Focus
                  до 2004 г.в.   |   с 2004 г.в.
используйте оба раздела для получения наиболее полной информации
 
Устройство  |   Обслуживание  |  Двигатель  |   Кузов  |  Трансмиссия  |   Ходовая  |   Рулевое  |   Тормоза  |   Электрика  |   Электросхемы

Проблемы и решения при обработке цилиндров


Погрешности в геометрии отверстий

Предпосылкой наилучшего возможного уплотнения поршневых колец является безукоризненная геометрия отверстия. Некруглости и перекосы отверстий цилиндров приводят к увеличенному проникновению масла в цилиндр, повышенному прорыву газов, проблемам с температурой и мощностью, преждевременному износу и, не в последнюю очередь, к повреждениям поршня.

Причины геометрических погрешностей

Некруглости и перекосы отверстий цилиндров могут быть от следующих причин:

• Температурные перекосы конструктивного характера, получающиеся от различного теплового расширения при работе двигателя.

• Температурные перекосы, получающиеся при работе от плохого теплоотвода из-за ошибок в циркуляции охлаждающего средства или у двигателей с воздушным охлаждением из-за загрязнённых, замасленных рёбер охлаждения и/или от вентиляционных проблем. Появляющийся в цилиндре местный перегрев рабочих поверхностей цилиндров приводит к увеличенному тепловому растяжению в данной зоне и, тем самым, к искажениям формы

• Температурные перекосы, получающиеся от плохих смазки и охлаждения во время обработки цилиндра.

• Некруглости от слишком высоких давлений обработки или от применения неправильных инструментов при хонинговании.

• Перекосы напряжения цилиндров из-за погрешностей формы и затяжки болтов, не соответствующей предписаниям.

Некруглости в геометрии отверстий делятся на порядковые уровни. У совершенного отверстия цилиндра, не имеющего некруглости или погрешностей формы в осевом направлении, говорят об отверстии первого порядка (изобр. 1). Овальные отверстия, из-за погрешностей обработки или плохого теплоотвода, называют некруглостями второго порядка (изобр. 2). Треугольные некруглости 3-го порядка (изобр. 3) складываются, чаще всего, из наложения перекосов 2-го и 4-го порядков. Причиной некруглостей 4-го порядка (изобр. 4), квадратных отклонений формы, являются, как правило, перекосы, вызванные затяжкой болтов головки блока цилиндров.

Размер некруглости может находиться между 0 и несколькими сотыми долями миллиметра. Из-за малых монтажных зазоров для поршней и малых зазоров при работе поршней у отдельных двигателей перекосы, больше одной сотой доли миллиметра (0, 01 мм), могут уже стать слишком большими. Поршневые кольца, в конце концов, в состоянии надёжно уплотнить малые некруглости второго порядка, слегка овальные отверстия цилиндров и слегка трапецеидальные формы в осевом направлении. Из-за некруглостей 3-го и 4-го порядков, так как они возникают от перекоса болтов и/или погрешностей обработки, поршневые кольца быстро оказываются у пределов их уплотнительной функции.

Изображение 1

Изображение 2

Изображение 3

Изображение 4

Особенно у новых конструкций поршней, когда поршневые кольца имеют высоту 1 мм и меньше, проблема уплотнения при некруглых отверстиях цилиндров обостряется ещё больше. Конструктивное уменьшение высоты поршневых колец служит уменьшению внутренних потерь в дигателе на трение и, тем самым, уменьшению потребления горючего. Благодаря уменьшению прилегающих поверхностей таких колец на стенке цилиндра должно быть также уменьшено напряжение на поршневых кольцах. Удельное давление колец на поверхности стало бы иначе слишком велико, и свойства трения ухудшились бы. При правильной геометрии отверстия такое конструктивное уменьшение напряжения на поршневых кольцах не влечёт за собой никаких негативных последствий. Кольца уплотняют очень хорошо, вызывают только небольшие потери на трение и имеют большой срок службы. При некруглых и перекошенных цилиндрах уменьшенное напряжение на поршневых кольцах приводит, однако, к тому, что кольца либо очень медленно прирабатываются к стенке цилиндра, либо совсем не прирабатываются, и, тем самым, не могут выполнять предназначенной для них функции уплотнения.

