В результате действия боковых сил цилиндры имеют износ в плоскости работы шатуна и получается овальность. Значительнее износ левой стенки, так как боковая сила при рабочих ходах поршней самая высокая.

Кроме образования овальности, воздействие боковых сил также вызывает конусность. По мере того как поршень движется вниз, воздействие боковых сил уменьшается.

Задиры на стенках цилиндра образуются из-за перегревов, масляного голодания, загрязненности масла, недостаточных зазоров между стенками цилиндра и поршнем, плохо закрепленных поршневых пальцев, по причинам поломки поршневых колец. То, насколько сильно изношен цилиндр, можно определить при помощи индикатора или нутромера.

Как правильно измерить износ?

Овальность или эллипсность нужно измерять в поясе, который расположен на 40-50 мм ниже от верхней части камеры сгорания. Измерять нужно в плоскостях, которые взаимно перпендикулярны. Износ будет минимальным по оси коленвала, а максимальным – в той плоскости, которая перпендикулярна оси коленвала. Если есть разница размеров, то это и будет величиной овальности.

Чтобы определить конусность, индикатор следует индикатор установить вдоль камеры сгорания. Плоскость выбирают перпендикулярной оси коленвала. Если в показаниях индикатора имеется разность размеров, то это и есть размер конусности. При этом нужно измерять нижнюю и верхнюю часть цилиндра. Индикатор опускают строго вертикально, чтобы он не отклонятся ни в одну из сторон.

Если размер эллипсности выше, чем допустимые 0,04 мм, а конусность более 0,06 мм, на стенках имеются задиры и риски, тогда необходим ремонт блока цилиндров двигателя.

Под ремонтом нужно понимать увеличение диаметра до ближайшего ремонтного размера, установку новых поршней и других сопутствующих элементов. В зависимости от того, насколько изношены цилиндры, их шлифуют, растачивают и затем доводят, устанавливают гильзы.

Шлифование БЦ

Эту операцию выполняют преимущественно на внутришлифовальных станках. Камень на этом оборудовании имеет значительно меньший диаметр, чем размер цилиндра. Камень может двигаться вокруг оси, по окружности цилиндра, а также вдоль оси камеры сгорания.

Процесс ремонта блока цилиндров двигателя, таким образом выполняемый, очень длительный и сложный, особенно если нужно снимать большой слой металла. Поверхность камеры сгорания становится волнистой и может забиваться пылью. Последняя проникает в поры в чугуне – после ремонта в дальнейшем это может вызывать интенсивный износ колец и поршней. Шлифовка цилиндров сейчас применяется крайне редко.

Растачивание

Ремонт чугунных блоков цилиндров двигателя может выполняться и таким образом. Используют расточные стационарные и мобильные станки. Мобильные вертикально-расточные агрегаты крепят в процессе непосредственно к блоку. При этом для обработки первого и третьего цилиндров станок закрепляют сверху болтами, которые пропускаются через второй цилиндр. Перед тем как окончательно закрепить станок, шпиндель его тщательно центрируется с помощью кулачков. Резец настраивают на необходимый размер при помощи микрометра или нутромера.

Минусом растачивания считается необходимость последующей доводки – на поверхности без доводки остаются следы работы режущего инструмента. Доводку при ремонте блока цилиндров дизельного двигателя, бензиновых агрегатов выполняют в специальных или сверлильных станках. В более простых случаях можно обойтись электродрелью и доводочной головкой с абразивными камнями. В процессе любой доводки обрабатываемый цилиндр обильно поливают керосином.

В конце обработки конусность, а также эллипсность не должны быть более 0,02 мм. Алмазное растачивание выполняют твердосплавными резцами на малых подачах и больших скоростях. Лучше работать на специальных расточных станках.

Гильзование

Такая технология ремонта блока цилиндров двигателя выбирается, когда износ цилиндра больше, чем последний ремонтный размер. Также гильзование выбирают, если на поверхности имеются очень глубокие задиры и риски.

Цилиндр необходимо расточить до такого диаметра, который позволит установить гильзу с толщиной стенок до 2-3 мм после растачивания. В верхней части камеры сгорания нужно сделать специальную выточку под буртик для гильзы.

