Оценка уже бывших в работе отверстий цилиндров

             

Блестящие рабочие поверхности цилиндров (цилиндры из серого чугуна)

Блестящие, гладкие как зеркало поверхности цилиндров, на которых нет больше никаких рисок от обработки хонингованием, являются либо результатом естественного износа после длительного срока эксплуатации, либо после недолгого использования из-за загрязнений и полусухого трения.

Тот факт, что все риски от обработки хонингованием исчезли благодаря износу, является надёжным признаком того, что диаметр цилиндра изношен. Повторное измерение соответствующими измерительными приборами становится излишним. Такие отверстия цилиндров нужно в любом случае обновить (гильзы цилиндра) или вновь рассверлить и обработатьхонингованием (блоки цилиндров двигателя).

Блестящие места на рабочей поверхности цилиндра, ограниченные локально, по прошествии сравнительно короткого срока эксплуатации (структура хонингования в этом месте также полностью удалена) являются доказательством того, что в области блестящего места присутствовало смешанное трение и, вследствие этого, произошёл повышенный износ стенки цилиндра. Для таких локально ограниченных блестящих мест есть две главные причины.

Локально ограниченные блестящие места по причине перекоса цилиндра

Из-за перекоса диаметр цилиндра в неопределённых местах теряет круглость (Abb.l). Блестящее место появляется, при этом, на месте возникновения перекоса. Поршневые кольца двигаются в этих сужениях и преимущественно там снимают слой материала. В месте повышения сужения при скольжении поршневого кольца, а также при связанном с этим скольжением точечном контакте со стенкой цилиндра отсутствует достаточное количество смазки и появляется смешанное трение.

Причины:

• Термический перекос из-за перегрева в некоторых местах. Оно происходит по причине плохой передачи тепла (загрязнения) в охлаждающую среду.

• Несоблюдение предписанных моментов затяжки, использование ошибочныхуплотнительных колец круглого сечения или прочие перекосы от напряжения,

Меры по устранению неисправности:

• Основательная чистка и, при необходимости, чистовая обработка глухого отверстия цилиндра у мокрых и сухих внутренних диаметров цилиндра.

• Точное соблюдение инструкции по затяжке при монтаже головки блока цилиндров.

• Регулярная чистка рёбер охлаждения у цилиндров с рёбрами, имеющих воздушное охлаждение.

• Обеспечение предписанного функционирования системы охлаждения (скорость циркуляции, чистота).

• Использование предписанныхуплотнительных колец (размеры, состав материала).

Блестящие и отполированные места в верхней части цилиндра («Bore Polishing»)

В верхней части рабочей поверхности цилиндра, в месте движения жарового пояса (рис. 1), находятся полированные места. Причиной для этого являются твёрдые отложения на жаровом поясе, которые образуются из-за нерегулярного сгорания, плохого качества масла или низких температур сгорания, обусловленных частыми фазами холостого хода или режимом частичной нагрузки. Слой масляного нагара (рис. 2) приводит при этом к абразивному износу на стенке цилиндра, к повреждению масл? ной плёнки, к пулусухому трению, повы шенному износу поршневых колец и, в свою очередь, к чрезмерному pacxoflv масла.

Меры поустранению неисправности:

• Предписанный режим двигателя.

• Использование моторного масла предписанного качества.

• Использование фирменного топлива

• Предписанное техническое обслуживание, проверка и регулирование системы впрыска.

Износ пазухи

Износ пазухи (рис. 1) появляется после длительной эксплуатации в точках возврата поршневых колец, в верхней и нижней мёртвых точках. В этом районе скорость поршня меньше, а в точке возврата поршень даже на короткое время останавливается. Вследствие этого смазка становится хуже, так как поршневое кольцо из-за отсутствия относительной скорости какой-то момент больше не плывёт по масляной плёнке в направлении стенки цилиндра и, в связи с этим, появляется металлический контакт кольца со стенкой цилиндра. Это можно пояснить на примере водных лыж. Как только скорость лодки больше недостаточна, воднолыжник погружается в воду.

Благодаря конструкции, износ пазухи в районезоны возврата поршневого кольца, у верхней мёртвой точки поршня, самый большой, так как здесь поверхность цилиндра подвержена горячему сгоранию и, вследствие этого, ухудшена смазка,

Размер износа пазухи решает вопрос о повторном использовании гильзы цилиндра и, соответственно, блока цилиндров двигателя. Если износ пазухи превосходит указанные в таблице значения, то гильза цилиндра должна быть заменена, а блок цилиндров двигателя, соответственно, должен быть обработан хонингованием. Если на другом месте внутреннего отверстия цилиндра тоже появился сильный износ, то, само собой разумеется, также и в этом случае действуют ниже названные пределы износа.

 

Рис. 2

Рис. 3

На рисунках 2 и 3 показано, что может случиться, если новый поршень вмонтировать в изношенное внутреннее отверстие цилиндра. Вследствие того, что кольцевые канавки нового поршня ещё не имеют никакого износа, а у поршневых колец ещё острые края, при эксплуатации кромка поршневого кольца ударяется об изношенный край цилиндра. Результат: большие механические силы, сильный износ и вибрация поршневого кольца вместе с высоким расходом масла.

Геометрические характеристики цилиндра и круглость

Предпосылкой для наилучшего уплотнения поршневого кольца являются превосходные геометрические характеристики цилиндра. Отклонения от цилиндрической формы, некруглость, ошибочные раз

меры и перекосы в диаметрах цилиндра являются причиной проблем суплотнением у поршневых колец. Вследствие этого усиливается просачивание масла в цилиндр и газов из камеры сгорания в картер двигателя, появляются проблемы с температурой и мощностью. Всё это опять-таки является причиной раннего износа и, не в последнюю очередь, также и повреждения поршня.