У современных двигателей приработка деталей производится заранее, уже в процессе обработки. Это означает, что рабочие поверхности отверстий цилиндров и поршневых колец изготавливаются так, что только что изготовленные двигатели работают в оптимальных условиях эксплуатации с самого начала. Качество поверхности при изготовлении оптимизируется настолько, что уже при первом запуске двигателя не возникает больше никакого приработочного износа, и детали смогут работать дольше.

Это на сегодня особенно важно, поскольку из-за строгого законодательства по выхлопным газам транспортные средства и в новом состоянии должны соблюдать соответствующие значения по выхлопным газам. Большое время приработки, при котором оптимальные эксплуатационные параметры устанавливаются только после многих тысяч километров, больше не желательно, соотв., более не практикуется.

Механическое раскрытие кристаллов кремния в рамках окончательной обработки ALUSIL®- и LOKASIL -рабочих поверхностей цилиндров служит - наряду с удалением окружающего алюминия и установлением выгодных условий трения - также тому, чтобы создать для поршневых колец оптимальные условия скольжения. Относительно острые кромки кристаллов кремния, возникающие при хонинговании, при механическом раскрытии скругляются, что отвечает раннему износу приработки. При сглаживании стенки цилиндра и снятии вершин кристаллов кремния поршневыми кольцами кольца из-за раннего износа потеряли бы часть их предусмотренных свойств и долгого срока службы.

Наоборот, очень твёрдые, уже при обработке оптимизированные в их форме кристаллы кремния означают, что внутренняя поверхность цилиндра с самого запуска в течение очень длительного периода времени не изменится. Это значит, что некруглости и прочие отклонения формы внутренней поверхности цилиндра не выглаживаются (не могут выглаживаться) поршневыми кольцами. Это идёт вразрез с прежними подходами в двигателестроении, когда цилиндр, а также поршневые кольца, должны были взаимно приработаться путём износа Поэтому внутренние поверхности цилиндров хонинговались, соответственно, шероховато, и поршневые кольца подвергались высоким касательным напряжениям. Сегодня качество рабочих поверхностей цилиндров в производстве двигателей практически достигает оптимума, поршневые кольца работают, несмотря на меньшие касательные напряжения, намного лучше и дольше, чем это было четыре года назад.

Для того, чтобы при обработке рабочих поверхностей цилиндров достичь наилучших возможных результатов чрезвычайно важно знать процессы в двигателе, а также причины возникновения перекосов цилиндров и некруглостей. При проведении нужных мероприятий данные проблемы можно при обработке в значительной степени уменьшить и ограничить минимумом.

Геометрические погрешности из-за неправильной обработки цилиндра

Некруглости

могут возникнуть из-за деформаций или перекосов (перегрев), при сверлении или хонинговании (слишком высокое давление прижима хонинговальных брусков). Часто для достижения хорошей производительности снятия давление резания на хонинговальном инструменте увеличивают сверх нормального. Это частый случай, если хонинговальные бруски затупляются. В зависимости от конструкции и толщины стенки цилиндра материал уступает давлению нажатия хонинговальных брусков. Существо дела представлено на изображениях от 1 до 3. На изображении 2 можно увидеть, что стенка цилиндра в области водяных каналов поддаётся из-за высокого давления хонинговального инструмента. После обработки стенка цилиндра отскакивает вновь в исходное положение. При этом отверстие принимает овальную форму (изобр. 3).

Изображение 1

1. Перед обработкой: отверстие ещё в значительной степени круглое

Изображение 2

2. деформация из-за слишком высокого давления обработки

Изображение 3

3. После обработки: отверстие овальное

Важно!