Гильзу изготавливают из материалов, которые близки по свойствам к материалу цилиндров. Наружный диаметр должен иметь припуск под запрессовку. Гильзу, а также стенки цилиндра смазывают маслом и гидравлическим прессом запрессовывают. Если пресса нет, гильзы можно установить при помощи ручного приспособления.

Ремонт седел клапанов

Наряду с БЦ может понадобиться и ремонт головки блока цилиндров двигателя. Если износ седел клапанов небольшой, то это можно устранить простой притиркой клапана к седлу. Если износ значительный, тогда седло фрезеруется конусной фрезой. Первым делом обрабатывают фрезой черновой с углом 45 градусов. Далее выбирают фрезу с углом 75 градусов. После берут деталь углом в 15 градусов. Затем можно обрабатывать седло чистовой фрезой.

Фрезеровка будет эффективная только тогда, если направляющие клапанов имеют минимальный износ или вообще новые.

В процессе ремонта блока цилиндров 406 двигателя после фрезеровки седло шлифуется конусными камнями дрелью и притирается клапан. Если износ седел большой, то гнездо нужно расточить на станке торцевыми фрезами и запрессовать туда чугунное кольцо, которое затем нужно обработать в вышеописанной последовательности.

Если есть возможность замены сменного седла, то для облегчения ремонта головки блока цилиндров 406 двигателя просто меняют старое седло на новое.

Ремонт втулок клапанов

Если изношены направляющие втулки клапанов, тогда их можно восстановить развертыванием длинной разверткой под ремонтный размер. Если износ втулки значительный, то их следует удалять под прессом и менять на новые. При запрессовывании новых втулок натяг должен быть 0,03 м. Затем диаметр втулки развертывают под номинальный размер.

Ремонт направляющих толкателей

Эти элементы, изготовленные в блоке в отдельных частях в процессе ремонта головки блока цилиндров 402 двигателя, обрабатываются развертыванием под ремонтные размеры стержня толкателя или посредством замены стержней толкателей.

Заключение

Как видно, выполнить капитальный ремонт двигателя без специальных станков и специального инструмента нельзя. Но если повреждения незначительные, особо отчаянные мастера растачивают цилиндры обыкновенной электрической дрелью с наждачной бумагой. На самом деле страшного в капитальных ремонтах ничего нет – в большинстве случае цены на расточку и другие операции невысоки. Ремонт головки блока цилиндров дизельного двигателя можно выполнить в гараже своими руками по аналогии с бензиновыми ГБЦ.

Источник

Цилиндр двигателя внутреннего сгорания ремонт

ЛЕКЦИЯ №2

Тема: «Технология ремонта двигателей внутреннего сгорания»

1. Причины изнашивания деталей двигателя.

2. Восстановление блока цилиндров двигателя.

3. Износ деталей цилиндро-поршневой группы.

4. Восстановление цилиндров и гильз.

1. Причины изнашивания деталей двигателя.

Среди агрегатов тракторов и автомобилей наиболее быстро изнашиваемый и наименее надежный и долговечный агрегат — двигатель.

В процессе эксплуатации тракторов и автомобилей за двигателями ведется постоянный контроль, тщательное обслуживание, словом, уделяется им максимум внимания, и все же первыми из всех агрегатов они выходят из строя. Это объясняется тем, что детали двигателя подвержены активному химическому и механическому воздействию и нагружены значительными усилиями.

В большинстве случаев сроком службы двигателей определяется межремонтный срок работы тракторов и автомобилей. В свою очередь, срок службы двигателей обусловливается долговечностью его ответственных В большинстве случаев сроком службы двигателей определяется межремонтный срок работы тракторов и автомобилей. В свою очередь, срок службы двигателей обусловливается долговечностью его ответственных деталей.

В двигателях наиболее быстро изнашиваются поршневые кольца, поршни, цилиндры, клапаны, коленчатый вал, шатунные и коренные подшипники коленчатого вала.

Обычно срок службы автотракторных двигателей определяется износом поршневых колец, канавок поршней, цилиндров, подшипников и шеек коленчатого вала, а также неплотностью прилегания клапанов к гнездам. Появление этих неисправностей приводит к необходимости разборки двигателя с последующим сложным ремонтом.