Классификация отклонений цилиндров от круглости

Отклонения от круглости у отверстия делятся на следующие степени. Если говорят о совершенном диаметре цилиндра без каких-либо отклонений от круглости или формы в осевом направлении, то имеют в виду диаметр 1-го порядка (рис. 4). Овальные отверстия, которые часто объясняются допущенными ошибками при обработке или плохим отводом тепла, называют некруглостью 2-го порядка (рис. 5). Треугольные отклонения от круглости 3-го порядка (рис. 6) - в большинстве случаев результат одновременных перекосов 2-го и 4-го порядков. Некруглость 4-го порядка (рис. 7) или квадратные погрешности формы появляются, как правило, из-за перекосов, которые обусловлены затяжкой болтов крепления головки блока цилиндров.

Размер отклонения от круглости может вариировать между нулём и несколькими сотыми долями миллиметра. Поэтому у некоторых двигателей по причине незначительного зазора, возникающего при сборке поршня и, соотв., рабочего зазора поршня, перекосы, составляющие больше чем одну сотую долю мм (0,01 мм), могут быть уже слишком большими. Поршневые кольца могут уплотнять лишь незначительные отклонения от круглости 2-го порядка, т.е., немного овальные диаметры цилиндра и лёгкие трапециевидные формы в осевом направлении. Отклонения от круглости 3-го и 4-го порядков, которые часто возникают из-за перекосов винтов и/или ошибок, возникающих при обработке, очень скоро доводят поршневые кольца до пределов ихуплотняющих способностей. Особенно у конструкций поршня более новых моделей, у которых высота поршневого кольца равна приблизительно 1 мм или и того меньше, проблема герметизации при некруглых диаметрах цилиндра всё больше обостряется. Конструктивное уменьшение высоты поршневого кольца служит сокращению потерь на трение внутри двигателя и, вместе с этим, сокращению расхода топлива. Уменьшение поверхностей прилегания таких колец к стенке цилиндра требует от них меньшей упругости. Иначе специфическое давление на поверхность колец было бы слишком большим и тогда ухудшились бы трибологические свойства. При правильной геометрии отверстия это конструктивное уменьшение упругости поршневого кольца не имеет неблагоприятного воздействия. Кольца очень хорошо уплотняют, вызывают только незначительные потери на трение и имеют продолжительный срок службы. Тем не менее, при некруглых и перекошенных цилиндрах более низкая упругость поршневых колец приводит к тому, что кольца совсем или только очень медленно пригоняются к стенке цилиндра и, таким образом, не могут, как это предписано, уплотнять.

Причины отклонений от круглости и перекосов во внутренних диаметрах цилиндра

Отклонения от круглости и перекосы во внутренних диаметрах цилиндра могут иметь следующие причины: • Температурные деформации, которые происходят в режиме эксплуатации по причине плохого теплоотвода, происходящего из-за ошибки в

системе циркуляции охлаждающего вещества, или у двигателей с воздушным охлаждением из-за загрязнённых, замасленных рёбер охлаждения и/или по причине возникновения проблем с вентиляцией. Локальные перегревы рабочей поверхности цилиндра приводят к чрезмерному тепловому расширению в этой области и, вместе с тем, к отклонениям от идеальной цилиндрической формы.

• Температурные деформации конструктивного вида, которые происходят из-за различных тепловых расши-

рений при работе двигателя.

• Температурные деформации, которые происходят из-за плохого смазывания и недостаточного охлаждения во время обработки цилиндра.

• Отклонения от круглости из-за слишком высокого давления, возникающего при обработке, или из-за применения неправильных инструментов при хонинговании.

• Перекосы диаметров цилиндра от напряжения из-за погрешностей формы и затяжка болтов, не отвечающая правилам.

1. Мощность болтов крепления головки блока цилиндров

2. Сила прижатия головки цилиндра и её прокладки

3. Деформация цилиндра (сильно преувеличено)

Дополнительная обработка уже бывших в работе внутренних отверстий цилиндров

Часто на практике при замене поршня или при смене поршневых колец работают с так называемыми хонинговальными щётками или с рессорными хонинговальными брусками (рис. 2 и 3). Тем не менее, с хонингованием эта акция имеет мало общего.

П

ри этом более или менее изношенная рабочая поверхность цилиндра подвергается лишь чистке и делается немного шероховатой. Этим нельзя добиться улучшения геометрических характеристик цилиндра. Вследствие того, что шлифовальные инструменты нагружены усилием пружины, они точно следуют за каждым отклонением от круглости и каждым перекосом, но, всё-таки, без улучшения при этом геометрии цилиндра. Благодаря меньшему давлению прижима можно едва ли достичь достаточной высоты неровностей поверхности, которая могла бы способствовать улучшению смазки. Вследствие этого появляется большее сопротивление трения для новых поршневых колец, которые немного быстрее прирабатываются к стенке цилиндра. Таким образом,данный износ поверхности цилиндра невозможно предотвратить или уменьшить. Если поршневые кольца изношены, то, исходя из опыта, также и стенка цилиндра изношена в равной мере. Замечательный вид внутреннего отверстия цилиндра не должен вводить в заблуждение, так как здесь речь идёт больше о «косметической операции», чем о имеющих смысл методах ремонта.