Для достижения точной геометрии отверстия при обработке алюминия необходимы многолезвийные хонинговальные головки с минимум 5-ю расположенными по периметру хонинговальными брусками. Применение хонинговального инструмента с меньшим числом брусков или хонингование без жёсткого крепления хонинговальных брусков (напр., при подпружиненных хонинговальных инструментах для полупрофессионального применения) может вызвать некруглости.

Седлообразность

может возникнуть, если работа производится с большим перебегом хонинговального бруска или со слишком длинными хонинговальными брусками. Выход из затруднения: уменьшить перебег бруска, соотв., применять короткие хонинговальные бруски.

Волнистость

может возникнуть, если хонингуют очень короткими хонинговальными брусками, соотв., если должна быть устранена воронкообразная форма задержкой хонинговального инструмента в узком месте. Тем самым не только удаляется материал в узком месте, но также и в другом нежелательном месте отверстия. Если это вообще необходимо,подобные исправления должны производиться только задержкой в узком месте при одновременном исполнении нацеленных кратких подач. Необходимы опыт и хорошее станочное оснащение, чтобы подобные действия привели к успешному результату

Бочкообразность

наступает, если при хонинговании работают со слишком короткими хонинговальными брусками или со слишком малым перебегом хонинговального бруска. Выход из затруднения: увеличить перебег хонинговального бруска, соотв., применять более длинные хонинговальные бруски.

Конусообразность

является следствием неправильного положения подачи. Перебег бруска на стороне большего диаметра слишком велик. Выход из затруднения: скорректировать положение подачи, соотв., применять более короткие хонинговальные бруски, если перебег хонинговального бруска из-за недостатка места для выхода инструмента (напр в зоне постели главных коренных подшипников) недостаточен.

Некруглости цилиндров из-за перекоса болтов

Как описано в главе "2.3.3. Болтовое соединение головки блока цилиндров", от затяжки болтов головки блока цилиндров в верхней части цилиндров возникают перекосы. У двигателей с проблемами, особенно у склонных к проблемам расхода масла, может быть необходимым такие неровности учитывать при обработке с самого начала.

Изображение 1

Проверка

Возникают ли перекосы от затяжки болтов у отверстий цилиндров и насколько большие, можно проверить просто. После демонтажа поршней и кривошипно-шатунного механизма монтируют головку цилиндров блока и затягивают её предписанным моментом затяжки. Точный прибор для внутренних измерений вводится для промера отверстий цилиндров со стороны коленчатого вала в отверстия цилиндров.

Выход из затруднения

Некруглости в отверстии цилиндра в области сотых долей миллиметра, возникающие от затяжки болтов головки блока цилиндров (см. "2.3.3 Болтовое соединение головки блока цилиндров"), можно уменьшать с помощью "хонинговальных очков". Хонинговальные очки состоят из стальной плиты толщиной несколько сантиметров (минимум 4 см).

Он имеет до водяных каналов такие же отверстия, как блок цилиндров (изобр.1). Путём привёртывания хонинговальных очков (включая уплотнение головки) и определённой затяжки болтов головки блока цилиндров с моментом затяжки создаются те же условия по напряжениям, как если бы была смонтирована головка блока цилиндров. Перекосы в отверстиях цилиндров, которые при определённых условиях могут получиться при затяжке болтов головки блока цилиндров, создаются таким образом определённо и учитываются при обработке сверлением и хонингованием. Тем самым обеспечивается то, что отверстия цилиндров при последующей эксплуатации двигателя (при условии безукоризненной обработки) будут большей частью круглы и цилиндричны.

Рекомендация

Чтобы с самого начала исключить при обработке проблему перекоса и получить наилучший возможный результат, мы рекомендуем, в целом, применение хонинговальных очков. Некоторые предприятия по ремонту двигателей при ремонте двигателей, склонных к перекосам, заходят так далеко, что рубашку охлаждения блока цилиндров при обработке отверстий цилиндров дополнительно промывают горячей водой с той целью, чтобы как можно ближе подойти к тем условиям, которые будут действовать позже при эксплуатации.