Неисправности и дефекты остальных узлов и деталей, несомненно, влияют также на техническое состояние двигателя в целом, но их ремонт не вызывает необходимости полной разборки двигателя, и эти дефекты могут быть устранены путем замены неисправных узлов и деталей новыми или отремонтированными.

На износ поршневых колец, канавок поршня, цилиндров, шеек коленчатого вала, клапанов и других деталей оказывают влияние многие факторы. Некоторые из них, например температура, при благоприятных обстоятельствах оказывают умеренное влияние и, наоборот, при неблагоприятных обстоятельствах ускоряют изнашивание деталей в несколько раз.

Срок службы детали в первую очередь зависит от качества материала, из которого она изготовлена, ее термической и механической обработки точности сборки машины и от других конструктивных и производственных факторов.

Практика показывает, что при одних и тех же конструктивных данных и одинаковых производственных условиях изготовления решающее влияние на срок службы деталей оказывают условия эксплуатации, в частности режимы работы машин. Так, при работе двигателей важнейшие факторы, влияющие на изнашивание деталей, — это абразивная среда, число пусков и остановок, температурный и нагрузочный режимы, вибрация и деформация деталей.

Дорожные и климатические условия и резкое различие режимов полевых и транспортных работ обусловливают частое изменение скоростей и длительное применение пониженных передач с высокой степенью использования большого крутящего момента, что приводит к резкому изменению температурного и нагрузочного режимов работы двигателя.

В результате проведенных испытаний тракторов установлено, что темп изнашивания многих деталей не находится в прямей зависимости от наработки машин, а обусловливается в большей степени конкретными условиями работы. В частности, разброс интенсивности изнашивания одноименных деталей в масштабе страны характеризуется коэффициентом вариации 0,625.

Скорость изнашивания деталей непрерывно меняется в зависимости от того, с какой активностью действуют в данный отрезок времени на изнашивание такие факторы, как пылезасоренность воздуха, число запусков и их длительность, температура окружающего воз­духа, неравномерность нагрузочного и температурного режимов и т. п.

2. Восстановление блока цилиндров двигателя.

Износ блока цилиндров . Блоки цилиндров могут иметь следующие дефекты: износ отверстий под втулки толкателей, втулки распределительного вала, палец промежуточной шестерни и установочные штифты; износ резьбовых отверстий, коробление, износ или нарушение соосности гнезд под вкладыши коренных подшипников; облом кромки гнезда под уплотнительное кольцо гильзы; трещины в стенках водяной рубашки, ребрах жесткости и картере.

Восстановление блока . Все перечисленные износы и дефекты могут быть устранены.

Изношенные отверстия под втулки толкателя, втулки распределительного вала и палец промежуточной шестерни растачивают, запрессовывают в них втулки и развертывают эти втулки до нормальных размеров. После расточки в эти отверстия могут быть поставлены детали ремонтного размера, увеличенные по наружному диаметру.

Втулки можно запрессовывать с применением клеев на основе эпоксидных смол. В этом случае при посадке втулки может быть допущен несколько меньший натяг.

Гнезда под втулки и втулки после запрессовки в блок растачивают при помощи приспособления, обеспечивающего сохранение расстояний между осями отверстий под вкладыши коренных подшипников, втулок распределительного вала и пальца промежуточной шестерни.

Отверстия под установочные штифты восстанавливают в таком порядке. Блок поворачивают задним торцом вверх, на нем крепят специальный кондуктор, фиксируемый по отверстию под втулку распределительного вала и гнезду коренного подшипника коленчатого вала. После закрепления кондуктора изношенные отверстия рассверливают и развертывают. В увеличенные отверстия запрессовывают ступенчатые закаленные штифты, изготовленные из стали 45.

Покоробленные плоскости блока цилиндров . При короблении плоскости более 0,1 мм шлифуют на плоскошлифовальном или радиально-сверлильном станке, применяя специальное приспособление.

При нарушении соосности постелей в блоке под вкладыши коренных подшипников вследствие износа и деформации крышек и поверхностей постелей опорные поверхности крышек шлифуют на плоскошлифовальном станке, уменьшая высоту на 0,3 мм. После этого крышки устанавливают на место, затягивают гайками и растачивают на специальном или продольно-расточном станке до нормального размера отверстия. Чтобы получить чистую поверхность, соответствующую 8-му классу, подача резца должна быть минимальной. После расточки поверхности гнезд должны быть гладкими, строго цилиндрическими и соосными. Относительное смещение двух смежных гнезд должно быть не более 0,03 мм, а относительное смещение всех гнезд — не более 0,05 мм. Соосность проверяют специальной скалкой с индикаторами.

Поврежденные места под резиновое уплотнительное кольцо в блок е восстанавливают следующим образом. Неровности изломанного места зачищают и снимают фаску. Изготовляют из стали марки Ст. 3 кольцо и вырезают из него кусок по размерам подготовленной части гнеза. Вкладывают в канавку под резиновое кольцо специальный медный сегмент и прижимают к канавке винтом. Приваривают кусок кольца к подготовленному месту по всей длине, после чего вынимают медную вставку из канавки и зачищают шов. Если длина отломанной части больше 1/3 окружности посадочного места, новую часть приваривают способом «вразброс». Допускается приварка биметаллическими электродами.

Трещины в блоках цилиндров обычно заваривают электродами ЦЧ-4 или проволокой Св-08.

На наружной поверхности водяной рубашки трещины можно заделывать заплатами, приклеивая их клеем БФ-2 или клеями на основе эпоксидных смол.

Контроль . Блок цилиндров — основная базовая деталь, на которой в строго определенном положении (координации) монтируют все узлы и механизмы двигателя. Жесткость и прочность блока цилиндров обусловливает нормальное взаимодействие деталей и узлов двигателя. Поэтому после ремонта необходимо проверять коробление и износ опорных и установочных (базисных) поверхностей блока на поверочной плите при помощи индикаторных приспособлений и щупа.

Ось постелей под коренные подшипники должна быть параллельна верхней плоскости и перпендикулярна торцовым плоскостям блока.

Оси цилиндров должны быть перпендикулярными к оси коленчатого вала и быть с нею в одной плоскости.

После ремонта блоки цилиндров подвергают гидравлическому испытанию на герметичность под давлением воды до 0,4 МПа в течение 5 мин. При этом течь воды и «потение» стенок блока не допускаются.

3. Износ деталей цилиндро-поршневой группы

Износ деталей цилиндро-поршневой группы зависит от целого ряда факторов.

Цилиндры (гильзы) изнашиваются в основном в результате трения поршневых колец, действия абразивных частиц о поверхности цилиндров и коррозии.

В процессе сгорания топлива в цилиндре резко повышаются температура и давление газов. Газы проникают за поршневые кольца и прижимают их к зеркалу цилиндра, вследствие чего повышается удельное давление колец на поверхность цилиндра.

Возрастание удельного давления поршневых колец на стенку цилиндров приводит к резкому увеличению силы трения во время движения колец, выдавливанию масляного слоя из-под них, вследствие чего между кольцами и цилиндром возникает граничное трение.

Образование граничного трения между первым поршневым кольцом и цилиндром способствует также неплотное прилегание кольца к поверхности цилиндра по окружности. Даже при незначительном просвете между ними масляная пленка с поверхности цилиндра сдувается газами, проникающими через эти неплотности, в результате чего между поверхностями кольца и цилиндра возникает граничное трение. Кроме того, при высоких температурах вязкость масла резко снижается, что влечет за собой уменьшение прочности масляной пленки, и она местами разрывается.

Исследования влияния вязкости масла на износ цилиндров и механические потери в тракторных и автомобильных двигателях показали, что износ, вызванный электростатическими явлениями при трении, может составлять заметную часть общего износа. С понижением вязкости электростатическая прочность тонких масляных пленок уменьшается.

Рис.1 Последовательность заделки трещин на блоке с помощью клеев:

а — очистка поверхности блока в зоне трещин; б — установка упрочняющих пробок по трещине; в — разделка трещины; г — укладка асбестового шнура в разделку трещины; д – наложение тканевых заплат на трещину и их прикатывание; е – установка на заплаты пресс-пакета и сушка. Материал: 1- бумага, 2- резина, 3 – стальная накладка.