Проблемы при обработке глухих отверстий

Многие блоки цилиндров располагают отверстиями цилиндров, которые имеют в нижней мёртвой точке более или менее четырёхугольный проём для прохода шатуна. Поэтому сточки зрения обработки можно говорить о глухих отверстиях. Необходимый прихонинговании для получения цилиндрических отверстий перебег хонинговального бруска размером в ровно 1/3 длины хонинговального бруска здесь не может быть выдержан. Из-за слишком малого перебега у нижней мёртвой точки снятие материала хонинговальными брусками слишком мало, что выражается, как уже описано в главе "3.7.2. Геометрические погрешности из-за неправильной обработки цилиндра", в конусо- или бочкообразном отверстии цилиндра.

Поскольку перебег бруска не может быть увеличен, а длина хонинговального камня не может бесконечно укорачиваться, предприятие по ремонту двигателей должно противодействовать данному обстоятельству через иные подходящие решения.

Некоторые решения напрашиваются:

1. Исполнение нацеленных кратких подач на нижнем конце цилиндра. Время обработки на нижнем конце цилиндра удлиняется из-за кратких подач (изобр. 2).

2. Задержка хонинговального инструмента на нижнем конце цилиндра при сохранении вращательной скорости (изобр. 3).

3. Увеличение времени задержки на нижнем конце цилиндра. Это означает, что скорость подачи в зоне нижней мёртвой точки уменьшается, что выражается в более долгом пребывании хонинговальных брусков в нижней части цилиндра и в большем снятии материала. Угол хонингования становится из-за уменьшения скорости подачи на нижнем конце цилиндра несколько более плоским (изобр. 4).

4. Увеличение ширины хонинговальных брусков у нижней мёртвой точки. Тем самым становится возможным, благодаря нацеленному износу хонинговальных брусков, также повлиять на производительность снятия. Ширина хонинговального бруска с этой целью как это показано на Изображении 5 удваивается в нижней зоне на длине примерно 20 мм. При хонинговании хонинговальный брусок становится из-за расширения его на нижнем конце меньше и, тем самым, не параллельно, а несколько конически изношенным. Тем самым повышается давление нажатия хонинговальных брусков в зоне расширения, что ведёт к увеличению производительности снятия в данной зоне.

Изображение 2

Изображение 3

Изображение 4

Изображение 5

Поперечные отверстия в стенке цилиндра

Как описано в главах 2.3.4. и 2.3.5, отверстия цилиндров у некоторых конструкций двигателей прорезаются монтажными отверстиями для поршневого пальца и вентиляционными отверстиями картера. Хонинговальные бруски при скольжении по этим, частично, острым кромкам больше, чем при обработке гладкой внутренней поверхности цилиндра. Как уже описано в предыдущей главе, неравномерный износ брусков может быть компенсирован расширением хонинговальных брусков. Более широкие хонинговальные бруски, к тому же, при перебеге отверстий следуют дольше форме цилиндра и не так легко вскакивают в отверстия. Тем самым повышается стойкость брусков, улучшаются крутость и геометрия отверстия цилиндра.

Изображение 1


;








  Ремонт и обработка блоков цилиндров

Алюминиевые блоки цилиндров
Литьё блоков цилиндров
Виды блоков цилиндров
Технологии рабочих поверхностей блоков
Ремонт блоков цилиндров
Установка алюминиевых гильз и гильз из серого чугуна
Изготовление требуемой гильзы
Изготовление отверстия гильзы в блоке цилиндров
Горячая запрессовка гильз с применением сухого льда
Обработка алюминиевых поверхностей цилиндров
Тонкое растачивание цилиндров
Хонингование
Раскрытие кристаллов кремния
Проблемы и решения при обработке цилиндров
Инструменты для обработки алюминиевых цилиндров
Малая наука о поверхности
Возможные вопросы при ремонте блоков цилиндров