Помимо физико-механических факторов (температура и давление), на изнашивание цилиндров оказывает большое влияние химическое воздействие продуктов сгорания.

В процессе сгорания топлива получается целый ряд кислот и других химических соединений (кислород, углекислый газ, пары воды, муравьиная, уксусная, угольная, серная и азотная кислоты), которые вызывают усиленную коррозию металла цилиндра в обнаженных от масла местах.

На интенсивность изнашивания цилиндров под химическим воздействием агрессивных веществ большое влияние оказывает температурный режим двигателя.

Исследования показывают, что износ цилиндров повышается при температуре стенки цилиндра ниже 90° С (рис. 2). Увеличение из­носа поверхности цилиндров при температуре, меньше указанной, бъясняется тем, что при более низких температурах на стенках илиндров конденсируются водяные пары и с продуктами сгорания бразуют кислоты, под воздействием которых повышается корро-ийный износ рабочей поверхности цилиндров.

t,0С

Рис.2 Влияние температуры охлаждающей воды на изнашивание цилиндров двигателей (мм на 1000 км пробега).

О влиянии температуры на изнашивание свидетельствует разница износе отдельных цилиндров одного и того же двигателя. В одном и том же блоке цилиндры, ближе расположенные к вентилятору, изнашиваются больше.

Снижение скорости поршня до нуля в момент перехода через в. м.т. способствует разрушению масляной пленки и повышению темпа изнашивания, что служит одним из факторов, ухудшающих условия работы колец.

Следовательно, наибольшему износу детали подвержены в верхней части цилиндра, в зоне высоких давлений и температур, высокой концентрации химически активных соединений и ухудшенных условий смазки.

Таким образом, цилиндры автотракторных двигателей неравномерно изнашиваются по длине, но они неравномерно изнашиваются и по окружности.

Цилиндры автомобильных и гильзы тракторных двигателей в работе деформируются, вследствие чего нарушается их форма. Цилиндры деформируются в результате разностенности, неправильной затяжки болтов крепления головки блока, неравномерного нагрева цилиндра, недостаточной жесткости верхней стенки блока.

Износ цилиндра по окружности зависит также от перекоса поршня при движении в цилиндре, в плоскости качания шатуна, вследствие чего наблюдается скребущее действие кромок поршневых колец.

Износ цилиндров и шатунных шеек коленчатого вала в значительной мере зависит от изгибов шатуна и коленчатого вала, а также от перекосов в шатунно-поршневой группе. В этих случаях поршень работает в цилиндре с перекосом. Расположение большей оси овала цилиндров в плоскости продольной оси коленчатого вала свидетельствует об изгибе шатуна, нежесткости коленчатого вала или перекосе, полученном при сборке шатуна с поршнем.

Поршневые кольца изнашиваются по наружному диаметру в результате трения о поверхность цилиндра и по высоте вследствие трения о торцы канавок поршней. Одновременно изнашиваются торцовые поверхности канавок поршня.

Наиболее быстро изнашиваются первое поршневое кольцо и первая канавка поршня, так как это сочленение работает в наиболее тяжелых температурных, абразивных и нагрузочных условиях при недостатке смазки. Кольца обычно изнашиваются в несколько раз быстрее канавок, и зазор между ними увеличивается главным образом вследствие износа кольца.

Поршневые кольца во время работы теряют свою упругость в результате износа их по толщине и высоте, а также от воздействия высоких температур, вследствие чего происходит релаксация внутренних напряжений.

По мере износа цилиндра и наружной поверхности поршневых колец резко увеличивается зазор в стыке.

У канавок поршня больше изнашивается нижний торец, так как эта поверхность подвергается большему давлению колец. Кроме того, поршневые кольца почти всегда (исключая такт всасывания) прилегают к этой поверхности.

После смены изношенного поршневого кольца новое кольцо и канавка поршня изнашиваются значительно быстрее новых пар. Это объясняется тем, что форма канавок не соответствует форме кольца, последнее прилегает к торцу канавки не по всей поверхности, в результате чего резко увеличивается удельное давление кольца на поверхность канавки. Кроме того, кольцо недостаточно плотно прилегает к изношенной и искаженной поверхности цилиндра. При этом удельное давление на кольцо и цилиндр распределяется неравномерно. Все это приводит к быстрому износу новых колец, работающих в изношенных цилиндрах.

Износ деталей цилиндро-поршневой группы зависит также от работы и состояния системы очистки воздуха. При недостаточной очистке воздуха в цилиндр попадают абразивные частицы, которые значительно усиливают износ деталей цилиндро-поршневой группы.

Масла, имеющие абразивные примеси, низкую вязкость и химически активные вещества, также усиливают износ деталей цилиндро-поршневой группы.

В результате износа цилиндров, поршневых колец и канавок поршня снижается компрессия при запуске и на малой частоте вращения двигателя, так как при недостаточной плотности прилегания компрессионных колец к цилиндрам и канавкам поршня значительная часть заряда прорывается через неплотности при медленном вращении коленчатого вала.

При падении компрессии особенно сильно затрудняется пуск дизеля в холодное время, ввиду того что в конце сжатия не достигается температура воздуха, достаточная для самовоспламенения топлива.

Износ цилиндров, канавок поршня, колец по высоте и диаметру приводит к увеличению зазоров, через которые перекачивается масло в камеру сгорания.

Расход картерной смазки в процентах к израсходованному топливу зависит также от размера зазора между гильзой цилиндра и поршнем и овальности гильзы двигателя.

Перерасход масла приводит к образованию нагара на поршнях и камерах сгорания, ухудшению теплоотдачи, образованию абразивной грязи и усилению износа деталей цилиндро-поршневой группы двигателя.

При износе деталей цилиндро-поршневой группы резко увеличивается количество газов, проникающих из камеры сгорания в картер.

Прорыв газов в картер приводит к повышению давления в нем, в результате чего масло частично выжимается через неплотности соединений наружу. Это приводит к частичному снижению мощности двигателя и вызывает разжижение, загрязнение и ухудшение химико-физических свойств масла.

Внешний признак прорыва газов в картер и повышение давления в нем — появление светлого газа из сапуна.

Отверстия в бобышках поршня, поршневые пальцы и втулки верхней головки шатунов изнашиваются в результате работы сил трения при изменении направления движения поршня.

Основным внешним признаком износа этих деталей служит появление стуков, носящих резкий, металлический характер и хорошо прослушиваемых в верхней части цилиндра при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Бобышки поршня, поршневой палец и втулка верхней головки шатуна двигателя изнашиваются менее интенсивно, чем цилиндры, поршневые кольца и канавки поршня.

Если двигатель выходит из строя в результате только износа поршневых пальцев, бобышек поршня и втулок шатунов, это указывает на то, что во время ремонта не были обеспечены надлежащее качество обработки поверхностей и требуемые значения зазоров и натягов в соединениях этих деталей или был допущен перекос деталей при их сборке.

Восстановление цилиндров и гильз . Технология восстановления цилиндров и гильз в основном зависит от их конструкции. Цилиндры автотракторных двигателей конструктивно выполняются различно. У одних двигателей цилиндры отлиты и расточены непосредственно в блоке, в цилиндры запрессованы короткие гильзы из легированого чугуна. Все современные тракторные и комбайновые двигатели, как правило, выполнены со сменными гильзами.

Гильзы тракторных двигателей в целях увеличения сроков службы отливают из легированного чугуна СЧ 21-40 и подвергают поверхностной закалке до получения твердости не ниже HRC 40.

Для выявления износа гильзу цилиндра (или цилиндр) измеряют индикаторным нутромером в двух взаимно перпендикулярных плоскостях на расстоянии 15—30 мм от верхней кромки и посредине и определяют ремонтный размер, под который необходимо расточить цилиндр.

К полученному размеру цилиндра в максимально изношенном участке добавляют два припуска на невыход резца и на последующую обработку. Ближайший ремонтный размер цилиндра должен быть больше (или равен) расчетному, т. е.

где — ремонтный размер цилиндра, мм;

— наибольший диаметр изношенного цилиндра;

а — припуск на невыход резца (0,02—0,03 мм);

б —- припуск на последующую обработку (0,02—0,03 мм).

Припуск на невыход резца обеспечивает работу резца в металле. В случае выхода на поверхность металла возможно скольжение резца на поверхности с последующим резким его заглублением, приводящим к искажению формы обрабатываемой детали.

При таком способе определения ремонтного размера возможны случаи, когда некоторые участки цилиндра останутся необработанными. Объясняется это неравномерным износом цилиндра. При одностороннем износе цилиндра, если или отличается от него на 0,05—0,1 мм, следует проверить расчетный размер по формуле:

где — предыдущий ремонтный или номинальный размер (или диаметр цилиндра в неизношенном участке), мм.

Для тракторных гильз принят один ремонтный размер. Для цилиндров автомобильных двигателей принято большее число ремонтных размеров, например через 0,5 мм. Промышленностью выпускаются ремонтные поршни и кольца, соответствующие ремонтным размерам гильз и цилиндров.

При расточке под ремонтный размер восстанавливают геометрическую форму и чистоту поверхности гильзы. Расточку ведут на специальных расточных станках (типа 2В-697) или на токарных станках в соответствующих кондукторах. Гильзы закрепляют в кондукторах посадочными местами и верхним буртиком. Предварительно эти места должны быть тщательно очищены от остатков накипи и возможных заусенцев. Гильзы и блоки на станке центрируют при. помощи оправки, вставляемой в шпиндель станка. При этом шаровой конец оправки должен находиться от оси шпинделя на расстоянии, равном половине диаметра растачиваемого цилиндра, и входить в цилиндр на глубину 3—4 мм.

Центрирование гильзы достигается поворотом шпинделя.

Во время расточки цилиндров в блоке каждый цилиндр центрируют отдельно, после чего закрепляют кондуктор (или блок) на станке. Затем оправку заменяют резцовой головкой.

При расточке оставляют припуск (0,03—0,05 мм) на хонингование, при котором обрабатывают цилиндр до точного размера и придают ему гладкую чистую поверхность.

Для хонингования гильз используют хонинговальные или сверлильные станки с хонинговальными головками. При хонинговании зернистость бруска выбирают в зависимости от требуемой чистоты поверхности цилиндра, а твердость связки — в зависимости от характера операции и твердости обрабатываемого материала. Например, при обработке цилиндров двигателя ЗИЛ-120 (из серого чугуна СЧ 18-36 твердостью НВ 179-229) для предварительной доводки применяют бруски из зеленого карборунда зернистостью 120 и твердостью С2-СТ, а для окончательной — бруски из зеленого карборунда зернистостью 400 и твердостью СМ-СМ1, при этом получают шероховатость поверх­ности 9-го класса.

При хонинговании цилиндров также применяют бруски из искусственных алмазов.

Окружную скорость при хонинговании можно принимать для предварительной обработки в пределах 60—85 м/мин и для окончательной доводки в пределах 45—60 м/мин. Скорость возвратно-поступательного движения доводочной головки принимают равной окружной скорости.

Для получения во время хонингования чистой поверхности мельчайшие частицы от износа абразивного бруска и металлическую стружку удаляют сильной струей охлаждающей жидкости (керосина или смеси из керосина и 15—20% машинного масла). Все цилиндры (или гильзы) должны быть обработаны под один размер в пределах установленного допуска на диаметр нового цилиндра.

Электрохимическое хонингование . Исследования показали, что этот способ может быть применен для восстановления закаленных гильз цилиндров автотракторных двигателей до ремонтных размеров без расточки. При этом возможно удаление больших припусков с высокой производительностью и исправление погрешностей формы изно­шенного отверстия в пределах снимаемого припуска.

Производительность электрохимического хонингования по сравнению с механическим в 5—6 и более раз выше и характеризуется линейной зависимостью от плотности тока и времени обработки. Оптимальная скорость движения хонинговальных брусков составляет 100—120 м/мин.

Механизм выравнивания микро — и макронеровностей поверхности определяется механическим действием брусков и происходит за счет депассивации вершин выступов (депассивация – процесс обратный пассивированию металлов т. е перевод в пассивное состояние, при котором они становятся коррозионноустойчивыми). Шероховатость поверхности после выравнивания микро — и макронеровностей зависит от зернистости алмазных брусков и незначительно от удельного давления и скорости движения брусков. Алмазные бруски АСМ28 обеспечивают получение 9-го класса чистоты поверхности по ГОСТ 2781-59.

После окончания обработки для удаления с зеркала цилиндра абразивной пыли его промывают теплой мыльной водой или чистым керосином и сушат.

Овальность и конусность цилиндра должны быть в пределах, допускаемых техническими условиями для данного двигателя. Рабочая поверхность цилиндра должна быть чистой, без следов обработки резцом, царапин, задиров и забоин.

Все окончательно обработанные гильзы сортируют по внутреннему диаметру по размерным группам через 0,02 мм для комплектования с поршнями соответствующей размерной группы.

При необходимости гильзования цилиндр растачивают согласно размерам гильз.

Цилиндры под гильзы растачивают с несколько измененными режимами резания (увеличенной подачей и глубиной резания).

Наружную поверхность гильзы обрабатывают так, чтобы ее можно было запрессовать в блок с натягом в пределах 0,10—0,15 мм. Внутреннюю поверхность гильзы растачивают с припуском 2,5—3,0 мм на расточку и хонингование после запрессовки в блок цилиндров.

Перед запрессовкой гильз блок цилиндров целесообразно нагревать до температуры 100—120° С; при запрессовке без подогрева гильзу с наружной стороны смазывают тонким слоем масла.

Гильзы запрессовывают при помощи 20-тонного гидравлического пресса. После запрессовки торец гильзы должен располагаться заподлицо с плоскостью разъема блока или утопать не более чем на 0,2 мм.

Блок с запрессованными гильзами подвергают гидравлическому испытанию под давлением воды 0,4 МПа в течение 2—3 мин. Течь воды при этом не допускается. Допускается только отпотевание на участке не выше 50 мм от нижнего края гильзы. Гильзованные цилиндры растачивают и хонингуют до нормального размера так же, как и при обработке под ремонтный размер.

Восстановление поршневых пальцев . Поршневые пальцы могут быть. восстановлены хромированием, плазменным напылением или раздачей с последующей термообработкой, шлифованием и сортированием на размерные группы. Наиболее распространено хромирование. Оно выполняется в определенной технологической последовательности.

Вначале поршневые пальцы шлифуют на бесцентрово-шлифовальном станке для придания им правильной геометрической формы. Промытые и высушенные поршневые пальцы монтируют на подвеску.

Затем их обрабатывают в ванне для электролитического обезжиривания в электролите, содержащем едкий натр, кальцинированную соду, 2—5 г/л жидкого стекла. Промывают в горячей (70—80° С), затем в холодной воде. Проводят анодное декапирование в ванне для электролитического декапирования в электролите. Т = 0,5 -1 мин.

После этого проводят хромирование (в ванне МН-2-58Х-2-7) электролите, содержащем 150—200 г/л хромового ангидрида и 1,5—2 г/л серной кислоты. Режим: t = 57° С, DK = 35 ч-40 А/дм2.

Время Т хромирования определяется по формуле в зависимости т толщины наносимого покрытия и припусков на последующую обработку.

После хромирования поршневые пальцы промывают в дистиллированной, а затем в холодной проточной воде. Обезводороживание выполняют в сушильном шкафу при температуре 150—1800 С в течение 2—3 ч.

Заключительные операции — шлифование, полирование и сортировка пальцев на размерные группы по наружному диаметру.

Восстановление втулок верхних головок шатунов . Изношенные по внутреннему диаметру втулки обычно развертывают под поршневой палец увеличенного размера или заменяют новыми.

Изношенные втулки могут быть восстановлены осадкой в зависимости от конструкции в самом шатуне или после выпрессовки. втулки осаживают при помощи специального приспособления и 20-тонного пресса. При осадке втулки по длине уменьшается ее внутренний диаметр. Для получения точного размера и чистой гладкой поверхности втулки подвергают сначала черновому, а затем чистовому развертыванию или растачиванию. В зависимости от диаметра втулку растачивают при скорости резания 200—500 м/мин, подаче 0,03—0,10 мм/об и глубине резания 0,05—0,45 мм.

Источник